http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-08 13:05:30 來源:中國自動化學會專家谘詢工作委員會
編者語: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,並降低了運營成本。
RFID是RadioFrequencyIdentification的de縮suo寫xie,即ji射she頻pin識shi別bie。射she頻pin識shi別bie是shi一yi種zhong非fei接jie觸chu式shi的de自zi動dong識shi別bie技ji術shu,它ta通tong過guo射she頻pin信xin號hao自zi動dong識shi別bie目mu標biao對dui象xiang並bing獲huo取qu相xiang關guan數shu據ju,識shi別bie工gong作zuo無wu須xu人ren工gong幹gan預yu,可ke工gong作zuo於yu各ge種zhong惡e劣lie環huan境jing。RFID技術可識別高速運動物體並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麵主要原因的推動。一是技術的推動。射頻技術從誕生到民用經曆了軍事應用、實(shi)驗(yan)室(shi)研(yan)究(jiu)再(zai)到(dao)民(min)間(jian)應(ying)用(yong)幾(ji)個(ge)不(bu)同(tong)時(shi)期(qi),基(ji)礎(chu)技(ji)術(shu)研(yan)究(jiu)日(ri)臻(zhen)成(cheng)熟(shu)。另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)則(ze)是(shi)在(zai)整(zheng)個(ge)社(she)會(hui)信(xin)息(xi)化(hua)程(cheng)度(du)普(pu)遍(bian)提(ti)高(gao)後(hou),企(qi)業(ye)需(xu)要(yao)進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)高(gao)信(xin)息(xi)化(hua)水(shui)平(ping),同(tong)時(shi)降(jiang)低(di)勞(lao)動(dong)生(sheng)產(chan)成(cheng)本(ben),市(shi)場(chang)對(dui)各(ge)類(lei)技(ji)術(shu)進(jin)行(xing)選(xuan)擇(ze)的(de)結(jie)果(guo)。射(she)頻(pin)識(shi)別(bie)依(yi)靠(kao)無(wu)線(xian)電(dian)波(bo)進(jin)行(xing)信(xin)息(xi)采(cai)集(ji)、傳輸、控製,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,由於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,並且成功地實現了產業化,同時UHF芯片也已經完成開發。
13.56MHZ成為目前工業控製的主流
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,並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幹擾,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:電磁幹擾是否會影響到RFID的正常工作?事實上,工廠內部的電磁幹擾普遍在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幹擾。我們也可以這樣理解:我們如果使用調頻收音機,當兩個電台的頻段相近時,幹擾會很強烈,反之則不然。
國內RFID典型應用
在仿偽領域,RFID主要應用於各類電子票證、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麵,目前主要是城市公交一卡通工程、公路、鐵路的調度和統計係統,以及高速公路的不停車收費係統、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。
鐵路方麵則是在全國範圍內成功應用基於電子射頻識別技術的鐵路車號自動識別(AutotrainIdentificationSystem:ATIS)係統。鐵路車號自動識別係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,不停車收費係統試點項目也不斷增加,有望早日實現大規模實質性應用。
在工業生產方麵,工業生產製造過程,包括物料自動配送、流水線控製等環節,RFID都有所應用。我想就汽車行業為代表作一些介紹。
以汽車製造業為例,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製造廠等,也都先後采用了RFID係統應用。一些知名發動機企業也在準備積極籌備中。
汽車行業特點
汽車製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,各生產廠家都普遍麵臨著:提高生產效率、降低生產成本、提ti高gao生sheng產chan管guan理li水shui平ping等deng種zhong種zhong壓ya力li。對dui於yu汽qi車che項xiang目mu而er言yan,無wu論lun是shi新xin建jian項xiang目mu,還hai是shi現xian有you設she備bei的de擴kuo展zhan和he改gai造zao,在zai規gui劃hua和he設she計ji控kong製zhi係xi統tong時shi都dou應ying該gai有you一yi個ge基ji本ben指zhi導dao原yuan則ze:采用最先進的自動化技術和產品,從而最大程度減小係統集成和調試時間、降低投資成本,方便生產運行階段的維護與工藝調整。提高各工藝設備係統的穩定性,減少故障停機時間保證計劃產量的實現。
