RFID射频技术在中小型冲压线上的应用.pdf

设备管理与维修2023 翼11（上）0引言中小型压机生产线是当前国内最普遍使用的生产线，而大多数的产线多以手工或者半自动化形式生产，基本上使用人工更换模具，而人工换模相比自动换模，时间更长，进而造成产线的生产效率降低。随着科技迅猛发展，厂家对压机生产效率要求越来越高，对冲压线的操作自动化需求越来越大。压机具有移动工作台，换模时更换工作台，模具的识别装置可以放置在工作台上，而对于无移动工作台的冲压线，运送模具的设备没有足够的空间安装模具识别装置，无法识别模具。针对此类生产线，开发了 RFID（Radio Frequency Identification，射频识别技术）自动识别技术，从而实现固定工作台冲压线的一键换模功能。1固定工作台压机冲压线现状当前压机冲压线基本都配备了一键换模功能，操作简单，生产效率明显提升。而无移动工作台压机生产线，当前还处于手工或半自动化生产模式，产线生产任务更换时，需要人工操作卸下当前模具，待前一套模具调运走后，准备更换新模具；自动换模如图 1 所示。人工换模时间长，操作步骤繁琐，在降低生产效率的同时，还增大了换模的失误率。同时人工选择模具参数存在参数不匹配的风险，从而导致模具损伤或者损坏。为了实现自动换模完全替代人工操作，开发 RFID 模具参数自动识别功能，其主要效果如下：（1）提高生产效率，实现人工、半自动化操作转为全自动识别过程，生产效率提升 20%以上。（2）降低生产成本，装卸模具过程中至少需要两名操作人员进行配合工作，自动识别后无需任何人工操作步骤。（3）有效降低人工操作失误率。人工操作的流程中，失误是不可避免的，在模具更换的过程中，因为人工操作失误导致的模具不匹配，屡见不鲜。严重者，直接造成模具损坏；通过 RFID 自动化识别，完全可以保证模具信息的准确性。2RFID 识别在一键换模功能的定义介绍2.1一键换模功能一键换模，也叫 ADC（Auto Die Change，自动化换模），它由程序编制好整个流程，一键启动后，冲压线可以快速地按照提前计划的特定流程进行，卸载当前模具，并装载下套模具的过程，完成后可以直接进入生产模式。整个换模的过程都是通过程序编制进行全自动识别与确认，具有速度快的特点。2.2RFID 定义RFID 俗称“电子标签”。所谓 RFID 射频识别，是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别的整个过程无须人工干预操作，可适合工作于各种恶劣环境。RFID 技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。RFID 是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成。RFID 射频识别控制如图 2 所示。RFID 射频技术在中小型冲压线上的应用姜燕，李国祯，宫聃（济南二机床集团有限公司，山东济南250022）摘要：RFID 射频技术是目前流行的无线自动识别技术，应用广泛，但在冲压设备上使用却非常少。阐述对冲压线的现状、自动换模系统功能分析以及 RFID 射频技术的工作原理等，介绍 RFID 射频技术在固定工作台冲压线自动换模系统中的应用。关键词：RFID 射频技术；一键换模；冲压线中图分类号：TP278文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.11.41图 1自动换模图 2RFID 射频识别控制骳髄髝设备管理与维修2023 翼11（上）2.3RFID 射频识别技术特点（1）独特性。RFID 技术就是赋予物联网中的每一件一个独特电子身份，每个 RFID 电子标签都有自己的全球唯一的编号（标签不能重复或者仿制），以实现所有产品的防伪，溯源以及防窜货。在冲压线上可以实现每套模具的唯一性，数据独立。（2）高效率。RFID 技术具有远距离群读功能，10 m 的距离在大约 1 min 内可读取数千个标签数据。RFID 读写器大数据可实现供应链的追踪和追溯，能保证完整的前端到后端透明。实现了消费者提供特色商品信息并进行互动，从 B2B 到 B2C 的服务转型。通过使用 RFID 技术以及智能包装技术可以在整个供应链中轻松跟踪和追溯，保证了端到端（即从核心原材料到产品使用寿命结束和重复使用的全过程）的完全透明。RFID 阅读器可以构建产品生命周期的大数据，是互联网加芯片+封装的应用。大数据包括供应链大数据和安全溯源大数据平台。3RFID 识别在一键换模功能上的应用原理3.1Ethernet/IP 总线 RFID 射频识别组态RFID 射频识别组态主要由 CPU 控制器、Ethernet/IP 控制器、读写器、磁头等部分组成。不同品牌 PLC 的控制器通信协议与数据交互都不同，主要以 Ethernet/IP协议、Profinet 协议、Devic原Net 协议以及 EtherCAT 协议等协议为主，各自 PLC 都有自己主要的通信方式，不同通信方式之间需要通过转换头或者模块进行协议转换。本文主要介绍Ethernet/IP 总线，需要通过 PLC 说明书进行通信设置与程序编制。Ethernet/IP 通信协议是工业上最常见、最通用的一种协议。