工業(yè)RFID技術(shù)趨勢(shì)

        工廠自動(dòng)化無線射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)的趨勢(shì)與應(yīng)用在物流和商業(yè)環(huán)境中的RFID有所不同。用于跟蹤通行證、集裝箱和其他產(chǎn)品的RFID只需要成本極低的標(biāo)簽、較長(zhǎng)的讀數(shù)范圍以及多標(biāo)簽讀取系統(tǒng)。但是，上述這些并不適用于工廠自動(dòng)化的要求。         物料處理一直是工廠自動(dòng)化最大的市場(chǎng)之一，這一點(diǎn)從未發(fā)生過什么改變。雖然制造的產(chǎn)品越來越高級(jí)，但是生產(chǎn)它們的流程卻沒有隨之變化。RFID需要安裝在這些閉環(huán)系統(tǒng)的托盤或者枕木外邊，不停地使用。標(biāo)簽的價(jià)格并不是驅(qū)動(dòng)因素，因?yàn)檫@些標(biāo)簽可以不斷地重用。工廠當(dāng)中RFID的趨勢(shì)是讓這些元件越來越工業(yè)化，越來越堅(jiān)固，同時(shí)數(shù)據(jù)獲取速度更快，停機(jī)時(shí)間最少。工廠級(jí)RFID系統(tǒng)希望實(shí)現(xiàn)99.99%的可靠性，使產(chǎn)能最大化。但是這需要考慮到下列的幾個(gè)因素是否滿足要求。         工業(yè)元件         商用RFID技術(shù)無法為工業(yè)自動(dòng)化所接受。這些設(shè)備采用塑料外殼、同軸天線和裸露電纜，溫度適應(yīng)性差，也無法7天24小時(shí)不間斷工作。而工業(yè)系統(tǒng)則采用高強(qiáng)度的鋁制、鋼制或者鋅制外殼。這些材料既可以作為持久的外殼，也可以屏蔽外界的噪音。連接器可以迅速松開，采用M12或者推拉式設(shè)計(jì)，這些都是符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的。這樣，就可以快速安裝設(shè)備，輕松插拔。沒有什么東西可以一直不壞，因此在出現(xiàn)機(jī)械故障損壞的時(shí)候，設(shè)備應(yīng)該可以快速更換。         速度         RFID系統(tǒng)一般用于跟蹤傳送帶上的零件。在每一個(gè)裝配點(diǎn)，通過/未通過或者其他信息可以寫入標(biāo)簽。這些信息通常是在流程的末端寫入。如果寫入時(shí)間過長(zhǎng)，生產(chǎn)率就會(huì)下降。RFID系統(tǒng)現(xiàn)在的目標(biāo)是高頻甚至超高頻，或者是快速只讀系統(tǒng)。這樣，生產(chǎn)就不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)緩慢的RFID系統(tǒng)而受到拖延。時(shí)間就是金錢，因此緩慢、低頻的讀寫系統(tǒng)不符合生產(chǎn)的要求。

網(wǎng)絡(luò)鄰居功能讓操控人員了解每一臺(tái)設(shè)備是如何與其他設(shè)備連接的，這意味著失效的設(shè)備可以移除，并使用無需額外用戶配置的新設(shè)備更換。圖片來源：Pepperl Fuchs公司。

        工業(yè)網(wǎng)絡(luò)         直到最近，以太網(wǎng)一直都是傳送RFID數(shù)據(jù)到控制系統(tǒng)的一種網(wǎng)絡(luò)選擇。經(jīng)過幾十年的使用，它已經(jīng)成為一種可靠并且久經(jīng)考驗(yàn)的技術(shù)，并且速度也可以達(dá)到每秒100M。盡管它已經(jīng)非?？炝?，但是似乎速度還是不夠。工業(yè)市場(chǎng)需要更快的網(wǎng)絡(luò)——一種實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)，可以快速安裝和配置，使用工業(yè)連接器，并能夠提供診斷信息。         這些問題需要像EtherCAT、Profinet和Ether-Net/IP協(xié)議才能解決：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)支持實(shí)時(shí)I/O通信。這些網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)具有的特征使其成為理想的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。

摩托羅拉的FX9500固定型RFID讀取解決方案，可以與羅克韋爾自動(dòng)化的CompactLogix PLC 直接對(duì)接。如圖所示，不同的標(biāo)簽用于不同的目的。使用Epsilia提供的軟件包，讀取設(shè)備可以通過 EtherNet/IP協(xié)議進(jìn)行通訊，并且可以在不借助中間PC的情況下直接輸入RFID數(shù)據(jù)。

