RFID系统在MPS教学设备上的应用

钱锋

摘 要：RFID（射频识别）是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术，被广泛应用在物流和供应管理系统中。此次在我系的MPS教学设备上引入了RFID系统，解决了以往教学过程中存在的问题，实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到自动识别设备操作人员和加工工件、各工位的生产及加工数据信息、产品的检测结果和所有资料的归档和保存等目的，减少了失误，提高了效率，有利于管理。

关键词：RFID；MPS；教学管理

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

1 RFID系统

RFID技术利用无线射频方式在阅读器和射频卡之间进行非接触双向数据传输，以达到目标识别和数据交换的目的。一套完整的RFID系统，是由阅读器（Reader）与电子标签（TAG）也就是所谓的应答器（Transponder）及应用软件系统三个部份所组成，其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量给Transponder，用以驱动Transponder电路将内部的数据送出，此时 Reader便依序接收解读数据， 送给应用程序做相应的处理。

2 MPS模块化生产系统

MPS模块化加工系统（Modular Production System）体现了机、电、光一体化的综合应用。MPS设备是一套开放式的设备，用户可根据生产需要选择设备组成单元的形式和数量，一个单元亦可组成一个独立的控制系统，而由多个单元组成的生产系统可以较为真实地模拟出一个自动生产加工流水线的工作过程。

3 教学过程中出现的问题

（1）每一个课题都要从单站的控制到多站的联动，也就是一个类型的产品从开始上料到检测合格这个完整的加工过程，往往涉及单人或多人若干课时才能完成，在这期间对学生的任务效果评价比较困难。

（2）工件的品种较多，以材料来分：有金属件、塑料件和玻璃件；以外形来分：有圆形、方形、椭圆和不规则外形；以颜色来分：有红、黑、绿、蓝、白、透明等；在物料选择和物料管理方面容易混乱，物料追溯存在诸多不便。

（3）在加工过程中，成品和废品的检测是关键，单件的加工检测没有问题，但多工件同时进行会出现疏漏，特别是组合件的检测，虽然通过PLC程序的更改能起到很好的效果，但每进入一个课题都要略加变动，非常的麻烦，也增加了不少的工作量。

（4）学生和工件之间应该是一一对应的，根据实际加工过程和结果给予最后的评定和成绩，但在团队合作的项目上出现的问题不能落实到个人，根据整体的效果评分会有偏差，存在不公平的因素。

（5）原材料的出库、成品的入库和废品的登记都是人工记录，设备使用周期、批次产量、合格率、工件损耗情况整理归档也比较麻烦。

4 解决办法

我们要求工件的选择、加工、生产、存储、运输过程实现可追溯，而且要保证原材料的处理过程安全可靠，同时能做到和每一个学生之间都能相对应，在这些过程中，RFID得到了充分的应用，使得控制系统的自动化和信息化程度进一步提高，控制方案更加完美，系列问题得到很好的解决。

（1）首先我们采用了SONAR公司的RFID产品，它支持多种通讯方式，可以方便地与各种控制器或工业计算机交换数据，2～8个通道任意组合，可以提供IP67的防护等级，包括开关量和模拟量的输入/输出模块，RS232/422/485通讯模块，高速计数模块等，同时支持动态读写，载码体最大允许移动速度可以达到8 m/s；并且可以提供直接安装于金属表面的薄型载码体以及高温载码体。

（2）接着我们将每个工件嵌入电子标签，出库数据单转换为单一平台对应的数据信息，并通过RFID读写头自动写入载码体中。然后，系统自动分配工作区域，送料单元把物料摆放到MPS的相应位置，并将位置信息与平台上载码体信息在系统中绑定在一起。送料时，系统能够根据生产订单分解成的生产任务，自动按先入先出的原则提取物料并送到相应生产线上。在提取物流过程中，设备上的读写头应对物料平台上的载码体进行校验，判断物料是否是需要的。如果物料在送料、进入生产线、入库时发生错误，系统会自动报警并提示操作人员进行相关处理。

（3）嵌入载码体的数字化平台，既不影响物料的装载，也便于精确数字化管理。与传统贴有条形码的相比，数字化平台操作更为简便。因为它无需操作人员事先打印很多条形码，然后用Barcode枪一一扫描，再贴到每个平台上。所以减少了工作时间，降低了工作难度。另外，载码体适用于恶劣环境，即使表面有划痕、污渍也不会影响正常识读。在整个加工过程中，排除人为干预，可以减少操作失误，提高作业效率。

（4）完整的工作过程按功能被划分为准备阶段、操作阶段和验收阶段。准备阶段：该阶段系统自动统计工件库存数量、班级学生人数与课题原材料需求，然后将这些信息传送至MPS生产管理系统，选择相对应的课题及控制执行程序，安排生产时间及生产进度满足该班的教学活动。操作阶段：每个学生领取嵌入载码体工件时，数据信息是一一对应的，根据课题要求来完成单站和多站的加工及控制要求直至完成整个工作任务。验收阶段：系统对每个学生各工位各步骤的生产流程实施监控。根据生产工艺和对应课题的要求，在物料送料口、各工位站点和成品检测入库口安装RFID读写头，全程监控整个生产过程。

（5）最后由阅读器读取应答器（电子标签）中的数据，记录应答器上正确的时间、事件、数据等信息。并且可以写入各工位的操作情况、检验结果、成品入库等资料于电子标签内，藉此达到双向的资料纪录，透过计算机系统软件能使记录资料具备最完整登录、搜寻、打印、归档等功能。

5 总结

射频识别（RFID）系统作为人员、物料识别的一种技术，应用在我系的MPS教学设备上，不仅对物料生产的各个环节的数据进行自动化采集，而且对学生的身份信息及工作过程都能实时核对和监控，快速、及时、准确地掌握从原材料到成品入库的真实数据，降低了管理成本，提高了工作效率，在教学的方面也得到了良好的效果。endprint