智能傳感器應(yīng)用實(shí)踐 課件 項(xiàng)目二 傳感器在智能產(chǎn)線

項(xiàng)目二傳感器在智能產(chǎn)線供料單元中的應(yīng)用@常州科教城管理委員會(huì)()《智能傳感器應(yīng)用實(shí)踐》TASKONE任務(wù)一·超聲波傳感器的安裝與應(yīng)用任務(wù)描述|任務(wù)分析|知識(shí)鏈接|任務(wù)實(shí)施任務(wù)描述3超聲波傳感器用于檢測(cè)料倉(cāng)內(nèi)有無(wú)物料。在本項(xiàng)目智能產(chǎn)線供料單元中，在料倉(cāng)正上方位置安裝一SICKUC4-13347型的超聲波傳感器。當(dāng)超聲波傳感器檢測(cè)到料倉(cāng)有物料時(shí)，則料倉(cāng)氣缸延時(shí)動(dòng)作（延時(shí)時(shí)間根據(jù)具體情況調(diào)節(jié)），把物料推出到主輸送帶位置。任務(wù)分析4知識(shí)點(diǎn)技能點(diǎn)超聲波傳感器的工作原理認(rèn)識(shí)超聲波傳感器超聲波傳感器的應(yīng)用場(chǎng)合能夠根據(jù)工況，選擇正確的超聲波傳感器超聲波傳感器的使用能夠正確地將超聲波傳感器與系統(tǒng)設(shè)備相連接能夠使用超聲波傳感器檢測(cè)物料的距離知識(shí)鏈接5一.超聲波傳感器的物理基礎(chǔ)超聲波是存在于彈性介質(zhì)中的一種機(jī)械振蕩。其波形有三種包括縱波、橫波和表面波。粒子的振動(dòng)方向與波的傳播方向一致的波稱為縱波。粒子的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的波稱為橫波。粒子的振動(dòng)方向介于縱波和橫波之間并沿表面?zhèn)鞑?，振幅隨距離的增加而迅速衰減的波稱之為表面波。縱波可以在固體、液體和氣體介質(zhì)中傳播，而橫波和表面波只能在固體介質(zhì)中傳播。知識(shí)鏈接6二.超聲波傳感器的應(yīng)用超聲波傳感器由三部分組成：超聲波換能器（也稱為超聲波探頭，通常由壓電晶片組成）、處理單元和輸出級(jí)。首先，處理單元向超聲換能器施加電壓激勵(lì)，超聲換能器在被激勵(lì)后以脈沖形式發(fā)出超聲波，然后超聲換能器進(jìn)入接收狀態(tài)。處理單元分析接收到的超聲脈沖以確定接收到的信號(hào)是否是發(fā)出的超聲波的回波。如果是，測(cè)量超聲波的傳播時(shí)間，并根據(jù)測(cè)量的時(shí)間將其轉(zhuǎn)換為距離，即反射超聲波的物體距離。物體表面和傳感器之間的距離可以通過將超聲波傳感器安裝在合適的位置并沿被測(cè)物體的變化方向發(fā)射超聲波來(lái)測(cè)量。1-壓電片；2-保護(hù)膜；3-吸收塊；4-接線；5-導(dǎo)線螺桿；6-絕緣柱；7-接觸座；8-接線片；9-壓電片座超聲波傳感器包含發(fā)射器和接收器兩個(gè)部分，單個(gè)超聲波傳感器也可以兼具發(fā)送和接收聲波的雙重功能。超聲波傳感器利用壓電效應(yīng)原理將電能和超聲波相互轉(zhuǎn)換，即在發(fā)射超聲波時(shí)，將電能轉(zhuǎn)換為超聲波；當(dāng)接收到回波時(shí)，超聲波振動(dòng)被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。當(dāng)超聲波傳感器的發(fā)射器和接收器放置在被測(cè)物體的同一側(cè)時(shí)，稱為反射型；當(dāng)超聲波傳感器的發(fā)射器和接收器放置在被測(cè)物體的兩側(cè)時(shí)，稱為透射型。知識(shí)鏈接7二.超聲波傳感器的應(yīng)用知識(shí)鏈接8二.超聲波傳感器的應(yīng)用知識(shí)鏈接9二.超聲波傳感器的應(yīng)用（1）測(cè)量液位應(yīng)用超聲波液位測(cè)量的基本原理是超聲波探頭產(chǎn)生的超聲波脈沖信號(hào)在氣體中傳播，在遇到空氣和液體之間的界面時(shí)被反射。超聲波探頭接收到回波信號(hào)后，計(jì)算其超聲波往返的傳播時(shí)間，然后轉(zhuǎn)換為距離或液位高度。知識(shí)鏈接10二.超聲波傳感器的應(yīng)用（2）測(cè)距系統(tǒng)應(yīng)用知識(shí)鏈接11二.超聲波傳感器的應(yīng)用（3）金屬無(wú)損探傷應(yīng)用任務(wù)實(shí)施12一．超聲波傳感器的安裝本任務(wù)采用西克公司的UC4-13347型超聲波傳感器其中

為安裝固定螺紋，尺寸為M3，

為超聲波傳感器電氣接口，用于將超聲波傳感器檢測(cè)到的物料距離信號(hào)傳輸給PLC，

為數(shù)字輸出狀態(tài)指示燈，

為顯示工作電壓激活的狀態(tài)指示燈。任務(wù)實(shí)施13一．超聲波傳感器的安裝任務(wù)實(shí)施14二．超聲波傳感器的接線本任務(wù)中超聲波傳感器與PLC的電氣連接如圖所示，其輸出類型為0-10V電壓型模擬量，引腳1和3分別與PLC的24V供電正負(fù)端相連接，引腳4接到PLC的模擬量輸入端口。任務(wù)實(shí)施15三．超聲波傳感器的調(diào)試本任務(wù)采用西門子S7-1500PLC對(duì)UC4-13347超聲波傳感器進(jìn)行功能調(diào)試。（1）首先通過博圖軟件對(duì)PLC進(jìn)行組態(tài)配置，選用6ES7134-6HB00-0DA1模擬量輸入擴(kuò)展模塊A11，按圖2-12所示進(jìn)行配置，選擇通道號(hào)“0”，測(cè)量類型選擇“電壓”，測(cè)量范圍選擇“0到10V”任務(wù)實(shí)施16三．超聲波傳感器的調(diào)試（2）超聲波傳感器模擬量信號(hào)讀取函數(shù)采用SCALE_X縮放函數(shù)，模擬量讀取地址為%IW9，具體配置如圖所示。任務(wù)實(shí)施17三．超聲波傳感器的調(diào)試（3）將物料放進(jìn)料倉(cāng)，觀察程序中模擬量輸出值是否變化，上下料倉(cāng)移動(dòng)物料，觀察模擬量輸出值的變化規(guī)律，如圖所示。TASKONE任務(wù)二·RFID的安裝與應(yīng)用任務(wù)描述|任務(wù)分析|知識(shí)鏈接|任務(wù)實(shí)施RFID傳感器用于產(chǎn)品信息的存儲(chǔ)、追蹤。本項(xiàng)目智能產(chǎn)線供料單元中，在靠近料倉(cāng)、主輸送帶的前端位置上安裝有SIMATICRF210RIO-LINK型的閱讀器，在每個(gè)零件物料側(cè)面安裝有SIMATICMDSD460型的電子標(biāo)簽。電子標(biāo)簽內(nèi)有對(duì)應(yīng)零件物料的信息，當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器的工作有效區(qū)域時(shí)，閱讀器對(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行讀取/寫入數(shù)據(jù)。任務(wù)描述19圖2-1設(shè)備中的RFID傳感器SIMATICRF210RIO-LINK閱讀器SIMATICMDSD460電子標(biāo)簽任務(wù)分析20知識(shí)點(diǎn)技能點(diǎn)RFID的定義及系統(tǒng)組成認(rèn)識(shí)智能產(chǎn)線供料單元中的閱讀器和電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽和閱讀器的定義、分類、特點(diǎn)及參數(shù)指標(biāo)能夠正確地安裝RFID，并與系統(tǒng)設(shè)備電氣接線RFID的工作原理與工作流程能夠完成IO-Link型閱讀器的硬件組態(tài)RFID系統(tǒng)的類型與特點(diǎn)能夠使用RFID中的閱讀器完成對(duì)電子標(biāo)簽內(nèi)數(shù)據(jù)的讀取和寫入RFID的應(yīng)用