        診斷         速度和快速維護(hù)并不足以滿足企業(yè)對(duì)于高效工廠級(jí)RFID系統(tǒng)的需求。診斷是一項(xiàng)非常重要的功能，可以確定更加復(fù)雜問題的成因和修復(fù)方法。很多RFID控制器都可以非常方便地獲取診斷信息。網(wǎng)絡(luò)接口專為控制器所設(shè)計(jì)，您只需要記錄RFID控制器的IP地址，然后在標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器中輸入就可以了。         接下來就是配置和診斷屏幕，您可以在此獲取命令發(fā)送訊息和接收信息。甚至郵件代理也是可以配置的。在出現(xiàn)讀取探頭故障的時(shí)候，設(shè)備以發(fā)送電子郵件到您的智能手機(jī)上。這樣，您就可以及時(shí)得到失效設(shè)備的信息，包括控制器編號(hào)、探頭編號(hào)以及狀態(tài)代碼，這樣維護(hù)團(tuán)隊(duì)就能夠立刻展開行動(dòng)。

Harting 公司已經(jīng)進(jìn)入了工業(yè)RFID 領(lǐng)域，可提供完整的系統(tǒng)。

        快速、堅(jiān)固、可靠         面向工廠自動(dòng)化的標(biāo)簽和讀取設(shè)備之間的RFID協(xié)議接口在過去的將近10年時(shí)間里并沒有什么改變。進(jìn)步發(fā)生在控制器以及上層的總線系統(tǒng)當(dāng)中。這些變化讓系統(tǒng)比以往更加快速和堅(jiān)固，從而減少了停機(jī)時(shí)間。要知道，每停產(chǎn)一個(gè)小時(shí)，都會(huì)讓企業(yè)遭受大量的損失。很多公司都是7天24小時(shí)不間斷運(yùn)行，根本沒有停下來檢修的時(shí)間，因此快速、堅(jiān)固和可靠的RFID成為一種必需。高質(zhì)量的RFID系統(tǒng)可以使用實(shí)時(shí)以太網(wǎng)協(xié)議，并保證在基礎(chǔ)架構(gòu)中采用堅(jiān)固的線纜和其他工業(yè)以太網(wǎng)元件。         RFID的成功因素         工業(yè)產(chǎn)品識(shí)別（ID）已經(jīng)成為工業(yè)自動(dòng)化的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)，它是現(xiàn)代化生產(chǎn)基地的必要組成部分。如果將產(chǎn)品識(shí)別用于控制制造流程，它必須要能夠滿足制造流程中其他元件同樣的可用性要求?，F(xiàn)在工業(yè)可以使用的元件和技術(shù)都已經(jīng)成熟了。設(shè)計(jì)需要考慮工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的影響、產(chǎn)品材料的屬性和應(yīng)用等方面。在生產(chǎn)條件下產(chǎn)品識(shí)別標(biāo)簽的可讀性應(yīng)該盡可能高，最好達(dá)到100%。         基本技術(shù)         RFID數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元（標(biāo)簽或者貼標(biāo)）有著如下這些優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)：         RFID標(biāo)簽和貼標(biāo)的優(yōu)勢(shì)：         ■ 數(shù)據(jù)可以寫入并且可以重復(fù)寫入；         ■ 現(xiàn)在有低成本標(biāo)簽（UHF）；         ■ 對(duì)于產(chǎn)品位置的要求最小；         劣勢(shì)：         ■ 金屬含量較高的產(chǎn)品需要特別的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類型；         ■ 高溫需要特別存儲(chǔ)類型或者不能使用RFID。         RFID讀寫設(shè)備的讀寫距離非常長(zhǎng)。與光學(xué)讀取設(shè)備相比，RFID并不需要物品擺放在非常精準(zhǔn)的位置。與之相反，需要大量的技術(shù)工作才能確定檢測(cè)區(qū)域（場(chǎng)強(qiáng)度、反射）精確的參數(shù)。

西門子公司提供的識(shí)別產(chǎn)品。

        還需要考慮進(jìn)入保護(hù)（IP）和接口方法（像Profibus、Profinet之類的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)）的問題。         在生產(chǎn)過程中，工業(yè)產(chǎn)品一般都是在沒有包裝的狀態(tài)下運(yùn)輸，因此是可見的。而在物流的過程中，產(chǎn)品帶有包裝，并且運(yùn)輸數(shù)量也比較大，需要將總體作為一個(gè)單元考慮。對(duì)于物流來說，使用RFID進(jìn)行批量檢測(cè)也很有幫助。而在生產(chǎn)的過程中，使用光學(xué)讀取設(shè)備能夠非常經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行識(shí)別。         因?yàn)橹挥型瑫r(shí)做到成功讀取產(chǎn)品編碼以及無錯(cuò)誤傳輸讀取結(jié)果，才能保證相應(yīng)應(yīng)用的無故障運(yùn)行，所以我們還需要適合工業(yè)環(huán)境的通訊。設(shè)備通訊是通過不同的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的。根據(jù)這些現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，我們可以保證傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。確定這些協(xié)議，可以為用戶提供相應(yīng)的具有工業(yè)等級(jí)的元件（包括連接器、線纜材料等等）以及其他設(shè)備（比如開關(guān)）。并且，這些標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議還具有全面的診斷功能，支持故障診斷的錯(cuò)誤修正，減少了試車時(shí)間和工廠停工的時(shí)間。