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射頻識別系統系列講座[第7講]——RFID應用——實例分析（EMS射頻識別系統和網絡接口模塊）
作者：北京科瑞利華
來源：中國工控網
日期：2005-11-30 10:18:28
摘要：本文介紹了EMS射頻識別系統在媒體磁盤驅動器制造商Seagate、汽車發動機制造商福特、意大利郵局郵件跟蹤方案的實際成功應用案例，并對RFID系統應用的特點做了分析。
◆媒體磁盤驅動器制造商
最終用戶——Seagate
應用——媒體磁盤驅動器
EMS產品——HMS827 無源讀寫器
HMS108無源可讀寫載碼體
Seagate通過采用EMS的RFID產品改善了產品質量，提高了生產效率。
Seagate堪稱世界上最大的磁盤驅動器,磁盤及磁頭生產商, Seagate也是磁帶驅動器的生產商，Seagate在世界各地均有工廠，作為資產70億美元,雇員86,000人的硅谷巨人,Seagate的生產基地遍布世界各地。位于加州Milpitas的RMG（Seagate Recording Media Group)生產基地就是其中的一個。
RMG設備的主要任務是生產磁盤，這是使用Seagate磁盤驅動器存儲數據的介質。IT總裁Aim Khan先生解釋說：“Milpitas 的RMG生產機構每天大約生產100，000張磁盤。”他補充到：“在全球，Seagate每年生產數百萬張磁盤。我們擁有諸如HP,Dell和Compaq這樣的用戶，沒準兒你家里或辦公室的電腦安的就是Seagate的磁盤驅動器。
最近, Khan先生接受了一個任務：實施一個耗資兩百萬美元的“產品可跟蹤”工程。可跟蹤意味著須跟蹤每張磁盤的生產原料、生產過程及生產設備。該工程的目標是確保每張磁盤、生產過程的每一工序都處于監控中。這意味著監視成千上萬的磁盤盒,它們是磁盤的運載工具，它們隨磁盤走過每一個生產設備。
Khan先生指出：“每一個磁盤盒經過各個工序時都要被跟蹤和識別。磁盤盒經過全部大約20道工序需要48小時。成千上萬的磁盤盒同時完成關鍵工序，持續相對較長的時間，這就要求我們必須實施耐用的、可靠的產品跟蹤系統。
Khan先生說，開始Seagate采用帶有條碼的紙片來跟蹤每天通過RMG生產線的成千上萬的磁盤。由于使用紙片會受人為因素的影響，所以跟蹤往往不準確。另外，紙片破壞了清潔度達10級的室內環境，這也是我們首要關心的問題。“空氣中粉塵微粒的數量是磁盤生產過程中的一個重要問題”，Khan先生說，“一般的工廠環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生產基地，有些區域的微粒數量低于每立方英尺10個（小于0.5微米）（即10級環境標準），因此消滅污染源至關重要。”Khan先生建議說，“不用紙片跟蹤也就去除了污染問題。”
在致力污染問題的同時，Seagate希望跟蹤識別系統能夠在磁盤盒上存儲生產信息（例如完成了某道工序）。識別系統必須能夠確認每一個磁盤盒在進入下一道工序之前，已經成功地完成了先前的所有加工。
經過對市場上不同自動識別技術的深入分析，Seagate選擇了RadioFrequencyIdentification。
即RFID系統。RFID系統將載碼體置于產品或產品載體上，通過無線射頻信號實現天線（或讀寫器）與載碼體間的數據交換。應用在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面臨一個難題：如何評估確定一個能夠提供最可靠的產品和支持的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RFID新型產品的公司，在確保成功實施每一個自動化工程項目方面有著良好的聲譽。
一些明顯的優勢使得Seagate決定采用EMS的成熟的RFID產品：大范圍讀寫、易于安裝、體積小（直徑僅8mm）、無需電池、不含活動件，更重要的是，載碼體密封無污染。
EMS公司為Seagate提供的RFID產品的另一個優勢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間。
“隨著像Seagate這樣的行業領袖采用我們的RFID產品”, Mark Nicholson先生說，“我們的產品很快成為磁盤驅動器工業領域的標準RFID系統”。Khan先生認為，“我們實施‘產品可跟蹤’工程是為了制造更高質量的產品，EMS的RFID產品是這個等式中的積分項”。
磁盤驅動器行業的競爭日趨激烈，行業領袖Seagate再一次通過采用新技術，例如EMS的RFID，使其生產效率大大超過了同行業其它企業。Seagate日前正在考慮在其全球其它生產基地安裝EMS的RFID系統。