知識(shí)鏈接211.RFID系統(tǒng)的組成

無(wú)線射頻識(shí)別RFID（RadioFrequencyIdentification）是從20世紀(jì)90年代興起的，它是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種，通過無(wú)線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，利用無(wú)線射頻方式對(duì)記錄媒體（電子標(biāo)簽或射頻卡）進(jìn)行讀寫，從而達(dá)到識(shí)別目標(biāo)和數(shù)據(jù)交換的目的。知識(shí)鏈接221.RFID系統(tǒng)的組成

作為物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)之一，RFID技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。不同領(lǐng)域的應(yīng)用需求不同，造成了目前多種標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的RFID設(shè)備共存的局面，這就使得應(yīng)用架構(gòu)復(fù)雜程度大幅提高，但就基本的RFID系統(tǒng)來(lái)說，其組成相對(duì)簡(jiǎn)單而清晰，主要包括電子標(biāo)簽、閱讀器和應(yīng)用軟件三個(gè)部分。圖2-2RFID系統(tǒng)的組成框圖知識(shí)鏈接231.RFID系統(tǒng)的組成

電子標(biāo)簽（ElectronicTag）又稱為射頻標(biāo)簽、應(yīng)答器或數(shù)據(jù)載體，是射頻識(shí)別系統(tǒng)中存儲(chǔ)可識(shí)別數(shù)據(jù)的電子裝置，由標(biāo)簽專用芯片和標(biāo)簽天線組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼。通常將其安裝在被識(shí)別對(duì)象上，存儲(chǔ)被識(shí)別對(duì)象的相關(guān)信息。電子標(biāo)簽存儲(chǔ)器中的信息可由閱讀器進(jìn)行非接觸讀寫。標(biāo)簽可以是卡,也可以是其他形式的裝置。非接觸式IC卡中的遙耦合識(shí)別卡就屬于電子標(biāo)簽。（1）電子標(biāo)簽知識(shí)鏈接241.RFID系統(tǒng)的組成

1）電子標(biāo)簽根據(jù)標(biāo)簽的供電方式可以被分為有源標(biāo)簽和無(wú)源標(biāo)簽兩種。（1）電子標(biāo)簽圖2-3電子標(biāo)簽知識(shí)鏈接251.RFID系統(tǒng)的組成

有源標(biāo)簽識(shí)別距離較長(zhǎng),可達(dá)幾十米甚至上百米，但其壽命有限，且價(jià)格高。由于標(biāo)簽自帶電池，因而有源標(biāo)簽的體積比較大，無(wú)法制作成薄卡。有源標(biāo)簽閱讀器的天線的距離較無(wú)源標(biāo)簽要遠(yuǎn),需要定期更換電池。對(duì)于有源標(biāo)簽，通過閱讀器能夠顯示電池的工作情況。

無(wú)源標(biāo)簽不含有電池，利用耦合閱讀器發(fā)射的電磁場(chǎng)能量作為自己的能量。無(wú)源電子標(biāo)簽重量輕，體積小，壽命非常長(zhǎng)，成本便宜，可以被制成各種各樣的薄卡或掛扣卡,但無(wú)源標(biāo)簽的發(fā)射距離受限制，一般是幾十厘米到幾十米，且需要較大的閱讀器發(fā)射功率。（1）電子標(biāo)簽知識(shí)鏈接261.RFID系統(tǒng)的組成

2）電子標(biāo)簽根據(jù)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)調(diào)制方式不同，可以分為主動(dòng)式、被動(dòng)式和半主動(dòng)式。

主動(dòng)式的電子標(biāo)簽利用自身的射頻能量主動(dòng)地發(fā)送數(shù)據(jù)給閱讀器，調(diào)制方式可為調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。由閱讀器發(fā)出查詢信號(hào)觸發(fā)后進(jìn)入通信狀態(tài)的標(biāo)簽稱為被動(dòng)式標(biāo)簽。被動(dòng)式標(biāo)簽的通信能量是從閱讀器發(fā)射的電磁波中獲得的，它既有不含電源的標(biāo)簽，也有含電源的標(biāo)簽。含電源的標(biāo)簽，電源只為芯片運(yùn)轉(zhuǎn)提供能量,這樣的標(biāo)簽也稱為半主動(dòng)標(biāo)簽。（1）電子標(biāo)簽知識(shí)鏈接271.RFID系統(tǒng)的組成

一般來(lái)講,無(wú)源系統(tǒng)為被動(dòng)式，有源系統(tǒng)為主動(dòng)式。被動(dòng)式射頻系統(tǒng)使用調(diào)制散射方式發(fā)射數(shù)據(jù)，它必須利用閱讀器的載波來(lái)調(diào)制自己的信號(hào)，適用于門禁考勤或交通管理領(lǐng)域，因?yàn)殚喿x器可以確保只激活一定范圍內(nèi)的電子標(biāo)簽。在有障礙物的情況下，采用調(diào)制散射方式，閱讀器的能量必須來(lái)去穿過障礙物兩次。而主動(dòng)式電子標(biāo)簽發(fā)射的信號(hào)僅穿過障礙物一次，因而以主動(dòng)方式工作的電子標(biāo)簽主要應(yīng)用于有障礙物的情況下,其傳輸距離更遠(yuǎn)。（1）電子標(biāo)簽知識(shí)鏈接281.RFID系統(tǒng)的組成

3）電子標(biāo)簽根據(jù)標(biāo)簽的工作頻率方式不同，可以分為低頻電子標(biāo)簽、高頻電子標(biāo)簽、超高頻電子標(biāo)簽和微波電子標(biāo)簽。

電子標(biāo)簽的工作頻率不僅決定著射頻系統(tǒng)的工作原理（電感耦合還是電磁耦合）和識(shí)別距離，而且決定著電子標(biāo)簽和閱讀器實(shí)現(xiàn)的難易程度及版本。（1）電子標(biāo)簽知識(shí)鏈接291.RFID系統(tǒng)的組成

閱讀器（Reader）又稱為讀寫器或詢問器，是對(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行讀/寫操作的設(shè)備。閱讀器負(fù)責(zé)連接電子標(biāo)簽和計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)，與電子標(biāo)簽進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信，讀取標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)，或按照計(jì)算機(jī)的指令對(duì)標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)進(jìn)行改寫。閱讀器是RFID系統(tǒng)中一個(gè)非常重要的組成部分，閱讀器的頻率決定RFID系統(tǒng)的工作頻率，閱讀器的功率直接影響射頻識(shí)別的距離。閱讀器能夠正確地識(shí)別其工作范圍內(nèi)的多個(gè)標(biāo)簽，不但可以識(shí)別靜止不動(dòng)的物體，還可以識(shí)別移動(dòng)的物體。（2）閱讀器知識(shí)鏈接301.RFID系統(tǒng)的組成

