RFID與現場總線技術推動汽車工業自動化
RFID是RadioFrequencyIdentification的縮寫,即射頻識別。射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術,它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據,識別工作無須人工干預,可工作于各種惡劣環境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽,操作快捷方便。
RFID的發展及現狀
射頻識別技術的興起有兩方面主要原因的推動。一是技術的推動。射頻技術從誕生到民用經歷了軍事應用、實驗室研究再到民間應用幾個不同時期,基礎技術研究日臻成熟。另一方面則是在整個社會信息化程度普遍提高后,企業需要進一步提高信息化水平,同時降低勞動生產成本,市場對各類技術進行選擇的結果。射頻識別依靠無線電波進行信息采集、傳輸、控制,這種無線非接觸式的技術優勢成為人們的必然選擇。
按照能量供給方式的不同,RFID標簽分為有源、無源和半有源三種;按照工作頻率的不同,RFID標簽分為低頻(LF)、高頻(HF)、超高頻(UHF)和微波頻段(MW)的標簽。目前國際上RFID應用以LF和HF標簽產品為主;UHF標簽開始規模生產,由于其具有可遠距離識別和低成本的優勢,有望在未來五年內成為主流;MW標簽在部分國家已經得到應用。中國已掌握HF芯片的設計技術,并且成功地實現了產業化,同時UHF芯片也已經完成開發。
13.56MHZ成為目前工業控制的主流
目前,RFID在工業上的應用較多,主要工作頻率以高頻(HF)13.56MHZ為主,并已經達成了全球的共識。這主要是因為工業生產環境普遍不是很好,其中像電焊機、大型設備等都會造成較大的電磁干擾,而RFID又是通過電磁感應的原理來進行讀寫操作的,用戶難免會產生這樣的疑問:電磁干擾是否會影響到RFID的正常工作?事實上,工廠內部的電磁干擾普遍在1MHZ以內,如果RFID的工作頻段選取在13.56MHZ左右,兩者工作頻段相差很遠,根本不會造成互相的干擾。我們也可以這樣理解:我們如果使用調頻收音機,當兩個電臺的頻段相近時,干擾會很強烈,反之則不然。
國內RFID典型應用
在仿偽領域,RFID主要應用于各類電子票證、身份證明、特殊商品防偽等。2004年在國內部分地區陸續啟用了第二代身份證,在新一代的身份證中采用了13.56MHz的射頻識別技術。按計劃到2008年全部更換完畢,由此,平均每年對RFID電子標簽的需求量在2億片左右。
在交通信息化應用方面,目前主要是城市公交一卡通工程、公路、鐵路的調度和統計系統,以及高速公路的不停車收費系統、智能化停車場等。在有關主管部門的推動下,截至200[FS:PAGE]5年已經實施城市公交一卡通工程的城市已經達到120多個。
鐵路方面則是在全國范圍內成功應用基于電子射頻識別技術的鐵路車號自動識別(AutotrainIdentificationSystem:ATIS)系統。鐵路車號自動識別系統采用了國際領先的UHF頻段技術,共計約17000多輛機車附著半主動RFID電子標簽,約50萬節車廂被貼上被動式電子標簽,從而大大提高了列車調度管理的信息化水平,取得了明顯的經濟和社會效益。
此外,不停車收費系統試點項目也不斷增加,有望早日實現大規模實質性應用。
在工業生產方面,工業生產制造過程,包括物料自動配送、流水線控制等環節,RFID都有所應用。我想就汽車行業為代表作一些介紹。
以汽車制造業為例,北京現代、長安福特、上汽、奇瑞轎車、柳州汽車、昌河汽車以及第一汽車制造廠等,也都先后采用了RFID系統應用。一些知名發動機企業也在準備積極籌備中。
汽車行業特點
汽車制造業是典型的多工種、多工藝、多物料的大規模生產過程。同時隨著汽車行業之間競爭的日益激烈,各生產廠家都普遍面臨著:提高生產效率、降低生產成本、提高生產管理水平等種種壓力。對于汽車項目而言,無論是新建項目,還是現有設備的擴展和改造,在規劃和設計控制系統時都應該有一個基本指導原則:采用最先進的自動化技術和產品,從而最大程度減小系統集成和調試時間、降低投資成本,方便生產運行階段的維護與工藝調整。提高各工藝設備系統的穩定性,減少故障停機時間保證計劃產量的實現。
對汽車工業的控制系統的要求也有別于其他行業的自動控制系統,因為汽車工業生產現場相對較復雜。例如焊裝工藝,就代表著汽車工業控制現場的一些典型特點:
1.對汽車工業的控制系統的要求也有別于其他行業的自動控制系統
因為汽車工業生產現場相對較復雜。例如焊裝工藝,就代表著汽車工業控制現場的一些典型特點;
2.強電磁干擾
接設備在焊接過程中的電磁干擾發射,不僅會對電網造成污染,對連接在同一電網中的用電設備造成影響和損壞,對設備品質、網絡通信和信號傳輸都是重大的考驗
3.現場I/O數量眾多且非常分散
每個工位夾具上都有相當多的電磁閥需要驅動,眾多的夾爪汽缸上的夾緊和松開到位的信號需要收集。這些信號相對很分散,采集點都處在夾具的不同部位
4.網絡從站數量多
在汽車項目規劃中,一般會使用現場總線技術,也通常會使用IP67防護等級的一體化模塊,因為一個一體化[FS:PAGE]模塊就是一個節點,所以網絡節點數量一般都較多。例如一條主焊線,往往都有上百個節點,如果使用機器人焊接,機器人還要占用相應的網絡節點資源。
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