Librerías para identificación por radiofrecuencia y comunicación MODBUS TCP/IP en célula de fabricación flexible

Abstract

Este Trabajo de Fin de Grado se ha desarrollado para comprobar la viabilidad del uso de la tecnología de identificación por radiofrecuencia o RFID, en el planteamiento de un método de gestión distribuido de las tareas que llevarán cabo cada una de las máquinas (estaciones de trabajo) de una célula de fabricación flexible. Se ha escogido una célula de fabricación flexible compuesta por una serie de cintas transportadoras dispuestas en forma de rectángulo (sistema de transporte), por las que circulan unas bandejas metálicas que portan unos palets sobre los que se disponen las piezas objetivo de las operaciones a realizar por cada una de las estaciones de trabajo. Tradicionalmente, la gestión de la automatización de la planta se realizada a partir de la gestión de un autómata central (autómata maestro) que se encarga de realizar la coordinación de la célula de fabricación mediante la comunicación con cada uno de los autómatas esclavos que se ocupan de las estaciones de trabajo. Esta centralización obliga a desarrollar una comunicación maestro-esclavo muy sofisticada si realmente se pretende dotar de flexibilidad a la aplicación de la célula de fabricación. Las operaciones de sincronización y gestión de fallos se complican de forma extraordinaria con este esquema. Mediante la tecnología RFID con etiquetas incorporadas a las bandejas y puntos de lectura/escritura situados y controlados por las estaciones de trabajo se pretende simplificar las operaciones de coordinación y sincronización de las tareas. Así, la bandeja en su salida del almacén llevará incorporada como información las tareas que deben ser realizadas sobre la misma que le asigna el autómata maestro, al pasar la bandeja por cada estación de trabajo, un punto de lectura obtendrá las operaciones a realizar sobre el palet o piezas de la bandeja, realizará el trabajo especificado en la etiqueta RFID y posteriormente escribirá en la etiqueta la información de lo que se ha realizado, así como información de fallos o incidencias si no se ha podido llevar a cabo todas las operaciones de esa célula. Con todo esto, se consigue un sistema más autónomo y en el que se tiene un mayor control de los procesos que se han realizado sobre la bandeja, simplificado enormemente la gestión del autómata maestro. Para el manejo de las etiquetas RFID se ha hecho uso de unos módulos basados en el chip MIFARE MFRC522 que se encargan de la lectura y escritura de los mismos. El enlace entre estos módulos y el PLC Modicon M340 se ha hecho con placas Arduino las cuales mediante comunicación SPI, aparte de controlar los módulos RFID, también controlan un módulo de Ethernet que se encarga de la comunicación con el PLC por MODBUS TCP/IP.

This End of Degree Project has been developed to verify the viability of using radio frequency identification technology or RFID, in the approach of a distributed management method of the tasks carried out by each of the machines (work stations) of a flexible manufacturing cell. A flexible manufacturing cell composed of a series of conveyor belts has been chosen arranged in the shape of a rectangle (transport system), through which metal trays carry some pallets on which the objective pieces of the operations to be carried out by each of the work stations are arranged. Traditionally, the automation management of the plant was carried out based on the management of a central automaton (master automaton) which is responsible for coordinating the manufacturing cell by communicating with each of the slave automats that deal with the workstations. This centralization requires the development of a very sophisticated master-slave communication if it is really intended to give flexibility to the application of the manufacturing cell. The synchronization and fault management operations are complicated in an extraordinary way with this scheme. Through RFID technology with tags incorporated into trays and read / write points located and controlled by the work stations is intended to simplify the operations of coordination and synchronization of tasks. Thus, the tray in its output from the store will be incorporated as information the tasks that must be performed on the same as assigned by the master automaton, when passing the tray for each work station, a reading point will obtain the operations to be performed on the pallet or pieces of the tray, will perform the work specified in the RFID tag and later write on the label the information of what has been done, as well as information of failures or incidents if it has not been possible to carry out all the operations of that cell. With all this, a more autonomous system is achieved and in which there is greater control of the processes that have been carried out on the tray, greatly simplifying the management of the master automaton. For the handling of RFID tags, modules based on the MIFARE MFRC522 chip have been used, which are the responsibles for reading and writing them. The link between these modules and the Modicon M340 PLC has been made with Arduino boards which, by means of SPI communication, apart from controlling the RFID modules, also control an Ethernet module that is responsible for the communication with the PLC by MODBUS TCP / IP.