◆汽車發動機制造商
最終用戶——福特
應用——發動機廠
EMS產品——HS208R可 讀寫載碼體
HS500A讀寫天線
HS880B控制器
福特汽車公司的Essex發動機廠位于加拿大安大略省溫索爾(Windsor)市。該廠生產11種不同的汽車發動機，種類繁多，諸如手動排擋和自動排擋，3.8升和4.2升，00和01年款，南美和北美標準等。
為了嚴格控制福特Essex發動機廠年產約70萬臺發動機的生產質量，福特需要一套自動化數據采集系統來確保產品跟蹤和質量。
Trade Electric（福特Essex自動化系統的集成商）的技術銷售代表Michael Loch先生說：“福特需要一套跟蹤識別系統，可以用來存儲制造信息，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補充說：“該系統必須能夠耐受苛刻的環境。跟蹤機構必須能與發動機機械加工零件耐受一樣的環境條件，通常是要經過熱清洗液噴淋，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，該系統必須能與Allen-Bradley的PLC5接口。”
經過對市場上不同自動識別技術的深入分析，Seagate選擇了Radio Frequency Identification, 即RFID系統。RFID系統將載碼體置于產品或產品載體上，通過無線射頻信號實現天線（或讀/寫器）與載碼體間的數據交換。下一步，Ford Essex面臨一個難題：如何評估確定一個能夠提供最可靠的產品和技術支持的RFID廠家？在少數候選者中，Seagate選擇了EMS的RFID產品和網絡接口模塊。EMS是硅谷中一家很早就開始生產RFID新型產品的公司，在確保成功實施每一個自動化工程項目方面有著良好的聲譽。
其它許多福特的工廠都采用了Escort的RFID產品，并且收效很好，這更堅定了福特選擇EMS產品的決心。
福特Essex的電氣組負責人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空間，并且封裝在堅固的工業級外殼中。事實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、噪聲環境中，還要抗振動。
EMS的銷售經理Tim Eisler對識別系統在制造過程開始階段的應用作了如下描述，“當發動機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動機滑具上，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天線將序列號和型號等數據寫入載碼體。”
Trade Electric 的MichaelLoch進一步解釋道：“當發動機被輸送到裝配線時，在這里多條線路交叉（例如凸輪線和活塞線），發動機載碼體里的數據被傳遞到安裝在發動機托盤上的載碼體里。一個天線從發動機載碼體里讀取數據，并通過EMS的HS880B控制器將數據傳送至PLC 5。HS880B通過AB的1771DB接口模塊直接與AB的PLC 5相連。同樣的數據通過另一個天線被發送到發動機托盤上的載碼體里。
在大約2000道工序的處理過程中，表明“通過或失敗”的制造過程數據將被寫入載碼體。每當一個工序完成時，天線即將制造數據寫入載碼體。當發動機托盤接近下一個工作站時，天線讀取載碼體并確認該發動機已經成功地完成了前道工序。如果標簽讀出的信息是“失敗”，該發動機將繼續走過生產線，但在隨后的工作站它將不會被加工，直到修理港灣（返修點）。福特Essex發動機廠使用了RFID系統，從而使發動機修理過程流水線化。如果一臺發動機未能通過最終測試，工程師們不需要拆開發動機就能判斷問題出在哪里，通過分析RFID載碼體中的制造數據就可以確定故障原因。
Dave Mathias在回顧識別系統的發展過程時指出，“數年前福特使用條形碼來追蹤發動機的生產過程，但是條形碼標簽不能使用在惡劣的環境中，而且你不能在條形碼上寫數據。與之對比的是，你可以在一個RFID上記錄很多信息，事實上，我們只使用了HS208R標簽一半的存儲空間，這就為我們提供了許多擴展的空間。”
AB羅克韋爾自動化集團的數據采集發言人Jim Kott也認同這一點：“AB與其的Encompass Partner(配套設備合作伙伴)—EMS一起向用戶承諾提供基于RFID技術的自動化解決方案。”
◆郵 局
最終用戶：——意大利郵局
項目: —— 郵件跟蹤
EMS產品:—— LRP-L90140 FRID 標簽
LRP820-10 通道式天線
新型FastTrackTM通道式天線和一次性RFID標簽可以實現對快件的追蹤.
