RFID系統(tǒng)在MPS教學(xué)設(shè)備上的應(yīng)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(biāo)對象并獲取相關(guān)信息的技術(shù)，被廣泛應(yīng)用在物流和供應(yīng)管理系統(tǒng)中。此次在我系的MPS教學(xué)設(shè)備上引入了RFID系統(tǒng)，解決了以往教學(xué)過程中存在的問題，實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到自動識別設(shè)備操作人員和加工工件、各工位的生產(chǎn)及加工數(shù)據(jù)信息、產(chǎn)品的檢測結(jié)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(guān)鍵詞：RFID；MPS；教學(xué)管理

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

1 RFID系統(tǒng)

RFID技術(shù)利用無線射頻方式在閱讀器和射頻卡之間進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)傳輸，以達(dá)到目標(biāo)識別和數(shù)據(jù)交換的目的。一套完整的RFID系統(tǒng)，是由閱讀器（Reader）與電子標(biāo)簽（TAG）也就是所謂的應(yīng)答器（Transponder）及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個部份所組成，其工作原理是Reader發(fā)射一特定頻率的無線電波能量給Transponder，用以驅(qū)動Transponder電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時 Reader便依序接收解讀數(shù)據(jù)， 送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理。

2 MPS模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)

MPS模塊化加工系統(tǒng)（Modular Production System）體現(xiàn)了機(jī)、電、光一體化的綜合應(yīng)用。MPS設(shè)備是一套開放式的設(shè)備，用戶可根據(jù)生產(chǎn)需要選擇設(shè)備組成單元的形式和數(shù)量，一個單元亦可組成一個獨(dú)立的控制系統(tǒng)，而由多個單元組成的生產(chǎn)系統(tǒng)可以較為真實(shí)地模擬出一個自動生產(chǎn)加工流水線的工作過程。

3 教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題

（1）每一個課題都要從單站的控制到多站的聯(lián)動，也就是一個類型的產(chǎn)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(xué)生的任務(wù)效果評價(jià)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(guī)則外形；以顏色來分：有紅、黑、綠、藍(lán)、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(guān)鍵，單件的加工檢測沒有問題，但多工件同時進(jìn)行會出現(xiàn)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(jìn)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(xué)生和工件之間應(yīng)該是一一對應(yīng)的，根據(jù)實(shí)際加工過程和結(jié)果給予最后的評定和成績，但在團(tuán)隊(duì)合作的項(xiàng)目上出現(xiàn)的問題不能落實(shí)到個人，根據(jù)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(shè)備使用周期、批次產(chǎn)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(chǎn)、存儲、運(yùn)輸過程實(shí)現(xiàn)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(xué)生之間都能相對應(yīng)，在這些過程中，RFID得到了充分的應(yīng)用，使得控制系統(tǒng)的自動化和信息化程度進(jìn)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(chǎn)品，它支持多種通訊方式，可以方便地與各種控制器或工業(yè)計(jì)算機(jī)交換數(shù)據(jù)，2～8個通道任意組合，可以提供IP67的防護(hù)等級，包括開關(guān)量和模擬量的輸入/輸出模塊，RS232/422/485通訊模塊，高速計(jì)數(shù)模塊等，同時支持動態(tài)讀寫，載碼體最大允許移動速度可以達(dá)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(biāo)簽，出庫數(shù)據(jù)單轉(zhuǎn)換為單一平臺對應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，并通過RFID讀寫頭自動寫入載碼體中。然后，系統(tǒng)自動分配工作區(qū)域，送料單元把物料擺放到MPS的相應(yīng)位置，并將位置信息與平臺上載碼體信息在系統(tǒng)中綁定在一起。送料時，系統(tǒng)能夠根據(jù)生產(chǎn)訂單分解成的生產(chǎn)任務(wù)，自動按先入先出的原則提取物料并送到相應(yīng)生產(chǎn)線上。在提取物流過程中，設(shè)備上的讀寫頭應(yīng)對物料平臺上的載碼體進(jìn)行校驗(yàn)，判斷物料是否是需要的。如果物料在送料、進(jìn)入生產(chǎn)線、入庫時發(fā)生錯誤，系統(tǒng)會自動報(bào)警并提示操作人員進(jìn)行相關(guān)處理。

（3）嵌入載碼體的數(shù)字化平臺，既不影響物料的裝載，也便于精確數(shù)字化管理。與傳統(tǒng)貼有條形碼的相比，數(shù)字化平臺操作更為簡便。因?yàn)樗鼰o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(huán)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(yù)，可以減少操作失誤，提高作業(yè)效率。

（4）完整的工作過程按功能被劃分為準(zhǔn)備階段、操作階段和驗(yàn)收階段。準(zhǔn)備階段：該階段系統(tǒng)自動統(tǒng)計(jì)工件庫存數(shù)量、班級學(xué)生人數(shù)與課題原材料需求，然后將這些信息傳送至MPS生產(chǎn)管理系統(tǒng)，選擇相對應(yīng)的課題及控制執(zhí)行程序，安排生產(chǎn)時間及生產(chǎn)進(jìn)度滿足該班的教學(xué)活動。操作階段：每個學(xué)生領(lǐng)取嵌入載碼體工件時，數(shù)據(jù)信息是一一對應(yīng)的，根據(jù)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(wù)。驗(yàn)收階段：系統(tǒng)對每個學(xué)生各工位各步驟的生產(chǎn)流程實(shí)施監(jiān)控。根據(jù)生產(chǎn)工藝和對應(yīng)課題的要求，在物料送料口、各工位站點(diǎn)和成品檢測入庫口安裝RFID讀寫頭，全程監(jiān)控整個生產(chǎn)過程。

（5）最后由閱讀器讀取應(yīng)答器（電子標(biāo)簽）中的數(shù)據(jù)，記錄應(yīng)答器上正確的時間、事件、數(shù)據(jù)等信息。并且可以寫入各工位的操作情況、檢驗(yàn)結(jié)果、成品入庫等資料于電子標(biāo)簽內(nèi)，藉此達(dá)到雙向的資料紀(jì)錄，透過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)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(jié)

射頻識別（RFID）系統(tǒng)作為人員、物料識別的一種技術(shù)，應(yīng)用在我系的MPS教學(xué)設(shè)備上，不僅對物料生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動化采集，而且對學(xué)生的身份信息及工作過程都能實(shí)時核對和監(jiān)控，快速、及時、準(zhǔn)確地掌握從原材料到成品入庫的真實(shí)數(shù)據(jù)，降低了管理成本，提高了工作效率，在教學(xué)的方面也得到了良好的效果。endprint