一、概述
射頻識(shí)別(RFID)系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、云制造、云計(jì)算等新興領(lǐng)域中的重要組成部分。很多全球500強(qiáng)企業(yè)已經(jīng)把它用于生產(chǎn)、物流等供應(yīng)鏈的體系中。例如零售商老大沃爾瑪，就要求所有為他提供商品的供貨商，必須采用RFID技術(shù)。中國的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)也把傳感器技術(shù)、射頻識(shí)別、電子標(biāo)簽作為物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，有些人甚至認(rèn)為RFID就代表了物聯(lián)網(wǎng)，可見這項(xiàng)技術(shù)是多么的重要。
為此，本文從RFID的產(chǎn)品介紹，應(yīng)用時(shí)的選型流程，再到最終的應(yīng)用解決方案，給讀者提供一個(gè)關(guān)于RFID技術(shù)的總體輪廓，為今后正確使用RFID產(chǎn)品打下基礎(chǔ)。
二、產(chǎn)品概述
RFID系統(tǒng)包括三個(gè)關(guān)鍵組件：
● 通信接口模塊：連接網(wǎng)絡(luò)或者控制器。
● 讀寫器：在制造流程中，完成識(shí)別或者讀/寫信息的每個(gè)點(diǎn)或站。
● RFID 標(biāo)簽：在應(yīng)用中，位于物品、托盤、裝運(yùn)物或運(yùn)輸裝置上的標(biāo)記。
羅克韋爾RFID系統(tǒng)的特點(diǎn)
● 使用13.56 MHz高頻技術(shù)，用于制造工業(yè)非常理想。
● 通信接口模塊提供1個(gè)或者2個(gè)以太網(wǎng)(EtherNet/IP?)端口。
● 通信接口模塊內(nèi)嵌交換機(jī)，可作為設(shè)備環(huán)(DLR)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
● 讀寫器為堅(jiān)固型，專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)。
● 標(biāo)簽存儲(chǔ)量可選：128字節(jié)， 64字節(jié)，256字節(jié)和2 K字節(jié)。
● 讀/寫速度可達(dá)625字節(jié)/秒。
● 標(biāo)簽的感應(yīng)距離可達(dá)185毫米(7.3英寸)。
● 支持設(shè)備描述文件(AOP)和自定義指令(AOI)。
典型應(yīng)用領(lǐng)域
● 資產(chǎn)跟蹤;
● 數(shù)據(jù)采集;
● 產(chǎn)品處理;
● 工具管理;
● 自動(dòng)車;
● 食品與制藥;
● 安保與入口。
以太網(wǎng)(EtherNet/IP)接口模塊
描述
以太網(wǎng)(EtherNet/IP)接口模塊用于解決工業(yè)RFID應(yīng)用需要聯(lián)網(wǎng)或多個(gè)讀/寫讀寫器的問題。本身的LED可用于快速診斷，觀察模塊狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、I/O狀態(tài)和電源狀態(tài)。
每個(gè)接口模塊最多可連接兩個(gè)讀寫器和兩個(gè)通用I/O設(shè)備。這使RFID系統(tǒng)容易集成到現(xiàn)有架構(gòu)之中。它也使RFID系統(tǒng)能夠及時(shí)響應(yīng)傳感器的輸入信號，反之亦然。例如，當(dāng)傳感器檢測到一個(gè)物體出現(xiàn)時(shí)，可把信號發(fā)送給讀寫器，讀取RFID標(biāo)簽的內(nèi)容。
系統(tǒng)可以靈活地配置和擴(kuò)展。讀寫器可以安裝在距離接口模塊 91米(300英尺)的地方。以太網(wǎng)端口內(nèi)置了嵌入式交換機(jī)，可作為設(shè)備環(huán)(DLR)中的一個(gè)設(shè)備，因此可以連接多個(gè)接口模塊。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以為星形、樹形、線形和環(huán)形。 RFID系統(tǒng)遵從ISO 15693標(biāo)準(zhǔn)，與不同廠家多種樣式和尺寸的標(biāo)簽相兼容。
特點(diǎn)
● 遵從ISO 15693 / ISO 18000-3 M1標(biāo)準(zhǔn)。
● 封閉外殼，IP67等級，節(jié)省了安裝箱的成本。
