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此外,卷绕计算曲线具有4套设定、并能以外部输入信号来进行选择。由此、即使卷绕时间或绕线筒直径发生很大的变化、也能以1条曲线切换信号简便地改变系统。
2.3应用于送线机
在形形色色的卷绕系统的构成中、有时还需要同卷绕侧进行相反动作的送线侧的装置(送线机)。本控制法、是此类装置所为合适的送线机对应功能。
送线机是同卷绕侧的卷绕速度予以联动来作为其基本动作的。但在不能得到卷绕装置而来的速度情报时、联动运转就会成为非常困难的动作。即使是在这种情况下、本控制也能同卷绕侧的速度无关来进行供线。
卷绕侧的速度变化、全反映在张力架的动作上、检测此张力架的动作并进行原位控制、为事先预防送线时的过张力及卷绕的松卷现象、来改变旋转方向和转矩。由此动作、即能进行不受卷绕侧速度影响的单的送线机控制。此外、考虑到断线时的紧急停机、在了断线判断电平时、即使其进行DC制动(直流制动)停止动作。此外、在进行卷线的准备作业时、若发生过多的送线时、即会在反转方向进行回卷控制。
2.4应用于卷绕机
从送线筒把线材送到绕线筒的卷绕机方面、会因其线的材质而要求某种恒定的张力和某种恒定的线速度。图6所示的光纤的卷绕装置中、由于使用的是非常容易断线的线材、所以应以数m~数十m/分的低速来进行恒张力、恒线速度的卷绕.
其特征在于驱动送线部绕线筒的变频器和驱动卷绕部分绕线筒的变频器是互相立地进行控制的。卷绕侧的变频器、是以装置滑车上所设置的PG速度传感器的速度反馈脉冲为依据来进行线速度恒定控制的。此外,送线侧的变频器是使用着的卷绕功能的、并以张力架的位置检测反馈信号为基准来进行张力的恒定控制的。
也就是说,不使用相互的比率联动信号等、而是以卷绕侧变频器的线速度恒定控制为基础、即由送线侧的变频器紧跟卷绕侧的变频器速度来进行张力控制、从而总能保持稳定的卷绕动作。此外、对予卷绕的中途停机后的再起动、或是改变卷线筒直径时的再起动、都能不受比率联动影响而进行稳定的卷绕动作。
图8表示卷线筒转速―经过时间的特性。相互控制部分的线速度、从卷绕开始到卷绕结束是始终保持恒速的。为保持此恒定速度、相互的卷线筒的转速、在送线部分是逐渐上升的、而在卷绕部分则是逐渐下降的。
在实现此特性时、特别是供线侧的变频器的张力控制是起了很大效果的。通常、为把张力架的位置控制在所希望的位置时,使用PI控制,若增益的设定値不太合适时、就可能会经常发生微小的或是较大的振动现象而使控制变得非常困难。而本控制的手法是为抑制微小振动张力架的偏移幅度而进行的盲区控制以及抑制振动现象并能进行高速响应的可变增益控制,这些都在变频器内部予以了增强。此外,同送线机一样由于断线时的DC制动(直流制动)的停止动作,在通线时的反转方向的回卷控制从而形成了廉价的系统构成并提高了其控制性能和作业性能。
3.后记
近几年来变频器应用系统正地趋向特性化,若只是单纯地意识到通用性能的话则就难以满足特性化用户的需求。作为用户来说,现在也为急切地要求变频器能对各用途市场的迅猛发展的动向逐步予以对应。
本文所记载的对卷绕装置方面的应用、是对应形形色色系统而开发的功能的实例。
日益追求技术发展的各种变频器应用系统正在不断地实现化,希望本文能为正在致力于变频卷绕控制的用户提供帮助。
