图尔克RFID系统在涡轮增压器生产线上的应用.pdf

62 AUTOMATION PANORAMA 2016.6 汽车 图尔克RFID系统在涡轮增压器 生产线上的应用 图尔克（天津）传感器有限公司 只凯 1行业背景 在全球“工业4.0”和 中国制造2025的大背 景下，我国的汽车行业正 经历着从汽车生产大国到 生产强国转变的过程。汽 车零部件作为汽车工业的 基础，是保持汽车行业持 续快速发展的重要条件。 尤其是现在汽车行业正在 轰轰烈烈、如火如荼开展的自主研发与创新，这就尤其需要一个 完整的零部件体系作支撑。整车自主品牌的技术创新需要零部件 作基础，零部件的自主创新又对整车产业的发展产生强大推动 力，他们是相互影响、相互作用的，没有整车的自主品牌，强大 零部件体系的研发创新能力也就难以迸发，没有强大零部件体系 的支撑，自主品牌的做大作强将难以为继。 另外，随着汽车保有量的迅速增加，汽车尾气对环境的影 响越来越受到重视，各国对汽车尾气的排放标准也有了更严格的 要求。环保、更低的排放标准正好是涡轮增压器一个很重要的特 点。在污染日趋严重的今天，一个有高度责任感的汽车制造商不 仅要满足客户对汽车的驾乘欲望，有足够的驾驶乐趣，更要以保 护环境、创造良好的生存空间为己任。涡轮增压器正好能满足既 提高燃油经济性，降低排放，同时又不会以失去驾驶乐趣为代价 的综合性要求。因为增压会给燃烧室提供更多的空气，使燃烧更 彻底，排放更干净。因此，涡轮增压器作为提高功率、减少排放 的核心装置之一，正被越来越多的应用在各种型号的汽车上。 现今，各汽车零部件生产企业也开始逐步提高生产线的智能 化程度，以适应当前的技术发展形势。随着汽车生产质量的要求 越来越高，对其零部件进行质量控制和信息追溯就显得十分的重 要。图尔克公司的RFID产品恰好能够满足各汽车零部件生产厂的 要求，提高生产线的信息化水平。 2RFID与涡轮增压器生产线 2.1RFID RFID（Radio Frequency Identification）技术，又称无线射频 识别，是一种通信技术。可通过无线讯号识别特定目标并读写相 关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。 常用的通讯频率有低频、高频、超高频等。 从概念上来讲，RFID类似于条码扫描。对于条码技术而言， 它是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读取器利 用光信号将信息由条形码传送到扫描读取器；而RFID则使用专用 的RFID读写器及专门的可附着于目标物的RFID标签，利用频率 信号将信息由RFID标签传送至RFID读写器。 标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量， 并不需要电池。标签包含了电子存储的信息，最大数米之内都可 以识别。与条形码不同的是，射频标签不需要处在识别器视线之 内，也可以嵌入被追踪物体之内。 RFID的优点主要有： （1）RFID的数据存储容量非常大，最多可存储几千个字节； （2）RFID由于采用无线射频的方式进行数据的读写，其磁 场可以穿透非金属材料，所以可 以在相对复杂的环境下工作； （3）RFID可以根据需要实 时修改数据； （4）RFID可以实现动态识 别，这有利于提高生产线的生产 节拍。 2.2涡轮增压器生产线 涡轮增压器的生产检测工艺 主要有核心体水道密封检测、核心 体总成泄漏测试、气压壳密封测 试、气压壳上各种阀功能及泄漏测 Focus 聚 焦 63 2016.6 AUTOMATION PANORAMA 试、叶前间隙测试、涡前间隙测试、轴向间隙测试、径向间隙测 试、总成密封测试、涡轮转子灵活性测试、三壳角度检测等。 装配线采用自动生产管理系统，可以对生产过程进行实时 监控、数据收集处理、状态标记，并与控制系统相集成，对设备 进行控制。装配工作台对零部件进行预装、拧紧、压装、视觉 检测、RFID识别，同时具备运用机械、电气防漏防错技术以及 力、位置等在线检测功能，防止错装、漏装、装不到位或者质量 缺陷。 以工业控制计算机为核心，综合管理可以依据多种条件进行 统计，生成报表，可以根据产品序列号等信息追溯检索生产时记 录的各种信息。报表、检索功能可以脱离生产线单独为管理、售 后服务等方面使用。 3图尔克产品应用 图尔克针对客户现场环境和载码体需要安装在托盘底部等需 求，经过深入交流，推荐了具有IP67防护等级的HF RFID产品， 成功地满足了客户的需求。 