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射頻識(shí)別系統(tǒng)系列講座[第7講]——RFID應(yīng)用——實(shí)例分析（EMS射頻識(shí)別系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)接口模塊）
作者：北京科瑞利華
來源：中國工控網(wǎng)
日期：2005-11-30 10:18:28
摘要：本文介紹了EMS射頻識(shí)別系統(tǒng)在媒體磁盤驅(qū)動(dòng)器制造商Seagate、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造商福特、意大利郵局郵件跟蹤方案的實(shí)際成功應(yīng)用案例，并對(duì)RFID系統(tǒng)應(yīng)用的特點(diǎn)做了分析。
◆媒體磁盤驅(qū)動(dòng)器制造商
最終用戶——Seagate
應(yīng)用——媒體磁盤驅(qū)動(dòng)器
EMS產(chǎn)品——HMS827 無源讀寫器
HMS108無源可讀寫載碼體
Seagate通過采用EMS的RFID產(chǎn)品改善了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。
Seagate堪稱世界上最大的磁盤驅(qū)動(dòng)器,磁盤及磁頭生產(chǎn)商, Seagate也是磁帶驅(qū)動(dòng)器的生產(chǎn)商，Seagate在世界各地均有工廠，作為資產(chǎn)70億美元,雇員86,000人的硅谷巨人,Seagate的生產(chǎn)基地遍布世界各地。位于加州Milpitas的RMG（Seagate Recording Media Group)生產(chǎn)基地就是其中的一個(gè)。
RMG設(shè)備的主要任務(wù)是生產(chǎn)磁盤，這是使用Seagate磁盤驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的介質(zhì)。IT總裁Aim Khan先生解釋說：“Milpitas 的RMG生產(chǎn)機(jī)構(gòu)每天大約生產(chǎn)100，000張磁盤。”他補(bǔ)充到：“在全球，Seagate每年生產(chǎn)數(shù)百萬張磁盤。我們擁有諸如HP,Dell和Compaq這樣的用戶，沒準(zhǔn)兒你家里或辦公室的電腦安的就是Seagate的磁盤驅(qū)動(dòng)器。
最近, Khan先生接受了一個(gè)任務(wù)：實(shí)施一個(gè)耗資兩百萬美元的“產(chǎn)品可跟蹤”工程。可跟蹤意味著須跟蹤每張磁盤的生產(chǎn)原料、生產(chǎn)過程及生產(chǎn)設(shè)備。該工程的目標(biāo)是確保每張磁盤、生產(chǎn)過程的每一工序都處于監(jiān)控中。這意味著監(jiān)視成千上萬的磁盤盒,它們是磁盤的運(yùn)載工具，它們隨磁盤走過每一個(gè)生產(chǎn)設(shè)備。
Khan先生指出：“每一個(gè)磁盤盒經(jīng)過各個(gè)工序時(shí)都要被跟蹤和識(shí)別。磁盤盒經(jīng)過全部大約20道工序需要48小時(shí)。成千上萬的磁盤盒同時(shí)完成關(guān)鍵工序，持續(xù)相對(duì)較長的時(shí)間，這就要求我們必須實(shí)施耐用的、可靠的產(chǎn)品跟蹤系統(tǒng)。
Khan先生說，開始Seagate采用帶有條碼的紙片來跟蹤每天通過RMG生產(chǎn)線的成千上萬的磁盤。由于使用紙片會(huì)受人為因素的影響，所以跟蹤往往不準(zhǔn)確。另外，紙片破壞了清潔度達(dá)10級(jí)的室內(nèi)環(huán)境，這也是我們首要關(guān)心的問題?！翱諝庵蟹蹓m微粒的數(shù)量是磁盤生產(chǎn)過程中的一個(gè)重要問題”，Khan先生說，“一般的工廠環(huán)境中每立方英尺空氣中包含有成千上萬的微粒。然而，在我們的RMG生產(chǎn)基地，有些區(qū)域的微粒數(shù)量低于每立方英尺10個(gè)（小于0.5微米）（即10級(jí)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)），因此消滅污染源至關(guān)重要?！盞han先生建議說，“不用紙片跟蹤也就去除了污染問題?！?BR> 在致力污染問題的同時(shí)，Seagate希望跟蹤識(shí)別系統(tǒng)能夠在磁盤盒上存儲(chǔ)生產(chǎn)信息（例如完成了某道工序）。識(shí)別系統(tǒng)必須能夠確認(rèn)每一個(gè)磁盤盒在進(jìn)入下一道工序之前，已經(jīng)成功地完成了先前的所有加工。
經(jīng)過對(duì)市場(chǎng)上不同自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的深入分析，Seagate選擇了RadioFrequencyIdentification。
