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发表于 2009/7/9 17:35:40

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标签: RFID 无线射频识别技术

工业领域的RFID新应用

  从谈论垃圾处理来展示工业级无线射频识别标签和阅读器的有效性,到将温度升高到超过400°F来目睹集成数据流到底有多棒,我们希望向您展示RFID应用领域中的许多新想法。

  在供应链需求持续推动RFID进入零售及仓储领域的同时,工业应用的数量也继续保持增长,反映了现有技术的多样性。为什么呢?主要有以下几个原因:
  无线射频识别(RFID)可以进行无线数据传输。RFID标签和阅读器可以在一个方向或多个方向使用信息流,可以只读或读写,嵌入或附加,单个或多个频率,商用型或强固型,并且可以提供成品或进行定制。RFID系统还可以由原始设备制造商,最终用户或系统集成商来进行实施。
  考虑到所有这些功能,本刊希望向读者展示RFID是如何被用于各种不同的工业领域的。下面主要介绍其应用、功能和建议。

  垃圾压实机控制
  Sonrai系统公司的Tony Romano说:“企业在跟踪电子产品、水、电、天然气和石油的使用方面都做得很好,但是还有第五种应用实际上几乎已被忽略:垃圾。”该公司是一家技术解决方案公司,主要致力于废物及回收服务和设备的自动化管理。
  据Romano称,有了自动废物数据收集、控制

系统、移动无线技术、以太网连接、拨号调制解调器连接和RFID阅读器,废物管理将变得更加高科技。他对此应该是轻车熟路,因为他和Sonrai的创始人Chris Flood一直致力于推广废物管理的理念。
  Sonrai的垃圾跟踪解决方案来自于iQuest(一家专业的集成商,帮助Sonrai集成了语音播报器、西门子人机界面、Microbox电脑和RFID标签阅读器),将普通垃圾压实机变成了智能的废物管理系统。这些高度自动化的系统可以清点存货,遏制后门商品盗窃,筛除有害物质,请求预防性维修,并且保证垃圾搬运工能够诚实工作。
  垃圾跟踪器由监督控制和数据采集(SCADA)系统、西门子S7 - 200可编程逻辑控制器(PLC)和RFID阅读器组成。PLC记录时间、日期、溜槽闸门打开的持续时间、装进和卸下什么东西(当RFID标签被集成到箱子或者袋子上的时候),以及垃圾箱在什么时候被提起和清空。这就使得运作更加高效,并且能够获得实时信息和存档信息。
  西门子和iQuest提供集成系统的远程接入功能。Romano点击了他电脑屏幕上的一串主要控件,然后说道:“只要看一下浏览器,我就可以知道垃圾箱最后的清理时间是本月18号的上午9时52分,液压泵中的油压是509磅/平方英尺,而垃圾压实机重381磅。”这个屏幕被连接在运行客户垃圾跟踪器的控制器上。西门子的WinCC SCADA软件可以对一家企业的所有垃圾压实机进行远程监控、联网和维护,既可以通过无线连接,也可以通过以太网和拨号连接。


这是反映RFID应用多样性的一个明显的例子,正如这张由iQuest提供给Sonrai的垃圾跟踪器解决方案的照片所示。
这套闭环系统可以帮助控制库存、防止盗窃、屏蔽有害物质,并且安排维修。图片来源:Siemens Energy and Automation

