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RFID射频识别读写器与PLC及PC串行通讯的实现

来源: | 发布时间:2016-8-11 9:35:17 | 浏览次数:

RFID射频识别技术的定义

RFID 的全称是Radio Frequency Identification,即射频识别,它利用无线电射频实现可编程控制器(PLC)或微机(PC)与标识间的数据传输, 从而实现非接触式目标识别与跟踪。

RFID射频识别读写器与PLC及PC串行通讯的实现

  一个典型的RFID射频识别系统包括四部分:标识、天线、控制器和主机(PLC或PC),系统结构图见图1。

PLC及PC与RFID射频识别读写器串行通讯1.jpg

图1 RFID射频识别系统结构图

RFID射频识别技术与PLC如何结合

标识一般固定在跟踪识别对象上,如托盘、货架、小车、集装箱,在标识中可以存储一定字节的数据,用于记录识别对象的重要信息。当标识随识别对象移动时,标识就成为一个移动的数据载体。以RFID在计算机组装线上的应用为例,标识中可以记录机箱的类型(立式还是卧式)、所需配件及型号(主板、硬盘、CD-ROM等)、需要完成的工序等。又如在邮包的自动分拣和跟踪应用中,可以在标识中存储邮包的始发地、目的地、路由等信息。

  天线的作用是通过无线电磁波从标识中读数据或写数据到标识中。天线形状大小各异,大的可以做成货仓出口的门或通道,小的可以小到1mm。

  控制器用于控制天线与PLC或PC间的数据通信,有的控制器还带有数字量输入输出,可以直接用于控制。控制器与天线合称读写器。

  PLC或PC根据读写器捕捉到的标识中的数据完成相应的过程控制,或进行数据分析、显示和存储。

  本文介绍了PLC及PC与RFID读写器进行串行通讯,从而获取标识数据,用于控制或数据处理的具体实现方法。


RFID应用于工业自动化产线.jpg

相关应用案例:RFID应用于工业自动化产线

RFID应用于工业自动化产线.jpg

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2 RFID射频识别读写器的命令集及串行通讯协议

  以YX9091T读写器为例,RFID高频中功率电子标签读写器YX9091T,结合专有电子标签解码核心与处理算法,在保持高识读率的同时,实现对电子标签的快速读写处理,可以一次读写99个标识,最大读写距离63.5cm。它带有串口,或一个网络接口,4个DI隔离输入,4个DI隔离输出,保护等级IP66,NEMA4封装,非常适合于在工业自动化中应用。

  YX9091T读写器上的串口是合在一起的,通过专用电缆可以分接出COM1和COM2两个串口,两个串口作用不同,COM1用作通讯口,从PLC或PC接收命令并返回响应数据, 可以配置为RS232、RS422或DeviceNet接口。COM2用于配置系统参数(如读写模式、波特率等)或下载系统升级程序。

  YX9091T可以与所有EMS的FastTrackTM系列无源标识结合使用,每个标识中可以存储48个字节的数据,另外还有8个字节用于存储只读的唯一的序列号(出厂前由厂方设定)。

  YX9091T提供了单标识读写命令集(见表1),多标识读写命令与此类似。  

表1 单标识命令集
PLC及PC与RFID射频识别读写器串行通讯2

  每种命令可以有三种通讯协议:ABxS 、ABxF 、ABx ASCII。表2 是ABxS通讯协议持续读单标识命令的一个例子,其它命令与此类似。

  表2 ABxS协议持续读单标识命令举例

PLC及PC与RFID射频识别读写器串行通讯

3 RFID读写器与PLC串行通讯

  以RFID读写器YX9091T与GE Fanuc VersaMax PLC的串行通讯为例。VersaMax PLC的RS232串口与YX9091T的COM1接线对应关系见表3。

  表3 VersaMax与YX9091T读写器的串口接线对应关系
PLC及PC与RFID射频识别读写器串行通讯

  通过PLC控制RFID读写器读写标识数据的实现流程如图2所示。

PLC及PC与RFID射频识别读写器串行通讯

图2 PLC读写RFID标识数据的程序结构框图

  以下是具体实现时要注意的技术细节:

  1) YX9091T与VersaMax PLC的串口相连时,信号线要错线,即VersaMax RS232口的TXD/RXD要接YX9091T 的COM1的RXD/TXD,YX9091T与PC连接时则是直通的。

  2) PLC使用串行I/O通讯协议与RFID读写器通讯。串口初始化、设置缓冲区、清除缓冲区、写串口、读串口状态等操作都是先通过一组BLKMOV WORD指令给COMMREQ的数据块赋值,然后执行COMMREQ指令完成的。例如,以下语句(见图3)通过RFID读写器写10个FF(46H)到标识中,从第一个字节写起。

PLC及PC与RFID射频识别读写器串行通讯的实��?.png

图3 PLC与RFID读写器串行通讯例程

  3) 要注意PLC写标识数据只需要执行写串口命令就可以了,而PLC读标识数据的过程则包含两步:一是PLC执行写串口命令, 即写读标识命令到RFID读写器;二是PLC执行读串口命令,捕捉RFID读写器返回的数据。这是由于RFID读写器在接到读标识命令后,会返回读命令的响应信息到串口缓冲区,其中包含了读到的标识数据。

  4) 使用ABxS协议时,要注意命令字的MSB和LSB的顺序问题。RFID读写器与PLC通讯时,要将读写器指令的MSB和LSB颠倒一下,即LSB在前,MSB在后。例如图3中,第二个BLKMOV WORD指令的第三个输入IN3应为16#4AA,而非16#AA04。

  5) 利用读写器指示灯的变化辅助PLC程序调试。YX9091T读写器的面板上有两排LED指示灯,其中,当亮时,表示天线在执行读写操作;COM1亮时,表示串口1执行了写命令,亮时,表示有标识被读写且仍在读写范围内。

RFID应用于工业自动化产线.jpg

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RFID应用于工业自动化产线.jpg

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4 RFID读写器与PC串行通讯

  仍以RFID读写器YX9091T为例。与PC机相连时,YX9091T的COM1/COM2与PC机的9针串口COM1/COM2的连接对应关系见表4。

  表4 LRP830的串口与PC串口连接对应关系
PLC及PC与RFID射频识别读写器串行通讯的实��?.png

  在PC机上开发串口通讯程序,可以使用现有的通讯控件(如VB的Mscomm),也可以使用高级编程语言结合Windows API实现。本文用Delphi 6在Windows2000环境中,应用多线程技术实现了PC与RFID读写器间的串行通信。使用Delphi的优点是,Delphi对许多Windows底层API函数作了封装,简化了程序代码。使用多线程的优点是,程序编写比较灵活,而且串口监听线程不影响主线程其它任务的执行。程序结构框图见图4。

PLC及PC与RFID射频识别读写器串行通讯的实��?.png

图4 PC与RFID读写器串行通信程序框图

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RFID超高频读写器UR5306

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