随着电力电子器件和控制技术的不断应用,通用变频器作为以实现产业机械为主的自动化、省力化、节能化的交流调速装置而得到了迅猛发展。由于对通用变频器技术进步的期待日益高涨,而使其的应用不仅在工业生产方面,而且在健康/医疗设备、装置、环境/生活方面的装置及家用领域的使用也得以不断扩大。在新市场应用的不断扩大之中,原先的各种变频器的应用方面的技术进步也同样突飞猛进,系统装置本身及其运用形态也趋向自动化。为此用户对变频器的要求也必然随着各用途市场的动向而变化。对于一般的通用变频器在某些应用上还存在着功能不足的情况,为此差距,有不少用户不得不利用程序控制等系统方面的措施来。这是由于变频器厂家对产品的通用性能方面过于重视所至,而且各家提供同样类似的功能也使变频器趋向于便于统一使用的方向。但在近来各变频器应用系统显现出特殊化应用的趋势,若还是单纯地只意识到其通用性,则难以对广大特定用户提供方便使用的变频器产品。为此三垦把能随时提供尽如人意予以对应的变频器作为这次开发的设计指导思想,从而把SAMCO-vm05系列予以了产品化。
SAMCO-vm05系列、是把SAMCO-I系列的三垦特的V/f控制和无速度传感器矢量控制的感应电机驱动的计算作为基础,而制作了具有各种用途特化功能的产品。
本文作重介绍SAMCO-vm05变频器在多种卷绕设备的卷绕控制中的应用。
2.卷绕装置的功能
2.1卷绕控制功能
作为丝线、布匹、纸张之类的卷绕装置而应用了形形色色的方式,但在本产品所配备的卷绕控制功能,将不再需PLC及昂贵的矢量变频器或是转矩电机等,就能构筑成廉价的卷绕系统。
把多台变频器直接地互相连接,把张力架的张力予以反馈并设定好卷绕功能,即能实现各种丰富多彩的卷绕控制。
2.2应用于拔丝机
用在对铜线等予以拔丝加工(伸线机)时所用的卷绕装置时、其要条件是要使主机侧的线速度同卷绕侧的线速度予以联动。然而、即使是以恒速进行联动运转,但是随着卷绕时间的推移、就会因卷绕侧卷粗而发生速度误差、终则可能导致断线现象。
对应拔丝机的卷绕控制、是随着卷绕时间的经过、而把卷绕侧电机的转速予以变化、并在卷绕变粗或抑制卷绕松卷的同时进行速度控制的卷绕控制。
变频器基本上是使用于加工机(主机)及卷绕机用的2台,其以控制线互相连接、并以加工机(主机)的动作而使卷绕机予以联动。在分别设定了卷绕开始的频率、卷绕终了的频率、以及卷绕时间的参数、并输入了张力架(张力吸収装置)位置检测信号之后,即能在的时间中、一直到的频率为止对输出频率予以控制来进行卷绕。
中途的张力架动作的补偿、能以张力架补偿功能在小变动范围内与以控制。此外、在变频器中是按三垦特的卷绕曲线进行计算的、并随着卷绕时间的经过、对卷绕粗度予以补偿。
张力架补偿是随张力架位置而进行的可变增益控制,可对比较缓慢的巻粗现象所引起的变化及加减速时的急剧的变化都予以补偿。
弧焊机器人在汽车制造业中发挥着越来越重要的作用,而其本体又是其重要的组成部分,对机器人的性能有着其重要的影响。
弧焊机器人是一种人操作、自动控制、可重复编程的机电一体化自动化生产设备,在汽车制造业高质的焊接生产中发挥了其重要的作用。弧焊机器人本体是影响弧焊机器人性能的关键部分之一,随着弧焊机器人在汽车制造业的广泛应用,掌握弧焊机器人的机械结构和工作原理,可为以后的应用研发和二次开发做好铺垫。
现场应用
奇瑞公司车型种类多、品种复杂,在以往手工生产线上,如果需要混线生产同一型号不同种类的车型,人工焊接速度因工件、工具的差别而大大降低,生产的汽车产品质量也随之呈现出不稳定性。因此,奇瑞公司采用弧焊机器人代替人工操作,稳定和提高了焊接质量,改善了工人的劳动条件,提高劳动生产率,明确了产品周期。
下面以底盘弧焊机器人系统为例,来介绍机器人的应用。
该系统由弧焊焊机器人、回转夹具及PLC 集中控制系统等组成。
弧焊机器人负责焊接工作,由配套的控制系统进行焊接控制;回转夹具作为机器人的外围设备,通过工位变换(工作台的工位为0°、180° 、360°)传递加工工件,采用人工上下料;PLC作为上位机协调控制回转夹具并与机器人控制系统进行实时信息互换,控制整个弧焊系统的正常工作。
