RFID識別系統與現場總線技術的完美結合

　　RFID是什么

　　RFID是Radio Frequency Identification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2005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（Auto train Identification System：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。

　　RFID技術應用在汽車行業的優勢

　　1）增強汽車行業企業資產、產品及原材料管理的可見性和可追溯性，做到“透明管理”；
　　2）對產品和原材料進行高效的自動化追蹤監管和庫存清單管理；
　　3）提高企業運作效率，降低經營成本；
　　4）增強安全效能，降低損耗系數；
　　5）改善整個生產周期的追溯監管質量；
　　6）精簡工作隊伍，加強團隊協作；
　　7）優化物流供應鏈管理，促進效能整合，降低擔保費用，縮短反應時間；
　　8）適應目前/未來的產業及消費者需求，增強顧客滿意度?，F場總線在汽車行業應用的特點

　　現場總線是連接控制系統中現場裝置的雙向數字通訊網絡，與傳統控制方式相比，具有無可比擬的優勢。

　　汽車工業對控制系統提出了很高的要求，所以在規劃和設計生產線自控系統時我們必須考慮周全。要選擇最適合工藝布局和現場環境的現場總線協議，我們必須要保證：

　　1）眾多的I/O從站能夠經濟合理地分布。
　　2）所有的站點能進行方便的調試和直接、簡單的網絡管理。
　　3）大量的控制信號能夠實時穩定地傳輸。
　　4） 現場的各種故障能夠及時診斷和定位。
　　5）與其他系統的兼容性和技術升級的可操作性。

　　因此可見，在汽車工業中，控制點相對較多，自動化程度高，現場環境比較惡劣，線路也較復雜，和其他行業的生產控制相比，故障率相對偏高。這樣，對于維護人員和設備的診斷功能都提出了較高的要求。準確的故障定位和詳實故障信息是現場總線所具有的非常重要的一個特點，這使得設備維護更加便捷。其次，現場總線提供了極高的性價比，使得系統綜合成本減少40%；現場總線模塊擁有較高的防護等級、加上可靠的數字通訊方式以及快捷的數據響應，都是汽車工業控制方式的首選。另外，強大的抗干擾能力使得總線能夠適應惡劣的工作環境，尤其像汽車廠電焊車間等強電磁干擾的環境，體現出強大的優勢。

　　現場總線與RFID的結合點

　　現場總線和RFID的應用都為汽車工業帶來了極大的收益，推動了汽車工業自動化的管理水平，并降低了運營成本。同時，我們又在思考著另外一個問題：怎樣將兩者有機的結合在一起？兩者是否可以優勢互補那。

　　1．總線作為一種理想的控制方式，針對不同的應用環境提出了具備代表性的8大應用協議，像Profibus DP、DeviceNET等已廣為大家熟悉，并以在中國取得了很多應用實例。目前，RFID普遍支持總線協議，兩者處于同一協議的網絡控制中，更好的發揮總線控制優勢。

　　2．RFID作為一個非獨立的系統，其三大組成部分之一的控制器，提供了與總線耦合器類似的功能，將兩者合二為一，是一種非常有效的資源整合，這極大的減少了網絡中的節點數量，并使得每個節點的資源得到充分利用，將RFID與IO緊密地結合在了一起。

　　3．總線提供了可編程網關，其具有小型PLC的功能，使得每個子站都有可能成為獨立的系統，極大的減輕了上層PLC的工作量，RFID的數據讀寫信息，可以通過可編程網關直接進行處理，避免了大量數據的傳輸，和對服務器的依賴程度。

　　這里只總結了三點，相信隨著總線技術和RFID技術的發展，其組合的控制方式會發揮出更大的威力。

　　威脅與機遇共存

　　1、勞動者
　　RFID帶來了效率的提高，必然伴隨著一定的失業現象，但如同任何先進生產力方式一樣，不能因為失業而否定了一種新技術的生命。RFID同樣帶來了很多的從業機會，對RFID人才的需求也伴隨著技術和產業的發展而更加強烈。

　　2、企業
　　對于傳統識別技術廠商和提供商來說，RFID技術無疑是一種巨大的威脅。目前中國很多大型的條碼提供商已經開始向RFID企業轉型，如北京凱泰、休恩博得等公司。同樣，面對國外企業的進駐，中國企業也感到了巨大的壓力。中國企業對RFID技術的掌握，還只停留在代理或封裝的層面，沒有核心技術的競爭，后果可想而知。中國企業要利用生產成本低的優勢，加強與國外廠商合作，爭取更多的研發工作機會，借以發展自身研發能力。

　　3、產業
　　在整個RFID產業鏈中，中國企業的核心技術有限，大多數知識產權都控制在國外廠商手中，每年有大量的知識產權費用外流。中國是個制造大國，是世界的制造中心之一，如此龐大的市場，乃眾兵爭奪之地。雖然中國目前的政策、經濟、技術和社會等各方面的條件并不能促進RFID的快速發展，但中國具備巨大的市場，如何發展未來的RFID產業，是需要國家及產業內人士共同思考的問題。

　　總之，RFID不僅僅是一種技術，它更是一種高效的管理方式，一種對管理精細化的思考。未來的RFID產業將是一種影響我們生活的重要角色。