结合图尔克的RFID标签开发了生产控制和质量保证系统

• 关键词：图尔克,RFID
• 摘要：​任何曾经不得不在汽车上安装儿童安全座椅的人都会感激Isofix标准带来的便利。只需2次卡扣操作就能将座椅可靠固定在带Isofix固定点的任何汽车上。创意：座椅有2个永久固定的锚定装置，可以通过它们将座椅扣入汽车上的Isofix锚点。Isofix接口简化了座椅的结构并提高了安全性。该标准最终由儿童座椅制造商Britax Römer和大众通过合作变成了现实。自此之后，Isofix才成为私家车和儿童座椅必须满足的国际要求。

任何曾经不得不在汽车上安装儿童安全座椅的人都会感激Isofix标准带来的便利。只需2次卡扣操作就能将座椅可靠固定在带Isofix固定点的任何汽车上。创意：座椅有2个永久固定的锚定装置，可以通过它们将座椅扣入汽车上的Isofix锚点。Isofix接口简化了座椅的结构并提高了安全性。该标准最终由儿童座椅制造商Britax Römer和大众通过合作变成了现实。自此之后，Isofix才成为私家车和儿童座椅必须满足的国际要求。

客户和制造商对自行车座、头盔、手推车、汽车座椅等保护儿童的产品安全性尤其重视。生产故障是零容忍的，必须尽可能排除。但这通常不受制造商控制，尤其是在故障部件由供应商提供时。因此，次要手段为确保快速顺利进行产品召回。

基于Labview的改良系统节省成本

在建设Advansafix IV儿童座椅的生产线前，Britax Römer咨询了自动化专家和特殊机器制造商Kirschenhofer Maschinen GmbH。两家公司都位于Ulm附近，相互之间只有数分钟的车程。因此，双方合作非常紧密。很快，各自代表就对如何通过自动化方式确保大部分是手动完成的全新儿童座椅生产的安全性达成了一致。

系统的控制将基于Labview，并使用RFID标签用于数据池。其中，Labview是用于测量、仪器和控制应用的使用最广泛的系统开发软件环境。获益：Britax Römer在重要的生产转换及基础设施投资上实现了成本节省。

Advansafix IV的生产过程包括16个步骤。每个步骤都需检查一项特点。首先是建造座椅的底部，最后是将座椅包装至纸板箱中。每个成功完成的生产步骤都必须记录为“没问题（OK）”。若某个工作站缺失或无法成功完成，则该特点记录为“有问题（NOK）”。

无需PLC和数据库的追踪系统

Britax Römer负责该项目的过程工程师Nico Dreher想要一个支持移动使用且能简化经销商处座椅识别的系统。Kirschenhofer开发了一个全新的系统方法可以同时满足这两项要求：使用将所有数据存储在产品标签上的RFID系统进行过程控制。这种想法最初听起来并不惊艳，但是这种生产追踪系统以前还从未实施过。追踪系统通常使用标签ID并将相关的生产数据保存在数据库中，从而可以从所有相关的过程点访问。然而，Kirschenhofer希望为客户省去这种类型的服务器基础设施。毕竟，每家经销商都应能访问数据库。无永久数据链路且不带PLC的分布式系统有其特定的优势：首先，提供了移动性和独立性；其次，降低了成本。标签的存储容量虽然有限，但这只是一个小限制。只有相关的信息和特点需要保存。

在给座椅粘贴包含序列号的橙色标签之前，系统会检查座椅上的所有过程工作站是否都标记为OK

图尔克的TBEN-S-RFID接口既可通过Profinet与Siemens PLC通信，又可作为接口通过Ethernet/IP与返修工作站的Labview通信

验证理念的五大核心过程步骤

一旦框架制备完毕，就需要在试点系统中实施16步骤生产线中的5个关键步骤来验证理念。第一个工作站将标签粘贴在后续座椅的底板上。RFID读写头会通过读取新粘贴的标签内容并使用过程图片写入来检查其位置是否正确。机器人测试站被选择为第二个工作站。该工作站对大体上已完工的座椅的16项生产特点进行目视检查。若座椅某些特点需稍后测试，则测试机器人可以通过座椅上的标签选择测试其他的特点。第三个工作站检查Isofix功能。在完工的座椅打包前，第四个工作站检查所有先前过程步骤是否在标签上记录为OK。第五个工作站是返修工作站，标记为NOK的座椅将在此返修。

整个过程会保存在RFID标签中。验证生产步骤的顺序只有一个。系统通过在4个工作站的每个都成功完成装配过程后设置OK来确保观察到正确的序列。因此，工作站2只能紧跟工作站1（粘贴标签）。针对当前座椅先前工作站1的步骤是否成功完成的检查在工作站2执行。检查完成后才能继续。

320字节内存的粘性标签

Kirschenhofer在图尔克这里找到了正确的标签。由于标签必须粘贴在座椅上，因此不能过大。标签还必须相对廉价，因为它需要保留在产品上。图尔克可提供满足所有这些要求的TW-L36-18-F-B320智能标签。该拇指指甲大小的标签内存为320字节，高于所要求的最小内存，因此无论后续是需要添加设定测量范围还是更多工作站，都可以轻松应对。

