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RFID:超越供应链

--RFID在工业自动化、过程控制和制造业的潜力

供稿:美国OPTO 22公司上海代表处 2012/12/25 11:25:41

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  • 关键词: 射频识别 RFID 过程控制
  • 摘要:射频识别(RFID)技术通常被认为是资产识别、追踪类的应用。这些是它通常的实用技术,而RFID技术也越来越多的应用于过程控制、离散制造业、设备操作,以及其他工业应用中。

  射频识别(RFID)技术通常被认为是资产识别、追踪类的应用。这些是它通常的实用技术,而RFID技术也越来越多的应用于过程控制、离散制造业、设备操作,以及其他工业应用中。
  和其他任何的技术一样,RFID技术不可独自实现。为了有效的应用于任何零售业或工业,RFID系统必须与其他硬件设备、软件系统,进行有效通讯及运作。让我们开始检测RFID究竟为何物,以及它是如何运作的开始说明。
RFID基础概念

  射频识别是一种在电磁波普中,通过无线电讯号传输数据的技术。RFID系统由以下几部分组成:射频收发器----既可以发送信号也可以接收信号、RFID“标签”形式的微型应答器----内置天线接收信号、包含RF电路及交换信息的微型芯片

  RFID与几乎所有零售批发商店所运用的条形码技术,有许多类似之处。然而,关键区别是RFID省去了扫描和瞄准线数据读取的需要。此外,RFID通讯可在超过90英尺(27.4米)的范围进行,远远超过了条形码技术所支持的距离。

  RFID已不是一种新技术了,于二战时期兴起,用于辨别敌友飞行器。同盟飞机装配小型转发器,以识别响应,回应询问信号。在六七十年代,基于RFID的解决方案,被不断扩展,作为安全运输及核物质记录地址使用的一种方式。同时,RFID也被试用于各种控制以及牲畜追踪。
RFID在当今社会如何使用

  如今,RFID系统最广泛应用于物资辨识、追踪、管理。在独立的RFID标签中的数据,可辨识物资,并提供信息,例如拥有者、制造商、订货目的地、当前位置、序列号、物流号以及处理指令。这些类型的应用,经常使用所谓“被动的”RFID标签。在更多复杂的应用中,有更多详细的数据,例如装配指令,可包括在“主动的”RFID标签中。例如,在自动化工厂中根据RFID标签,当汽车进入产品线的油漆喷涂区域,可以自动确定车身喷涂颜色。

  RFID也很频繁用于辨识收费付款,门禁控制应用。在这些设置中,当车辆靠近收费广场或者安全门时,RFID标签进行辨识,然后,发送信号给车道控制器或者自动锁,则车辆可畅行通过。

  总之,当安装了RFID----一套完整的手法和标签系统,您就可以在RF范围内,查看任何物资。查看可帮助您建立起各种类型的监控、数据采集功能,数据汇总,用于各种途径。但是,如果RFID系统可以巧妙地整合设备的架构层,即通过RFID接收的信息,设备基本实现独立运作,也许更多的应用将成为现实。然而,这些都取决于RFID系统顺利与所处环境中的其他软硬件系统整合的能力。在工业自动化环境中,这些系统包括的设备,例如可编程逻辑控制器(PLC)、输入/输出(I/O)系统、可编程自动化控制器(PAC)。


RFID为何如此流行

  正如前面所提到的,RFID已经出现了大约四十年,但为何到现在才被广泛传播?为何美国最大零售商沃尔玛授权供应商使用RFID技术,以提高库存管理?为何社会安全管理部门使用RFID供应(在一些区域替代)条形码扫描系统,用于仓库管理的数据采集?为何RFID如今更多应用于工业和制造业设置?

  这里有许多原因。比如,RFID技术相对便宜,并且具有惊人的多功能性。RFID标签尺寸小、成本低,尤其RFID系统价格的不断的下降。另外,尽管RF环境由湿度、天气、辐射以及其他干扰反相影响,它还是相对可靠的,并且作为通讯媒介,并不复杂。我们也会看到,低成本以及简便性这两个因素,使得RFID同寻找到一个丢失的宠物一样的方式在装配线上的分类区域,辨识出特定目标。

  但也许RFID技术被越来越多人广泛接受,最重要的原因,尤其是在工业自动化领域,是它的标准化。标准化包括RFID系统操作的频率,也包括可辨认和利用的密码、协议。例如,产品电子代码(EPC)----由UPC(通用产品码)演变而来的,已成为零售行业的标准。此外,将EPC与ISO标准整合,已经取得重大的进展并不断前进。

