射頻識別技術在自動煉鋼生產中的應用

關鍵詞：射頻識別技術;天車;位置檢測

一.引言

　　煉鋼生產的特點是地域廣、設備多，環境惡劣，生產程控性差。所以煉鋼廠自動化生產及管理實現難度較大。但經過分析我們不難發現，煉鋼生產過程的物質流動過程主要是通過天車實現的，從生鐵入爐煉鋼、出爐、爐外精煉到連鑄，一直到連鑄坯出廠幾個獨立的生產環節都是由天車有機聯系起來的。所以對天車的行為進行跟蹤和辨識就能準確掌握煉鋼生產的節奏，通過對物流方向及重量變化的判斷就能為煉鋼自動化生產管理提供可靠的手段。為實現工廠ERP管理 提供理想的現場實時數據資源。

二.射頻式位置檢測技術

　　射頻識別（即Radio frequency identification,以下簡稱RFID）技術是九十年代興起的一項新型自動識別技術，它的突出優點是利用無線射頻方式進行非接觸識別，無需外露電觸點，無源電子標簽可按不同的應用要求來封裝。系統可同時識別多個靜止的和高速運動的電子標簽。以完成多目標識別。

　　1.射頻識別原理

　　典型的RFID系統由電子標簽（Tag）、讀寫器（Read/write Device）以及數據交換和管理等系統組成，讀寫器由無線收發模塊、天線、及接口電路等組成。

　　下圖是RFID系統的原理示意。

射頻識別系統原理圖

　　典型的電子標簽是無源系統,電子標簽內不含電池，能量是由讀寫器發出的射頻脈沖提供。電子標簽接收射頻脈沖、整流并給電容充電，電容電壓經穩壓后作為工作電壓為電子標簽供電。數據調制部分從接收到的射頻脈沖中解調出數據并送到控制邏輯處理器。控制邏輯處理器接收指令完成存儲，發送數據及其它操作。EEPROM用來存儲電子標簽的固定地址和其它用戶數據。

　　2.天車位置識別的實現方法

　　根據對天車監控精度的要求，沿天車軌道按一定間隔放置電子標簽;在天車上對應位置安裝識別裝置，所有埋設的電子標簽都存儲有互不重復的地址編碼， 當天車途經或到達所埋設的電子標簽位置時，車載讀碼器讀出該標簽地址編碼，由單片機將此編碼與在EEPROM中預儲的編碼檢索匹配即可知道該車所在位置。依據位置移動方向及載重變化通過數學模型分析可判斷天車的行為。同時配備我們自行開發的數據通訊裝置，實現運行中各車行為的識別、重量數據接收、顯示、并向地面站傳送信號。

　　利用RFID技術進行天車的全程位置跟蹤是一種全新的技術。，它的主要優點是：

　　1. 成本低廉。便于大面積使用，提高了系統的可靠性

　　2. 電子標簽無須裸露，可用耐火材料或陶瓷封裝，耐腐蝕，最高耐溫可超過300C°。可長期工作于高頻強干擾、震動、粉塵、油污等各種惡劣環境。極為適合在煉鋼廠使用。

　　3. 安裝維護簡便。標簽安裝無嚴格要求，接收距離最遠可達2米。

　　4. 采用絕對編址，無累計誤差。使位置識別準確無誤。

三.設計要求

　　1. 經濟實用，簡練可靠。

　　2. 開放式結構，軟硬件配置靈活，管理功能可以組件形式向上升級。根據實際需要和可能，即可只配置成基本系統，完成位置識別和連鎖保護功能;又可配置其它組件，構成較完善系統，實現較高層次的管理功能。

　　3. 所有需要辯識的設備動作都可以實時動態模擬，模擬精度取決于埋設標簽的密度。

　　4. 除各類稱重數據外，還具有冶煉時間、開澆時間、故障時間以及溫度、壓力、成分等實時數據采集功能。

四.系統構成

　　系統的整體構成示意如下圖

　　每部天車設分站，完成位置識別、重量檢測和地面站無線通訊聯絡;調度室設地面站，負責無線網絡管理、行為識別、數據記錄、查詢報表工作。地面站的計算機，通過有線網絡與廠領導及相關科室實現資源共享。

五.功能

　　全程動態檢測天車位置，實時接收天車重量數據，準確辯識天車行為。

　　1、系統能以俯視圖和3D動畫模擬仿真現場設備運行，示意天車行為。畫面上動態顯示、記錄鋼包皮重、毛重、自動計算凈重，并記錄各爐產量、消耗。 與色譜儀、自動打號機及終端連接可自動生成爐號、班產及連軋材質單。

　　2、 據用戶要求提供約定格式的班報，日報，月報。

　　3、 過廠內計算機網絡實現圖像和數據資源共享。使廠領導和有關管理人員能方便獲得所關心的數據，能實時查看生產操作狀況。

六.系統軟件硬件配置

　　每部天車都配有射頻識別裝置和無線分站。無線分站由智能儀表和無線分模塊組成。智能儀表采用雙CPU結構。其中一個CPU管理無線通訊模塊，完成和地面站的通訊聯絡另一個CPU實時接收射頻識別裝置的位置信號和天車稱的重量信號;兩CPU間以行方式相互交換數據。

　　在地面站設無線通訊主站和裝有配套軟件的計算機。無線通訊主站也由無線通訊模塊和智能表組成，同樣，智能表也采用雙CPU結構，其中一個CPU管理無線通訊模塊，完成無線組網功能;另一個CPU完成與計算機的數據通訊。

　　在計算機上安裝了用VB6.0編寫的軟件，完成動畫顯示、行為辯識、數據處理和記錄、數據查詢功能;并將班，日，月數據轉儲到ACCESS，VFP等標準數據庫中，以便其它管理人員使用相關數據。

七.結束語

　　本系統是煉鋼廠ERP管理系統的基礎，它的開放性結構和良好的可擴充性必將為自動化煉鋼提供方便實用、經濟實惠的實現手段。本系統已在石家莊鋼鐵股份有限公司使用近一年的時間，爐號識別率95%以上，取得了良好的效果。

參考文獻

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　　[2]徐科軍 信號處理技術：武漢理工大學出版社

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