意大利郵局是工業化國家最大的郵局之一，當他們需要一種識別跟蹤系統用以在兩個獨立的項目中追蹤成千上萬的郵包和郵件時，他們選擇了物料輸送應用領域的領先者—EMS。使用大量FastTrackTM無源通道式天線和成千上萬個FastTrackTM一次性無源可讀寫標簽來確保其新的優先郵件工程實現24小時（或48小時）送達。
EMS特別開發了FastTrackTM 通道式天線用于大件郵包和物料輸送應用。在郵政行業的首次應用中，FastTrackTM一次性無源標簽附在成千上萬的郵包上。當郵包通過航空郵遞到達該國的某個機場時，郵包被送到了機場的郵政服務區。郵包經稱重后通過傳送系統重新安排行程以便到達正確的目的地。傳送帶上裝有FastTrackTM通道式天線。當附在郵包上的FastTrackTM一次性標簽穿過通道式天線時，無論郵包處于和位置及方向其中的信息都能被讀取。
一旦郵包標簽數據被讀，數據就被傳到主機，主機中的校驗程序會判斷該郵包是否應該到達此地。如果行程安排錯了，警告燈就會亮，郵包就會被取離傳送帶并被送到正確的方向。FastTrackTM RFID 系統能夠確保在很快的傳送帶上100%的數據準確性。更重要的是，標簽無需光學可視，因為標簽可以透過包裝物被讀寫。
在郵局的第二個項目中，要求在全國范圍內跟蹤快件，潛在的慢速區域和瓶頸現象是不能容許的，應當立即排除，以此保證向用戶承諾的２４或４８小時快遞送達時間。
為了保證郵寄時間，我們又一次使用了EMS FastTrackTM 標簽，這次只是用于測試或確認。成千上萬的一次性標簽放在信封內郵到全國各地。以此追蹤記錄郵件的郵寄時間。這些相同的信封通常放在郵包里，郵包上也附有FastTrackTM標簽。通道式天線具有多標簽讀寫功能，它可以毫不費力地讀取磁場內的幾十個一次性標簽,當貼有某標簽的信封到達分揀區時，郵寄時間數據就被傳到了主PLC。這樣，郵局就確切地知道了某個特定的信封到達某個確定的地點所需要的時間。如果信封郵寄時間太長，系統就會立即采取補救措施避免此類事件再次發生。
Mark Nicholson — EMS CEO兼總裁對這個應用概括說：“FastTrackTM 通道式天線和標簽，獲得了世界范圍內的極大興趣。不只是郵局，還有大的郵政速遞公司和一些非物流行業公司都表達了對我們FastTrackTM系列產品的興趣。我們預期：我們在郵局的項目可以作為一個RFID的應用典范，會有越來越多的物流應用采用我們的RFID方案替代傳統的數據采集系統”。