即RFID系統(tǒng)。RFID系統(tǒng)將載碼體置于產(chǎn)品或產(chǎn)品載體上，通過無線射頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)天線（或讀寫器）與載碼體間的數(shù)據(jù)交換。應(yīng)用在Seagate，就是將無線射頻載碼體安裝在磁盤的載體—磁盤盒上。
下一步，Seagate面臨一個(gè)難題：如何評(píng)估確定一個(gè)能夠提供最可靠的產(chǎn)品和支持的RFID廠家？在六家候選者中，Seagate選擇了EMS。EMS是硅谷中一家很早就開始生產(chǎn)RFID新型產(chǎn)品的公司，在確保成功實(shí)施每一個(gè)自動(dòng)化工程項(xiàng)目方面有著良好的聲譽(yù)。
一些明顯的優(yōu)勢(shì)使得Seagate決定采用EMS的成熟的RFID產(chǎn)品：大范圍讀寫、易于安裝、體積?。ㄖ睆絻H8mm）、無需電池、不含活動(dòng)件，更重要的是，載碼體密封無污染。
EMS公司為Seagate提供的RFID產(chǎn)品的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是天線頭和載碼體可以工作在去離子水中。獲得專利的HMS827無源可讀寫天線頭和HMS108可讀寫載碼體間可以很容易地通訊，即使浸在水下很長時(shí)間。
“隨著像Seagate這樣的行業(yè)領(lǐng)袖采用我們的RFID產(chǎn)品”, Mark Nicholson先生說，“我們的產(chǎn)品很快成為磁盤驅(qū)動(dòng)器工業(yè)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)RFID系統(tǒng)”。Khan先生認(rèn)為，“我們實(shí)施‘產(chǎn)品可跟蹤’工程是為了制造更高質(zhì)量的產(chǎn)品，EMS的RFID產(chǎn)品是這個(gè)等式中的積分項(xiàng)”。
磁盤驅(qū)動(dòng)器行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，行業(yè)領(lǐng)袖Seagate再一次通過采用新技術(shù)，例如EMS的RFID，使其生產(chǎn)效率大大超過了同行業(yè)其它企業(yè)。Seagate日前正在考慮在其全球其它生產(chǎn)基地安裝EMS的RFID系統(tǒng)。
◆汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造商
最終用戶——福特
應(yīng)用——發(fā)動(dòng)機(jī)廠
EMS產(chǎn)品——HS208R可 讀寫載碼體
HS500A讀寫天線
HS880B控制器
福特汽車公司的Essex發(fā)動(dòng)機(jī)廠位于加拿大安大略省溫索爾(Windsor)市。該廠生產(chǎn)11種不同的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，種類繁多，諸如手動(dòng)排擋和自動(dòng)排擋，3.8升和4.2升，00和01年款，南美和北美標(biāo)準(zhǔn)等。
為了嚴(yán)格控制福特Essex發(fā)動(dòng)機(jī)廠年產(chǎn)約70萬臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)質(zhì)量，福特需要一套自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來確保產(chǎn)品跟蹤和質(zhì)量。
Trade Electric（福特Essex自動(dòng)化系統(tǒng)的集成商）的技術(shù)銷售代表Michael Loch先生說：“福特需要一套跟蹤識(shí)別系統(tǒng)，可以用來存儲(chǔ)制造信息，比如活塞安裝位置是否正確或者螺母擰緊的力矩是否合適。” Michael Loch補(bǔ)充說：“該系統(tǒng)必須能夠耐受苛刻的環(huán)境。跟蹤機(jī)構(gòu)必須能與發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械加工零件耐受一樣的環(huán)境條件，通常是要經(jīng)過熱清洗液噴淋，然后在140華氏度的高溫下烘干，最后再噴上油。同樣重要的是，該系統(tǒng)必須能與Allen-Bradley的PLC5接口?！?BR> 經(jīng)過對(duì)市場(chǎng)上不同自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的深入分析，Seagate選擇了Radio Frequency Identification, 即RFID系統(tǒng)。RFID系統(tǒng)將載碼體置于產(chǎn)品或產(chǎn)品載體上，通過無線射頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)天線（或讀/寫器）與載碼體間的數(shù)據(jù)交換。下一步，F(xiàn)ord Essex面臨一個(gè)難題：如何評(píng)估確定一個(gè)能夠提供最可靠的產(chǎn)品和技術(shù)支持的RFID廠家？在少數(shù)候選者中，Seagate選擇了EMS的RFID產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò)接口模塊。EMS是硅谷中一家很早就開始生產(chǎn)RFID新型產(chǎn)品的公司，在確保成功實(shí)施每一個(gè)自動(dòng)化工程項(xiàng)目方面有著良好的聲譽(yù)。
