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射频识别系统系列讲座[第7讲]——RFID应用——实例分析（EMS射频识别系统和网络接口模块）
作者：北京科瑞利华
来源：中国工控网
日期：2005-11-30 10:18:28
摘要：本文介绍了EMS射频识别系统在媒体磁盘驱动器制造商Seagate、汽车发动机制造商福特、意大利邮局邮件跟踪方案的实际成功应用案例，并对RFID系统应用的特点做了分析。
◆媒体磁盘驱动器制造商
最终用户——Seagate
应用——媒体磁盘驱动器
EMS产品——HMS827 无源读写器
HMS108无源可读写载码体
Seagate通过采用EMS的RFID产品改善了产品质量，提高了生产效率。
Seagate堪称世界上最大的磁盘驱动器,磁盘及磁头生产商, Seagate也是磁带驱动器的生产商，Seagate在世界各地均有工厂，作为资产70亿美元,雇员86,000人的硅谷巨人,Seagate的生产基地遍布世界各地。位于加州Milpitas的RMG（Seagate Recording Media Group)生产基地就是其中的一个。
RMG设备的主要任务是生产磁盘，这是使用Seagate磁盘驱动器存储数据的介质。IT总裁Aim Khan先生解释说：“Milpitas 的RMG生产机构每天大约生产100，000张磁盘。”他补充到：“在全球，Seagate每年生产数百万张磁盘。我们拥有诸如HP,Dell和Compaq这样的用户，没准儿你家里或办公室的电脑安的就是Seagate的磁盘驱动器。
最近, Khan先生接受了一个任务：实施一个耗资两百万美元的“产品可跟踪”工程。可跟踪意味着须跟踪每张磁盘的生产原料、生产过程及生产设备。该工程的目标是确保每张磁盘、生产过程的每一工序都处于监控中。这意味着监视成千上万的磁盘盒,它们是磁盘的运载工具，它们随磁盘走过每一个生产设备。
Khan先生指出：“每一个磁盘盒经过各个工序时都要被跟踪和识别。磁盘盒经过全部大约20道工序需要48小时。成千上万的磁盘盒同时完成关键工序，持续相对较长的时间，这就要求我们必须实施耐用的、可靠的产品跟踪系统。
Khan先生说，开始Seagate采用带有条码的纸片来跟踪每天通过RMG生产线的成千上万的磁盘。由于使用纸片会受人为因素的影响，所以跟踪往往不准确。另外，纸片破坏了清洁度达10级的室内环境，这也是我们首要关心的问题。“空气中粉尘微粒的数量是磁盘生产过程中的一个重要问题”，Khan先生说，“一般的工厂环境中每立方英尺空气中包含有成千上万的微粒。然而，在我们的RMG生产基地，有些区域的微粒数量低于每立方英尺10个（小于0.5微米）（即10级环境标准），因此消灭污染源至关重要。”Khan先生建议说，“不用纸片跟踪也就去除了污染问题。”
在致力污染问题的同时，Seagate希望跟踪识别系统能够在磁盘盒上存储生产信息（例如完成了某道工序）。识别系统必须能够确认每一个磁盘盒在进入下一道工序之前，已经成功地完成了先前的所有加工。
经过对市场上不同自动识别技术的深入分析，Seagate选择了RadioFrequencyIdentification。
即RFID系统。RFID系统将载码体置于产品或产品载体上，通过无线射频信号实现天线（或读写器）与载码体间的数据交换。应用在Seagate，就是将无线射频载码体安装在磁盘的载体—磁盘盒上。
下一步，Seagate面临一个难题：如何评估确定一个能够提供最可靠的产品和支持的RFID厂家？在六家候选者中，Seagate选择了EMS。EMS是硅谷中一家很早就开始生产RFID新型产品的公司，在确保成功实施每一个自动化工程项目方面有着良好的声誉。
一些明显的优势使得Seagate决定采用EMS的成熟的RFID产品：大范围读写、易于安装、体积小（直径仅8mm）、无需电池、不含活动件，更重要的是，载码体密封无污染。
