西门子模块6ES321-1BH02-0AA0

RFID是什么

    RFID是RadioFreion的缩写，即射频识别。射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

    RFID的发展及现状

    射频识别技术的兴起有两方面主要原因的推动。一是技术的推动。射频技术从诞生到民用经历了军事应用、实验室研究再到民间应用几个不同时期，基础技术研究日臻成熟。另一方面则是在整个社会信息化程度普遍提高后，企业需要进一步提高信息化水平，同时降低劳动生产成本，市场对各类技术进行选择的结果。射频识别依靠无线电波进行信息采集、传输、控制，这种无线非接触式的技术优势成为人们的必然选择。

    按照能量供给方式的不同，RFID标签分为有源、无源和半有源三种；按照工作频率的不同，RFID标签分为低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）和微波频段（MW）的标签。目前国际上RFID应用以LF和HF标签产品为主；UHF标签开始规模生产，由于其具有可远距离识别和低成本的优势，有望在未来五年内成为主流；MW标签在部分国家已经得到应用。中国已掌握HF芯片的设计技术，并且成功地实现了产业化，同时UHF芯片也已经完成开发。

    13.56MHZ成为目前工业控制的主流

    目前，RFID在工业上的应用较多，主要工作频率以高频（HF）13.56MHZ为主，并已经达成了全球的共识。这主要是因为工业生产环境普遍不是很好，其中像电焊机、大型设备等都会造成较大的电磁干扰，而RFID又是通过电磁感应的原理来进行读写操作的，用户难免会产生这样的疑问：电磁干扰是否会影响到RFID的正常工作？事实上，工厂内部的电磁干扰普遍在1MHZ以内，如果RFID的工作频段选取在13.56MHZ左右，两者工作频段相差很远，根本不会造成互相的干扰。我们也可以这样理解：我们如果使用调频收音机，当两个电台的频段相近时，干扰会很强烈，反之则不然。

    国内RFID典型应用

    在仿伪领域，RFID主要应用于各类电子票证、身份证明、特殊商品防伪等。2004年在国内部分地区陆续启用了第二代身份证，在新一代的身份证中采用了13.56MHz的射频识别技术。按计划到2008年全部更换完毕，由此，平均每年对RFID电子标签的需求量在2亿片左右。

    在交通信息化应用方面，目前主要是城市公交一卡通工程、公路、铁路的调度和统计系统，以及高速公路的不停车收费系统、智能化停车场等。在有关主管部门的推动下，截至2005年已经实施城市公交一卡通工程的城市已经达到120多个。

    铁路方面则是在全国范围内成功应用基于电子射频识别技术的铁路车号自动识别（AutotrainIdentificationSystem：ATIS）系统。铁路车号自动识别系统采用了国际的UHF频段技术，共计约17000多辆机车附着半主动RFID电子标签，约50万节车厢被贴上被动式电子标签，从而大大提高了列车调度管理的信息化水平，取得了明显的经济和社会效益

  在国家大力扶持三农，发展现代农业的政策鼓励与支持下，我国饲料工业得到了长足发展，成为国民经济中一个新兴的重要支柱产业。饲料工业的发展促进了畜禽养殖、水产养殖、特种养殖业的发展，不仅丰富了人们的菜篮子，同时显著改善了人民生活和国民身体素质，也降低了粮食的消耗量，城镇居民每人每月消费粮食已减少到10kg左右。饲料产品的上市，还对养殖业的规范化、产业化产生强大的推动作用。九十年代后期农区农民养殖业的收入占总收入的60%。

在饲料生产的加工工艺流程中，主要有存储与运输、清理与粉碎、配料混合、制粒与挤压、成品包装等多个工段与单元操作的相应机械设备。因为原料是粉状细小颗粒固体，因此在生产过程，会产生较大粉尘、噪音、震动，强电磁，恶劣的工作环境对电气元件的稳定性与可靠性有较高的要求。因此在设计时，我们采用西门子315-2DP CPU作主站，从站实现I/O信号采集，通过现场总线Profibus-DP将主站与从站连接起来，组成集中分布式控制系统。中央控制室上位机与现场主机之间通过DP网络通讯，对生产过程中的重量、温度、速度、功率、电流、电压和时间等参数进行实时监控，同时对对重量、温度、电流等参数归档整理，形成各种生产报表打印输出。目前，我司电控系统已广泛应用于湖南常德德山、广东番禺、山东、陕西西安、新疆、湖北武汉、黄冈等粮食企业广泛应用。