  远程集成
  总部位于美国亚特兰大的iQuest总裁Bob Meads说:“如果Sonrai还要在一台垃圾压实机上增加一个语音播报器或者一个RFID标签阅读器,他们就需要我们将这些新的装置集成到控制系统当中,我们可以足不出iQuest的办公室就能做到这一点。”
  Meads解释说:“这种远程可编程性大大提升了我们的工作效率和速度,使得我们不必每次为了进行一个更新或者升级就往位于美国芝加哥的Sonrai跑一趟。每次当我们要坐上飞机或者汽车去进行一次系统升级或者诊断的时候,我们都觉得这很浪费时间。”
  装有RFID的垃圾跟踪器可以即时探测到垃圾在被扔进压实机时是否出了什么问题或者状况。这对于医院来说是特别重要的,如果一旦危险的医疗废物不慎流入运往城市垃圾填埋场的垃圾箱,那么其将面临巨额的罚款。安装在垃圾压实机溜槽上的Simatic RF600标签阅读器在垃圾经过时可以读取上面的标签内容。“红袋子废弃物(Red Bag Waste)”标签数据会被立即发送到装有RFID标签阅读软件的垃圾跟踪系统,并且向PLC发出警告,由其自动停止垃圾压实机的运行。
  Meads概括了WinCC在储存标签读取档案以及向医院工作人员通报所发生的医疗废物违法处理情况的作用,并说:“RFID是一项非凡的技术,能够方便地被绑定到SCADA系统数据库和PLC中来进行控制。”
  Romano说:“一旦标签阅读器检测到一个问题,就会马上发送一个即时电子邮件或者手机警报,同时语音播报器会自动发出指示,要求将装有医疗废物的垃圾袋从垃圾压实机中清除出来。”
  Romano说,同样基于RFID的垃圾跟踪器解决方案正在美国阿肯色大学(University of Arkansas)进行实验室测试,它被一家大型折扣零售商用来跟踪数量庞大的店面存货。他补充说,只要对丢弃的RFID标签纸箱数量和已经售出的产品数量进行交叉参考就可以马上对现有的库存数量做到心中有数。
  带有RFID标签阅读功能的垃圾压实机还可以起到侦探的作用,减少雇员后门盗窃,也就是人们常说的“顺手牵羊”。当一名雇员将一个盒装的产品丢进垃圾压实机,并且打算几个小时之后把它从垃圾中拉出来的时候,PLC就会识别出这个产品,记录下日期和时间,并且通知管理层,同时关闭压实机,以避免损坏被盗窃的物品。
  当RFID标签被嵌入到关键文件中时,阅读器也将确保打印数据的完整性和位置,并且在碎纸机中进行适当销毁。



工业RFID技术供应商们说,加固的应用设计能够经受住多年的恶劣自动化、控制和仪器仪表环境,
例如来自于Pepperl+Fuchs的这些RFID产品。

  耐高温的标签
  虽然RFID技术可用于各种不同的工业领域中,但是许多生产流程都不适合用这项技术。要求苛刻的生产流程和环境会破坏用来识别零件的部分。
  当一家汽车公司要为生产流程安装一套新的RFID跟踪系统时,它需要考虑许多具体的要求。客户想要在滑橇上使用RFID

标签,因为滑橇将伴随着车辆自始至终通过整条生产线(见照片)。这样做将使客户能够实时地读取和写入(获取和存储)生产数据,包括每辆车的型号、颜色和特殊装备。
  然而,标签必须能够经受住在生产过程中的恶劣环境条件,包括喷漆过程,这时的温度高达210℃(410癋),并且时间长达30分钟。大多数RFID标签都不能承受这种高温。
  为了确保RFID能够在这一领域中使用,Turck创造了一种特殊设计的标签,其具有下列属性:
  ■ 尺寸要求:圆柱标签,22mm×135mm,确保能够牢固地安装在预先设计的滑橇上,以便无需更换其他生产设备就能升级跟踪系统。
  ■  数据可用性:耐高温的RFID标签在喷漆工序完成之后即可马上读取和写入数据,并且本身也可以被喷上油漆,而其功能则不会在接下来的生产过程中产生任何的变化。
  ■  数据保存和标签再利用:在生产周期结束时,数据点会被从标签中提取出来,而标签仍然留在滑橇上以便用在下一辆车上。

  利安德公司资产管理
  总部设在美国得克萨斯州休斯敦的利安德化学公司(Lyondell Chemical Co.)在升级其位于美国得克萨斯州Corpus Christi的烯烃厂期间一直在寻求一种获取和跟踪现场数据、并将其与来自于其他来源的数据进行集成的方式,从而用于智能资产管理。利安德自称是世界上最大的化学公司之一,拥有大约180亿美元的资产。
  项目目标包括:
  ■  在所有五个厂区采用新的电子表格取代现有的纸质阅读表格;
  ■  将来自于现场的静态数据添加到现有的电子表格中,其中包含实时的集散控制系统(DCS)信息;
  ■   提供所需的外部操作流程;
  ■  建立帮助页面以便为操作员提供指导;
  ■  在所有设备的主要部件上安装RFID标签。
  利安德采用了霍尼韦尔 (Honeywell)的IntelaTrac PKS系统,用于现场数据收集和智能资产管理,使用户能够将现场数据与来自于其他来源的数据进行集成,如生产系统、流程控制系统和工作管理系统。集成的移动硬件和软件工具使现场操作员能够准确地获取、收集、分析和使用时间要求极其严格的数据,主要采用加固计算机、RFID标签以及其他外围设备,例如温度枪、振动探测器以及非破坏性测试设备。
  利安德已经采用非集散控制系统仪表数据改进了对工艺条件的监测,并可以在必要情况下提供现场生产支持,包括通过移动数据跟踪提供产品指导。
  新的系统还将现场数据和多种来源数据进行了整合,包括生产和流程控制,可以提升决策的积极主动性,并且改进现场下载数据的完整性。最后,RFID技术有助于获取时间要求极高的现场数据,并且标有时间和日期,以便提高准确度。数据评估时间从4小时减少到20分钟。高炉效率提升带来的相关量化生产成本节省高达100万美元。