不带PLC的改良解决方案

这类追踪和测试系统无需PLC，过程时效性不强，并且也可使用传统办公硬件记录。然而，这种情况下接口通常会成为问题。RFID接口通常设计用于连接工业以太网网络，因此无法轻松与PC应用或移动终端设备进行通信。

Kirschenhofer的管理合伙人兼PLC编程人员Craig Craill寻求无需PLC也能运行RFID系统的解决方案。返修工作站是其中的关键点。操作员将在平板电脑上查看这里的所有必要信息。它会显示哪些特点是错误的，并附上最终系统装配状态的参考图片。该系统基于标准软件，因此Britax可以加入图片和文字，无需任何额外的集成成本。Kirschenhofer在返修工作站使用Labview软件。然而，该软件无法连接RFID系统，因此必须找到应对方案。

编程Labview与Ethernet/IP之间的接口

Kirschenhofer为Britax Römer系统选择了紧凑型的TBEN-S-RFID接口，并根据工作站的情况选择图尔克的不同读写头。TBEN-S模块可通过Profinet、Ethernet/IP或Modbus TCP将预过滤的读写头的RFID数据输出至更高层级的系统（通常为控制器）。为了避免通过控制器间接传输数据，Craill决定编程Labview与Ethernet/IP间的直接接口。他希望对协议进行积极开发：“Ethernet/IP潜力巨大，因为它有工业以太网网络的优势，同时又不同于Profinet，它是完全开放的，且运行无需许可费。”程序同样非常注重Ethernet/IP与Labview之间接口的潜力，因为Labview软件几乎是试验台的行业标准。Craig Craill和Kirschenhofer的同事连续数月钻研了900多页手册，学习Ethernet/IP代码，并最终开发出了适合Labview的设备描述文件，该文件与驱动程序类似。根据先前处理试点系统的经验，确认了接口能够可靠运行，并可为Kirschenhofer的后续项目提供灵活度。

该系统的另一大优势是Britax Römer可以自行定义额外的特点，将其添加至标签并进行检查。系统的开放度非常高，即使无需任何编程知识也可进行扩展。座椅制造商的员工也可针对扩展生产流程、不同座椅型号的生产甚至不同产品的生产进行调整。

基于标签的系统节省了PLC和资金

Craig Craill对PLC解决方案与Windows平板解决方案的价格进行了粗略对比：“不使用PLC的解决方案使我们在返修工作站上能节省数千欧元的成本。该解决方案使用Windows Surface平板电脑替代PLC、屏幕和管理数据库的额外IPC。”在当前的扩展阶段，测试机器人仍然由PLC控制。Craill也可以想象下这里也不用PLC。“由于安全信号原因，这在当前还不可实现。但我已经测试了图尔克的TBPN安全模块。它可以在无需PLC的情况下用于控制测试机器人。”

更高的返修安全性

然而，该项目不只是在成本方面出色。其涵盖的过程，尤其是返修，比以往更加高效和安全。“以前需要在测试后通过写入操作记录产品的错误，或检查返修工作站本身的各项特点。现在，只需将座椅放置在工作站上，就可以查看哪项特点存在问题。这是非常大的优势，因为比以前更加快速和安全。”对该解决方案印象深刻的Dreher说道。Kirschenhofer为返修工作站选择的是细长的TNLR-Q80L400读写头，因为座椅不提供固定锚点，因此读写头需要有更大的检测范围。“长读写头可确保在所有位置都能可靠检测标签。工作站还支持移动使用并可检测封闭包装箱中的座椅。”Craig Craill在解释选用80 x 400 mm RFID读写器时说道。

高效的产品物流

返修成功的座椅最终与其他座椅一样放置在生产线末端工作站上。在这里会执行最终检查，确认所有特点是否都OK。确认无误后才会为座椅粘贴带独特序列号的认证标签。之后，座椅将包装进纸箱中，包装完成后无需打开纸箱即可读取标签。“我们甚至可以自己建立移动的返修工作站。为此，需要另一台平板电脑、读写器、交换机和Labview许可证。这样，我们便可在出现错误时驱车前往经销商处并检查座椅。与以往相比，这会更加高效。”Nico Dreher说道。在这种情况下，以前我们需要在经销商处取出所有包装箱内的座椅，并逐一识别。然后将每个座椅放回其最初的包装箱。无论是对经销商还是我们自己的仓库（若装运前需要检查座椅），这都非常耗费精力。

结论

试点系统5个工作站的运行证明了Kirschenhofer实施图尔克BL ident RFID解决方案理念的有效性。该项目现在将在其他工作站中应用。这不是Craig Craill对图尔克组件印象深刻的第一个项目。“Kirschenhofer已经使用TBEN-S模块很长时间。我们既是第一批测试这些I/O模块的人，也是第一批使用RFID模块的人。多协议概念让我们印象深刻，因为它使我们只需库存一种模块。我们可以在机器人测试站中使用该模块的Profinet，或在返修工作站使用Ethernet/IP等 – 无论哪种情况，我们总能使用正确的设备。读写头和标签的产品范围也让我们印象深刻。这种产品包只有图尔克才能提供。”