读写器为数据读写的控制器，通过PLC 逻辑控制，使用场合的不同需求，设置需要写入的数据长度，与读取的长度。每个磁头代表一个独一无二的个体，存储着每个个体的独特数据，可永久保存。Ethernet/IP 总线的 BISV在 PLC 中的组态设置硬件连接如图 3 所示。3.2Ethernet/IP 总线控制器（图 4）识别系统是带读写功能的非接触性系统，这类系统不仅能传输已被永久写入编码块内的信息，还能收集并传输当前信息。识别系统内的主要部件为控制器、读写头、编码块。主要应用在生产中控制物料的流动（如：特殊型号的加工，运送工件的传输系统，获取与安全性相关的数据）、监控仓库中的物流移动以及运输传送等领域。控制器及控制系统通过 Ethernet/IP 协议通信。分配一个唯一的 IP 地址连接控制器及网络。根据总线控制器 IP地址设置，可以进入控制器设置画面，通过参数的修改，实现总线控制器连接的不同对象进行不同的检测。当前项目为 BISV射频识别，将读写器连接到总线控制器上，连接到 PLC 中，进行数据的交互。3.3读写功能通过读写器，可以将所有模具参数写入到存储器中，每个磁头只能读写一套、64 个字节，对于内容填充，可以根据自己的生产需求，进行参数设置并存储，后期根据需要，也可以进行重新写入。读写器的写入顺序必须按照控制器的反应流程进行程序逻辑控制，将控制字写入到磁头中，状态字读取到 PLC 中，进行控制程序的编制；读写过程中，如若任务处理不当或者出现取消处理，可以通过对应的控制位读取出，重新分配任务；不同的PLC 品牌有不同的数据处理过程，正确的参数需要针对不同的PLC 进行修改。读写头处编码块的数据复制到另一读写头前的编码块内，两编码块均需放置在读写头前（即使设置了动态模式），并且需要有特定的地址范围。指令在来源读头的缓冲区内进行处理。现场读写器读取模具信息如图 5 所示。3.4RFID 在冲压线一键换模上的应用冲压线的一键换模是自动化生产的必备功能，是当前用户比较看重的一个功能。只需操作摁下启动按钮，所有换模流程均按照程序编制内容进行有序动作，完成装卸模动作，以满足新模具的正常生产需求。对于固定工作台配置的生产线，目前因模具更换移动问题，仍无法实现自动换模功能，需要人工对当前模具信息进行选择确认，确认信息的效率低、失误率高，已经无法满足当前客户的自动化要求。本文开发的 RFID 自动识别功能，有效地解决了此问题。它通过程序控制比较，进行快图 3BISV 在 PLC 中的组态设置硬件连接图 4总线控制器管脚定义图 5现场读写器读取模具信息骳髆髒设备管理与维修2023 翼11（上）0引言矿山地采通风系统的稳定运行是井下生产的重要保证，攀钢矿业公司朱兰铁矿尖山地采的总回风机组，作为与井下风流换气的设备，用于交换新鲜空气、稀释并抽出有毒、有害气体和粉尘，对保障井下人员健康与安全意义重大。2009 年尖山露天转地采的挂帮矿生产设计中，风机房主风机供电采用的是 10 kV单母线供电，风机由岗位人员用传统的操作方式在机房单独控制，职工的工作量大、与现今井下矿山智能化、信息化管理的要求不相适应。因此，在尖山“六大系统”建设中，对供电进行规范设计，并利用 PLC、变频调速及工业组态技术，对风机进行自动化改造，增加井下排水、压气界面集成，提升安全监测管理水平，实现无人值守远程监控。1改进方案1.1目标的确定鉴于初期生产、基建条件等因素的制约，在原有供电的基础上，主风机供电改由地表 35/10 kV 系统双电源 J13/J14 供电，矿井通风监控系统智能化改造研究张建伟（攀钢朱兰铁矿，四川攀枝花617000）摘要：通过对挂帮矿生产总回风原设计存在不足问题的分析，提出随着地采进入中深部开采，为规范井下供电要求，满足通风范围、风量出现的变化，采用 PLC 与在线监控技术对矿井主通风机自动化改造的应用方案和具体实施方法。关键词：供电；矿井通风；监控中图分类号：TD635文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.11.42图 7ADC 流程速准确的自动识别。RFID 在 PLC 中的读写程序如图 6 所示，将数据传输给PLC 中，进行逻辑控制。可以提前将所有信息永久存储在磁头中，粘贴到对应的模具的一侧，利于读写器读取数据。RFID 识别技术成就了固定工作台冲压线的一键换模功能，生产效率高，人工操作简单方便，真正实现了自动化；RFID 参数的精准识别保证了冲压件的尺寸、形状、精度，延长了模具的寿命，所以冲压的质量稳定，互换性好；通过冲压可加工出尺寸范围大、形状复杂的零件。ADC 流程如图 7 所示。RFID 在冲压线上的应用日益增多，设备简单易操作，失误率低，越来越受到广大用户的青睐。4结束语本文开发的 RFID 技术在自动换模上的应用作为标准功能，已经在济南二机床集团有限公司的多个固定工作台冲压线应用，充分满足了客户的一键换模需求，不仅提高冲压线生产效率，而且避免了人工操作的失误率带来的损失。参考文献1王兰军，王炳实.机床电气控制与 PLC M.北京：机械工业出版社，2018.2李德群，肖祥芷.模具 CAD/CAE/CAM 的发展概况及趋势 J.2005（7）：9-12.3何述平，陈立军，唐倩，等.冲压模具智能检测系统的开发 J.制造业自动化，2018（7）：1-4，36.编辑毕来金图 6RFID 读写程序骳髆體