其它許多福特的工廠都采用了Escort的RFID產(chǎn)品，并且收效很好，這更堅(jiān)定了福特選擇EMS產(chǎn)品的決心。
福特Essex的電氣組負(fù)責(zé)人DaveMathias指出：“EMS的HS208R可讀寫載碼體給我們留下了很深刻的印象。這種載碼體具有最快的讀寫速度和足夠的存儲(chǔ)空間，并且封裝在堅(jiān)固的工業(yè)級(jí)外殼中。事實(shí)證明這種載碼體極其可靠，它們通常需暴露在熱水、油脂、肥皂、噪聲環(huán)境中，還要抗振動(dòng)。
EMS的銷售經(jīng)理Tim Eisler對(duì)識(shí)別系統(tǒng)在制造過程開始階段的應(yīng)用作了如下描述，“當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)完成了活塞鉆孔站的工序后，將載碼體用支架直接安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)滑具上，與載碼體之間通訊的是EMS的HS500A讀寫天線。在制造過程的開始階段，HS500A天線將序列號(hào)和型號(hào)等數(shù)據(jù)寫入載碼體。”
Trade Electric 的MichaelLoch進(jìn)一步解釋道：“當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)被輸送到裝配線時(shí)，在這里多條線路交叉（例如凸輪線和活塞線），發(fā)動(dòng)機(jī)載碼體里的數(shù)據(jù)被傳遞到安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)托盤上的載碼體里。一個(gè)天線從發(fā)動(dòng)機(jī)載碼體里讀取數(shù)據(jù)，并通過EMS的HS880B控制器將數(shù)據(jù)傳送至PLC 5。HS880B通過AB的1771DB接口模塊直接與AB的PLC 5相連。同樣的數(shù)據(jù)通過另一個(gè)天線被發(fā)送到發(fā)動(dòng)機(jī)托盤上的載碼體里。
在大約2000道工序的處理過程中，表明“通過或失敗”的制造過程數(shù)據(jù)將被寫入載碼體。每當(dāng)一個(gè)工序完成時(shí)，天線即將制造數(shù)據(jù)寫入載碼體。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)托盤接近下一個(gè)工作站時(shí)，天線讀取載碼體并確認(rèn)該發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)成功地完成了前道工序。如果標(biāo)簽讀出的信息是“失敗”，該發(fā)動(dòng)機(jī)將繼續(xù)走過生產(chǎn)線，但在隨后的工作站它將不會(huì)被加工，直到修理港灣（返修點(diǎn)）。福特Essex發(fā)動(dòng)機(jī)廠使用了RFID系統(tǒng)，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)修理過程流水線化。如果一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)未能通過最終測(cè)試，工程師們不需要拆開發(fā)動(dòng)機(jī)就能判斷問題出在哪里，通過分析RFID載碼體中的制造數(shù)據(jù)就可以確定故障原因。
Dave Mathias在回顧識(shí)別系統(tǒng)的發(fā)展過程時(shí)指出，“數(shù)年前福特使用條形碼來追蹤發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)過程，但是條形碼標(biāo)簽不能使用在惡劣的環(huán)境中，而且你不能在條形碼上寫數(shù)據(jù)。與之對(duì)比的是，你可以在一個(gè)RFID上記錄很多信息，事實(shí)上，我們只使用了HS208R標(biāo)簽一半的存儲(chǔ)空間，這就為我們提供了許多擴(kuò)展的空間?！?BR>
AB羅克韋爾自動(dòng)化集團(tuán)的數(shù)據(jù)采集發(fā)言人Jim Kott也認(rèn)同這一點(diǎn)：“AB與其的Encompass Partner(配套設(shè)備合作伙伴)—EMS一起向用戶承諾提供基于RFID技術(shù)的自動(dòng)化解決方案?！?BR>
◆郵 局
最終用戶：——意大利郵局
項(xiàng)目: —— 郵件跟蹤
EMS產(chǎn)品:—— LRP-L90140 FRID 標(biāo)簽
LRP820-10 通道式天線
新型FastTrackTM通道式天線和一次性RFID標(biāo)簽可以實(shí)現(xiàn)對(duì)快件的追蹤.