1）閱讀器的組成

電子閱讀器硬件一般由控制模塊、射頻模塊、閱讀器天線和接口電路組成。（2）閱讀器圖2-4閱讀器硬件的組成框圖知識(shí)鏈接311.RFID系統(tǒng)的組成

控制模塊是閱讀器的核心，一般由ASIC組件和微處理器組成?？刂颇K處理的信號(hào)通過射頻模塊傳送給閱讀器天線，由閱讀器天線發(fā)送出去。閱讀器的射頻模塊是閱讀器的射頻前端，同時(shí)也是影響閱讀器成本的關(guān)鍵部件，它主要負(fù)責(zé)射頻信號(hào)的發(fā)射及接收，產(chǎn)生高頻發(fā)射功率并接收和解調(diào)來(lái)自電子標(biāo)簽的射頻信號(hào)?？刂颇K和應(yīng)用軟件之間的數(shù)據(jù)交換，主要通過閱讀器的接口來(lái)完成，一般閱讀器的接口形式主要有RS-232串行接口、RS-485串行接口、WLAN接口、以太網(wǎng)接口、USB接口和IO-Link接口。（2）閱讀器知識(shí)鏈接321.RFID系統(tǒng)的組成其中天線是用來(lái)發(fā)射或接收無(wú)線電波的裝置。閱讀器與電子標(biāo)簽是利用無(wú)線電波來(lái)傳遞信息的，當(dāng)信息通過電磁波在空間傳播時(shí)，電磁波的產(chǎn)生和接收要通過天線來(lái)完成。而閱讀器天線主要負(fù)責(zé)將閱讀器中的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成射頻載波信號(hào)，并發(fā)送給電子標(biāo)簽，或接收由標(biāo)簽發(fā)送過來(lái)的射頻載波信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)。閱讀器天線可以外置也可以內(nèi)置。（2）閱讀器知識(shí)鏈接331.RFID系統(tǒng)的組成

2）閱讀器的分類

閱讀器大致分為以下幾類，即固定式閱讀器、工業(yè)閱讀器、發(fā)卡機(jī)、便攜式閱讀器和紅外閱讀器以及大量特殊結(jié)構(gòu)的閱讀器。（2）閱讀器圖2-5不同種類的閱讀器a）固定式閱讀器b）工業(yè)閱讀器c）發(fā)卡機(jī)d）便攜式閱讀器e）紅外閱讀器知識(shí)鏈接341.RFID系統(tǒng)的組成

3）閱讀器的工作方式

閱讀器主要有兩種工作方式，一種是閱讀器先發(fā)言方式（RTF），另一種是標(biāo)簽先發(fā)言方式（TTF）。一般情況下，電子標(biāo)簽處于等待或休眠狀態(tài)，在電子標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器的作用范圍被激活以后，便從休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)位接收狀態(tài)，接收閱讀器發(fā)出的命令，進(jìn)行相應(yīng)的處理，并將結(jié)果返回給閱讀器。這種只有在接收到閱讀器特殊命令才發(fā)送數(shù)據(jù)的電子標(biāo)簽被稱為RTF方式。與此相反，進(jìn)入閱讀器的能量場(chǎng)即主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)的電子標(biāo)簽被稱為TTF方式。（2）閱讀器知識(shí)鏈接351.RFID系統(tǒng)的組成

應(yīng)用軟件（ApplicationSoftware）是直接面向最終用戶的人機(jī)交互界面，協(xié)助使用者完成對(duì)閱讀器的指令操作以及邏輯設(shè)置，逐級(jí)將RFID原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為使用者可以理解的業(yè)務(wù)事件，并使用可視化界面進(jìn)行展示。復(fù)雜的RFID系統(tǒng)會(huì)有多個(gè)閱讀器，這就需要應(yīng)用軟件來(lái)處理問題。（3）應(yīng)用軟件知識(shí)鏈接362.RFID的工作原理與工作流程

RFID的基本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合（電感或電磁耦合）或雷達(dá)反射的傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別。在目前廣泛應(yīng)用的RFID技術(shù)體系中,電感耦合和電磁反向散射耦合是電子標(biāo)簽與閱讀器數(shù)據(jù)交互的主要技術(shù)原理。（1）RFID的工作原理知識(shí)鏈接37

1）電感耦合

電感耦合，變壓器模型，通過空間高頻交變磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)耦合，依據(jù)的是電磁感應(yīng)定律。閱讀器天線產(chǎn)生電磁場(chǎng)，電子標(biāo)簽天線線圈通過該磁場(chǎng)感應(yīng)出電流，整流后作為標(biāo)簽芯片的工作電源。。2.RFID的工作原理與工作流程（1）RFID的工作原理圖2-6電感耦合的工作原理閱讀器天線和標(biāo)簽天線都是閉合線圈。知識(shí)鏈接38

閱讀器線圈的近場(chǎng)輻射通過電感耦合的方式供給電子標(biāo)簽?zāi)芰浚瑫r(shí)通過負(fù)載調(diào)制方法讀取電子標(biāo)簽內(nèi)容，負(fù)載調(diào)制實(shí)際是通過改變電子標(biāo)簽天線上負(fù)載電阻的接通和斷開，來(lái)使閱讀器天線上的電壓發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)用近距離電子標(biāo)簽對(duì)天線電壓進(jìn)行振幅調(diào)制的功能。如果通過數(shù)據(jù)來(lái)控制負(fù)載電壓的接通和斷開,那么這些數(shù)據(jù)就能夠從電子標(biāo)簽傳輸?shù)介喿x器中了。由于近場(chǎng)輻射強(qiáng)度隨著距離增加有很大的衰減，采用電感耦合技術(shù)的RFID系統(tǒng)只能在近距離范圍內(nèi)（小于1m)。2.RFID的工作原理與工作流程（1）RFID的工作原理知識(shí)鏈接39

2）電磁反向散射耦合

電磁反向散射耦合，雷達(dá)模型，依據(jù)的是電磁波的空間傳播規(guī)律。發(fā)射后的電磁波遇到目標(biāo)后，一部分能量被電子標(biāo)簽吸收用來(lái)對(duì)內(nèi)部芯片進(jìn)行供電;另一部分能量通過電磁反向散射的方式被反射回閱讀器中,同時(shí)帶回目標(biāo)信息。2.RFID的工作原理與工作流程（1）RFID的工作原理圖2-7電磁反向散射耦合的工作原理P1：正弦載波P2：反向散射信號(hào)知識(shí)鏈接402.RFID的工作原理與工作流程（1）RFID的工作原理耦合類型電感耦合電磁反向散射耦合模型變壓器模型雷達(dá)原理模型原理電磁感應(yīng)定律電磁波的空間傳播定律典型工作距離10~20cm3~10m典型工作頻率125kHz，225kHz，13.56MHz433MHz，915MHz，2.45GHz，5.8GHz電子標(biāo)簽具有環(huán)形天線的典型低頻、高頻標(biāo)簽具有雙極天線的超高頻和微波標(biāo)簽調(diào)制方式負(fù)載調(diào)制反向散射調(diào)制

