射頻識(shí)別技術(shù)在堆取料機(jī)上的應(yīng)用

王 鳳 張 龍

（北方重工集團(tuán)有限公司 裝卸設(shè)備分公司設(shè)計(jì)所，遼寧 沈陽(yáng) 110860）

1 概述

側(cè)式懸臂堆料機(jī)側(cè)式刮板取料機(jī)是一種應(yīng)用于水泥廠、鋼廠和碼頭等地，能夠連續(xù)、高效工作的散狀物料堆取的工業(yè)設(shè)備。側(cè)堆側(cè)取的特點(diǎn)是堆取物料靈活，適用于在同一料場(chǎng)堆取多種物料。每種物料要占用一個(gè)料倉(cāng)，因此在一料場(chǎng)有幾種物料就有幾個(gè)料倉(cāng)。

電氣控制中，不同堆點(diǎn)的判別是這種移動(dòng)設(shè)備重要環(huán)節(jié)之一。以往堆點(diǎn)判別有兩種方法：1、撥叉式限位開關(guān)配合擋鐵安裝，行程開關(guān)安裝在設(shè)備上，擋鐵通過訂膨脹螺栓安裝在地面。2、通過接近開關(guān)與感應(yīng)鐵板配合安裝，接近開關(guān)安裝在設(shè)備上，感應(yīng)鐵板安裝在地面。兩種方式存在著共同的缺點(diǎn)：1、開關(guān)頭可碰撞距離不超過3.5CM，接近開關(guān)感應(yīng)距離只有1.5CM，而且設(shè)備在軌道上存在縱向位移，很容易感應(yīng)不到。2、安裝不方便，在設(shè)備上需要安裝多個(gè)開關(guān)才能滿足要求。

近幾年RFID在中國(guó)地區(qū)的推廣和應(yīng)用，使得這種定點(diǎn)位移設(shè)備定位系統(tǒng)得到了充分的解決。

2 射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）

（1）RFID（射頻識(shí)別）基本組成部分最基本的RFID（射頻識(shí)別）系統(tǒng)由三部分組成：標(biāo)簽（Tag）：由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象；閱讀器（Reader）：讀取（有時(shí)還可以寫入）標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式；天線（Antenna）：在標(biāo)簽和讀取器間傳。

（2）RFID系統(tǒng)分類和工作原理：

射頻技術(shù)依采用頻率不同可分為低頻系統(tǒng)和高頻系統(tǒng)兩大類；根據(jù)電子標(biāo)簽內(nèi)是否裝有電池供電，又可分為有源和無源兩大類；從電子標(biāo)簽內(nèi)保存數(shù)據(jù)的方式可將其分為集成電路固化式、現(xiàn)場(chǎng)有線改寫式和現(xiàn)場(chǎng)無線改寫式3大類；根據(jù)讀寫電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段，又可將其分為廣播發(fā)射式、倍頻式和反射調(diào)制式3大類。

圖1

集成固化式電子標(biāo)簽內(nèi)的數(shù)據(jù)信息一般在集成電路生產(chǎn)時(shí)就 將信息以ROM工藝模式固化，其保存的信息是不變的；現(xiàn)場(chǎng)有線改寫式電子標(biāo)簽一般將電子標(biāo)簽保存的信息寫入其內(nèi)部的E2PROM存貯區(qū)中，改寫時(shí)需要專用的編程器或?qū)懭肫鳎膶戇^程中必須為其供電；現(xiàn)場(chǎng)無線改寫式電子標(biāo)簽具有特定的改寫指令，一般也可由閱讀器直接完成，電子標(biāo)簽內(nèi)保存的信息也位于其E2PROM中的存貯區(qū)，一般可改寫100萬(wàn)次以上。

廣播發(fā)射式射頻識(shí)別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法較簡(jiǎn)單。電子標(biāo)簽必須采用有源方式工作，實(shí)時(shí)將其存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息不問斷地向外廣播，閱讀器僅作為接收機(jī)使用。這種系統(tǒng)的缺點(diǎn)是由于電子標(biāo)簽必須不停地發(fā)射信息，耗電大，對(duì)周邊環(huán)境造成電磁污染，降低了系統(tǒng)的安全保密性。倍頻式射頻識(shí)別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)起來難度較大。一般情況下，由閱讀器發(fā)出查詢信號(hào)，電子標(biāo)簽返回的信號(hào)載頻為閱讀器發(fā)出射頻的倍頻。這種工作模式對(duì)閱讀器接收處理回應(yīng)信號(hào)提供了便利，但是，對(duì)無源電子標(biāo)簽來說，電子標(biāo)簽將收到的閱讀器發(fā)來的射頻能量轉(zhuǎn)換為倍頻回應(yīng)載頻時(shí)，能量轉(zhuǎn)換效率較低，電子標(biāo)簽成本上升，系統(tǒng)工作需占用兩個(gè)工作頻點(diǎn)。

3 射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）在側(cè)堆側(cè)取上的實(shí)施方案

側(cè)堆側(cè)取使用環(huán)境惡劣，故障率高，為了減少維護(hù)，選擇了無源電子標(biāo)簽。如圖1。

側(cè)堆側(cè)取都在平行軌道上行走，由于取料時(shí)刮板角度及取料量的不同，取料機(jī)在水平方向出現(xiàn)4CM的側(cè)移變量，所以考慮選用70MM的讀取距離，方向固定，行走速度為20m/min。考慮設(shè)計(jì)成本選用低頻系統(tǒng)，讀寫頭型號(hào)為V600-HS67。

側(cè)堆側(cè)取在8個(gè)堆內(nèi)分別堆料、取料，考慮料場(chǎng)左右邊，選用9個(gè)無源標(biāo)簽V600-D23P1，由于標(biāo)簽安裝在鐵質(zhì)支架上，故在標(biāo)簽與支架之間裝有絕緣隔墊。

側(cè)堆側(cè)取控制系統(tǒng)采用AB公司compactlogix PLC控制，由于PLC的通訊接口有其他用途，所以讀寫頭選用可轉(zhuǎn)換為有線源轉(zhuǎn)接線，接到PLC五個(gè)輸入點(diǎn)上，通過采集這五個(gè)信號(hào)進(jìn)行BCD碼判斷來判別堆位。程序如圖3

結(jié)語(yǔ)

射頻識(shí)別裝置安裝簡(jiǎn)單，當(dāng)設(shè)備移動(dòng)時(shí)，通過檢測(cè)不同標(biāo)簽。讀取不同標(biāo)簽內(nèi)容從而得到不同信息，這個(gè)技術(shù)大大降低設(shè)計(jì)周期，大大提高自動(dòng)控制水平。總之，這個(gè)應(yīng)用是利用RFID（射頻識(shí)別）的識(shí)別能力，準(zhǔn)確的判斷出堆取料機(jī)的實(shí)際位置，通過邏輯判斷還能檢測(cè)出是否有信號(hào)丟失現(xiàn)象。同時(shí)增加取料機(jī)控制的自動(dòng)化程度，根據(jù)更改標(biāo)簽的數(shù)量就可以對(duì)不同堆位設(shè)備的控制方面的設(shè)計(jì)，大大降低設(shè)計(jì)周期，完成同類設(shè)備控制方面的通用化設(shè)計(jì)。因此這是一項(xiàng)值得推廣的高新控制技術(shù)。

[1]胡學(xué)林.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社.

[2]劉華波，何文雪，王雪.西門子S7-300/400PLC編程與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.