意大利郵局是工業(yè)化國家最大的郵局之一，當(dāng)他們需要一種識(shí)別跟蹤系統(tǒng)用以在兩個(gè)獨(dú)立的項(xiàng)目中追蹤成千上萬的郵包和郵件時(shí)，他們選擇了物料輸送應(yīng)用領(lǐng)域的領(lǐng)先者—EMS。使用大量FastTrackTM無源通道式天線和成千上萬個(gè)FastTrackTM一次性無源可讀寫標(biāo)簽來確保其新的優(yōu)先郵件工程實(shí)現(xiàn)24小時(shí)（或48小時(shí)）送達(dá)。
EMS特別開發(fā)了FastTrackTM 通道式天線用于大件郵包和物料輸送應(yīng)用。在郵政行業(yè)的首次應(yīng)用中，F(xiàn)astTrackTM一次性無源標(biāo)簽附在成千上萬的郵包上。當(dāng)郵包通過航空郵遞到達(dá)該國的某個(gè)機(jī)場(chǎng)時(shí)，郵包被送到了機(jī)場(chǎng)的郵政服務(wù)區(qū)。郵包經(jīng)稱重后通過傳送系統(tǒng)重新安排行程以便到達(dá)正確的目的地。傳送帶上裝有FastTrackTM通道式天線。當(dāng)附在郵包上的FastTrackTM一次性標(biāo)簽穿過通道式天線時(shí)，無論郵包處于和位置及方向其中的信息都能被讀取。
一旦郵包標(biāo)簽數(shù)據(jù)被讀，數(shù)據(jù)就被傳到主機(jī)，主機(jī)中的校驗(yàn)程序會(huì)判斷該郵包是否應(yīng)該到達(dá)此地。如果行程安排錯(cuò)了，警告燈就會(huì)亮，郵包就會(huì)被取離傳送帶并被送到正確的方向。FastTrackTM RFID 系統(tǒng)能夠確保在很快的傳送帶上100%的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。更重要的是，標(biāo)簽無需光學(xué)可視，因?yàn)闃?biāo)簽可以透過包裝物被讀寫。
在郵局的第二個(gè)項(xiàng)目中，要求在全國范圍內(nèi)跟蹤快件，潛在的慢速區(qū)域和瓶頸現(xiàn)象是不能容許的，應(yīng)當(dāng)立即排除，以此保證向用戶承諾的２４或４８小時(shí)快遞送達(dá)時(shí)間。
為了保證郵寄時(shí)間，我們又一次使用了EMS FastTrackTM 標(biāo)簽，這次只是用于測(cè)試或確認(rèn)。成千上萬的一次性標(biāo)簽放在信封內(nèi)郵到全國各地。以此追蹤記錄郵件的郵寄時(shí)間。這些相同的信封通常放在郵包里，郵包上也附有FastTrackTM標(biāo)簽。通道式天線具有多標(biāo)簽讀寫功能，它可以毫不費(fèi)力地讀取磁場(chǎng)內(nèi)的幾十個(gè)一次性標(biāo)簽,當(dāng)貼有某標(biāo)簽的信封到達(dá)分揀區(qū)時(shí)，郵寄時(shí)間數(shù)據(jù)就被傳到了主PLC。這樣，郵局就確切地知道了某個(gè)特定的信封到達(dá)某個(gè)確定的地點(diǎn)所需要的時(shí)間。如果信封郵寄時(shí)間太長，系統(tǒng)就會(huì)立即采取補(bǔ)救措施避免此類事件再次發(fā)生。
Mark Nicholson — EMS CEO兼總裁對(duì)這個(gè)應(yīng)用概括說：“FastTrackTM 通道式天線和標(biāo)簽，獲得了世界范圍內(nèi)的極大興趣。不只是郵局，還有大的郵政速遞公司和一些非物流行業(yè)公司都表達(dá)了對(duì)我們FastTrackTM系列產(chǎn)品的興趣。我們預(yù)期：我們?cè)卩]局的項(xiàng)目可以作為一個(gè)RFID的應(yīng)用典范，會(huì)有越來越多的物流應(yīng)用采用我們的RFID方案替代傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”。