采用弧焊机器人后,只需预先编制好适应不同车型生产所需的若干套不同的运动与焊接程序,机器人将根据工作指令,自动调用相应的工作程序与不同车体焊接所需的工具,即能自动适应车型的复杂变化。弧焊机器人的广泛应用,为奇瑞公司的汽车制造实现柔性自动化生产带来了的生机。
目前,很多汽车制造企业都采用了弧焊机器人进行自动化生产,但是,弧焊机器人的采购费用很高,并且一些现场应用效果不是很好。在弧焊机器人施焊的过程中,如果焊接条件基本稳定,则机器人能够保证焊接质量。但是,由于各种因素的影响,实际的焊接条件经常发生变化。
由于强烈的弧光辐射、高温、烟尘、飞溅、坡口状况、加工误差、夹具装夹精度、表面状态和工件热变形等影响会使焊偏离焊缝,从而造成焊接质量下降甚至失败。
在工艺设计中,对设备选型没有深入研究,以为机器人是“”的。选择的焊件、焊缝分布复杂,机器人难以适应。一个焊件,几十道甚至百道焊道,即使机器人具有起始点寻找和跟踪功能,由于待焊焊道的偏差,机器人在完成焊接20%~30%,多者40%~50%焊接以后,夹持的焊就可能偏离焊道了。
本体分析
企业的竞争一方面要装备机器人,提高产品质量;另一方面要减少设备投资,降低产品成本。另外,从技术方面考虑,购置机器人不能脱离应用现场,一旦达不到现场应用要求,就会导致机器人应用失败。因此只有加强人才培养,进一步了解机器人本身,才可以正确选型,合理应用。 MOTOMAN弧焊机器人是代表性的一款机器人,其中MOTOMAN-YR-K6型弧焊机器人末端负载为15kg,具有6个自由度,其机械本体主要由机座(1轴)、手臂(2、3轴)、手腕(4、5、6轴)组成,由驱动系统通过传动机构带动,实现机器人末端执行器在空间中所要求的位置和姿态。
1.机座和手臂
机器人的手臂由动力关节和连接杆件构成,用以支撑和调整手腕和末端执行器的位置。手臂部件一般具有2~3个自由度,包括驱动装置、传动机构、支撑连接件等。机器人手臂安装在机座上,由机座实现手臂的整体回转或升降。
MOTOMAN-YR-K6型机器人机座部分根据整个机器人本体所受全部重量和工作载荷,采用了回转机座的结构,实现了机器人本体的整体回转,作为一种特殊的手臂,采用高强度材料,保证了足够的刚度、强度和承载能力。
6、7—谐波减速器;8—手腕壳体;9、13—回转轴;10—带轮;11—摆动轴;12—圆锥齿轮
工作原理:伺服电机1通过装在手腕壳体8上的减速器2,带动回转轴9进行回动(4轴运动);伺服电机3、4实现手腕回转,伺服电机4通过带轮,传动带5及减速器6,带动摆动轴11进行往复摆动,实现手腕摆动(5轴运动);伺服电机3通过带轮10,传动带,圆锥齿轮12,减速器7,带动回转13进行回动,实现手腕扭转(6轴运动)。
通过对MOTOMAN-YR-K6型机器人本体的分析,了解到其在本体设计及选型应用时遵循以下几个原则:
(1)小运动惯量原则:由于机器人本体运动部件较多,运动状态经常改变,必然产生冲击和振动。采用小运动惯量原则,尽量减小运动部件的质量,可增加本体运动平稳性,提高本体动力学特性。
(2)尺寸优化原则:当设计要求满足一定工作空间要求时,通过尺寸优化以选定小的臂杆尺寸,这将有利于本体刚度的提高,使运动惯量进一步降低。
(3)高强度材料选用原则:由于机器人本体从手腕、小臂、大臂到机座是依次作为负载起作用的,选用高强度材料以减轻零部件的质量,减少运转的动载荷与冲击,减小驱动装置的负载,提高运动部件的响应速度是十分必要的。
(4)刚度设计的原则:要使刚度大,恰当地选择杆件截面形状和尺寸,提高支承刚度和接触刚度,合理地安排作用在臂杆上的力和力矩,尽量减少杆件的弯曲变形。
(5)性原则:机器人本体因机构复杂、环节较多,性问题显得尤为重要。一般来说,元器件的性应部件的性,而部件的性应整机的性。
