摘  要：本文详细叙述了RFID功能在西门子828D系统上刀具数据的读写应用，结合巴鲁夫RFID射频读写设备实时更新操作刀具数据，是自动化，数据化，智能化的刀具管理方案。

关 键 词：RFID  刀具扫描  数据交互

一、          项目简介

1.    项目所在地，项目所在公司企业简介，公司的行业简要背景信息。

项目所在地：宁波，公司：宁波海天精工股份有限公司，海天精工是一家专业制造数控机床的上市企业，拥有宁波大港制造基地、宁波堰山制造基地、大连海天精工制造基地，共计30余万平方米的现代化恒温加工装配厂房，员工近1500人，是国家重大技术装备企业，国家高新技术企业，省级高新技术研发中心。

2.    项目的工艺需求描述。

    机外对刀仪在装配和检测完刀具后，将刀具数据存储在巴鲁夫的芯片内，828D系统可以将该芯片内的刀具数据读取并自动转换到刀具表内使用；同时也可以在刀具管理界面内将刀具删除时将数据再次存储到刀具芯片内，该刀具芯片可以再次被机外对刀仪正确的读取。

3.    项目当中使用的西门子 SINUMERIK CNC、数字化产品的型号、数量、类型等信息。

    项目中使用的是西门子828D系统，2块PP72/48 IO板，西门子驱动和电机。

二、          项目方案系统构成

1.    整个项目中的硬件配置、系统结构。

PPU271.4，系统版本SW4.95 HF01，巴鲁夫RFID系统。

2.    SINUMERIK 方案配置及说明，系统控制策略。

巴鲁夫RFID系统组成包括巴鲁夫BIS V处理单元、读/写头（阅读器）、数据载体芯片（RFID转发器）三部分组成，巴鲁夫BIS V处理单元通过PROFINET网络连接到西门子828D系统上，刀具数据经过处理单元处理再传输给828D系统，具体组成连接部分如图一。   

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图一

3.    多种可选方案的比较。

方案一：将巴鲁夫RFID系统整体连接到S7-1200，刀具数据在1200里处理完毕，然后在通过S7协议传给828D系统的S7-200的PLC内，再通过读写GUD的形式将刀具数据保存到GUD内，最后再将GUD内的数据转换到刀具管理内。

方案二：系统升级到最新的SW4.95版本，该版本开发了P52 选项ToolIdent Connection功能，安装最新的SDB文件，西门子828D通过协议解析SDB文件信息，就可以通过PROFINET网络连接巴鲁夫BIS V处理单元，最后828D就可以直接将读取的刀具数据通过P52功能直接转换到刀具管理内。该方案简单方便，只需要简单的安装操作，自定义需要转换的刀具数据，即可实现刀具的自动标识和数据管理，所以我们选择方案二。

三、          控制系统完成的功能

1.  首先安装相对应的SDB文件，然后完成IO配置，将巴鲁夫BIS V处理单元通过PROFINET网络连接到系统828D，再更改系统自带的HMI配置文件，在刀具界面开通刀具新建和删除到芯片的画面接口，之后通过该HMI画面接口发出指令给PLC，PLC处理完再发指令给巴鲁夫的处理单元通过RFID来开始读/写刀具数据，读写完成以后将刀具数据存储到DB块内，最后再通过刀具数据结构配置文件 (wkonvert.mcx）定义的规则将DB块的数据转换到828D系统的刀具管理的刀具数据。具体流程可看图二的流程图。

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图二

2.     在调试过程中，主要有2个难点。第一，PLC程序的调试，西门子提供了刀具读写的标准程序块，但程序比较标准，有些功能无法实现，比如删除完成没有提示，客户不知道到底读写完成没，通过Tool ident的动作执行块DB1900取相对应的状态地址位，然后输出相对应的提示报警，方便客户结束读写动作；同时读写的刀具有些数据是固定的，比如刀库位置、新建刀具状态等，可以在PLC中将该地址的DB9915.DBBxx赋一个固定值，不用芯片内的该地址的值，减少出错和机外对刀仪的数据量。第二，刀具数据结构配置文件 (wkonvert.mcx）定义的规则编写，编写的格式必须严格按照要求编写，格式不对就会导致数据转换失败报错。其中有3个注意点，1、读和写的数据类型必须一致，读和写的总字节长度也要一致；2、多刀沿的读写是在第一刀沿的字节顺序上累加的，所以当对读的刀沿数据有增加时，多刀沿的字节累加值也要增加，保证读写正确。3、每次更改完此文件，导入系统以后都要执行一次HMI的重启才能生效。刀具数据结构配置文件如图三所示。

 

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图三 刀具数据结构配置文件

3.    关键部分的调试过程描述。

第一、在828D上安装SDB文件，将巴鲁夫的处理单元对应的tgz文件解压缩后放在U盘的根目录下，828D PPU开机重新上电时，选择软件升级，选择SDB文件tgz进行升级操作，安装完成后，可以在系统界面中查看（诊断-版本-OEM应用）。

第二、通过PRONETA 软件修改巴鲁夫的RFID处理单元设备的名称和IP地址，名称：bisv6108048pn23，地址：192.168.214.23，分配完成以后，再修改通用参数MD11241=2，PO复位重启后巴鲁夫的处理单元就以IO的形式连接在828D系统上。IO地址：IB156~IB171,QB124~QB139，PRONETA 软件分配如图四。

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图四

第三、通过更改西门子的标准画面配置文件，将其都安装完成后，重启系统HMI，就可以在系统的刀具列表界面通过选择“新建刀具”来启动RFID进行读写：将光标定位在刀位上，点击【新建刀具】，在优选列表中会多出“刀具来自载码器”此项，如图五所示。配置文件如表一所示。


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                          图五 修改后的刀具清单画面


表一 HMI画面配置文件和安装路径

文件列表

名称

安装路径

systemconfiguration.ini

服务启动配置文件

card: /oem/sinumerik/hmi/cfg

sltmlistconfig.xml

刀具界面文件

card: /oem/sinumerik/hmi/cfg

tdiidentcfg.xml

PLC接口地址配置文件

card: /addon/sinumerik/hmi/cfg

wkonvert.mcx

刀具数据结构配置文件

card: /addon/sinumerik/hmi/cfg

toolSpec.xml

MCX的配置文件

card: /addon/sinumerik/hmi/cfg  

四、          项目运行

目前机床已出厂半年，客户正常使用，没有问题，但也发现一个BUG，开机第一次刀具的读写会报错，无法完成，重启一次HMI后问题解决。后来现场采集了日志文件IDIIdentLog.txt和TDIIdentTrace.Log两个文件，发给了西门子。目前于9月中旬刚刚更新了SW4.95 SP2，彻底解决了该问题。

五、          应用体会

  项目进行当中，在方案初期西门子就可以提供出最优的解决方案，通过升级SW4.95最新版本来简单快速的完成该项目，再次体会到了西门子SINUMERIK系统的强大。

六、   参考文献

1.  《SINUMERIK 828D Tool management Function》，12.1.23 章节；