電感耦合與電磁反向散射耦合的主要對(duì)比如右邊表格。知識(shí)鏈接41

讀者希望獲得經(jīng)過某個(gè)位置的電子標(biāo)簽內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息,即在應(yīng)用軟件端向與該位置相對(duì)應(yīng)的閱讀器發(fā)出讀取電子標(biāo)簽指令。閱讀器接收到該指令后,通過天線散射特定頻率的射頻信號(hào)。2.RFID的工作原理與工作流程（2）RFID系統(tǒng)的工作流程圖2-8RFID系統(tǒng)的工作流程圖知識(shí)鏈接42

當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入有效工作區(qū)域時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而獲得能量被激活。處于激活狀態(tài)的電子標(biāo)簽隨即發(fā)射出載有電子標(biāo)簽信息數(shù)據(jù)的無(wú)線電磁波。閱讀器天線接收到從電子標(biāo)簽發(fā)送來(lái)的載波信號(hào)后傳送到閱讀器,閱讀器進(jìn)行解調(diào)和過濾后將電子標(biāo)簽的信息送至后臺(tái)主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。然后主機(jī)系統(tǒng)識(shí)別該標(biāo)簽的身份，做出相應(yīng)的處理和控制，最終發(fā)出指令信號(hào)控制閱讀器完成不同的讀/寫操作。2.RFID的工作原理與工作流程（2）RFID系統(tǒng)的工作流程知識(shí)鏈接43RFID系統(tǒng)主要依賴電磁波傳播，除了交互原理外，不同的發(fā)射頻還會(huì)在RFID系統(tǒng)的讀寫距離、數(shù)據(jù)傳輸速率和可靠性等參數(shù)上產(chǎn)生比較大的差異?？梢哉f，RFID系統(tǒng)的工作頻率是決定系統(tǒng)性能和可行性的主導(dǎo)因素。RFID系統(tǒng)主要工作在4個(gè)頻段，4個(gè)頻段特性的對(duì)比和主要應(yīng)用方面如表所示。3.RFID系統(tǒng)的分類（1）按照使用頻率進(jìn)行分類知識(shí)鏈接44頻率低頻（30～300kHz）高頻（3～30MHz）超高頻（300MHz～3GHz）微波（2.45GHz以上）工作原理電感耦合電感耦合電磁反向散射耦合電磁反向散射耦合典型工作頻率125kHz、133kHz13.56MHz433MHz、860～930MHz2.45GHz、5.8GHz識(shí)別距離＜10cm10cm～1.5m1～10m1～6m25～50cm（主動(dòng)式）1～15m（被動(dòng)式）一般特性價(jià)格較高，幾乎不會(huì)受到環(huán)境影響導(dǎo)致性能下降價(jià)格低廉，適合短距離識(shí)別和需要多重標(biāo)簽識(shí)別的領(lǐng)域適合長(zhǎng)距離識(shí)別，實(shí)時(shí)跟蹤，對(duì)集裝箱內(nèi)部濕度、沖擊等環(huán)境敏感價(jià)格最低廉，多重標(biāo)簽的識(shí)別距離和性能最突出與960MHz標(biāo)簽性能類似，但受環(huán)境影響最多運(yùn)行方式無(wú)源型無(wú)源型有源型有源型、無(wú)源型有源型、無(wú)源型應(yīng)用領(lǐng)域動(dòng)物識(shí)別、工廠數(shù)據(jù)采集非接觸式IC卡，我國(guó)第二代身份證集裝箱、物流管理車輛管理藍(lán)牙應(yīng)用、CT應(yīng)用、車輛管理無(wú)線電管制基本沒有管制ISM頻段短距離裝置、定位系統(tǒng)工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療領(lǐng)域管制，功率略有不同工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療領(lǐng)域管制，功率略有不同識(shí)別速度低速＜---------------------------------------------------------------------------＞高速環(huán)境影響遲鈍＜---------------------------------------------------------------------------＞敏感標(biāo)簽大小大型＜---------------------------------------------------------------------------＞小型注：ISM頻段是指供工業(yè)、科研及醫(yī)療機(jī)構(gòu)(Industrial、ScientificandMedical，ISM)使用的專用頻段。知識(shí)鏈接45

根據(jù)RFID產(chǎn)品供電方式進(jìn)行分類,可分為3大類，即無(wú)源RFID產(chǎn)品、有源RFID產(chǎn)品和半有源RFID產(chǎn)品。3.RFID系統(tǒng)的分類（2）RFID產(chǎn)品供電方式分類圖2-9RFID產(chǎn)品供電方式的分類知識(shí)鏈接461）無(wú)源RFID產(chǎn)品

無(wú)源RFID產(chǎn)品發(fā)展最早,也是發(fā)展最成熟、市場(chǎng)應(yīng)用最廣的產(chǎn)品。比如,公交卡、食堂餐卡、銀行卡、賓館門禁卡和二代身份證等,這些應(yīng)用在人們的日常生活中隨處可見,屬于近距離接觸式識(shí)別類。其產(chǎn)品的主要工作頻率有低頻125kHz、高頻13.56MHz、超高頻433MHz和超高頻915MHz。3.RFID系統(tǒng)的分類知識(shí)鏈接472）有源RFID產(chǎn)品

有源RFID產(chǎn)品是近幾年發(fā)展起來(lái)的，其遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別的特性,決定了其巨大的應(yīng)用空間和市場(chǎng)潛質(zhì)。在遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別領(lǐng)域（如智能監(jiān)獄、智能醫(yī)院、智能停車場(chǎng)、智能交通、智慧城市、智慧地球及物聯(lián)網(wǎng)等）有重大應(yīng)用。有源RFID在這個(gè)領(lǐng)域異軍突起,屬于遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別類。產(chǎn)品主要工作頻率有超高頻433MHz、微波2.45GHz和5.8CMHz。3.RFID系統(tǒng)的分類知識(shí)鏈接483）半有源RFID產(chǎn)品

半有源RFID產(chǎn)品結(jié)合了有源RFID產(chǎn)品及無(wú)源RFID產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì),在低頻125kHz頻率的觸發(fā)下,讓微波2.45CHz發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。半有源RFID技術(shù)也可以叫作低頻激活觸發(fā)技術(shù),利用低頻近距離精確定位,微波遠(yuǎn)距離識(shí)別和上傳數(shù)據(jù)來(lái)解決單純的有源RFID和無(wú)源RFID沒有辦法實(shí)現(xiàn)的功能。簡(jiǎn)單來(lái)說,就是近距離激活定位、遠(yuǎn)距離識(shí)別及上傳數(shù)據(jù)。3.RFID系統(tǒng)的分類知識(shí)鏈接493）半有源RFID產(chǎn)品

半有源RFID是一項(xiàng)易于操控、簡(jiǎn)單實(shí)用且特別適合用于自動(dòng)化控制的靈活性應(yīng)用技術(shù),識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù),它既可支持只讀工作模式，又可支持讀寫工作模式，且無(wú)須接觸或瞄準(zhǔn)；可在各種惡劣環(huán)境下自由工作，短距離射頻產(chǎn)品不怕油漬、灰塵污染等惡劣環(huán)境，如用在工廠的流水線上跟蹤物體；長(zhǎng)距射頻產(chǎn)品多用于交通上，識(shí)別距離可達(dá)幾十米,如自動(dòng)收費(fèi)或識(shí)別車輛身份等。該產(chǎn)品集有源RFID和無(wú)源RFID的優(yōu)勢(shì)于一體，在門禁進(jìn)出管理、人員精確定位、區(qū)域定位管理、周界管理、電子圍欄及安防報(bào)警等領(lǐng)域有著很大的優(yōu)勢(shì)。3.RFID系統(tǒng)的分類知識(shí)鏈接504.RFID的應(yīng)用

