工业RFID技术趋势

        工厂自动化无线射频识别（RFID）技术的趋势与应用在物流和商业环境中的RFID有所不同。用于跟踪通行证、集装箱和其他产品的RFID只需要成本极低的标签、较长的读数范围以及多标签读取系统。但是，上述这些并不适用于工厂自动化的要求。         物料处理一直是工厂自动化最大的市场之一，这一点从未发生过什么改变。虽然制造的产品越来越高级，但是生产它们的流程却没有随之变化。RFID需要安装在这些闭环系统的托盘或者枕木外边，不停地使用。标签的价格并不是驱动因素，因为这些标签可以不断地重用。工厂当中RFID的趋势是让这些元件越来越工业化，越来越坚固，同时数据获取速度更快，停机时间最少。工厂级RFID系统希望实现99.99%的可靠性，使产能最大化。但是这需要考虑到下列的几个因素是否满足要求。         工业元件         商用RFID技术无法为工业自动化所接受。这些设备采用塑料外壳、同轴天线和裸露电缆，温度适应性差，也无法7天24小时不间断工作。而工业系统则采用高强度的铝制、钢制或者锌制外壳。这些材料既可以作为持久的外壳，也可以屏蔽外界的噪音。连接器可以迅速松开，采用M12或者推拉式设计，这些都是符合工业标准的。这样，就可以快速安装设备，轻松插拔。没有什么东西可以一直不坏，因此在出现机械故障损坏的时候，设备应该可以快速更换。         速度         RFID系统一般用于跟踪传送带上的零件。在每一个装配点，通过/未通过或者其他信息可以写入标签。这些信息通常是在流程的末端写入。如果写入时间过长，生产率就会下降。RFID系统现在的目标是高频甚至超高频，或者是快速只读系统。这样，生产就不会因为一个缓慢的RFID系统而受到拖延。时间就是金钱，因此缓慢、低频的读写系统不符合生产的要求。

网络邻居功能让操控人员了解每一台设备是如何与其他设备连接的，这意味着失效的设备可以移除，并使用无需额外用户配置的新设备更换。图片来源：Pepperl Fuchs公司。

        工业网络         直到最近，以太网一直都是传送RFID数据到控制系统的一种网络选择。经过几十年的使用，它已经成为一种可靠并且久经考验的技术，并且速度也可以达到每秒100M。尽管它已经非常快了，但是似乎速度还是不够。工业市场需要更快的网络——一种实时的网络，可以快速安装和配置，使用工业连接器，并能够提供诊断信息。         这些问题需要像EtherCAT、Profinet和Ether-Net/IP协议才能解决：工业网络标准支持实时I/O通信。这些网络标准具有的特征使其成为理想的工业网络。

摩托罗拉的FX9500固定型RFID读取解决方案，可以与罗克韦尔自动化的CompactLogix PLC 直接对接。如图所示，不同的标签用于不同的目的。使用Epsilia提供的软件包，读取设备可以通过 EtherNet/IP协议进行通讯，并且可以在不借助中间PC的情况下直接输入RFID数据。

        诊断         速度和快速维护并不足以满足企业对于高效工厂级RFID系统的需求。诊断是一项非常重要的功能，可以确定更加复杂问题的成因和修复方法。很多RFID控制器都可以非常方便地获取诊断信息。网络接口专为控制器所设计，您只需要记录RFID控制器的IP地址，然后在标准浏览器中输入就可以了。         接下来就是配置和诊断屏幕，您可以在此获取命令发送讯息和接收信息。甚至邮件代理也是可以配置的。在出现读取探头故障的时候，设备以发送电子邮件到您的智能手机上。这样，您就可以及时得到失效设备的信息，包括控制器编号、探头编号以及状态代码，这样维护团队就能够立刻展开行动。

Harting 公司已经进入了工业RFID 领域，可提供完整的系统。

        快速、坚固、可靠         面向工厂自动化的标签和读取设备之间的RFID协议接口在过去的将近10年时间里并没有什么改变。进步发生在控制器以及上层的总线系统当中。这些变化让系统比以往更加快速和坚固，从而减少了停机时间。要知道，每停产一个小时，都会让企业遭受大量的损失。很多公司都是7天24小时不间断运行，根本没有停下来检修的时间，因此快速、坚固和可靠的RFID成为一种必需。高质量的RFID系统可以使用实时以太网协议，并保证在基础架构中采用坚固的线缆和其他工业以太网元件。         RFID的成功因素         工业产品识别（ID）已经成为工业自动化的一项标准业务，它是现代化生产基地的必要组成部分。如果将产品识别用于控制制造流程，它必须要能够满足制造流程中其他元件同样的可用性要求。现在工业可以使用的元件和技术都已经成熟了。设计需要考虑工业生产环境的影响、产品材料的属性和应用等方面。在生产条件下产品识别标签的可读性应该尽可能高，最好达到100%。         基本技术         RFID数据存储单元（标签或者贴标）有着如下这些优势和劣势：         RFID标签和贴标的优势：         ■ 数据可以写入并且可以重复写入；         ■ 现在有低成本标签（UHF）；         ■ 对于产品位置的要求最小；         劣势：         ■ 金属含量较高的产品需要特别的数据存储类型；         ■ 高温需要特别存储类型或者不能使用RFID。         RFID读写设备的读写距离非常长。与光学读取设备相比，RFID并不需要物品摆放在非常精准的位置。与之相反，需要大量的技术工作才能确定检测区域（场强度、反射）精确的参数。

西门子公司提供的识别产品。

        还需要考虑进入保护（IP）和接口方法（像Profibus、Profinet之类的工业网络）的问题。         在生产过程中，工业产品一般都是在没有包装的状态下运输，因此是可见的。而在物流的过程中，产品带有包装，并且运输数量也比较大，需要将总体作为一个单元考虑。对于物流来说，使用RFID进行批量检测也很有帮助。而在生产的过程中，使用光学读取设备能够非常经济地进行识别。         因为只有同时做到成功读取产品编码以及无错误传输读取结果，才能保证相应应用的无故障运行，所以我们还需要适合工业环境的通讯。设备通讯是通过不同的工业网络进行的。根据这些现场总线标准，我们可以保证传输的准确性。确定这些协议，可以为用户提供相应的具有工业等级的元件（包括连接器、线缆材料等等）以及其他设备（比如开关）。并且，这些标准协议还具有全面的诊断功能，支持故障诊断的错误修正，减少了试车时间和工厂停工的时间。