RFID 在冲压模具识别上的应用

许 瑞，苏 华

（济南二机床集团有限公司，山东济南 250022）

0 引言

随着工厂自动化程度提高，设备需要自动更换模具，这样就需要自动识别模具号，RFID（无线射频识别，Radio Frequency IDentification）是一种无线通信技术，可以通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。RFID 提供了解决方式。

1 冲压模具识别现状

冲压是汽车板材成型的第一道工序。一条冲压线一般配置4～5 台压机，每台压机都配置若干套模具。一些旧的模具没有配置模具识别装置，而配置模具识别装置的，也大部分采用HARTING 插接件的形式，Harting 模具插头加多芯电缆，采用HARTING 插接件和多芯电缆如图1 所示，模具侧和冲压设备侧均配置HARTING 接插件，设备端接插件每一个针脚都接入PLC 点，模具识别图纸如图2 所示，通过二进制来计算模具号，模具识别程序如图3 所示，换模具时需要将模具上的接插件人工插到设备端的接插件。

图1 采用HARTING 插接件和多芯电缆

图2 模具识别图纸

图3 模具识别程序

2 RFID 的理论介绍和使用说明

2.1 RFID 的概念

RFID 的英文全称是Radio Frequency IDentification，中文翻译为无线射频识别，也叫电子标签。

2.2 RFID 技术理论介绍

RFID 是一种通过非接触式方式达到自动识别的技术，它通过发送射频信号以达到自动识别目标对象的目的，进而获取相关数据，在识别过程中不需要人工的外部干预，使用工况可以适应各种恶劣的环境。同时，通过RFID 技术也可以识别出高速运动的物体，以及同时处理并识别多个标签，在操作方面快捷、方便。

2.3 RFID 组成部分介绍

（1）标签（Tag）：Tag 是RFID 重要组成的部分之一，核心部件由耦合元件和专用芯片组成，每个标签的特点具有唯一的可识别电子编码，安装在物体表面上以达到标识目标对象的作用。

（2）阅读器/读写器（Reader）：Reader 是一种读取标签信息的设备，也可作为写入设备，使用方式分为手持式和固定式两种。

（3）天线（Antenna）：Antenna 作为通信连接部件，标签和读取器之间通过天线的作用达到传递射频信号的作用。

2.4 RFID 基本工作原理

RFID 基本工作原理简单用图4 加以说明。

图4 RFID 基本工作原理

3 RFID 的选型及实际应用

3.1 选型要素

RFID 选型基本要素如图5 所示。

图5 RFID 选型基本要素

3.2 实例应用

本次实例是应用于冲压模具号的识别。实际选择的品牌是SIEMENS 的RFID（其他品牌选型原理基本类似），SIMATIC RF640T 标签如图6a）所示，读写器SIMATIC RF680R 如图6a）所示，SIMATIC RF650A 如图6c）所示。根据选型的4 个要素：①与上位机CPU 通信方式即总线类型选择的Profinet 通信；②传输距离需要至少4 m，因此选择的是超高频读写器；③标签需要安装在模具上，因此选择抗金属标签，存储容量选择64 K；④选择超高频增益为4 dB 的天线。

图6 选择的品牌SIEMENS 的RFID

3.3 实例安装

安装简单易行，此项目是把读写器和天线安装在压机立柱操作站上，标签安装在模具上，工作台开进开出过程中即可读取模具号。RFID 实际安装现场如图7 所示。

图7 RFID 实际安装现场

（1）RFID 只需要安装读取设备和读取天线，设备和天线之间的连接是通过西门子预制电缆快接插头直接连接，无需电工现场接线。

（2）RFID 读取设备与生产线之间，只需就近接入读取设备的供电电源和通信网线，相对简单。

3.4 实例编程

标记标签只需要进入浏览器相应界面，使用16进制格式写入模具号，点击写入指令，就可以轻松地将模具号设定。设定模具号如图8 所示。

图8 设定模具号

4 结束语

目前使用RFID 进行模具识别已经应用到多个项目，优点如下：①安装简单：集成RFID 替换传统方式的Harting 模具识别插头及多芯电缆，安装简单；②维护方便：RFID 模具标签安装快捷、通过编程标记模具号，维护方便；④成本低：集成的RFID 成本低（主要成本在读写器和天线上，标签价格低，用户模具多，只需要增加标签数量，性价比越高），为用户提供更加节省成本的选择，易于推广；⑤自动化程度高：RFID 可以自动读取模具号，提高设备的自动化程度。

射频识别RFID 理论基础诞生于20 世纪50 年代，90 年代RFID 技术已经广泛应用，至今已经发展比较成熟完善。21 世纪以来更是在物联网技术、云服务制造、云计算等新兴领域频繁应用。由于该技术拥有的诸多特点和优势，已被很多全球500 强企业广泛应在在其公司的生产、物流等供应链中。不光被企业广泛应用，同时中国的物联网协会也把射频识别、电子标签等技术作为今后物联网发展的基础。随着《中国制造2025》和中国制造2035 的发展规划，RFID 势必会被工业制造广泛应用，为中国智造添砖加瓦。