當(dāng)車輛通過路橋車道并進(jìn)入車道天線的通訊區(qū)域時(shí)，安裝在車輛內(nèi)的電子標(biāo)簽立即將車輛信息、行車記錄信息等信息向車道天線發(fā)送，車道天線接收到信息后通過交易控制器把信息傳送給車道控制機(jī)，信息經(jīng)車道控制機(jī)處理后，再將當(dāng)前行車記錄等信息逆向傳給車道天線，最后寫入該車的電子標(biāo)簽。圖2-10基于RFID的路橋電子收費(fèi)管理系統(tǒng)（1）RFID在路橋電子收費(fèi)管理系統(tǒng)的應(yīng)用知識(shí)鏈接514.RFID的應(yīng)用

新生兒安全管理：當(dāng)嬰兒出生時(shí)，在嬰兒前臂或腳上綁一個(gè)RFID標(biāo)簽。嬰兒的健康記錄、出生日期、時(shí)間及父母姓名等信息被輸入系統(tǒng)，采用一臺(tái)RFID閱讀器讀取分配給該嬰兒的ID碼，將ID碼與存儲(chǔ)在軟件里的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)。如果有嬰兒靠近出口，系統(tǒng)會(huì)發(fā)送警報(bào)。圖2-11RFID的新生兒安全管理（2）RFID在病人管理的應(yīng)用知識(shí)鏈接524.RFID的應(yīng)用

病患者動(dòng)向追蹤：對(duì)于老年失智或有疑似傳染病的病患者，需要隨時(shí)照看并掌握其行蹤，將閱讀器設(shè)置在病房、大樓出入口與醫(yī)院大門附近，一旦病患者脫離活動(dòng)范圍，身上所佩戴的標(biāo)簽便會(huì)發(fā)出警示訊號(hào)，主動(dòng)通知護(hù)理站。（2）RFID在病人管理的應(yīng)用知識(shí)鏈接534.RFID的應(yīng)用

二代身份證讀卡器是一種能判斷身份證是否偽造的設(shè)備，像驗(yàn)鈔機(jī)一樣，能對(duì)身份證真?zhèn)芜M(jìn)行有效識(shí)別，二代證內(nèi)含有RFID芯片，此芯片無(wú)法復(fù)制，且芯片存儲(chǔ)容量大，寫入的信息可劃分安全等級(jí)，分區(qū)存儲(chǔ)。通過二代身份證讀卡器，身份證芯片內(nèi)所存儲(chǔ)信息，包括姓名，地址，照片等信息將一一顯示。圖2-12基于RFID的第二代身份證防偽技術(shù)（3）RFID在防偽技術(shù)上的應(yīng)用知識(shí)鏈接544.RFID的應(yīng)用

在生產(chǎn)品在流水線上移動(dòng)，到達(dá)工位后由工人取下在生產(chǎn)品進(jìn)行零配件組裝，完成后再放回流水線，直到完成所有工序。系統(tǒng)主要包括兩個(gè)或多個(gè)固定RFID閱讀器，每個(gè)在生產(chǎn)品都加上RFID標(biāo)簽。圖2-13RFID在流水生產(chǎn)線上的應(yīng)用（4）RFID在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用知識(shí)鏈接554.RFID的應(yīng)用

當(dāng)帶有RFID標(biāo)簽的在生產(chǎn)品，以先后順序經(jīng)過固定的閱讀器時(shí)，閱讀器將讀取產(chǎn)品上的標(biāo)簽信息，并將數(shù)據(jù)上傳到系統(tǒng)上位機(jī)。進(jìn)而判斷在生產(chǎn)品的完成情況及各個(gè)工位的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。

德國(guó)寶馬公司就在其裝配流水線上配有射頻識(shí)別系統(tǒng)，射頻卡上帶有詳細(xì)的汽車所需的所有要求，在每個(gè)工作點(diǎn)處都有閱讀器，這樣可以保證汽車在各個(gè)流水線位置處能毫不出錯(cuò)地完成裝配任務(wù)。（4）RFID在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用知識(shí)鏈接564.RFID的應(yīng)用

1）冬奧版行李條

冬奧版行李條嵌入了RFID芯片，支持行李全流程跟蹤功能。冬奧版行李條的全面啟用也標(biāo)志著國(guó)航在T3國(guó)內(nèi)出港航班實(shí)現(xiàn)了RFID功能全覆蓋，旅客可在“中國(guó)國(guó)航”APP中的“行李及狀態(tài)查詢”頁(yè)面查詢行李的運(yùn)輸狀態(tài)。圖2-14冬奧版行李條（5）RFID在冬殘奧會(huì)上的應(yīng)用知識(shí)鏈接574.RFID的應(yīng)用

2）RFID洗滌保障服務(wù)為了圓滿完成冬奧洗滌保障工作，RFID技術(shù)同樣運(yùn)用于布草采購(gòu)、收集、洗滌、分揀及配送全過程，助力客戶把好清洗過程質(zhì)量控制、出品檢驗(yàn)關(guān)卡，保障輸出的紡織品100%合格。圖2-15冬奧洗滌保障服務(wù)（5）RFID在冬殘奧會(huì)上的應(yīng)用知識(shí)鏈接584.RFID的應(yīng)用

3）實(shí)時(shí)掌握運(yùn)動(dòng)員比賽用時(shí)在本次冬殘奧會(huì)速度滑冰比賽中，每位運(yùn)動(dòng)員都要佩戴一個(gè)有RFID電子標(biāo)簽的小芯片。負(fù)責(zé)計(jì)時(shí)記分的設(shè)備廠商在賽場(chǎng)內(nèi)的冰層下布設(shè)了很多感應(yīng)線圈。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員通過線圈時(shí)，線圈內(nèi)的RFID讀取設(shè)備就會(huì)通過無(wú)線射頻方式，與運(yùn)動(dòng)員身上的芯片進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信記錄下相應(yīng)信息，并立即通過短波頻段無(wú)線信道傳輸給場(chǎng)邊的數(shù)據(jù)采集設(shè)備。（5）RFID在冬殘奧會(huì)上的應(yīng)用知識(shí)鏈接594.RFID的應(yīng)用數(shù)據(jù)采集設(shè)備把相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送到成績(jī)處理機(jī)房的計(jì)時(shí)記分系統(tǒng)，隨后將精確的比賽用時(shí)提供給媒體轉(zhuǎn)播系統(tǒng)并最終呈現(xiàn)在電視屏幕上。讓教練和觀眾能夠隨時(shí)掌握賽況及選手狀態(tài)，同時(shí)為裁判的成績(jī)判斷提供最終依據(jù)。（5）RFID在冬殘奧會(huì)上的應(yīng)用圖2-16冬奧上的數(shù)據(jù)采集設(shè)備任務(wù)實(shí)施601.智能產(chǎn)線供料單元中的RFID①RF210RIO-Link接口

②LED運(yùn)行顯示圖2-17西門子公司的RF210RIO-Link型閱讀器1.RF210RIO-Link閱讀器任務(wù)實(shí)施611.智能產(chǎn)線供料單元中的RFIDSIMATICRF210RIO-Link閱讀器工作頻率13.56MHz電源電壓24VDC（20.4到28.8VDC）無(wú)線傳輸協(xié)議ISO15693最大數(shù)據(jù)傳輸速率（無(wú)線傳輸）26.6kbps讀速率最大1.5KB/s寫速率最大0.5KB/s與MDSD460電子標(biāo)簽的讀/寫距離閱讀器傳輸窗口直徑L：8mm閱讀器與標(biāo)簽之間的工作距離Sa：＜9mm限制距離Sg：9mmSIMATICRF210RIO-Link閱讀器通信接口IO-Link電氣連接器M12，4針運(yùn)行環(huán)境溫度-20~+70℃防護(hù)等級(jí)符合EN60529IP67安裝類型2個(gè)M18，厚度為4mm，緊固力矩≤20Nm閱讀器安裝在金屬上閱讀面與金屬之間的距離≥12mmLED運(yùn)行顯示燈3色LED（綠色：工作電壓；黃色：存在性

