射频识别技术在堆取料机上的应用

王 凤 张 龙

（北方重工集团有限公司 装卸设备分公司设计所，辽宁 沈阳 110860）

1 概述

侧式悬臂堆料机侧式刮板取料机是一种应用于水泥厂、钢厂和码头等地，能够连续、高效工作的散状物料堆取的工业设备。侧堆侧取的特点是堆取物料灵活，适用于在同一料场堆取多种物料。每种物料要占用一个料仓，因此在一料场有几种物料就有几个料仓。

电气控制中，不同堆点的判别是这种移动设备重要环节之一。以往堆点判别有两种方法：1、拨叉式限位开关配合挡铁安装，行程开关安装在设备上，挡铁通过订膨胀螺栓安装在地面。2、通过接近开关与感应铁板配合安装，接近开关安装在设备上，感应铁板安装在地面。两种方式存在着共同的缺点：1、开关头可碰撞距离不超过3.5CM，接近开关感应距离只有1.5CM，而且设备在轨道上存在纵向位移，很容易感应不到。2、安装不方便，在设备上需要安装多个开关才能满足要求。

近几年RFID在中国地区的推广和应用，使得这种定点位移设备定位系统得到了充分的解决。

2 射频识别技术（RFID）

（1）RFID（射频识别）基本组成部分最基本的RFID（射频识别）系统由三部分组成：标签（Tag）：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；阅读器（Reader）：读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；天线（Antenna）：在标签和读取器间传。

（2）RFID系统分类和工作原理：

射频技术依采用频率不同可分为低频系统和高频系统两大类；根据电子标签内是否装有电池供电，又可分为有源和无源两大类；从电子标签内保存数据的方式可将其分为集成电路固化式、现场有线改写式和现场无线改写式3大类；根据读写电子标签数据的技术实现手段，又可将其分为广播发射式、倍频式和反射调制式3大类。

图1

集成固化式电子标签内的数据信息一般在集成电路生产时就 将信息以ROM工艺模式固化，其保存的信息是不变的；现场有线改写式电子标签一般将电子标签保存的信息写入其内部的E2PROM存贮区中，改写时需要专用的编程器或写入器，改写过程中必须为其供电；现场无线改写式电子标签具有特定的改写指令，一般也可由阅读器直接完成，电子标签内保存的信息也位于其E2PROM中的存贮区，一般可改写100万次以上。

广播发射式射频识别系统实现方法较简单。电子标签必须采用有源方式工作，实时将其存储的数据信息不问断地向外广播，阅读器仅作为接收机使用。这种系统的缺点是由于电子标签必须不停地发射信息，耗电大，对周边环境造成电磁污染，降低了系统的安全保密性。倍频式射频识别系统实现起来难度较大。一般情况下，由阅读器发出查询信号，电子标签返回的信号载频为阅读器发出射频的倍频。这种工作模式对阅读器接收处理回应信号提供了便利，但是，对无源电子标签来说，电子标签将收到的阅读器发来的射频能量转换为倍频回应载频时，能量转换效率较低，电子标签成本上升，系统工作需占用两个工作频点。

3 射频识别技术（RFID）在侧堆侧取上的实施方案

侧堆侧取使用环境恶劣，故障率高，为了减少维护，选择了无源电子标签。如图1。

侧堆侧取都在平行轨道上行走，由于取料时刮板角度及取料量的不同，取料机在水平方向出现4CM的侧移变量，所以考虑选用70MM的读取距离，方向固定，行走速度为20m/min。考虑设计成本选用低频系统，读写头型号为V600-HS67。

侧堆侧取在8个堆内分别堆料、取料，考虑料场左右边，选用9个无源标签V600-D23P1，由于标签安装在铁质支架上，故在标签与支架之间装有绝缘隔垫。

侧堆侧取控制系统采用AB公司compactlogix PLC控制，由于PLC的通讯接口有其他用途，所以读写头选用可转换为有线源转接线，接到PLC五个输入点上，通过采集这五个信号进行BCD码判断来判别堆位。程序如图3

结语

射频识别装置安装简单，当设备移动时，通过检测不同标签。读取不同标签内容从而得到不同信息，这个技术大大降低设计周期，大大提高自动控制水平。总之，这个应用是利用RFID（射频识别）的识别能力，准确的判断出堆取料机的实际位置，通过逻辑判断还能检测出是否有信号丢失现象。同时增加取料机控制的自动化程度，根据更改标签的数量就可以对不同堆位设备的控制方面的设计，大大降低设计周期，完成同类设备控制方面的通用化设计。因此这是一项值得推广的高新控制技术。

[1]胡学林.可编程控制器原理及应用[M].北京：电子工业出版社.

[2]刘华波，何文雪，王雪.西门子S7-300/400PLC编程与应用[M].北京：机械工业出版社.