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RFID识别系统与现场总线技术的完美结合

2015/3/8    来源:互联网    
RFID是Radio Frequency Identification的缩写,即射频识别。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,识别工作无须人工干预,可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是什么

  RFID是Radio Frequency Identification的缩写,即射频识别。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,识别工作无须人工干预,可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的发展及现状

  射频识别技术的兴起有两方面主要原因的推动。一是技术的推动。射频技术从诞生到民用经历了军事应用、实验室研究再到民间应用几个不同时期,基础技术研究日臻成熟。另一方面则是在整个社会信息化程度普遍提高后,企业需要进一步提高信息化水平,同时降低劳动生产成本,市场对各类技术进行选择的结果。射频识别依靠无线电波进行信息采集、传输、控制,这种无线非接触式的技术优势成为人们的必然选择。

  按照能量供给方式的不同,RFID标签分为有源、无源和半有源三种;按照工作频率的不同,RFID标签分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)和微波频段(MW)的标签。目前国际上RFID应用以LF和HF标签产品为主;UHF标签开始规模生产,由于其具有可远距离识别和低成本的优势,有望在未来五年内成为主流;MW标签在部分国家已经得到应用。中国已掌握HF芯片的设计技术,并且成功地实现了产业化,同时UHF芯片也已经完成开发。

  13.56MHZ成为目前工业控制的主流

  目前,RFID在工业上的应用较多,主要工作频率以高频(HF)13.56MHZ为主,并已经达成了全球的共识。这主要是因为工业生产环境普遍不是很好,其中像电焊机、大型设备等都会造成较大的电磁干扰,而RFID又是通过电磁感应的原理来进行读写操作的,用户难免会产生这样的疑问:电磁干扰是否会影响到RFID的正常工作?事实上,工厂内部的电磁干扰普遍在1MHZ以内,如果RFID的工作频段选取在13.56MHZ左右,两者工作频段相差很远,根本不会造成互相的干扰。我们也可以这样理解:我们如果使用调频收音机,当两个电台的频段相近时,干扰会很强烈,反之则不然。

国内RFID典型应用

  在仿伪领域,RFID主要应用于各类电子票证、身份证明、特殊商品防伪等。2004年在国内部分地区陆续启用了第二代身份证,在新一代的身份证中采用了13.56MHz的射频识别技术。按计划到2008年全部更换完毕,由此,平均每年对RFID电子标签的需求量在2亿片左右。

  在交通信息化应用方面,目前主要是城市公交一卡通工程、公路、铁路的调度和统计系统,以及高速公路的不停车收费系统、智能化停车场等。在有关主管部门的推动下,截至2005年已经实施城市公交一卡通工程的城市已经达到120多个。

  铁路方面则是在全国范围内成功应用基于电子射频识别技术的铁路车号自动识别(Auto train Identification System:ATIS)系统。铁路车号自动识别系统采用了国际领先的UHF频段技术,共计约17000多辆机车附着半主动RFID电子标签,约50万节车厢被贴上被动式电子标签,从而大大提高了列车调度管理的信息化水平,取得了明显的经济和社会效益。此外,不停车收费系统试点项目也不断增加,有望早日实现大规模实质性应用。

  在工业生产方面,工业生产制造过程,包括物料自动配送、流水线控制等环节,RFID都有所应用。我想就汽车行业为代表作一些介绍。

  以汽车制造业为例,北京现代、长安福特、上汽、奇瑞轿车、柳州汽车、昌河汽车以及第一汽车制造厂等,也都先后采用了RFID系统应用。一些知名发动机企业也在准备积极筹备中。

汽车行业特点

  汽车制造业是典型的多工种、多工艺、多物料的大规模生产过程。同时随着汽车行业之间竞争的日益激烈,各生产厂家都普遍面临着:提高生产效率、降低生产成本、提高生产管理水平等种种压力。对于汽车项目而言,无论是新建项目,还是现有设备的扩展和改造,在规划和设计控制系统时都应该有一个基本指导原则:采用最先进的自动化技术和产品,从而最大程度减小系统集成和调试时间、降低投资成本,方便生产运行阶段的维护与工艺调整。提高各工艺设备系统的稳定性,减少故障停机时间保证计划产量的实现。

  对汽车工业的控制系统的要求也有别于其他行业的自动控制系统,因为汽车工业生产现场相对较复杂。例如焊装工艺,就代表着汽车工业控制现场的一些典型特点:

  1.对汽车工业的控制系统的要求也有别于其他行业的自动控制系统,因为汽车工业生产现场相对较复杂。例如焊装工艺,就代表着汽车工业控制现场的一些典型特点;

  2.强电磁干扰

  接设备在焊接过程中的电磁干扰发射,不仅会对电网造成污染,对连接在同一电网中的用电设备造成影响和损坏,对设备品质、网络通信和信号传输都是重大的考验

  3.现场I/O数量众多且非常分散

  每个工位夹具上都有相当多的电磁阀需要驱动,众多的夹爪汽缸上的夹紧和松开到位的信号需要收集。这些信号相对很分散,采集点都处在夹具的不同部位

  4.网络从站数量多

  在汽车项目规划中,一般会使用现场总线技术,也通常会使用IP67防护等级的一体化模块,因为一个一体化模块就是一个节点,所以网络节点数量一般都较多。例如一条主焊线,往往都有上百个节点,如果使用机器人焊接,机器人还要占用相应的网络节点资源。

责任编辑:陈浩
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