在制造业使用的机器设备里嵌入工业识别装置,能够提高企业的生产率。为了将一些装置简便快速地与现有机器设备实现一体化,使用标准型点对点IO-Link是一个经济的解决方案。
目前,人们对制造业的自动化机器设备提出了高要求,既要满足机器设备制造的灵活性,又要提高生产率。那么机器设备中嵌入工业识别装置成为满足人们要求的重要步骤。机器制造业生产的产品能够借助于RFID清楚识别,并能够通过随后的加工处理步骤进行传输(图1)。选择适合的加工处理装置对制造业降低工艺成本、生产运行成本、维修保养成本及节省工时至关重要。

图1 IO-Link是开关装置、控制层面的传感器采用点对点连接方式实现一体化连接的标准型装置
一个重要的标准是,将RFID装置简单地一体化嵌入制造企业现有的自动化系统中,该RFID装置独立于自动化系统的信息转移通路,这样做成本投入尽可能降低。在这种情况下,人们可采用西门子研制的装有IO-Link的Simatic RF200产品系列中的RFID读取装置,对于简单和开放的连接来说,标准型点对点IO-Link是一个经济的解决方案。通过一个IO-Link的集成电路组件将RFID装置与自动化机器设备相连接,这样可以省去昂贵的程序化的费用投入。而且,现在有很多生产厂家提供这种IO-Link的集成电路组件,这些装置与自动化系统的各种母线系统相匹配。
对于有这种需求的厂家,像西门子这样的公司可提供一个从IO-Link的集成电路组件连接的RFID装置,直至参数化机床刀具的一个阶梯式的经济整体技术解决方案。下面将介绍IO-Link的集成电路组件连接的RFID装置的优点。
实现点对点的智能化连接
IO-Link是生产厂家研制的一种标准型传输装置,使用该传输装置实现自动化系统控制层面以及传感器的一体化点对点的连接。通过使用该转换装置,可实现程序、参数和诊断数据的标准化转换,将智能化程序组件连接到自动化系统,便实现了传感器层面的数据存取。
新的装有IO-Link的Simatic RF200读取装置适用于简单的读取任务,即在线读取任务。转发器具备90ms的传输能力时,数据载体便作用到读取装置,这样便为用户提供一个整体式的用于自动化系统进一步进行加工处理的8bit识别数码(UID)。与所有读取装置系列产品的识别装置一样,Simatic RF200读取装置在13.56MHz的高频范围工作,支持通过ISO 15693管理体系的RFID装置。根据用户对使用的RFID装置的频率范围以及结构形式的要求不同,现有以下三种不同的装有一体化天线的RFID读取装置可供用户选用。
适合在传输范围最大为18~40mm使用的有两种特别小型的RFID装置,即Simatic RF210R读取装置和Simatic RF220R读取装置,其长度为70mm,为单个M30结构形式。适合在传输范围最大为130mm使用的为Simatic RF260R读取装置,该读取装置的外形尺寸为75mm×75mm×40mm。该读取装置结构紧凑,占位面积小,在自动化系统由很多机器设备组成,且在装备安装面积受限的情况下具有使用优势。
目前,对于各种不同的使用范围,已有门类齐全的通过ISO -15693管理体系的众多RFID装置可供用户选择,这些产品成本低,且经久耐用。转发器可采用螺栓进行简单式连接,或是通过机器人进行连接及采用金属嵌入式连接,例如可直接连接在机床的刀具架上。

图2 两个母模块实现了每个模块支持4个IO-Link,并最多可连接4个IO-Link的装置
此类转发器特别坚固耐用,这样适合在环境严苛的工业环境中使用,在这些工业环境中机械负荷大,如振动和冲击大,环境温度高、压力大,或是化学负荷大,以及来自润滑油、油漆以及清洗剂的影响大。
RFID读取装置在自动化系统中的简单连接Simatic RF200读取装置可用一个IO-Link的界面通过一个合适的IO-Link母集成组件与控制装置相连接。许多知名的自动化系统生产厂家的技术方案支持标准型IO-Link并提供相应的母集成组件。
这样,通过使用IO-Link便实现了在自动化系统已有的Profinet和Profibus的无线连接的一体化,西门子公司称之为“TIA,全集成自动化”,例如西门子公司可提供两种用于分中心的周围系统的Simatic ET 200读取装置的IO-Link母集成组件。西门子公司生产的ET 200S 4SI型IO-Link母集成组件适用于使用IP20保护等级的开关箱的自动化系统使用。公司生产的ET 200eco PN型IO-Link母集成组件则为高保护系列(IP67)产品,适用于在野外环境中安装使用。这两种IO-Link母集成组件模块每个可实现最多来自4个有资质证书的IO-Link的4个IO-Link的连接(图2),例如用于Simatic RF200读取装置的连接。
使用计算机Port传输方式的组态工具便有一个方便使用的软件可供使用。使用该软件便能够方便获取细目表中的所有IO-Link的技术参数。该工具在V5.4 SP5版本的Step 7中可提供,并通过硬件组态调出。
Step 7项目可确保人们调整、修改和复制IO-Link的技术参数。以这种方式可以稳定储存,包括现场总线系统的所有组态和技术参数。在更换设备时,所有的技术数据可传输到读取装置上。
实现经济效益最大化
此外,还存在着连接其他厂家生产的自动化系统的可能性。在不使用Step 7的条件下,可使用PCT的标准装置的变型装置。这样,PCT计算机便能够立即识别有着不断变化名称的所有IO-Link读取装置,并且还存在着进行调整的可能性,并可提供设备明细表(IODD)中的设备数据。设备明细表和PCT可在西门子工业和技术支持网页上免费获取使用。
采用IO-Link读取装置的RFID技术装置提供了一条简单的路径,以便将工业识别技术装置融合进一台机器或一台设备里。任何有简单的识别任务的地方,如读取识别码,或是读取任何一个使用者的信息数据,可设一个新的读取装置。这种技术可在许多条件下应用,如在小型的组装生产线使用, 在工业制造企业后勤保障的物流管理中使用,或是用来识别制造业工件的托盘支架、识别集装箱,也可以用于企业内部后勤保障部门。
如在其他位置需要补充或是更换设备里的传输装置的信息,以便获取质量方面的数据和流程数据,可使用西门子公司生产的Simatic RF200系列读写混合装置。该装置通过适当的RFID转换模块连接到控制技术装置上,并通过Simatic-S7功能结构件集成到技术装置中。这是一个顺畅且阶梯式的能够满足用户专门需求的技术方案,该技术方案能够使得机器设备在整个使用寿命周期中的各个阶段实现经济效益的最大化。
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