對dui汽qi車che工gong業ye的de控kong製zhi係xi統tong的de要yao求qiu也ye有you別bie於yu其qi他ta行xing業ye的de自zi動dong控kong製zhi係xi統tong,因yin為wei汽qi車che工gong業ye生sheng產chan現xian場chang相xiang對dui較jiao複fu雜za。例li如ru焊han裝zhuang工gong藝yi,就jiu代dai表biao著zhe汽qi車che工gong業ye控kong製zhi現xian場chang的de一yi些xie典dian型xing特te點dian:
1.對dui汽qi車che工gong業ye的de控kong製zhi係xi統tong的de要yao求qiu也ye有you別bie於yu其qi他ta行xing業ye的de自zi動dong控kong製zhi係xi統tong,因yin為wei汽qi車che工gong業ye生sheng產chan現xian場chang相xiang對dui較jiao複fu雜za。例li如ru焊han裝zhuang工gong藝yi,就jiu代dai表biao著zhe汽qi車che工gong業ye控kong製zhi現xian場chang的de一yi些xie典dian型xing特te點dian;
2.強電磁幹擾
接設備在焊接過程中的電磁幹擾發射,不僅會對電網造成汙染,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mei個ge工gong位wei夾jia具ju上shang都dou有you相xiang當dang多duo的de電dian磁ci閥fa需xu要yao驅qu動dong,眾zhong多duo的de夾jia爪zhao汽qi缸gang上shang的de夾jia緊jin和he鬆song開kai到dao位wei的de信xin號hao需xu要yao收shou集ji。這zhe些xie信xin號hao相xiang對dui很hen分fen散san,采cai集ji點dian都dou處chu在zai夾jia具ju的de不bu同tong部bu位wei
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fang護hu等deng級ji的de一yi體ti化hua模mo塊kuai,因yin為wei一yi個ge一yi體ti化hua模mo塊kuai就jiu是shi一yi個ge節jie點dian,所suo以yi網wang絡luo節jie點dian數shu量liang一yi般ban都dou較jiao多duo。例li如ru一yi條tiao主zhu焊han線xian,往wang往wang都dou有you上shang百bai個ge節jie點dian,如ru果guo使shi用yong機ji器qi人ren焊han接jie,機ji器qi人ren還hai要yao占zhan用yong相xiang應ying的de網wang絡luo節jie點dian資zi源yuan。
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,降低損耗係數;
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。
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現場總線在汽車行業應用的特點
現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)是(shi)連(lian)接(jie)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)中(zhong)現(xian)場(chang)裝(zhuang)置(zhi)的(de)雙(shuang)向(xiang)數(shu)字(zi)通(tong)訊(xun)網(wang)絡(luo),與(yu)傳(chuan)統(tong)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)相(xiang)比(bi),具(ju)有(you)無(wu)可(ke)比(bi)擬(ni)的(de)優(you)勢(shi)。汽(qi)車(che)工(gong)業(ye)對(dui)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)提(ti)出(chu)了(le)很(hen)高(gao)的(de)要(yao)求(qiu),所(suo)以(yi)在(zai)規(gui)劃(hua)和(he)設(she)計(ji)生(sheng)產(chan)線(xian)自(zi)控(kong)係(xi)統(tong)時(shi)我(wo)們(men)必(bi)須(xu)考(kao)慮(lv)周(zhou)全(quan)。要(yao)選(xuan)擇(ze)最(zui)適(shi)合(he)工(gong)藝(yi)布(bu)局(ju)和(he)現(xian)場(chang)環(huan)境(jing)的(de)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)協(xie)議(yi),我(wo)們(men)必(bi)須(xu)要(yao)保(bao)證(zheng):
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)大量的控製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)與其他係統的兼容性和技術升級的可操作性。
