RFID系統在MPS教學設備上的應用

錢鋒

摘 要：RFID（射頻識別）是一種利用射頻信號自動識別目標對象并獲取相關信息的技術，被廣泛應用在物流和供應管理系統中。此次在我系的MPS教學設備上引入了RFID系統，解決了以往教學過程中存在的問題，實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到自動識別設備操作人員和加工工件、各工位的生產及加工數據信息、產品的檢測結果和所有資料的歸檔和保存等目的，減少了失誤，提高了效率，有利于管理。

關鍵詞：RFID；MPS；教學管理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.255

1 RFID系統

RFID技術利用無線射頻方式在閱讀器和射頻卡之間進行非接觸雙向數據傳輸，以達到目標識別和數據交換的目的。一套完整的RFID系統，是由閱讀器（Reader）與電子標簽（TAG）也就是所謂的應答器（Transponder）及應用軟件系統三個部份所組成，其工作原理是Reader發射一特定頻率的無線電波能量給Transponder，用以驅動Transponder電路將內部的數據送出，此時 Reader便依序接收解讀數據， 送給應用程序做相應的處理。

2 MPS模塊化生產系統

MPS模塊化加工系統（Modular Production System）體現了機、電、光一體化的綜合應用。MPS設備是一套開放式的設備，用戶可根據生產需要選擇設備組成單元的形式和數量，一個單元亦可組成一個獨立的控制系統，而由多個單元組成的生產系統可以較為真實地模擬出一個自動生產加工流水線的工作過程。

3 教學過程中出現的問題

（1）每一個課題都要從單站的控制到多站的聯動，也就是一個類型的產品從開始上料到檢測合格這個完整的加工過程，往往涉及單人或多人若干課時才能完成，在這期間對學生的任務效果評價比較困難。

（2）工件的品種較多，以材料來分：有金屬件、塑料件和玻璃件；以外形來分：有圓形、方形、橢圓和不規則外形；以顏色來分：有紅、黑、綠、藍、白、透明等；在物料選擇和物料管理方面容易混亂，物料追溯存在諸多不便。

（3）在加工過程中，成品和廢品的檢測是關鍵，單件的加工檢測沒有問題，但多工件同時進行會出現疏漏，特別是組合件的檢測，雖然通過PLC程序的更改能起到很好的效果，但每進入一個課題都要略加變動，非常的麻煩，也增加了不少的工作量。

（4）學生和工件之間應該是一一對應的，根據實際加工過程和結果給予最后的評定和成績，但在團隊合作的項目上出現的問題不能落實到個人，根據整體的效果評分會有偏差，存在不公平的因素。

（5）原材料的出庫、成品的入庫和廢品的登記都是人工記錄，設備使用周期、批次產量、合格率、工件損耗情況整理歸檔也比較麻煩。

4 解決辦法

我們要求工件的選擇、加工、生產、存儲、運輸過程實現可追溯，而且要保證原材料的處理過程安全可靠，同時能做到和每一個學生之間都能相對應，在這些過程中，RFID得到了充分的應用，使得控制系統的自動化和信息化程度進一步提高，控制方案更加完美，系列問題得到很好的解決。

（1）首先我們采用了SONAR公司的RFID產品，它支持多種通訊方式，可以方便地與各種控制器或工業計算機交換數據，2～8個通道任意組合，可以提供IP67的防護等級，包括開關量和模擬量的輸入/輸出模塊，RS232/422/485通訊模塊，高速計數模塊等，同時支持動態讀寫，載碼體最大允許移動速度可以達到8 m/s；并且可以提供直接安裝于金屬表面的薄型載碼體以及高溫載碼體。

（2）接著我們將每個工件嵌入電子標簽，出庫數據單轉換為單一平臺對應的數據信息，并通過RFID讀寫頭自動寫入載碼體中。然后，系統自動分配工作區域，送料單元把物料擺放到MPS的相應位置，并將位置信息與平臺上載碼體信息在系統中綁定在一起。送料時，系統能夠根據生產訂單分解成的生產任務，自動按先入先出的原則提取物料并送到相應生產線上。在提取物流過程中，設備上的讀寫頭應對物料平臺上的載碼體進行校驗，判斷物料是否是需要的。如果物料在送料、進入生產線、入庫時發生錯誤，系統會自動報警并提示操作人員進行相關處理。

（3）嵌入載碼體的數字化平臺，既不影響物料的裝載，也便于精確數字化管理。與傳統貼有條形碼的相比，數字化平臺操作更為簡便。因為它無需操作人員事先打印很多條形碼，然后用Barcode槍一一掃描，再貼到每個平臺上。所以減少了工作時間，降低了工作難度。另外，載碼體適用于惡劣環境，即使表面有劃痕、污漬也不會影響正常識讀。在整個加工過程中，排除人為干預，可以減少操作失誤，提高作業效率。

（4）完整的工作過程按功能被劃分為準備階段、操作階段和驗收階段。準備階段：該階段系統自動統計工件庫存數量、班級學生人數與課題原材料需求，然后將這些信息傳送至MPS生產管理系統，選擇相對應的課題及控制執行程序，安排生產時間及生產進度滿足該班的教學活動。操作階段：每個學生領取嵌入載碼體工件時，數據信息是一一對應的，根據課題要求來完成單站和多站的加工及控制要求直至完成整個工作任務。驗收階段：系統對每個學生各工位各步驟的生產流程實施監控。根據生產工藝和對應課題的要求，在物料送料口、各工位站點和成品檢測入庫口安裝RFID讀寫頭，全程監控整個生產過程。

（5）最后由閱讀器讀取應答器（電子標簽）中的數據，記錄應答器上正確的時間、事件、數據等信息。并且可以寫入各工位的操作情況、檢驗結果、成品入庫等資料于電子標簽內，藉此達到雙向的資料紀錄，透過計算機系統軟件能使記錄資料具備最完整登錄、搜尋、打印、歸檔等功能。

5 總結

射頻識別（RFID）系統作為人員、物料識別的一種技術，應用在我系的MPS教學設備上，不僅對物料生產的各個環節的數據進行自動化采集，而且對學生的身份信息及工作過程都能實時核對和監控，快速、及時、準確地掌握從原材料到成品入庫的真實數據，降低了管理成本，提高了工作效率，在教學的方面也得到了良好的效果。endprint