控制系统的组成： （1）RFID产品：图尔克BLident HF系列； （2）主控制器：SIEMENS S7 300 PLC； （3）现场总线协议：PROFIBUS DP。 主控制器采用的是SIEMENS S7 300系列PLC产品，实现 整个系统的控制，保证系统的连续不间断运行。现场总线为 PROFIBUS DP网络，连接现场的各个RFID子站。现场安装图尔克 公司IP67防护等级的BLident系列RFID产品。控制系统操作的所有 读写过程，都可由就近的接口模块完成，并将载码体内数据经总 线传入控制系统。 读写头及载码体安装方式 涡轮增压器的生产是一个十分复杂的过程，其中每个零部件 的安装及测试都十分重要，任何一个环节出现问题都会影响到产品 的质量。所以在涡轮增压器的生产过程中需要一种实时的信息化管 控系统，及时存储和记录产品的每一步操作及相应的检测结果。 而RFID系统的引入，很好地为客户解决了上述问题。通过在 涡轮增压器夹具托盘上安装HF载码体，每个操作工位和检测工位 安装HF读写头，可以根据需要实时读取和写入当前托盘上产品的 生产状态及检测结果，在产品下线时进行信息汇总并上传至服务 器中，同时将数据与此产品的串号进行绑定。 例如在零件安装工位，夹具托盘到位后，系统会通过RFID读 写头读取本工位托盘上的载码体数据，得到当前的涡轮增压器型 号，再根据不同的型号来指示操作人员按顺序安装需要的零件。 各部件安装完毕后，经操作人员确认，系统会通过RFID读写头将 本工位进行的各安装操作写入到夹具托盘的载码体中。 在各检测工位，夹具托盘到位后，系统同样会通过RFID读写 头读取此工位托盘上的载码体数据，得到当前的涡轮增压器型号 及各零部件的安装情况，然后控制器再操作不同的检测设备对其 进行性能测试。测试完毕后，再将测试结果写入到夹具托盘的载 码体中。 所以，RFID系统的引入，从根本上避免了生产质量事故的发 生，为客户降低了生产风险，节约了成本。得益于图尔克BLident 系列RFID产品卓越的性能和显著的特点，涡轮增压器生产线在运 行过程中稳定性、可靠性和高效性被进一步优化和提升，达到了 客户的期望。 64 AUTOMATION PANORAMA 2016.6 4客户增值 针对读写距离要求较近的应用环境，可选用图尔克高频 （HF）RFID产品，并将载码体（TAG）安装在托盘等载具上，进 行闭环的反复读写；针对读写距离要求较远的应用环境，可选用 图尔克超高频（UHF）RFID产品，然后将载码体（TAG）安装到 产品本体或托盘上，进行读写操作。 BLident系列产品 （1）图尔克拥有多种防护等级的接口模块（IP69K、IP67、 IP20），能够很好地适应各种现场环境。 （2）BLident系列所有模块都支持热插拔，并且高频HF和超 高频UHF读写头可以安装到同一个接口模块上。 （3）单个站最多支持8个通道, 还可兼容常规数字量、模拟 量的I/O模块。 （4）支持PROFIBUS DP、DeviceNet、EtherNet Modbus- TCP、 PROFINET IO、EtherNet/IP等现场总线协议，并可选配可 编程网关。 （5）拥有多种类型载码体（金属表面安装、耐高温等）， 满足客户各种工业环境下的安装要求。 总之，针对汽车零部件行业，图尔克基于现场总线的IP67防 护等级BLident系列RFID产品，在原材料运输、生产加工、成品 管理等领域，有着更广阔的应用空间。 作者简介 只凯，男，天津人，天津理工大学工学学士，天津大学工程硕 士，工程师，现就职于图尔克（天津）传感器有限公司，主要 从事现场总线及RFID应用方面的研究。 汽车 用于EtherCAT的紧凑型RFID I/O模块 2016年3月15日，图尔克在汉诺威工业博览会上首 次推出带EtherCAT接口的紧凑型RFID模块。该坚固外 壳的IP67I/O模块使得BLidentRFID系统能够直接连接 Ethercat主站系统。通过这种方式，控制器可以读取和 处理来自BLident系统的大数据集。该过程通过非循环 服务被执行，因此数据在控制器中始终即时可用，并且 时间和决策关键数据可被实时处理。为此，图尔克提供 了可在控制器中被处理的标准功能模块，从而简化了 RFID在用户系统中的集成。 通过每个通道1万6千字节的存储区，紧凑型模块为 处理大数据提供了足够大的存储空间。读写命令还可被 直接保存在模块中，以缩短反应时间和提高处理速度。 这使得系统能够更快速地对应用做出响应。 如同所有BLident模块，新系统还允许HF（高 频）和UHF（超高频）读写头并行操作。这为客户提 供了更大的灵活性，并可根据应用确定要使用的RFID 技术。 产品 推荐 Focus 聚 焦