● 安裝費(fèi)用低，使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的M12 DC微型連接器連接以太網(wǎng)和輔助電源，因此替換方便，不用重新接線。I/O也使用密封的M12 DC微型風(fēng)格連接器。
● 單或雙以太網(wǎng)端口，嵌入式以太網(wǎng)交換機(jī)，支持星形、樹形、線形和環(huán)形拓?fù)洹?/FONT>
● 隔離的電源輸出。當(dāng)對讀寫器、輸入接口和以太網(wǎng)連接維持供電時(shí)，允許輸出設(shè)備斷電。
● 輸出帶電子保護(hù)。
● 提供一個(gè)或兩個(gè)通道的RFID連接。
● 可配置成：兩個(gè)輸入/無輸出;或一個(gè)輸入/一個(gè)輸出。
● 與所有讀寫器相兼容。
矩形讀寫器
描述
矩形讀寫器是羅克韋爾高頻13.56 MHz RFID家族中最大型讀寫器，尺寸為80 x 90 毫米。這款讀寫器遵從ISO 15693標(biāo)準(zhǔn)，可以讀/寫SLI和SL2標(biāo)簽，支持不同廠家不同樣式的標(biāo)簽。本身的LED可以快速診斷模塊狀態(tài)和讀/寫狀態(tài)。
矩形讀寫器用于高速/高性能應(yīng)用，因?yàn)樗哂休^大的感應(yīng)面積。讀寫器可以安裝在距離接口模塊91.4米(300英尺)之外，標(biāo)簽的可讀距離可達(dá)168毫米(6.6英寸)。這款讀寫器具有IP67等級的外殼，可經(jīng)受惡劣的工業(yè)環(huán)境。
特點(diǎn)
● 遵從ISO 15693/ISO 18000-3 M1標(biāo)準(zhǔn)。
● 讀/寫速度達(dá)625 字節(jié)/秒。
● 內(nèi)置LED可用于診斷。
● 具有在惡劣環(huán)境下的可靠性能。
方形讀寫器
描述
方形讀寫器用于高頻13.56 MHz 的RFID系統(tǒng)。這款讀寫器遵從ISO 15693標(biāo)準(zhǔn)，讀/寫SLI和SL2標(biāo)簽，支持不同制造商不同樣式的標(biāo)簽。本身的LED用于快速觀察模塊狀態(tài)和讀/寫狀態(tài)。
方形讀寫器具有通用安裝能力，尺寸為40 x 40毫米。讀寫器與接口模塊的距離可達(dá)91.4米(300英尺)，標(biāo)簽的可讀距離達(dá)到85毫米(3.3英寸)。這款讀寫器具有IP67等級的外殼，可經(jīng)受惡劣的工業(yè)環(huán)境。
特點(diǎn)
● 遵從ISO 15693/ISO 18000-3 M1標(biāo)準(zhǔn)。
● 讀/寫速度可達(dá)625字節(jié)/秒。
● 內(nèi)置LED可用于診斷。
· ● 通用安裝型。
● 在惡劣環(huán)境下的可靠性能。
標(biāo)簽
描述
工業(yè)RFID系統(tǒng)能夠經(jīng)受惡劣的工業(yè)環(huán)境。可重用的Rislan?讀/寫標(biāo)簽使它在應(yīng)用中能夠反復(fù)承載信息。ISO 15693是一個(gè)開放標(biāo)準(zhǔn)，用于高頻13.56 MHz的RFID。標(biāo)簽具有多種不同的樣式和尺寸，滿足多數(shù)的應(yīng)用要求。
特點(diǎn)
● 標(biāo)簽遵從ISO 15693標(biāo)準(zhǔn)。
● EEPROM/FRAM 存儲(chǔ)器。
● 64字節(jié)，128字節(jié)，256字節(jié)和2 K字節(jié)讀/寫標(biāo)簽。
● 讀/寫速度可達(dá)500字節(jié)/秒。
● 被動(dòng)型標(biāo)簽(無電池)。
● 可重用Rislan?標(biāo)簽。
● 在惡劣環(huán)境下的可靠性能。
● 標(biāo)記標(biāo)簽。
● 智能卡標(biāo)簽。
● 圓盤標(biāo)簽。
● 方形標(biāo)簽。
● 高抗擾標(biāo)簽。
● 金屬面安裝標(biāo)簽。
● 高溫標(biāo)簽。
手操器
描述
羅克韋爾的RFID手操器具有移動(dòng)性和高性能，用于高頻13.56 MHz的RFID應(yīng)用。每臺(tái)手持器有多種連接方式，諸如無線、藍(lán)牙或USB。RFID手持器具有IP65等級，可用于工業(yè)和戶外環(huán)境。
具有很好的便攜性，手持器能夠讀、寫和存儲(chǔ)RFID標(biāo)簽。RFID手持器是用于系統(tǒng)建立、現(xiàn)場服務(wù)、設(shè)備管理、處理標(biāo)簽不易被讀寫器讀取情況的理想工具 。
特點(diǎn)
● 數(shù)據(jù)流無線連接。
● 可用于商業(yè)和工業(yè)環(huán)境。
● IP65等級 – 防灰塵、防雨水。
● 觸摸屏。
● 有45鍵或52鍵兩種型號。