够热!Turck展示其RFID标签(集成在一个生产过程中装载汽车车身的滑橇上)是如何承受喷漆烘箱中410°F的高温长达30分钟的。

  集散集成
  据Pepperl+Fuchs称,交互操作性和长期产品可用性是RFID应用的重要设计标准。P+F表示,其Ident Control可以支持开放的工业通信标准,而且无需修改用户级控制软件就能在其接口单元上实施任何可用的标签技术。对于半开放式闭环和开环应用,手持式阅读器可以与跟踪过程进行集成。
  P+F称,标签适于加固应用,例如汽车应用(见照片)。来自于安装在汽车发动机罩上的标签中的数据将信息读取和写入到安装在生产线附近的阅读器中,并将其显示在上方的电脑屏幕中。标签采用2.45 GHz的ISM频段,可以在全球范围内使用,无需授权,并且有一个连续的阅读字段(也就是说没有字段空值)。
  P+F说,现场安装RFID硬件可以降低成本,并且允许维修人员使用RFID接口中的诊断功能(发光二极管、液晶显示器和功能键)。

  产品鉴定确保安全
  SkyeTek的Martin Payne说,在制造领域中使用不合格的更换零件仍然是一件让人十分头痛的事情。为了解决这个问题,RFID标签被嵌入到机械零部件中或者易耗工业产品上,以确保适当使用并且增加潜在安全性。SkyeTek是一家提供企业应用解决方案的公司,服务于那些寻求在它们的产品系列或者生产过程中充分利用RFID的公司。
  Payne说:“假冒伪劣产品每年会给生产商造成数十亿美元的损失,但是嵌入式RFID提供了一种简单的办法来解决这一普遍存在的问题。通过工业生产流程自动化,RFID技术提供了一种经济高效的解决方案,来防止假冒伪劣以及与未经授权使用仿制品和替代品相关的其他问题。”
  Payne说,在设备和机械等应用领域,RFID认证可以保护生产商的声誉,并且降低由于假冒伪劣所带来的收入损失。“零部件和耗

材的生产商、类型和使用年限对于机器设备的可靠性和性能是至关重要的。因此,如果使用了错误的耗材或者零部件,则可能会对生产商的品牌价值和客户忠诚度产生极大的负面影响。”
  Payne解释说,同样重要的是,RFID保护与耗材相关的经常性收入来源。他说,嵌入式RFID标签,一般的成本为10至30美分,采用“数字指纹”进行编码,采用当今世界上最为先进的加密技术,可以对产品或者耗材进行一对一的识别。使用这种技术可以防止对耗材的未经授权的使用。

  选择一家工业自动化RFID供应商的大三原因

  随着射频识别(RFID)技术的日益广泛应用——从零售业和供应链到重型工业——市场上大量的解决方案应运而生。其中许多要求适用于各种用途。这也是为什么您可能需要考虑向一个工业自动化供应商寻求RFID技术的原因了。
  1. 自动化技术是在广泛的各种应用中以实用的方式来关闭控制回路的;自动化厂商们拥有丰富的经验,可以提供最佳的技术用于实施,而不一定非是RFID产品。(还可以提供数据矩阵、印刷条形码或者其他感应技术。与那种只能提供RFID的供应商相比,自动化厂商可以提供一些更好的建议。)
  2. 自动化厂商了解基层车间的严酷环境,这种环境可能会降低其他产品的准确性或者缩短它们的寿命。
  3. 对于许多自动化厂商的代表来说,与自动化设备、控制系统和仪器仪表的紧密集成对于实现模块化的灵活的集成实施来说是非常重要的,这样才能确保运作寿命达到15年或者更长的时间。

  更多信息请访问:
  www.am.pepperl-fuchs.com
  www.honeywell.com/ps
  www.siemens.com/rfid
  www.skyetek.com
  www.turck-usa.com



系统分类: 嵌入式系统   |   用户分类: 无分类   |   来源: 无分类

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