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适用于恶劣环境的RFID解决方案

作者：Balluff 来源：MM现代制造

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对RFID系统提出的要求与对在恶劣环境中工作的工业自动识别设备的要求是相同的，也就是说，对RFID系统提出的要求是能够在有严重冲击、振动、电磁、温度和化学腐蚀影响的环境中工作。传感器和网络连接件专业生产厂——Balluff公司提供的产品很适合于在这种恶劣的环境中工作。

BIS系列RFID系统能够在恶劣的工作环境中完成大量的、不同类型数据的传输和读写任务，有着很高的安全防护等级，几乎适合于所有的应用场合，如材料流的监控、计算机支持的装配、仓库的物资存储和控制以及生产线产品质量的灵活控制等。在真空的高压蒸煮消毒设备内部的消毒任务中，机床设备高温、低温和有润滑油的环境中，也能看到BIS系列RFID系统的身影。

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Balluff公司的各种设备能够方便集成

四种不同配置的BIS系列识别系统的核心是拥有坚固耐用的微型数据记录器和数据转发器。它们带有一个或多个数据读写装置，以及一个把数据传输给上级控制系统的数据分析装置。读、写装置之间的数据交换和各个数据转发器之间的数据交换为非接触式，因此不会产生磨损；根据具体型号分为有动态和静态交换方式。数据记录仪所需的数据和动力由读写机构感应提供，从而省去了专门的供电装置，如电池。

根据型号和频率的不同，Balluff公司的识别系统有不同的无线传输距离和数据传输速度。根据每次传输的数据量多少，数据记录仪在距读写装置一定范围的距离内需要一定的数据传输准备时间。由于在生产和装配过程中数据传输的准备时间会划归到工作时间之中，因此应用于工业中的识别系统的工作频率是一个非常重要的评判标准。而记录仪的数据存储容量也是另一个重要的经济指标。

利用有编码的托盘进行信息交换

BIS C型识别系统是专门为产品生产和装配而设计研发的，其理想的应用场合是生产加工中心、装配工作站，可以与各个有编码的托盘进行数据信息的交换。利用8kB的数据转发器，可以方便地实现对以过程为主导生产过程的质量监控。特殊设计的读、写装置还能对那些从旁边经过的物品进行正确的读写，对运动速度为220m/min的物品进行读取，以及对运动速度为150m/min的物品进行数据书写。

位于Nordhausen的Feuer Powertrain公司就采用了这种识别系统，该公司在一条柔性生产线上为汽车企业加工不同的发动机曲轴（图1）。在为生产线上料时，对其进行物流控制，识别系统能够自动完成数据编组，在寄存器中可以记录850个托盘的数据。识别系统能够为柔性生产线控制系统提供所需的各种曲轴类型信息，利用这个系统还可以连续书写曲轴的加工状态。

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图1 Feuer Powertrain公司的实际应用情况：在加工曲轴的过程中应用BIS识别系统

为了正确掌握生产过程的整体情况，具有安全防护等级IP 67的圆形射频芯片被安置在运输托盘的上侧，并封装在有极高机械性能且绝对防污的PE塑料壳中。这样的封装和安置是非常必要的，因为射频电子数据记录器在生产过程中必须要经受住油污带来的影响，在曲轴质量检验时更是要经过多次的清洗和真空干燥。今天，Balluff公司的BIS系列识别系统也集成到了金属切削加工机床中，成为许多加工机床控制系统的一个组成部分。所有的刀具和刀柄都带有射频芯片，用来记录刀具的识别号和磨损量等。安装刀具的主轴孔参数、刀具的种类、耐用度、几何参数和补偿半径等，在刀具更换时都会自动地被机床控制系统读出，从而大大缩短了机床调整的辅助时间和更换刀具的停机时间。同时，也可避免由于刀具使用时间过长而引起的废品和返修的工作量，方便了生产准备工作，提高了生产加工的可靠性，避免出现由于刀具参数输入错误而引起的废品等，这些都是使用这种识别系统带来的好处（图2）。

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图2 在传统的机床控制系统中可以集成工业RFID系统，以便灵活、
可靠地与刀具管理系统进行通信

Balluff公司的另一种RFID系统是BIS L型的识别系统。这是一种非常经济且专门为物流和装配线而研发生产的识别系统。这种系统的射频芯片十分扁平，可以存储的只读数据量达40Bit。若选择192位的BIS L芯片，则可以对芯片进行数据读写，数据的书写距离为150mm，读取距离为100mm。BIS L型识别系统与工业企业中常用的125kHz数据传输系统完全兼容。

短期收回投资

Balluff公司四种RFID系统中的BIS S型是专门为大数据量装配和生产而研发的。这种型号的射频芯片能够存储32kB数据。高度现代化的FRAM存储器能无限次地进行数据读写，速度为8kB/6s。

Balluff公司的各种RFID系统的新设备投资都很低，能够方便集成在现有的设备中，根据经验估算企业可以在一两年内收回新设备的投资。通过TCP/IP、实时通信的EtherNet/IP、Modbus-TCP、及DeviceNet和未来的PROFINET等现场总线系统，使Balluff公司的BIS C/L/M和S型识别系统与大型汽车生产企业目前使用的网络技术能够完全兼容；此外，还可以使用具有IO-Link能力的读写设备。

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图3 新型BIS手持式RFID读写器

在实际应用中，具有IP 65安全防护等级的手持式RFID读写器（图3）能够方便地读写BIS数据记录仪中的数据。它与BIS L/M/C型识别系统完全兼容，借助特殊设计的电子电路，其读、写距离几乎增加了一倍。即使在光线很差的工作环境中，手持式读写器也能够正常工作。为了能够在光线较差的环境中使用，手持式识别器带有一块VGA显示屏，在经过基本设置之后，操作者可以通过简单的按键进行操作。它为用户提供了不同的显示模式、CRC计算和密码管理，其功能还可以进一步扩展，如以WLAN模式向主控系统传输无线数据、打印或与具有WLAN接口的计算机进行通信，用户还可以选配蓝牙进行近距离的数据传输。

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文章内容仅供参考 (投稿) (6/12/2010)


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