RFID:射频识别在生产线上的应用

互联网 | 编辑: 吴杰平 2005-10-26 10:00:00转载 一键看全文

Omron推出的125-MHz RFID标签和V700 RFID读取器最近还与Intermec条形码系统相结合,系统集成商SMS Group将其安装用于优化印第安纳州Total Interior Systems-America(TISA)公司的汽车座椅生产系统,并提高了它的跟踪功能。该公司为附近的丰田工厂提供汽车座椅。SMS自动化和数据采集经理Mike Deal指出:“这里,RFID标签用于取代已有的条形码。RFID标签能够全面跟踪TISA的just-in-time(JIT)和just-in-sequence(JIS)系统,预先确定了每个座椅的标准和位置。”

Deal补充说,TISA的传送带由PLC和SMS的定制核心中间件控制,通过Omron的读取器存取标签数据。中间件还与TISA的PLC及其ERP系统通讯。由于标签在RFID集成器的“闭环”中重复使用,因此TISA系统可实现持续的JIS确认,而且据称能在六个月内收回投资。

Omron的报告显示,该公司新近推出的RFID工具包包括RFID读取器、软件和打印机等,可帮助用户以1.2万至1.5万美元的成本实现符合RFID标准的手工系统,低于传统系统通常高达20万美元的成本。

从闭环到开环
与传统的无线电发射器类似,RFID标签设备以前也是成本约100美元的砖块状设备,通常在条件严酷的工业应用中监视工作过程(WIP),其功能强大,体现在工作距离更长等方面。Pepperl+Fuchs的智能系统经理Helge Hornis提到:“从历史上说,RFID标签上存储的读写数据能够帮助用户开发独立的工作机床,因为标签保存了相关信息和其它工艺数据。随着因特网和以太网的出现,用户开始采用具有更小存储器的标签来运行应用,这些标签被连接到了中央数据库和企业系统。”

几年来,标签的大小不断下降,与曲奇饼差不多大,其成本也降到几美元左右,而且标签仍在闭环应用中数百次的重复使用,这就降低了初始应用成本。标签通常用于跟踪大型物料,如汽车底盘和组件等,同时也加强了相关工作的经济性。


图2:Wells’ Dairy包装过程中,两桶装Blue Bunny冰淇淋的
外包装写入RFID标签信息并进行粘贴,随后冷冻
并运送到沃尔玛分销中心

Siemens Energy & Automation的工厂自动化感应器业务经理Alec Stuebler谈到:“传统的RFID标签工作时几乎就像一部扩展硬盘驱动器,用户可在RFID标签上读写所有数据,实现所有必需的质量测量要求。举例来说,RFID标签可确认汽车组装过程中的工具测量扭矩以满足预定义的测量要求,并允许组件装配进入下一步。另外,防热标签还能启动喷漆工作,在物料从250℃的炉子中完工出炉后还可监督质量。”

Steubler还讲到,RFID标签的读取距离从2毫米(工具加工应用中的埋入式标签)到300米(频率为2.4GHz的标签)不等。存储器大小从96-112字节到64K字节不等,不过存储器容量加大时用电也会增多,比如要消耗更多的电池电力才能保持存储器工作、才能够存取。

RFID系统的工作频率主要有三种:低频,低于1MHz;高频,全球科学测量统一要求的13.56MHz通用频率;以及超高频(UHF),高于800MHz。UHF可实现更长的读取距离,成本也更低,但同时也会面临一些干扰问题。

Siemens计划于2005年8月推出其Simatic RF 600和Simatic RF 300产品。上述900MHz的系统据说可实现3至5米的读取距离,其中将包括RFID标签、读取器、天线和软件等。

近期的技术进步使RFID标签的大小不断降低,几乎与半导体芯片的大小相当,小到足够植入于条形码,或其它标签中,也可直接置于产品之中。RFID标签粘贴的产品外包装或封装越来越小,而且往往是一次性使用的外包装,通常将此称作“开环”应用。

尽管技术不断进步,批量出货的无源RFID标签单价通常仍要花费35至45美分,少量出货要75至80美分,带有数据读写、存储和其它高性能功能的有源RFID标签单价则达85美分。不幸的是,有报道指出,RFID标签想要适用于大多数主流一次性开环应用的话,就必须降到5至10美分的阈值水平,当前价格显然要高得多。

无源RFID标签由小量RF能源供电,它在接近RFID系统天线或读取器周边的电磁场时就会被激活。举例来说,13.56MHz标签的读取距离可达1米。一旦标签加电,读取器就能与标签互动,并将标签数据传送给相连的控制器、PLC、PC或进一步上传给更高级的企业系统。

干扰、安全性和鲁棒性问题
与各种无线技术一样,RFID技术也面临干扰问题,通常在靠近金属和液体时都会出现这种问题。要是存在物理障碍,那么就要求标签、读取器的功能更强,这样成本就会更高,或者还要采用其它定制方法。

距离和物理读写限制通常可以避免未授权存取标签数据,不过开发中的新式RFID二代标准预计还将进一步解决当前的安全性关切问题。一代技术公布了EPC全球标准,目前许多RFID开发商都已采用该标准。

Impinj报告指出,其近期推出了完全集成的RFID二代系统,包括全面符合二代标准的芯片、标签、贴纸、嵌体和读取器等。

Escort Memory Systems(EMS)的市场经理Bradley Todd指出:“条形码是识别部件和部件去向的最廉价方法,不过在许多制造环境下,如喷漆炉、化工处理和肉类包装等,条形码根本就不能适用。RFID标签在工艺进程中一步步传递着信息,从而能在制造过程中帮助企业资源计划(ERP)进行决策。举例来说,用于跟踪阿根廷试验项目中牲畜养殖信息的标签可向养殖场的ERP系统添加信息,向其它闭环标签写入信息,可为封装上的条形码添加信息。”

Todd补充说,Toyota南非公司近期实行了RFID车辆跟踪系统(VTS)的第二阶段,为工厂添加了EMS的LRP RFID读写器天线和标签功能。系统集成商EMS SA建立了在诸多制造阶段和最终组装过程中跟踪车辆的RFID系统。EMS的报告指出,由于安装后可同时采用重复性使用和一次性使用的标签,因此此次RFID的应用意义非常重大。

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