因yin此ci可ke見jian,在zai汽qi車che工gong業ye中zhong,控kong製zhi點dian相xiang對dui較jiao多duo,自zi動dong化hua程cheng度du高gao,現xian場chang環huan境jing比bi較jiao惡e劣lie,線xian路lu也ye較jiao複fu雜za,和he其qi他ta行xing業ye的de生sheng產chan控kong製zhi相xiang比bi,故gu障zhang率lv相xiang對dui偏pian高gao。這zhe樣yang,對dui於yu維wei護hu人ren員yuan和he設she備bei的de診zhen斷duan功gong能neng都dou提ti出chu了le較jiao高gao的de要yao求qiu。準zhun確que的de故gu障zhang定ding位wei和he詳xiang實shi故gu障zhang信xin息xi是shi現xian場chang總zong線xian所suo具ju有you的de非fei常chang重zhong要yao的de一yi個ge特te點dian,這zhe使shi得de設she備bei維wei護hu更geng加jia便bian捷jie。其qi次ci,現xian場chang總zong線xian提ti供gong了le極ji高gao的de性xing價jia比bi,使shi得de係xi統tong綜zong合he成cheng本ben減jian少shao40%;現場總線模塊擁有較高的防護等級、加jia上shang可ke靠kao的de數shu字zi通tong訊xun方fang式shi以yi及ji快kuai捷jie的de數shu據ju響xiang應ying,都dou是shi汽qi車che工gong業ye控kong製zhi方fang式shi的de首shou選xuan。另ling外wai,強qiang大da的de抗kang幹gan擾rao能neng力li使shi得de總zong線xian能neng夠gou適shi應ying惡e劣lie的de工gong作zuo環huan境jing,尤you其qi像xiang汽qi車che廠chang電dian焊han車che間jian等deng強qiang電dian磁ci幹gan擾rao的de環huan境jing,體ti現xian出chu強qiang大da的de優you勢shi。
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,並降低了運營成本。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?
1.總線作為一種理想的控製方式,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ProfibusDP、DeviceNET等已廣為大家熟悉,並以在中國取得了很多應用實例。目前,RFID普遍支持總線協議,兩者處於同一協議的網絡控製中,更好的發揮總線控製優勢。
2.RFID作zuo為wei一yi個ge非fei獨du立li的de係xi統tong,其qi三san大da組zu成cheng部bu分fen之zhi一yi的de控kong製zhi器qi,提ti供gong了le與yu總zong線xian耦ou合he器qi類lei似si的de功gong能neng,將jiang兩liang者zhe合he二er為wei一yi,是shi一yi種zhong非fei常chang有you效xiao的de資zi源yuan整zheng合he,這zhe極ji大da的de減jian少shao了le網wang絡luo中zhong的de節jie點dian數shu量liang,並bing使shi得de每mei個ge節jie點dian的de資zi源yuan得de到dao充chong分fen利li用yong,將jiangRFID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係統,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。
這裏隻總結了三點,相信隨著總線技術和RFID技術的發展,其組合的控製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
對於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,麵對國外企業的進駐,中國企業也感到了巨大的壓力。中國企業對RFIDjishudezhangwo,haizhitingliuzaidailihuofengzhuangdecengmian,meiyouhexinjishudejingzheng,houguokexiangerzhi。zhongguoqiyeyaoliyongshengchanchengbendideyoushi,jiaqiangyuguowaichangshanghezuo,zhengqugengduodeyanfagongzuojihui,jieyifazhanzishenyanfanengli。
3、產業
在整個RFIDchanyelianzhong,zhongguoqiyedehexinjishuyouxian,daduoshuzhishichanquandoukongzhizaiguowaichangshangshouzhong,meinianyoudaliangdezhishichanquanfeiyongwailiu。zhongguoshigezhizaodaguo,shishijiedezhizaozhongxinzhiyi,rucipangdadeshichang,naizhongbingzhengduozhidi。suiranzhongguomuqiandezhengce、經濟、技術和社會等各方麵的條件並不能促進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。