RFID在烟草制丝线的应用.doc

河南中烟工业公司许昌卷烟厂工程系列学术论文

RFID在烟草制丝线的应用
一车间付永民吕建华黄梦菊

摘要：近几年来，RFID(RadioFrequencyIdentification)技术在全球掀起热潮，吸引了众多厂商参与相关的技术以及芯片的研究与开发。目前RFID技术正处于迅速上升的时期。在很多实际应用中特别是在制造生产线上需要向RFID中追加信息。本文着重研究了向RFID标签追加信息的数据处理算法，具有很强的实际意义。
关键词：RFID标签,数据区，寄存器，CPU

1课题背景及意义
射频识别技术RFID（RadioFrequencyIDentification）是一种无线的识别技术，其借助于贴置在物品上的电子标签、用读写器对标签进行扫描和识别。与传统的接触式识别方式相比，RFID技术无需直接接触、无需光学可视、无需人工干预即可自动完成信息输入和处理，并且具有体积小，信息容量大，读写速度快等优点，操作也很方便快捷。鉴于RFID的种种优越性，近年来RFID开始被广泛应用在各个领域。然而RFID技术是由国际上一些大型零售商的推动，主要应用在物流运输领域，在生产线的应用还不成熟。生产制造企业对RFID标签的信息处理提出更高的要求。随着国家局打造数字化工厂概念的提出，RFID标签将广泛应用在烟草制造企业供应链管理上，未来的生产车间将是数字化的生产车间，要求RFID标签的信息处理不仅是读和写，更多是追加信息的动态管理。探索RFID标签追加信息的数据处理算法，具有很强的实际意义。
2RFID标签追加信息的技术流程
2.1RFID技术特点
绝大多数射频识别系统是按电感耦合的原理工作的，读写器在数据管理系统的控制下发送出一定频率的射频信号，当电子标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量，发送出自身编码等信息，该信息被读写器读取并解码后送至管理系统（一般是电脑主机）进行有关处理，如图1所示。这一信息的收集处理过程是以无线方式进行的。RFID技术的这种“非接触式”信息采集的方式和电子标签充当“移动的信息载体”的特点，迎合了制造业的作业流程和管理模式的需求。
数据管理系统
接口模块
控制模块
射频模块
天线
天线
电源
控制器
调制器
编码器
存储器
时钟
读写器
RFID标签
寄存器

图1:RFID系统结构图
2.2烟草制丝线实时信息编码
生产企业结合计算机信息系统完成数据信息的存储及管理、对RFID标签进行读写控制，把RFID系统当成整个企业ERP的一部分。由于在制丝生产线上应用情况比较特殊，要编写具体的数据库应用软件，制定适合生产现场具体数据的信息编码，适应RFID标签编码协议，采用PC机或者是终端机来完成和RFID标签之间信息交换功能。
如可以把制丝线的关键点切丝机信息：切丝机宽度、切丝时间、来料牌号等综合编码，确定编码字节长度。如图2所示。
切丝宽度
切丝时间
来料牌号
根据现场实际确定编码规则，确定编码长度
将信息通过读写器发送给RFID标签

图2：编码方法示例

2.3RFID标签追加信息流程
每个RFID标签有一个芯片控制器处理读写器发送的指令和信息。芯片有一个数据存储区，为了可以追加信息，我们必须对存储区重新定义划分。采用硬盘的分区原理，存储区根据现场具体数据的信息编码长度划分为几个区域，第一个区域标记为引导区，记录其他区域的位置和长度并监视其它区域是否被占用。如图3所示。

第一存储区域：引导区，标记其它区域是否占用
第二存储区（第一数据区）
第n存储区（第n-1数据区）

存储区的划分

图3：存储器的划分和定义

RFID标签芯片接收到全部读取命令时，将标签所有信息全部传输给读写器处理。当RFID标签芯片接收到部分读取命令时，芯片处理器将接收的指令解码后，将地址编码保存在地址寄存器中，并与第一个存储区进行判断，若有数据，在地址总线上找到需要传送的存储区，将信息通过数据总线读入数据寄存器，传送到读写器；若无数据，发送错误信息。
当RFID标签芯片接收到写入命令时，芯片处理器将接收的指令解码后，将地址编码保存在地址寄存器中，将信息编码保存在数据寄存器，并与第一个存储区进行判断，若目的存储区已经有数据，向读写器发送错误信息；若无数据，将保存在数据寄存器中的信息通过数据总线写入目的存储区。从而实现信息的动态追加功能。
如果RFID标签芯片接收到得写入命令没有目的存储区时，芯片处理器根据第一个存储区的其他存储区占用信息自动安排目的存储区，通过数据总线将保存在数据寄存器中的数据信息通过数据总线写入目的存储区。
RFID标签和现场PLC的无缝连接
PLC作为一种高可靠性的控制装置，与RFID进行数据通信，不但可以实现对每一个生产过程的控制与管理，而且可以提高自动化生产流水线的生产效率。在烟草制丝线上，已经广泛应用PLC，利用