  这种标准化将继续使RFID流行并且成为实际有效的技术,加强解决工业应用的能力。例如,许多制造业应用,使用条形码系统,在装配线上搬下产品。在每个连续的产品时期,条形码阅读器读取一串标签,将信息发送的计算机,决定下一步组装。与它相类似,RFID也使数据采集更便利,发送更有效。在许多实例中,RFID系统天线到标签的通讯方式优于条形码,条形码是利用询问光束,需要熟练操作、接触扫描条形码。而RFID不仅排除了对光束的需要,也有同时读取多个标签的能力,标签选择也基于问题请求的某些标准。

RFID价值

  直到最近,RFID的主要价值是为运输及所搜集信息的共享,提供了便利,提高大量业务进程。信息,总是一项业务中最重要的因素。越多了解业务中每个层面所发生的情况,越有利。在其他情况下,存取、总计、评估、校对数据的能力,让您明白需要做出哪些决策,可以最优化制造流程、管理存货清单、员工行为、提高供应链效率。由于这些原因,公司一般经常将RFID用于基层解决方案。RFID为您提供通过正确决策的信息,对公司产生巨大影响。RFID数据总计、通讯的功能及其简便性,以最高效率反馈给当今的供应链管理,及其他公司管理系统。这就是为什么沃尔玛承办这众所周知的RFID项目,并且,主动要求最重要的一百名供应商(包括Gillette、Hewlett-Packard、Johnson&Johnson、Kraft等公司)在运输过程中,在箱子、货盘上使用RFID标签。

超越供应链

  为了超越物资管理/存货追踪/供应链应用,完整提升工业环境的价值,RFID需要大量传感器、PLC、I/O系统、控制器、有线/无线数据网络、协议、软件包,并应用这些进行设置。设想将包含在RFID标签中的数据与相关的传感器、I/O系统传动界面,或其他工业设备联系起来,也将成为可能。实现的关键是,找到工业设备与RFID系统阅读器/接收器通讯的方式。为此,许多RFID公司已经超越了USB和蓝牙连接技术,如今,还包括自行制造的读取器/接收器的Ethernet以太网端口。Intermec(www.intermec.com)、Alien Technology(www.alientechnology.com)、Symbol Technologies(www.symbol.com)公司是几家提供此类硬件的公司之一。Ethernet连接意义重大,它使RFID数据与整个公司应用、PC中的数据库通讯简便了许多。同样,Ethernet-based控制器与I/O系统可提供这台PC关于机械制造、公用设备等的相关重要数据。

  让我们来进一步深入。在过去的十年中,Ethernet网络作为工业应用的通讯媒介,逐渐流行起来,很大一部分是归因于Ethernet已经能运用于最底层。Ethernet已在众多公司应用中,牢固确认标准,大多数公司的整个网络制造业是基于Ethernet。值得注意的是,任何工业控制器、I/O系统、数据采集系统,或其他Ethernet连接的设备,都可辨识并基于网络工作。这样,多亏Ethernet网络接口,您可以通过控制器运行底层的系统及设备,再通过网络,发送并接收产品数据、警报消息、状态信息,给计算机或服务器上运用的任意数据库。这通常指的是基于PC的控制和数据采集。

  因此,在工业设置中我们已潜在掌握的是RFID标签与RFID读取器/接收器之间的通讯,再给计算机发送数据。我们也控制了工业设备(制造业系统、公用系统等),通过与工业控制器、I/O、数据采集系统的通讯来监测,依次将数据与计算机通讯。还有什么遗漏?RFID系统与工业设备的直连。而建立这种连接具有很大的价值。

  例如,RFID标签可包括数据和控制器、I/O系统或其他设备执行的指示。在这些场景中,建立连接在机器间的“通话”以及独立运行,而无需人工干预。因此,如有一个RFID标签包含关于特定制造或运转流程的信息,RFID读取器便可读取标签,I/O系统调查读取器、获取信息,给与制造或运转设备恰当的指令,进行控制。

  再举个例子:一个RFID标签依附在从装配线上下来的独立零件上,标签辨认出该零件,将它与类似零件区分开,并为下一个装配阶段,提供特定的指示----例如扭矩控制。RFID读取器从标签、I/O系统、PLC或其他智能设备,获取信息。智能设备执行必要的逻辑步骤,给机械设备的控制,恰当的指示。在这个例子中,自动螺丝刀接受正确的扭矩设置,并在应用到零件上。

