RFID 在沖壓模具識別上的應用

許 瑞，蘇 華

（濟南二機床集團有限公司，山東濟南 250022）

0 引言

隨著工廠自動化程度提高，設備需要自動更換模具，這樣就需要自動識別模具號，RFID（無線射頻識別，Radio Frequency IDentification）是一種無線通信技術，可以通過無線電信號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或者光學接觸。RFID 提供了解決方式。

1 沖壓模具識別現狀

沖壓是汽車板材成型的第一道工序。一條沖壓線一般配置4～5 臺壓機，每臺壓機都配置若干套模具。一些舊的模具沒有配置模具識別裝置，而配置模具識別裝置的，也大部分采用HARTING 插接件的形式，Harting 模具插頭加多芯電纜，采用HARTING 插接件和多芯電纜如圖1 所示，模具側和沖壓設備側均配置HARTING 接插件，設備端接插件每一個針腳都接入PLC 點，模具識別圖紙如圖2 所示，通過二進制來計算模具號，模具識別程序如圖3 所示，換模具時需要將模具上的接插件人工插到設備端的接插件。

圖1 采用HARTING 插接件和多芯電纜

圖2 模具識別圖紙

圖3 模具識別程序

2 RFID 的理論介紹和使用說明

2.1 RFID 的概念

RFID 的英文全稱是Radio Frequency IDentification，中文翻譯為無線射頻識別，也叫電子標簽。

2.2 RFID 技術理論介紹

RFID 是一種通過非接觸式方式達到自動識別的技術，它通過發送射頻信號以達到自動識別目標對象的目的，進而獲取相關數據，在識別過程中不需要人工的外部干預，使用工況可以適應各種惡劣的環境。同時，通過RFID 技術也可以識別出高速運動的物體，以及同時處理并識別多個標簽，在操作方面快捷、方便。

2.3 RFID 組成部分介紹

（1）標簽（Tag）：Tag 是RFID 重要組成的部分之一，核心部件由耦合元件和專用芯片組成，每個標簽的特點具有唯一的可識別電子編碼，安裝在物體表面上以達到標識目標對象的作用。

（2）閱讀器/讀寫器（Reader）：Reader 是一種讀取標簽信息的設備，也可作為寫入設備，使用方式分為手持式和固定式兩種。

（3）天線（Antenna）：Antenna 作為通信連接部件，標簽和讀取器之間通過天線的作用達到傳遞射頻信號的作用。

2.4 RFID 基本工作原理

RFID 基本工作原理簡單用圖4 加以說明。

圖4 RFID 基本工作原理

3 RFID 的選型及實際應用

3.1 選型要素

RFID 選型基本要素如圖5 所示。

圖5 RFID 選型基本要素

3.2 實例應用

本次實例是應用于沖壓模具號的識別。實際選擇的品牌是SIEMENS 的RFID（其他品牌選型原理基本類似），SIMATIC RF640T 標簽如圖6a）所示，讀寫器SIMATIC RF680R 如圖6a）所示，SIMATIC RF650A 如圖6c）所示。根據選型的4 個要素：①與上位機CPU 通信方式即總線類型選擇的Profinet 通信；②傳輸距離需要至少4 m，因此選擇的是超高頻讀寫器；③標簽需要安裝在模具上，因此選擇抗金屬標簽，存儲容量選擇64 K；④選擇超高頻增益為4 dB 的天線。

圖6 選擇的品牌SIEMENS 的RFID

3.3 實例安裝

安裝簡單易行，此項目是把讀寫器和天線安裝在壓機立柱操作站上，標簽安裝在模具上，工作臺開進開出過程中即可讀取模具號。RFID 實際安裝現場如圖7 所示。

圖7 RFID 實際安裝現場

（1）RFID 只需要安裝讀取設備和讀取天線，設備和天線之間的連接是通過西門子預制電纜快接插頭直接連接，無需電工現場接線。

（2）RFID 讀取設備與生產線之間，只需就近接入讀取設備的供電電源和通信網線，相對簡單。

3.4 實例編程

標記標簽只需要進入瀏覽器相應界面，使用16進制格式寫入模具號，點擊寫入指令，就可以輕松地將模具號設定。設定模具號如圖8 所示。

圖8 設定模具號

4 結束語

目前使用RFID 進行模具識別已經應用到多個項目，優點如下：①安裝簡單：集成RFID 替換傳統方式的Harting 模具識別插頭及多芯電纜，安裝簡單；②維護方便：RFID 模具標簽安裝快捷、通過編程標記模具號，維護方便；④成本低：集成的RFID 成本低（主要成本在讀寫器和天線上，標簽價格低，用戶模具多，只需要增加標簽數量，性價比越高），為用戶提供更加節省成本的選擇，易于推廣；⑤自動化程度高：RFID 可以自動讀取模具號，提高設備的自動化程度。

射頻識別RFID 理論基礎誕生于20 世紀50 年代，90 年代RFID 技術已經廣泛應用，至今已經發展比較成熟完善。21 世紀以來更是在物聯網技術、云服務制造、云計算等新興領域頻繁應用。由于該技術擁有的諸多特點和優勢，已被很多全球500 強企業廣泛應在在其公司的生產、物流等供應鏈中。不光被企業廣泛應用，同時中國的物聯網協會也把射頻識別、電子標簽等技術作為今后物聯網發展的基礎。隨著《中國制造2025》和中國制造2035 的發展規劃，RFID 勢必會被工業制造廣泛應用，為中國智造添磚加瓦。