(6)工艺性原则:机器人本体是一种、高集成度的自动机械系统,良好的加工和装配工艺性是设计时要体现的重要原则之一。
弧焊机器人在国内和国外的应用场合较多,在奇瑞汽车有限公司也应用广泛,像车身焊装,底盘焊装等均用到弧焊机器人。通过对MOTOMAN-YR-K6型机器人本体的分析,深入了解机器人的机械结构和工作原理,为以后的应用研发和二次开发做好铺垫,并为掌握机器人技术提供帮助。
但这种传统意义上的DCS具有一定的局限性,如投资较大,分散化程度和开放性程度均不够高,建设周期长等等,均不适合于中小型规模机组的控制应用。目前,网络集成式全分布控制系统现场总线控制系统(FCS)。随着计算机技术、通讯技术和电子技术等领域的高速发展,PAC在原有概念上的PLC和工控机的控制系统吸纳新技术,形成一种分散度高的PAC现场总线控制系统。它将在中、小规模的应用中大大过了传统的DCS。它的主要特点有:
1)引入WEB技术,将控制向远程监控发展,实现远方数据浏览、过程监视、组态维护等功能。
2)引入ETHERNET局域网技术,使控制系统能与管理网资源共享。
3)引入现场总线技术,将系统硬件由集中布置转向分散布置,使之高度分散化。
4)提高系统的抗干扰能力,降低控制系统对接地系统及环境的要求,降低工程造价。
正是由于这种新型的过程控制系统的上述特点,使其比较适合于垃圾焚烧发电机组的控制应用。
4、工程应用情况介绍
垃圾焚烧发电厂安装两条垃圾焚烧线(每条垃圾焚烧线日处理垃圾能力为225吨),一台6兆瓦凝汽式汽轮发电机组,母管制。全厂设置一场总线控制系统(FCS),以全厂集中操作与各工段分散控制相结合的系统运行模式实现垃圾焚烧发电厂整体生产过程的状态监视、生产操作、过程控制、事件报警、运行联锁、保护。完成数据采集(DAS)、模拟量控制(MCS)、顺序控制(SCS)和联锁保护(PRO)等系统功能。
垃圾焚烧发电厂的其他生产过程,如焚烧线燃烧控制、烟气处理系统、汽机数字电调和垃圾吊控制等系统将通过数据通讯方式分别接入现场总线控制系统(FCS),建立全厂生产运行管理。
根据系统性能价格比尽可能高、系统性能稳定和系统组态维护方便的要求,同时针对本机组的特点和控制要求,经过广泛调研和论证,终确定采用北京硕人时代科技有限公司的STEC系列的PAC控制系统完成其控制功能。此系统在本工程的基本结构为:
系统共配置3台操作员站(其中一台兼工程师站),全部才用STEC系列的控制器:因为PAC控制器具有了传统的工控机加上传统的PLC的功能,所以控制器主要控制余热锅炉及垃圾焚烧线辅助部分以及控制汽轮机及其辅助设备。本系统采用了STEC2000系列主板及I/O模件,通过以太网实现控制器与控制器相连。系统配置的总I/O点数达1800点左右。系统配置了5台打印机,其中报表打印机3台、图形打印机1台、工程师站配打印机1台。
控制器主机均通过以太网口和现场的冗余以太环网的现场总线相连,各种I/O扩展模块直接插入STEC2000的主机。该系统按工艺流程分成共配置26个STEC2000的控制器主机,控制器主机间的通讯是通过现场以太网总线完成的,传输介质为光纤,控制器主机速率10Mbit/s。
1)操作员站按服务器――客户机方式配置,一对冗余服务器通过冗余的工业以太网(速率100MHz)与三台客户机相连。 2)CPU由控制器STEC2000控制器主机组成,CPU之间、CPU与冗余服务器间的数据通讯是通过冗余工业以太网来实现的,工业以太网务器完成操作员站与CPU以及CPU间的数据交换功能。
3)控制器主机均通过冗余的现场以太网总线,控制主机的各个扩展插槽带一定数量的I/O扩展模件。
机组投产后,运行人员在主控室,就可以完成全厂各部分的控制,包括焚烧锅炉、余热锅炉、蒸汽轮机等等。并且可以通过INTERNET网络,从任何地方对全厂的运行状况进行监控。该机组的自动化水平在全国的垃圾焚烧发电机组中处于地位。