；紅色：錯(cuò)誤）任務(wù)實(shí)施621.智能產(chǎn)線供料單元中的RFIDIO-Link閱讀器具有以下特性：?點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，無(wú)需設(shè)置IO-Link設(shè)備的地址。

?僅支持IO-Link主站。?IO-Link傳輸速度230.4kBd。

?服務(wù)數(shù)據(jù)與過程數(shù)據(jù)并行傳送。?過程映像中的過程數(shù)據(jù)：32字節(jié)輸入和32字節(jié)輸出。?過程映像中的用戶數(shù)據(jù)：28字節(jié)輸入和28字節(jié)輸出。?面向設(shè)備更換的參數(shù)上傳/下載功能（參數(shù)服務(wù)器）。?SIO模式（閱讀器指示數(shù)據(jù)線上存在發(fā)送應(yīng)答器(C/Q)）。?用于支持參數(shù)分配、診斷和數(shù)據(jù)訪問的IODD文件。?使用PortConfigurationTool(PCT)進(jìn)行系統(tǒng)集成(STEP7Professional,TIAPortal)。?保護(hù)等級(jí)IP67。

?RFID13.56MHz，符合ISO15693。任務(wù)實(shí)施631.智能產(chǎn)線供料單元中的RFID圖2-18西門子公司的MDSD460型電子標(biāo)簽2.MDSD460電子標(biāo)簽任務(wù)實(shí)施641.智能產(chǎn)線供料單元中的RFIDSIMATICMDSD460電子標(biāo)簽電源無(wú)源型，不帶電池尺寸直徑16mm，厚度3mm存儲(chǔ)器大小2000字節(jié)FRAM用戶存儲(chǔ)器安裝在金屬上是，使用墊片安裝，電子標(biāo)簽到金屬距離≥10mm工作環(huán)境溫度-25~85℃ISO標(biāo)準(zhǔn)ISO15693安裝類型粘貼；使用墊片。防護(hù)等級(jí)IP67/IPx9K任務(wù)實(shí)施652.RFID的安裝與接線

智能產(chǎn)線供料單元中有三種零件物料，分別是金屬工件、白色塑料工件和黑色塑料工件，在每個(gè)工件的側(cè)面開有放置電子標(biāo)簽的凹槽。在金屬工件中，電子標(biāo)簽通過白色墊片嵌入安裝到工件的凹槽內(nèi)；在塑料工件中，電子標(biāo)簽直接粘貼安裝到工件的凹槽內(nèi)。圖2-19工件安裝電子標(biāo)簽的效果1.RFID的安裝任務(wù)實(shí)施662.RFID的安裝與接線將閱讀器安裝支架固定在主輸送帶側(cè)面的鋁型材上，與直線位移傳感器正對(duì)；用閱讀器自帶的兩個(gè)M18螺母將閱讀器固定在安裝支架上。調(diào)整閱讀器前端面離安裝支架的距離，確保工件在主輸送帶上移動(dòng)到閱讀器位置時(shí)，電子標(biāo)簽?zāi)苓M(jìn)入閱讀器的工作距離。圖2-20閱讀器的安裝位置1.RFID的安裝任務(wù)實(shí)施672.RFID的安裝與接線

本任務(wù)中IO-Link是傳感器（RFID、編碼器）與用于帶CM4xIO-Link主站的ET200SP通信的標(biāo)準(zhǔn)化IO技術(shù)，無(wú)需對(duì)電纜材料提出額外要求，只需要常規(guī)3線制接法即可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。圖2-21IO-Link主站和閱讀器之間采用單線連接2.RFID的接線任務(wù)實(shí)施682.RFID的安裝與接線任務(wù)實(shí)施692.RFID的安裝與接線2.RFID的接線圖2-22選RF210RIO-Link閱讀器與CM4xIO-Link主站的連接示例圖智能產(chǎn)線的主控制器為ET200SP。圖中RF210RIO-Link閱讀器連接到CM4xIO-Link電子模塊的C/Q2端子，也可以連接到模塊的其他三個(gè)端子。任務(wù)實(shí)施703.RFID的數(shù)據(jù)讀寫

根據(jù)工作模式是SIO模式還是IO-Link模式，需要為IO-Link主站分配合適的參數(shù)。

（1）SIO模式

要以SIO模式操作閱讀器，需要將閱讀器連接到按SIO模式組態(tài)的主站端口或連接到一個(gè)24V標(biāo)準(zhǔn)I/O模塊。主站端口通過S7PCT組態(tài)。

（2）IO-Link模式

要以IO-Link模式操作閱讀器，需要將閱讀器連接到以IO-Link模式組態(tài)的主站端口。主站端口通過S7PCT組態(tài)。借助STEP7還可指定過程映像的大小和位置。使用工程工具（例如STEP7Professional/TIAPortal）時(shí)，必須創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目或打開一個(gè)要連接到IO-Link主站的現(xiàn)有項(xiàng)目。1.RF210RIO-Link工作模式任務(wù)實(shí)施713.RFID的數(shù)據(jù)讀寫圖2-23博圖組態(tài)CM4xIO-Link主站2.RF210RIO-Link硬件組態(tài)（1）硬件組態(tài)借助TIAPortal，從硬件目錄中將訂貨號(hào)為6ES7137-6BD00-0BA0的IO-Link主站拖到設(shè)備視圖中任務(wù)實(shí)施723.RFID的數(shù)據(jù)讀寫圖2-24CM4xIO-Link模塊I/O地址參數(shù)設(shè)置2.RF210RIO-Link硬件組態(tài)（1）硬件組態(tài)設(shè)置IO-Link模塊I/O地址，起始地址為10，輸入輸出長(zhǎng)度為32字節(jié)。任務(wù)實(shí)施733.RFID的數(shù)據(jù)讀寫圖2-25PCT設(shè)備工具啟動(dòng)2.RF210RIO-Link硬件組態(tài)（2）打開PCT軟件，創(chuàng)建IO-Link主站端口PCT設(shè)備工具啟動(dòng)。在設(shè)備視圖中右鍵單擊IO-Link設(shè)備，在快捷菜單中選擇菜單命令“啟動(dòng)設(shè)備工具”。任務(wù)實(shí)施743.RFID的數(shù)據(jù)讀寫圖2-26創(chuàng)建IO-Link主站端口2.RF210RIO-Link硬件組態(tài)（2）打開PCT軟件，創(chuàng)建IO-Link主站端口創(chuàng)建IO-Link主站端口。在“端口”(Ports)選項(xiàng)卡中，將本任務(wù)使用到的SIMATICRF210RIO-Link閱讀器從硬件目錄拖至“端口信息”(PortInformation)區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)端口。然后可以對(duì)IO-Link主站的端口進(jìn)行組態(tài)，選擇“Mode”為IO-Link。需和硬件接線端口相一致，硬件接線端口為C/Q1。任務(wù)實(shí)施753.RFID的數(shù)據(jù)讀寫圖2-27IO-Link主站端口的地址2.RF210RIO-Link硬件組態(tài)（2）打開PCT軟件，創(chuàng)建IO-Link主站端口切換到“地址”(Addresses)選項(xiàng)卡，勾選ShowPLCaddresses選項(xiàng)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)顯示I/O地址，起始地址為IB10/QB10，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度32字節(jié)，同PLC中IO-Link模塊地址設(shè)置相對(duì)應(yīng)。任務(wù)實(shí)施763.RFID的數(shù)據(jù)讀寫圖2-28過程映像指令數(shù)據(jù)表圖3.RFID的讀寫程序編程（1）數(shù)據(jù)讀、寫功能塊詳解

