《自动化博览》

    卷烟厂仓储物流的一大特点是原料和产品的多样性。目前卷烟厂仓储物流系统大多采用条码识别方式或射频识别方式，但由于条码只能提供一组序列号作为识别码，因此所有的物料信息都需要通过识别码在信息管理系统中进行查询；而采用射频识别方式时，载码体具有很大的存储容量，除了能提供可由用户自定义长度的识别码外，还能记录物料品牌、批次、数量、工作班组、入库日期等相关信息，因此在物料出入库管理过程中，更利于信息查询及校验。鉴于以上原因昆明昆船物流信息产业有限公司在某卷烟厂的配方库、储叶库、储丝库、辅料库、滤棒库、成品库等仓储物流系统中大规模采用TURCK RFID系统，取得了良好的使用效果，提高了系统的可靠性。

   1 TURCK RFID系统

    TURCK RFID系统硬件构成

    （1）在实际应用中TURCK RFID硬件系统由三部分构成：TNLR-Q80-H1147型固定式电子标签读写器（图1）、TI-BL67-EPN-2型双通道Ethernet/PROFINET I/O接口模块(图2)、TWR30-K2型或TW-R30-B128型载码体（图3）。
   
           
                                                      图1
   
   （2）Step7硬件配置

    在实际应用中，采用了西门子CPU414-2 DP处理器、CP443-5扩展型通讯处理器等作为主控制系统。西门子主控制系统与TURCK RFID系统采用PROFINET现场总线通讯，硬件配置如图4所示。
  
                       
                                                   图2

    1.2 TURCK RFID 系统的Step7程序设计
 
                    
                                                    图3
                                   
    （1）读/写控制程序设计

    在程序设计时TUR CK公司提供了与西门子P L C 通过PROFINET通讯的STEP7接口程序，因此只需开发用于自动读/写以及写入数据校验的Step7程序即可，每个双通道Ethernet/PROFINET I/O接口模块可安装两个电子标签读写器，与通道1连接的电子标签读写器命名为1号读写器，与通道2连接的电子标签读写器命名为2号读写器。在TURCK公司提供的Step7接口程序中为每个双通道Ethernet/PROFINET I/O接口模块提供了10个接口通道。在实际Step7程序设计中，将1号接口通道用于两个读写器的初始化控制；将3号接口通道用于1号读写器的读控制，将4号接口通道用于1号读写器的写控制；将5号接口通道用于2号读写器的读控制，将6号通道用于2号读写器的写控制。根据不同类型的控制指令分不同的通道以避免指令冲突。开发的STEP7 读/写控制程序如图5所示。
         
                      
                                       图4  硬件配置图

      功能说明：  

  

    （2）写入数据校验程序设计

    在每次完成写入操作时，执行一次读取操作，将读出的数据与信息管理系统下达的写入数据进行比较，数据一致即写入成功，数据不一致即写入失败。开发的STEP7写入数据校验程序如图6所示。
    
                     
                                                图5   STEP7 读/写控制程序图

     功能说明:  

    
                                          
    2 TURCK RFID系统应用方案

    将TURCK RFID读写器及双通道Ethernet/PROFINET IO接口模块安装在仓储物流系统的出/入库物流设备上，将载码体安装在托盘底部或侧面（根据实际应用需求决定），并在载码体内写入托盘识别码。

   （1）仓储入库系统应用流程如图7所示。

    （2）仓储出库系统应用流程如图8所示。

    3 应用经验

    3.1 最佳读写距离

    固定式电子标签读写器与载码体之间的读写距离与电子标签读写器频率及载码体容量有关，经实际应用测试，TNLRQ80-H1147型固定式电子标签读写器与TW-R30-B128型载码体最佳读写距离在60mm左右，TNLR-Q80-H1147型固定式电子标签读写器与TW-R30-K2型载码体最佳读写距离在50mm左右。RFID系统在最佳读写距离内进行读写操作可以获得最高的读写成功率。
        
                       
                                  图6  开发的STEP7 写入数据校验程序图

    3.2 载码体安装方式

    安装TW-R30-K2型及TW-R30-B128型载码体时尽量不要使用金属制螺钉，TNLR-Q80-H1147型固定式电子标签读写器进行读写操作时，金属会影响无线射频信号，导致读写成功率降低。
        
                     
                               图7   仓储入库系统应用流程

    3.3 优化物料信息数据算法   

   优化物料信息数据算法，可缩短RFID系统读写时间提高系统效率。TURCK电子标签读写器的数据读写速度可以达到0.5ms/Byte，以成品库物料信息为例：成品库单个托盘最多可放置40件烟，载码体需要存储每件烟的国家一号工程码、日期、信息管理系统的特征码及托盘识别码等数据，未实施数据优化前总计658Bytes；实施数据优化后只需300Bytes，进行一次读/写操作时间只需150ms，因此RFID系统读写效率得到了大幅提高。
        
                  
                                 图8  仓储出库系统应用流程图

    3.4 读写方式建议采用静态读写方式

    静态读写方式即RFID系统在读写过程中被识别物料始终处于静止状态。实际应用中发现，静态读写方式的读写成功率远高于动态读写方式的读写成功率。因此在相同情况下，采用静态读写方式在单位时间内的读写效率远高于动态读写方式。

    4 结语

   TURCK RFID系统具备不怕污渍、高识别率、高速读写能力以及载码体存储容量大、可擦写次数高等特点。为卷烟厂自动仓库物流系统提供了一种安全可靠的自动识别解决方案。

    参考文献：

    [1] 陈伯时.自动控制系统[M].机械工业出版社.1988.

    [2] 西门子S7系列可编程控制器编程手册[Z].

    楼冬梅（1973-）

   女，浙江人，本科，高级工程师。现担任昆明昆船物流信息产业有限公司物流电气部副主任，从事自动化物流系统电气控制方向的研究。

    尹正奇（1984-）
   
   男，云南人，本科，现担任昆明昆船物流信息产业有限公司物流电气部工程师，从事自动化物流系统电气控制研究和调试。  

   摘自《自动化博览》2011年第十二期