该系统经过紧张的组态设计、调试阶段后投入使用,目前已稳定运行了一年。
5、结束语
随着垃圾焚烧发电技术的发展,控制系统性能的不断提高,可以预见,STEC2000控制系统在垃圾焚烧机组控制领域具有广阔的应用前景。随着对现场总线控制系统(FCS)的了解和研究的深入,智能化现场仪表和设备将应用到电厂,构成完整的FCS,会进一步提高垃圾焚烧发电机组的自动化和管理水平。



1、垃圾焚烧发电机组的特点
近年来,人们对发电机组的环保要求越来越高,垃圾焚烧发电技术在世界范围内得到了迅猛发展和普遍应用。由于垃圾焚烧发电技术具有率处理生活垃圾、节约能源、建设以及有利于环保等特点,我国目前正在逐步加大垃圾焚烧发电机组的资金投入。
随着科技的发展和人们生活水平的提高,人类对能源的消耗不断增加,由此到来的环境污染问题也日益严重。对能源需求的增加与对污染排放的控制这一矛盾迫使科技工作者不断寻求低污染的燃烧技术,加快新型燃烧装置及环保设备的开发。降、提高性、降低污染排放成为电力行业的追求目标。
垃圾焚烧发电技术作为传统行业派生的新行业,由于其燃料主要是生活垃圾等,因此,燃烧过程可以实现垃圾无害化,而且使垃圾容量大幅缩减,清洁环保;垃圾焚烧机组还有建设,节约能源且环保等优点。故该项技术目前越来越受视,并得到推广和不断发展。
2、垃圾焚烧发电机组的控制系统要求
垃圾焚烧发电机组的主要组成部分有:焚烧锅炉、余热锅炉、蒸汽轮机、发电机等设备。
同常规的火电机组相比,垃圾焚烧发电中以发电为辅,垃圾燃烧为主。反映在燃烧系统上,燃烧的热值变化较慢,燃料成份中非可控因素较多,蒸汽负荷的变动较小,压力的变化较大。因而,对于垃圾焚烧发电,传统的火电燃烧系统的机理和控制方法并不适应于垃圾焚烧发电。垃圾焚烧发电的特之处决定了其对控制系统的要求既等同于常规要求,又在常规要求中有着大的变通性。
1)对分系统强烈的立性的要求:
对于垃圾焚烧,以垃圾焚烧为主,发电为辅,在整个控制系统的构成上,立性的要求明显常规的火电机组。采用分布式的控制系统,不但可以减少整个控制系统的成本,分布式系统的大的灵活性保证了垃圾焚烧发电的现实可操作性和管理的灵活性。从国内已经正式投运的垃圾焚烧电厂的情况看,分布式控制系统的选用是垃圾焚烧电厂的选择方案。
2)对系统网络传输特性的、高要求:
现代化的垃圾焚烧发电厂,对信息的传输与交换比常规的火电机组大。采用的高速控制网络,对整个控制系统的协调、管理系统的交互运作,都可提供强有力的传输网络的支持。
3)对运行成本的迫切的要求:
在垃圾焚烧发电中,对低运行成本的要求集中在两个方面:①灵活、方便的硬件配置可保证系统的功能性要求与硬件系统的合理的配合,从而构成合理的性能价格比②低的设备维护成本和系统管理成本,这就要求选择的自动化控制系统具备良好的可扩充性、开放性(可大限度的利用现有的成熟的信息资源)和长期工业恶劣场所运行的稳定性和性。
3、自动控制系统在垃圾焚烧发电机组的应用
毫无疑问,已在国内外许多大型发电机组上成功应用的分散控制系统(DCS)是可以应用于联合循环发电机组的控制的。
由于中国的汽车市场,各个汽车目前纷纷在中国各地投资建厂,汽车制造商为了扩大占有率和汽车销售,会对原有厂房或生产线进行扩建或改造,同时,由于汽车厂商的建厂、改造,必然会带动相关零部件厂商间的竞争,从而零部件厂商也会为了扩大生产而采取相应措施,因此,需要越来越的生产设备和系统来扩大自己的生产、增进效率、降。汽车自动化系统的发展成为了业界瞩目的焦点之一。其次,为了每一台汽车的、的目的,美国电子工业协会(ECC200规范),美国汽车工业协会(ECC200规范),日本汽车工业协会,日本汽车部品工业协会,标准规格ISO15394 对此作了明确的规范。在规范的要求之下,每一个关键的汽车零部件,包括发动机每一个零部件、气囊、避震器等等,都刻印上个别的单一的身份特别码(Identification code)来加以管理,使用的是一维码或二维码。目前来讲,这还只是一个刚刚开始的新规范,但是对于今后的汽车市场发展来说却是会被执行的。目前已经有几家大型重要的汽车生产厂商开始导入这个规范。