進(jìn)行IO-Link通信時(shí)，將傳送32字節(jié)的“輸入過程映像(PII)”和32字節(jié)的“輸出過程映像(PIQ)。可以使用命令或輸入地址來(lái)決定通過輸出的過程映像讀取/寫入的具體數(shù)據(jù)（28字節(jié)用戶數(shù)據(jù)）。任務(wù)實(shí)施773.RFID的數(shù)據(jù)讀寫

注：上表非常重要，是數(shù)據(jù)讀寫的關(guān)鍵，需要仔細(xì)閱讀理解，其中第一個(gè)字節(jié)為讀寫控制位，通過傳送數(shù)據(jù)1或者2來(lái)控制寫和讀。32字節(jié)過程映像中，第一個(gè)字節(jié)為數(shù)據(jù)讀/寫控制位，傳輸數(shù)據(jù)1到第一個(gè)字節(jié)，則往電子標(biāo)簽中寫入數(shù)據(jù)；傳輸數(shù)據(jù)2到第一個(gè)字節(jié)，則從電子標(biāo)簽中讀取數(shù)據(jù)。Adr-H代表傳輸數(shù)據(jù)的高位字節(jié)有效位，Adr-L代表傳輸數(shù)據(jù)的低位字節(jié)有效位。3.RFID的讀寫程序編程任務(wù)實(shí)施783.RFID的數(shù)據(jù)讀寫3.RFID的讀寫程序編程圖2-29數(shù)據(jù)讀寫編程（1）數(shù)據(jù)讀、寫功能塊詳解1）數(shù)據(jù)讀取編程任務(wù)實(shí)施793.RFID的數(shù)據(jù)讀寫3.RFID的讀寫程序編程圖2-30數(shù)據(jù)寫入編程（1）數(shù)據(jù)讀、寫功能塊詳解2）數(shù)據(jù)寫入編程任務(wù)實(shí)施803.RFID的數(shù)據(jù)讀寫圖2-31博圖中的RFID標(biāo)準(zhǔn)塊3.RFID的讀寫程序編程（2）RFID標(biāo)準(zhǔn)塊讀寫編程首先下載讀和寫源程序；在博圖中點(diǎn)擊“添加新的外部文件”，選擇讀和寫源程序文件；右擊添加的文件，點(diǎn)擊“從源生成塊”，然后生成對(duì)應(yīng)函數(shù)塊。任務(wù)實(shí)施813.RFID的數(shù)據(jù)讀寫圖2-32RFID_DATA數(shù)據(jù)塊創(chuàng)建3.RFID的讀寫程序編程（2）RFID標(biāo)準(zhǔn)塊讀寫編程點(diǎn)擊“添加新塊”，創(chuàng)建數(shù)據(jù)塊RFID_DATA；按照左圖要求添加數(shù)據(jù)名稱及對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)類型。任務(wù)實(shí)施823.RFID的數(shù)據(jù)讀寫3.RFID的讀寫程序編程圖2-33“讀取”函數(shù)塊的參數(shù)配置編程①RFID讀取編程直接調(diào)用“讀取”函數(shù)塊；根據(jù)圖中示例進(jìn)行“讀取”函數(shù)塊的參數(shù)配置，其中“讀取信息的存儲(chǔ)地址”選擇數(shù)據(jù)塊“RFID_DATA[DB10]”里面的“read”數(shù)據(jù)。任務(wù)實(shí)施833.RFID的數(shù)據(jù)讀寫3.RFID的讀寫程序編程圖2-34“寫入”函數(shù)塊的參數(shù)配置編程②RFID寫入編程直接調(diào)用“寫入”函數(shù)塊；根據(jù)圖中示例進(jìn)行“寫入”函數(shù)塊的參數(shù)配置，其中“寫入信息的存儲(chǔ)地址”選擇數(shù)據(jù)塊“RFID_DATA[DB10]”里面的“write”數(shù)據(jù)。任務(wù)實(shí)施843.RFID的數(shù)據(jù)讀寫圖2-35觸摸屏上的RFID讀寫調(diào)試界面4.觸摸屏上的RFID手動(dòng)讀寫調(diào)試根據(jù)圖中要求設(shè)計(jì)觸摸屏界面；將其中元素與PLC中相關(guān)變量進(jìn)行關(guān)聯(lián)；通過觸摸屏來(lái)手動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同物料上電子標(biāo)簽的寫入/讀取數(shù)據(jù)。TASKONE任務(wù)三·磁性開關(guān)的安裝與應(yīng)用任務(wù)描述|任務(wù)分析|知識(shí)鏈接|任務(wù)實(shí)施

在智能產(chǎn)線設(shè)備中，磁性開關(guān)用于各類氣缸的位置檢測(cè)。智能產(chǎn)線供料單元中推料氣缸位置檢測(cè)如圖所示，用兩個(gè)磁性開關(guān)來(lái)檢測(cè)智能產(chǎn)線供料單元中推料氣缸活塞桿伸出和縮回到位的位置。任務(wù)描述86圖2-36智能產(chǎn)線供料單元中推料氣缸位置檢測(cè)氣缸伸出到位氣缸縮回到位任務(wù)分析87知識(shí)點(diǎn)技能點(diǎn)磁性開關(guān)的工作原理認(rèn)識(shí)磁性開關(guān)磁性開關(guān)的類型、結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)能夠正確地安裝磁性開關(guān)，并完成電氣接線磁性開關(guān)的應(yīng)用場(chǎng)合能夠使用磁性開關(guān)檢測(cè)氣缸內(nèi)活塞的位置知識(shí)鏈接881.磁性開關(guān)的類型及工作原理

磁性式接近開關(guān)（簡(jiǎn)稱磁性開關(guān)）是一種非接觸式位置檢測(cè)開關(guān)，用于檢測(cè)磁性物質(zhì)的存在，這種非接觸式位置檢測(cè)不會(huì)磨損和損傷檢測(cè)對(duì)象，響應(yīng)速度快。磁性開關(guān)可分為有觸點(diǎn)式磁性開關(guān)和無(wú)觸點(diǎn)式磁性開關(guān)。圖2-37磁性開關(guān)的外形知識(shí)鏈接891.磁性開關(guān)的類型及工作原理

有觸點(diǎn)式磁性開關(guān)主要部件為干黃管，干簧管是干式舌簧管的簡(jiǎn)稱，是一種有觸點(diǎn)的開關(guān)元件，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、便于控制等優(yōu)點(diǎn)。干簧管與永磁體配合可制成磁控開關(guān)，用于報(bào)警裝置及電子玩具中；與線圈配合可制成干簧繼電器，用在機(jī)電設(shè)備中，起迅速切換作用。（1）有觸點(diǎn)式磁性開關(guān)知識(shí)鏈接901.磁性開關(guān)的類型及工作原理