RFID应用实例

  位于巴西Sao Paulo的Flextronics(www.flextronics.com)公司,帮助客户设计、建造,将电子、计算、医疗、汽车等产品,运输到世界各地OEM客户手中。客户包括Motorala、Dell、Microsoft、Xerox、Hewlett-Packard公司,Hewlett-Packard公司经常只是包装Flextronics公司制造的产品。例如,大多数客户认为HP的打印机来自其自己制造并运输。而实际上,所有的打印机都是由Flextronics公司装配的,然后运送给HP零售商。

  情况就是,Flextronics公司已不可避免的在仓库和运输过程中应用RFID技术,(您无需怀疑Flextronics公司对OEM客户的授权,其同样对之前提到的沃尔玛及其他大型零售商提到的RFID需求做出回应)但Flextronics公司与其他公司的主要区别是,在该公司,RFID占据了装配流程中的重要位置。所有印刷室,包括RFID标签,由UPM Rafsec(www.rafsec.com)制造,内含打印机基础信息----产品ID、原始制造日期等。当打印机移动到Flextronics装配线上,各种元件(卷带、托盘、转轴等)就安装到打印机。

  每个元件和步骤完成后,RFID收发器将数据添加到RFID标签,指示出元件已进行的调整或测试。装配过程有四个不同阶段(最后阶段是在运输前,进行最终测试),RFID读取器,读取标签,再通过Ethernet将数据发送到Opto 22 SNAP 工业控制系统。

  Opto 22系统包含工业智能处理器,使用传感接口连接,并与Flextronics打印机装配线上大量机械、电子控制器、系统相互通讯。收到标签数据后,指示正确安装元件,或产线上测试已成功完成,SNAP系统通过发送指令给传送带及其他系统,来验证打印机,再将打印机元件下放到装配线进入下一阶段。如果,从SNAP系统获取的标签数据,显示,有部分遗漏,或测试失败、未执行,SNAP 系统就设定打印机元件返回,再重新启动装配流程。如果,如果出现严重的问题,SNAP系统内置编程,将撤回整套打印机流程,并发送指令,将打印机元件传送到有缺陷的目标区域。

RFID的其他用途

  到目前为止,我们已经向您叙述了两个应用,RFID可被扩展用于超越供应链、仓库、物资追踪,以更直接的方式,便利制造业和工业自动化进程。现在,我们来验证RFID可以另一种途径,应用于工厂----认证区域以及管理记录。

  许多如石油天然气、制药、自动化等的行业,有适用于制造业和过程操作,严格的规范和流程(一些自行设定,或其他机构强制)。例如,FDA需要制药加工,以维持固定的电子器件记录,证明药物和未加工配料,均以恰当的温度存储。这意味着,需要不断监测制冷系统的温度,并分类整理入数据库。完成这个步骤的简单方式是,将智能RFID贴到药物上(或配料),再将工业I/O系统,或用于监测制冷器的设备,整合标签。

  仅需相对简单的配置,监测系统便可编程,获取数据,与RFID系统通讯。RFID系统将这些温度数值写入RFID标签中,包含每个单独的冷冻机、仓库、或被监测的储藏室。而方便这种整合手段的便是Ethernet。RFID标签在供应链中可一直携带温度数据,以备FDA审查或者产品召回,便于快速追踪大量货品,验证存储温度。

  这类场景中----工业自动化、控制、数据采集系统无缝整合RFID系统,数据自动读写入标签,使RFID成为更有希望广泛传播的技术。值得注意的是,我们已经有完成这项任务的基础架构了,我们拥有的设备(I/O 系统、PLC、PAC等等),可进行必要的传感激励连接。我们拥有通讯协议和工业网络,将RFID的新应用变成现实。现在,我们需要做的是贯穿整个架构的个体----从C层管理下到工厂经理、操作人员,辨识出RFID的价值,以及它带来的不仅仅是物资追踪技术的影响。事实上,它可以用用于各种类的控制和数据采集系统,由于它的独特性能及特征,可以很好地与新型或者现有工业应用相整合。

关于OPTO 22

  OPTO 22公司研发并制造软硬件,应用范围包括工业自动化及控制、能源管理、远程监控、数据采集。OPTO 22产品使用高标准化的、商业化的网络及计算机技术,以其简单易用、创新新、高品质、高可靠性,闻名全球,而所有产品均在美国研制并制造。OPTO 22的客户包括自动化终端用户、OEM、信息技术和操作人员,在全球有超过10,000的设备在运作。公司创建于1974年,公司总部位于美国加州的Temecula。OPTO 22可以通过全球网络供应商和系统集成商处购买。预知更多信息,可联系OPTO 22上海代表处:021-58358249,或访问www.opto22.com.cn

更多内容请访问 美国OPTO 22公司上海代表处(http://c.gongkong.com/?cid=39966)

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