随着商品经济和信息技术的发展,自动化仓储系统(ASS—Automatic Storage System)已在大型集团企业、商场和等各个领域中。它是一种自动存储和取出货物系统,是当今新型的仓储设施。
现代ASS中货物虚实的自动化识别是ASS的前提。ASS是由高层立体货架、堆垛机、输送系统、信息识别系统、计算机控制系统、通信系统、监控系统和管理系统等组成的。其中,信息识别系统的作用是完成对货物品名、类别、货号、数量、等级、生产厂,甚至货位地址的识别。为实现这些功能,可用条形码、磁条、光学字符和射频等识别技术来对物流信息进行。而货位的虚实识别技术,即自动判断货位上货物的有无就是信息识别系统的重要组成部分,是实现仓储货位自动管理的基础,也是解决堆垛机和货物的必需。
软件法是货位虚实识别技术的
应该说货位虚实识别技术的方法有多种,但是用软件法来判别货位虚实,其设计思想简单、实施方便,可在线自动完成货位虚实的判别及修改,故为。
软件法实际是用数据库技术,是在管理计算机数据库中设置一张货位表。表中字段“有货”为“是/否”逻辑型。字段值为YES的货位,表示该货位有货即“实”,字段值为NO的货位,表示该货位无货即“虚”。
货位的虚实是由AS/RS监控系统根据货物入出库实际情况自动修改的。其工作流程如下:当有货物准备入库时,监控系统程序查询货位表中是否有货字段为NO的空闲货位,如果有,将其分配给相应的堆垛机,并发出存货命令,堆垛机将货物放在该货位后,向上位机监控程序返回“存货命令己完成”的信息,这时上位机监控程序就将该货位对应的有货字段改为YES;货物出库时反之。然而,当工作为离线方式时,软件法无法完成货位虚实的判别,此时应用传感器法。
传感器法的应用
传感器法是将传感器安装在堆垛机货叉适当位置上,检测货位上是否有货存在的方法。传感器法使用的传感器主要有反射式光电传感器、声波传感器等。
1 光电传感器的检测
安装在堆垛机货叉上的组件式光电传感器,其输出作为堆垛机控制器的输入信号。存货时,如果欲存货的货位无货,则光电传感器无输出信号;如果欲存货的货位有货,则光电传感器输出信号,堆垛机控制器接收该信号后,便立即停止运行,同时向上位计算机发出故障信号,等候处理。
2 声波传感器的检测
组件式声波传感器由声波、、定时器及控制器等组成。其应用回声测距的原理。当堆垛机货叉向货位靠近时,由声波向货位发射高频脉冲波束,波束发射后即刻自行关机,同时又打开声波检测回声信号,定时器则记录在空气中声波的传播时间,从而换算出被测货物到声波传感器之间的距离,从而识别货位虚实。图1所示声波传感器的检测示意图。
图1 声波传感器的检测示意图
(网络)法(1-Wire Net) 设计方案
在对货位和性要求很高的场合中,每个货位上都要安装一个开关。这样做的缺点是大量的开关与识别装置(计算机)的联线比较麻烦。为此,采用新型的(网络)法,可谓是一种性价比不错的设计方案。
网络也称为微局域网(MicroLAN),是由总线主机(BUS Master)、数据线—普通双绞线(及其扦接件)和1-Wire器件等三类设备所构成的,如图2所示。
图2 网络结构