該干簧管由一對(duì)磁性材料制成的彈性磁簧組成，磁簧密封于充有惰性氣體的玻璃管中，磁簧端面互疊，留有一條細(xì)間隙。磁簧另一端面觸點(diǎn)鍍有一層貴重金屬（如金、銠、釕等），使干簧管特性穩(wěn)定，并延長(zhǎng)使用壽命。圖2-38干簧管外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)知識(shí)鏈接911.磁性開關(guān)的類型及工作原理

恒磁鐵或線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)施加于干簧管開關(guān)上，使干簧管的兩個(gè)磁簧磁化，兩個(gè)磁簧分別在兩觸點(diǎn)位置生成N、S極。若生成的磁場(chǎng)吸引力克服了磁簧彈性所產(chǎn)生的阻力，磁簧將被吸引力作用接觸導(dǎo)通。一旦磁場(chǎng)力消失，兩磁簧就會(huì)斷開。圖2-39干簧管工作原理知識(shí)鏈接921.磁性開關(guān)的類型及工作原理

有觸點(diǎn)式磁性開關(guān)結(jié)構(gòu)除了干簧管，還包括動(dòng)作指示燈、保護(hù)電路、開關(guān)外殼和導(dǎo)線。有觸點(diǎn)式磁性開關(guān)安裝在活塞帶有磁環(huán)的氣缸上，當(dāng)隨活塞移動(dòng)的磁環(huán)靠近磁性開關(guān)時(shí)，磁性開關(guān)的兩根磁簧片被磁化而使觸點(diǎn)閉合，電路中產(chǎn)生電信號(hào)；當(dāng)磁環(huán)離開磁性開關(guān)后，磁簧片失磁，觸點(diǎn)斷開，電信號(hào)消失。這樣可以檢測(cè)到氣缸的活塞位置從而控制相應(yīng)的電磁閥動(dòng)作。圖2-40有觸點(diǎn)式磁性開關(guān)的動(dòng)作原理1-動(dòng)作指示燈2-保護(hù)電路3-開關(guān)外殼4-導(dǎo)線5-活塞6-磁環(huán)（永久磁鐵）7-缸筒8-干簧管知識(shí)鏈接931.磁性開關(guān)的類型及工作原理

有觸點(diǎn)式磁性開關(guān)一般為兩線制，其中電源為交直流電源通用。圖2-41有觸點(diǎn)式磁性開關(guān)外部接線知識(shí)鏈接941.磁性開關(guān)的類型及工作原理

無(wú)觸點(diǎn)式磁性開關(guān)從結(jié)構(gòu)和原理上與有觸點(diǎn)式磁性開關(guān)都有本質(zhì)的區(qū)別。無(wú)觸點(diǎn)式磁性開關(guān)內(nèi)有一磁敏電阻作為磁電轉(zhuǎn)換元件。磁敏電阻是由對(duì)溫度變化不敏感的、對(duì)磁場(chǎng)變化相當(dāng)敏感的強(qiáng)磁性合金薄膜制成的。（2）無(wú)觸點(diǎn)式磁性開關(guān)知識(shí)鏈接951.磁性開關(guān)的類型及工作原理

當(dāng)磁性開關(guān)進(jìn)入永久磁鐵的磁場(chǎng)內(nèi)時(shí)，磁敏電阻輸出信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)放大器處理，使得內(nèi)部晶體管導(dǎo)通，轉(zhuǎn)換成磁性開關(guān)的電信號(hào)。當(dāng)磁環(huán)離開磁性開關(guān)后，晶體管關(guān)斷，電信號(hào)消失。圖2-42無(wú)觸點(diǎn)式磁性開關(guān)的動(dòng)作原理1-磁敏電阻

2-放大器3-發(fā)光二極管4-缸筒5-磁環(huán)（永久磁鐵）6-活塞知識(shí)鏈接961.磁性開關(guān)的類型及工作原理

無(wú)觸點(diǎn)式磁性開關(guān)多為三線制，只能用于直流電源。圖2-43無(wú)觸點(diǎn)式磁性開關(guān)外部接線無(wú)觸點(diǎn)NPN型

無(wú)觸點(diǎn)PNP型

知識(shí)鏈接972.磁性開關(guān)的應(yīng)用如圖活塞上帶有磁環(huán)的氣缸，將磁性開關(guān)安裝在缸體槽內(nèi)，用以檢測(cè)活塞的位置。圖2-44活塞上帶有磁環(huán)的氣缸知識(shí)鏈接982.磁性開關(guān)的應(yīng)用如圖為利用氣缸活塞桿的伸出縮回帶動(dòng)平臺(tái)的升降，氣缸上安裝的磁性開關(guān)就是用來(lái)判斷平臺(tái)升降到位的信號(hào)。圖2-45升降機(jī)構(gòu)中磁性開關(guān)的升降到位檢測(cè)知識(shí)鏈接992.磁性開關(guān)的應(yīng)用如圖為利用氣缸和電機(jī)組成的簡(jiǎn)易機(jī)械手，該機(jī)械手利用兩組磁性開關(guān)傳感器檢測(cè)兩個(gè)氣缸內(nèi)活塞桿的位置，其中一組磁性開關(guān)的輸出信號(hào)用于判斷手爪的夾緊和松開，通過PLC可編程控制器控制其動(dòng)作。圖2-46機(jī)械手中磁性開關(guān)的檢測(cè)任務(wù)實(shí)施1001.磁性開關(guān)的選用選擇磁性開關(guān)時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：1）氣缸的型號(hào)；2）負(fù)載電壓（DC24V，AC110V，AC220V，AC24V）；3）線制（2線制，3線制）；4）適合負(fù)載（繼電器，可編程控制器，IC回路）；5）安裝形式（直接安裝，軌道安裝，環(huán)帶安裝，拉桿安裝）。圖2-47智能產(chǎn)線中的磁性開關(guān)費(fèi)斯托公司的三線制無(wú)觸點(diǎn)式磁性開關(guān)任務(wù)實(shí)施1012.磁性開關(guān)的安裝與接線1）安裝時(shí)，不得讓開關(guān)受過大的沖擊力；

2）不能讓磁性開關(guān)處于水或冷卻液中使用；3）絕對(duì)不要用于有爆炸性、可燃性氣體的環(huán)境中；4）周圍有強(qiáng)磁場(chǎng)、大電流（如電焊機(jī)等）的環(huán)境中應(yīng)選用耐強(qiáng)磁場(chǎng)的磁性開關(guān)；5）不要把連接導(dǎo)線和動(dòng)力線、高壓線并在一起；6）磁性開關(guān)的配線不能直接接到電源上，必須串接負(fù)載；7）對(duì)于直流電，棕色線接+極，藍(lán)色線接-極，若帶指示燈，當(dāng)開關(guān)吸合時(shí)，指示燈亮，若接反，開關(guān)動(dòng)作，但指示燈不亮；8）在使用三線制的無(wú)觸點(diǎn)式磁性開關(guān)時(shí)，一定要使用直流電源，并注意NPN和PNP接線方式；9）活塞接近磁性開關(guān)時(shí)的速度不得大于磁性開關(guān)能檢測(cè)的最大速度；

10）多個(gè)磁性開關(guān)使用時(shí)盡量并接。1.磁性開關(guān)安裝注意事項(xiàng)任務(wù)實(shí)施1022.磁性開關(guān)的安裝與接線

（1）磁性開關(guān)在氣缸上的安裝與調(diào)整

智能在氣缸上安裝磁性開關(guān)時(shí)，先把磁性開關(guān)的安裝組件固定在氣缸的兩側(cè)，然后將磁性開關(guān)插入安裝組件導(dǎo)槽內(nèi)，磁性開關(guān)的安裝位置根據(jù)控制