● 人體工程學(xué)造型。
● 與所有羅克韋爾RFID標(biāo)簽兼容。
● 配備可充電電池。
三、選型流程
*生產(chǎn)步驟在制造設(shè)施之內(nèi)。
#生產(chǎn)步驟在制造設(shè)施之外。
說明
1. 高頻RFID產(chǎn)品通常用于工業(yè)生產(chǎn)，跟隨一個(gè)產(chǎn)品貫串整個(gè)制造流程。 讀寫器到標(biāo)簽的距離通常小于185 毫米(7.3英寸)。 使用羅克韋爾的產(chǎn)品非常有利，因?yàn)榭梢灾С謥碜员姸喙?yīng)商的不同樣式不同尺寸的標(biāo)簽。
2. 應(yīng)用可以通過標(biāo)簽跟蹤流程，可以把數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)標(biāo)簽上，也可以通過鏈接唯一標(biāo)識(shí)(UID)把數(shù)據(jù)存入服務(wù)器。在高速應(yīng)用(>1.5 米/秒)中，建議通過UID把數(shù)據(jù)讀入可編程控制器(PLC)。如果標(biāo)簽用于多臺(tái)機(jī)器，而且它們之間不通信，那么數(shù)據(jù)通常存儲(chǔ)在標(biāo)簽上。將所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在標(biāo)簽上，即使在機(jī)器發(fā)生斷電時(shí)，數(shù)據(jù)仍然不會(huì)丟失。
3. SLI-S標(biāo)簽是為高安全需求所設(shè)計(jì)的標(biāo)簽。存儲(chǔ)管理具有口令保護(hù)，確保僅有授權(quán)的用戶能夠進(jìn)行讀/寫操作。
4. SLI-L 標(biāo)簽是為需要保密性應(yīng)用所設(shè)計(jì)的標(biāo)簽。標(biāo)簽具有保密模式的口令保護(hù)，在保密模式中，除非標(biāo)簽收到正確的口令，否則它不響應(yīng)任何命令。
5. 高溫標(biāo)簽用于環(huán)境比較極端的場合。提供的溫度曲線顯示了標(biāo)簽在給定溫度下能夠承受的時(shí)間長度。
6. 羅克韋爾提供標(biāo)記標(biāo)簽、智能標(biāo)簽、圓形標(biāo)簽和方形標(biāo)簽，以及用于特殊應(yīng)用諸如易 受干擾和安裝于金屬上的標(biāo)簽。SLI標(biāo)簽是最常用的高頻 RFID產(chǎn)品。
7. 這些標(biāo)簽用于這樣的場合是非常理想的：標(biāo)簽安裝在機(jī)器上移動(dòng)穿越整個(gè)設(shè)施，而此機(jī)器不和其他機(jī)器進(jìn)行通信。
8. 這個(gè)階段幫助用戶決定在應(yīng)用中選擇什么樣的讀寫器。如果是高速應(yīng)用，最好選擇最大的讀寫器，因?yàn)樗峁┝俗畲蟮奶炀€覆蓋范圍。也為標(biāo)簽在這個(gè)區(qū)域內(nèi)完成讀/寫功能提供了最長的時(shí)間。還為標(biāo)簽沒有與讀寫器沒有完全對齊而完成了功能的執(zhí)行。如果與標(biāo)簽不對齊的情況下可以完成所有的讀/寫功能且不用停止，可以考慮選擇更小的讀寫器。
9. 更大的讀寫器具有更大的天線覆蓋范圍。區(qū)域的范圍決定了標(biāo)簽在這個(gè)區(qū)域中有多長的時(shí)間，并且提高了標(biāo)簽與讀寫器不能完全對齊時(shí)完成讀/寫操作的成功率。
四、應(yīng)用解決方案
下圖為使用具有兩個(gè)以太網(wǎng)端口接口模塊的配置方案：
說明
讀寫器固定在生產(chǎn)線沿線的點(diǎn)或站上，物品或托盤在正常情況下會(huì)沿著流水線移動(dòng)(如下圖的輪胎托盤順著生產(chǎn)滾道移動(dòng))，當(dāng)托盤上的RFID標(biāo)簽(圖中托盤側(cè)面右邊的深色小圓片)經(jīng)過RFID讀寫器(圖中安裝在生產(chǎn)線邊上的深色方形小模塊)時(shí)，讀寫器就可以讀/寫標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)，通過電纜到接口模塊，然后把信息通過以太網(wǎng)傳輸?shù)絇LC或者計(jì)算機(jī)(PC)/服務(wù)器進(jìn)行進(jìn)一步處理，比如通過人機(jī)界面(HMI)可以顯示物體(輪胎)的相關(guān)信息，又比如接到工廠的制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)/企業(yè)資源計(jì)劃(ERP)/供應(yīng)鏈管理(SCM)等系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)更高層的控制和管理。