在系统中,共用一条数据线的器件叫1-Wire器件。1-Wire器件通过一个端口连接到微处理器,这些器件有存储NVRAM、EEPROM、可寻址开关、数字传感器、时钟等类型。大多数1-Wire器件靠从数据线上获得的电源供电。当数据线上为高电平时,电荷存储在器件内部;当数据线为低电平时,这些电荷可提供能量。
总线主机与1-Wire器件之间双向(半双工)传递信号和1-Wire器件的供电仅靠一根线(普通双绞线—数据线),1-Wire Net因此而得名。网络对总线主机的要求不高,任何标准微处理器都可作为总线主机,如晶振频率1.8MHz以上的8051系列单片机、具有115.2kp/s UART的微型计算机(PC)等。图3所示为一种用于AS/RS实用化的用1-Wire器件和PC组成的扩展微局域网。
图3 由1-Wire器件和PC组成的货位检测方案
DS2401是1-Wire器件中简单的一种,是一种可寻址开关。利用DS2401可以为货位贴上一个的电子标签。每个器件都由工厂用激光刻写一个的、不可改的64位序列号,即由64位串行码组成的8字节的标识码。个字节表示1-Wire器件类型,接下来的6字节是其的地址码,使得同类具有248种地址码,以保在微局域网上不会产生节点地址冲突;后一字节是CRC校验码,以供主机在读地址是判断是否发生传输错误。如需判断某开关的开闭状态时,主机只要读与开关相连的DS2401地址码即可。若读到器件的地址码,说明该开关处于闭合状态,其货位为实;否则说明开关处于断开状态,其货位为虚。这样就实现了的货位检测。当DS2401 1-Wire器件的数目过98时,则使用1-Wire扩展器件DS2409,这样使得可使用的1-Wire器件数目几乎没有限制。电子标签中不仅包含货位的虚实状态,而且还可包含货物其他信息,例如在货位的适当位置安装数字温度传感器,可以了解货位的温度。
RFID技术
微波射频识别(RFID)是近年来国外应用广泛的一项新型自动识别技术,能实现信息数据自动识别。对于远距离(可达10m以上)、高速移动(时速100km以上)、无接触物体识别场合尤为适用。其典型工作频率有915MHz、2.45GHz、5.8GHz三个频段,广泛应用于车辆自动识别门禁、物流,生产线管理、防伪领域。
微波射频式位置检测技术的优点是利用无线射频方式进行非接触识别,无须外露电触点,无源电子标签可按不同的应用要求来封装。系统可同时识别多个静止的和高速运动的电子标签。
1 RFID系统组成
微波射频识别系统由读写器、天线、电子标签、短程通信协议DSRC及其相关的监控、和报警设备等构成,如图4所示。
图4 RFID系统结构框图
● 电子标签由低功耗芯片、基片和微带电路组成。按供电方式分为有源和无源电子标签;按应答方式分为主动式和被动式,目前无源卡已能工作在915MHz、2.45GHz两个微波频段。
● 读写器用于启动()电子标签,实现数据传送,并承担防碰撞和身份验证的任务。对无源识别系统,还应给电子标签提供足够的微波能量。
● 微波射频天线用来接收和发射微波功率,具有良好的方向性。
● DSRC短程通信协议通过空间滤波、化滤波、频率滤波、信号处理滤波和跳频频谱扩展等技术提高系统的准确识别率。
2 RFID在物流自动化仓储系统中的应用
电子标签贴装于货物上,内存货物品名、类别、货号、数量、等级、生产厂家等数据。读写器与天线在安装在堆垛机货叉上,当堆垛机货叉向货位运动时,不断地发射微波能量并接收从电子标签发出的微波信号。用读写器通过天线启动()电子标签并读取货位上有无货物号及其他的数据,将其传送至PC机上,从而实现了货物有无的鉴别。
3 RFID的主要优点
● 廉,便于大面积使用,提高了系统的性。
● 电子标签无须裸露,可用耐火材料或陶瓷封装,耐腐蚀,耐温可过300℃。
● 安装维护简便,标签安装无严格要求,接收距离远可达>10m。
● 采用编址,无累计误差。使位置识别准确无误。