EMS公司为Seagate提供的RFID产品的另一个优势是天线头和载码体可以工作在去离子水中。获得专利的HMS827无源可读写天线头和HMS108可读写载码体间可以很容易地通讯，即使浸在水下很长时间。
“随着像Seagate这样的行业领袖采用我们的RFID产品”, Mark Nicholson先生说，“我们的产品很快成为磁盘驱动器工业领域的标准RFID系统”。Khan先生认为，“我们实施‘产品可跟踪’工程是为了制造更高质量的产品，EMS的RFID产品是这个等式中的积分项”。
磁盘驱动器行业的竞争日趋激烈，行业领袖Seagate再一次通过采用新技术，例如EMS的RFID，使其生产效率大大超过了同行业其它企业。Seagate日前正在考虑在其全球其它生产基地安装EMS的RFID系统。
◆汽车发动机制造商
最终用户——福特
应用——发动机厂
EMS产品——HS208R可 读写载码体
HS500A读写天线
HS880B控制器
福特汽车公司的Essex发动机厂位于加拿大安大略省温索尔(Windsor)市。该厂生产11种不同的汽车发动机，种类繁多，诸如手动排挡和自动排挡，3.8升和4.2升，00和01年款，南美和北美标准等。
为了严格控制福特Essex发动机厂年产约70万台发动机的生产质量，福特需要一套自动化数据采集系统来确保产品跟踪和质量。
Trade Electric（福特Essex自动化系统的集成商）的技术销售代表Michael Loch先生说：“福特需要一套跟踪识别系统，可以用来存储制造信息，比如活塞安装位置是否正确或者螺母拧紧的力矩是否合适。” Michael Loch补充说：“该系统必须能够耐受苛刻的环境。跟踪机构必须能与发动机机械加工零件耐受一样的环境条件，通常是要经过热清洗液喷淋，然后在140华氏度的高温下烘干，最后再喷上油。同样重要的是，该系统必须能与Allen-Bradley的PLC5接口。”
经过对市场上不同自动识别技术的深入分析，Seagate选择了Radio Frequency Identification, 即RFID系统。RFID系统将载码体置于产品或产品载体上，通过无线射频信号实现天线（或读/写器）与载码体间的数据交换。下一步，Ford Essex面临一个难题：如何评估确定一个能够提供最可靠的产品和技术支持的RFID厂家？在少数候选者中，Seagate选择了EMS的RFID产品和网络接口模块。EMS是硅谷中一家很早就开始生产RFID新型产品的公司，在确保成功实施每一个自动化工程项目方面有着良好的声誉。
其它许多福特的工厂都采用了Escort的RFID产品，并且收效很好，这更坚定了福特选择EMS产品的决心。
福特Essex的电气组负责人DaveMathias指出：“EMS的HS208R可读写载码体给我们留下了很深刻的印象。这种载码体具有最快的读写速度和足够的存储空间，并且封装在坚固的工业级外壳中。事实证明这种载码体极其可靠，它们通常需暴露在热水、油脂、肥皂、噪声环境中，还要抗振动。
EMS的销售经理Tim Eisler对识别系统在制造过程开始阶段的应用作了如下描述，“当发动机完成了活塞钻孔站的工序后，将载码体用支架直接安装到发动机滑具上，与载码体之间通讯的是EMS的HS500A读写天线。在制造过程的开始阶段，HS500A天线将序列号和型号等数据写入载码体。”
Trade Electric 的MichaelLoch进一步解释道：“当发动机被输送到装配线时，在这里多条线路交叉（例如凸轮线和活塞线），发动机载码体里的数据被传递到安装在发动机托盘上的载码体里。一个天线从发动机载码体里读取数据，并通过EMS的HS880B控制器将数据传送至PLC 5。HS880B通过AB的1771DB接口模块直接与AB的PLC 5相连。同样的数据通过另一个天线被发送到发动机托盘上的载码体里。
在大约2000道工序的处理过程中，表明“通过或失败”的制造过程数据将被写入载码体。每当一个工序完成时，天线即将制造数据写入载码体。当发动机托盘接近下一个工作站时，天线读取载码体并确认该发动机已经成功地完成了前道工序。如果标签读出的信息是“失败”，该发动机将继续走过生产线，但在随后的工作站它将不会被加工，直到修理港湾（返修点）。福特Essex发动机厂使用了RFID系统，从而使发动机修理过程流水线化。如果一台发动机未能通过最终测试，工程师们不需要拆开发动机就能判断问题出在哪里，通过分析RFID载码体中的制造数据就可以确定故障原因。
Dave Mathias在回顾识别系统的发展过程时指出，“数年前福特使用条形码来追踪发动机的生产过程，但是条形码标签不能使用在恶劣的环境中，而且你不能在条形码上写数据。与之对比的是，你可以在一个RFID上记录很多信息，事实上，我们只使用了HS208R标签一半的存储空间，这就为我们提供了许多扩展的空间。”
AB罗克韦尔自动化集团的数据采集发言人Jim Kott也认同这一点：“AB与其的Encompass Partner(配套设备合作伙伴)—EMS一起向用户承诺提供基于RFID技术的自动化解决方案。”
◆邮 局
最终用户：——意大利邮局
项目: —— 邮件跟踪
EMS产品:—— LRP-L90140 FRID 标签
LRP820-10 通道式天线
新型FastTrackTM通道式天线和一次性RFID标签可以实现对快件的追踪.
意大利邮局是工业化国家最大的邮局之一，当他们需要一种识别跟踪系统用以在两个独立的项目中追踪成千上万的邮包和邮件时，他们选择了物料输送应用领域的领先者—EMS。使用大量FastTrackTM无源通道式天线和成千上万个FastTrackTM一次性无源可读写标签来确保其新的优先邮件工程实现24小时（或48小时）送达。
EMS特别开发了FastTrackTM 通道式天线用于大件邮包和物料输送应用。在邮政行业的首次应用中，FastTrackTM一次性无源标签附在成千上万的邮包上。当邮包通过航空邮递到达该国的某个机场时，邮包被送到了机场的邮政服务区。邮包经称重后通过传送系统重新安排行程以便到达正确的目的地。传送带上装有FastTrackTM通道式天线。当附在邮包上的FastTrackTM一次性标签穿过通道式天线时，无论邮包处于和位置及方向其中的信息都能被读取。
一旦邮包标签数据被读，数据就被传到主机，主机中的校验程序会判断该邮包是否应该到达此地。如果行程安排错了，警告灯就会亮，邮包就会被取离传送带并被送到正确的方向。FastTrackTM RFID 系统能够确保在很快的传送带上100%的数据准确性。更重要的是，标签无需光学可视，因为标签可以透过包装物被读写。
在邮局的第二个项目中，要求在全国范围内跟踪快件，潜在的慢速区域和瓶颈现象是不能容许的，应当立即排除，以此保证向用户承诺的２４或４８小时快递送达时间。
为了保证邮寄时间，我们又一次使用了EMS FastTrackTM 标签，这次只是用于测试或确认。成千上万的一次性标签放在信封内邮到全国各地。以此追踪记录邮件的邮寄时间。这些相同的信封通常放在邮包里，邮包上也附有FastTrackTM标签。通道式天线具有多标签读写功能，它可以毫不费力地读取磁场内的几十个一次性标签,当贴有某标签的信封到达分拣区时，邮寄时间数据就被传到了主PLC。这样，邮局就确切地知道了某个特定的信封到达某个确定的地点所需要的时间。如果信封邮寄时间太长，系统就会立即采取补救措施避免此类事件再次发生。
Mark Nicholson — EMS CEO兼总裁对这个应用概括说：“FastTrackTM 通道式天线和标签，获得了世界范围内的极大兴趣。不只是邮局，还有大的邮政速递公司和一些非物流行业公司都表达了对我们FastTrackTM系列产品的兴趣。我们预期：我们在邮局的项目可以作为一个RFID的应用典范，会有越来越多的物流应用采用我们的RFID方案替代传统的数据采集系统”。