在参加的一次自动化展会上，看到了欧辰的产品。经过与欧辰工程师的交流，了解到产品与西门子能完全无缝兼容，不需要增加任何的改变，带来了无比震撼，市场上还有这种好东西，欧辰的工程师还赠送了几个DP头、前连接器试用，参加了这么多次会展，次有厂家直接赠送产品的，被欧辰的产品与服务打动，回去后直接装在柜子中。车间的电工与公司其他技术人员都反馈良好，现场使用情况很不错，给我们带来了使用欧辰产品的信心。通过与欧辰工程师的深入接触，经领导同意，技术部一致决定先试几块模块，在现场的工程师对欧辰产品有了特别关注与忐忑不安，当时还带了备件过去，怕万一有啥问题能直接更换。经过紧张的调试，现场反应很好，听到现场调试人员反馈欧辰的模块现场使用了3个月一点问题也没有；技术部就把电控部分的PLC能用上欧辰 I/O模块的场合都替换掉了， 经过我们长期观察与跟踪，以及对用户的回访，两年多来，10多个现场使用欧辰I/O模块的系统运行稳定、可靠，降低了用户的使用与维护成本，深受好评。为我司在同行业的竞争中，降低了系统成本，提高了公司竞争力。

现在我们在不断的使用欧辰的新技术、新产品，比如带自诊断的总线连接器，遇到干扰大的时候也不怕，用上带光隔型的总线连接器就能给我们解决问题。欧辰又推出了可挂超过8块模块的远程接口模块IM153，给我们节约了空间与成本。有同行在现场打开我司的电控柜，都被我司使用的新产品所震撼。现场维护工程师在感受欧辰产品高品质的同时，也在享受欧辰自主创新带来的源源不断的新成果、新成就，一直认为欧辰产品是很的。

万丈高楼平地起，虽然国内PLC产品低点低，部分业主对使用国产产品还有一点的疑虑，通过我们的亲身体验，关键是要找对产品，比如一心一意打造国产高端品牌的欧辰。现在在粮食机械与饲料生产线赢得了越来越多的客户使用。

请给点空间与耐心，这样国内PLC才能得到发展的空间。这样我们享受国产高品质服务的同时，也能把利润留下，不让农民伯伯们辛辛苦苦的劳动成果，因为我们对国外品牌的盲目依赖，而让成果白白流走。

一. 概述

　　RS-422A总线是EIA公布的“平衡电压数字接口电路的电气特性”标准，这个标准是为改善RS-232C标准的电气特性，又考虑与RS-232C兼容而制定的。RS422A是工业界广泛使用的双向、差动平衡驱动和接收传输线标准接口 ,它以全双工方式通信 ,支持多点连接 ,允许创建多达 32个节点的网络,具有传输距离远 （大传输距离为 1200m） ,传输速率快 （ 1200m时为 100kbit/s）等优点 ,相对于其它总线，如FF、CAN、LonWorks等而言，具有结构简单、成本低廉、安装方便、与传统的DCS兼容等特点;此外，市场上很多现场仪表都有RS422A总线接口，因此采用该总线可以很容易地开发一些中小型网络测控系统。结合某一工程项目的实际特点 ,我们采用了RS422A通信接口来实现远程数据通信系统。

　　在该工程项目中，系统采用两级主从总线型网络结构。温度等变量的控制主要由总线上的各个智能仪表实现，上位机根据控制要求修改智能仪表的给定值等参数，以及一些数字量的监控显示等。该项目所选智能仪表为上海大华-千野仪表有限公司生产，参数相当复杂，具有较强的控制以及通信功能。同时，利用上位机软硬件资源丰富，以bbbbbbs为操作平台，因此开发的应用软件有强大的管理功能以及非常友好的人机界面。本系统应用软件采用Microsoft Visual C++6.0开发，充分利用VC++灵活快速，对视窗编程和多任务编程的方便接口，开发出来的软件具有完善的数据采集、设定、报警、实时监视等功能。应用结果表明，该系统有效的实现了对温度控制系统的监控，效果良好。

二. 系统结构

　　该智能仪表功能较为完善，控制精度高。自带RS422A通信卡，通信命令多达一百多条，上传及接受数据量大，主要包括各步温度设定值、PID参数值、报警参数值、传感器修正值、模糊控制参数值等等。现场总线采用RS422A总线，因为RS422A总线具有结构简单、成本低廉安装方便等优点。智能仪表挂接在RS422A总线上，通过RS422A/232C装换器和PC串口相连接。为此配置有十几台（可扩展）智能仪表，RS422A/232C转换器一块，并且每一台仪表设置唯一的地址。温度的控制由下位机（智能仪表）完成。主控计算机完成的功能有1）主动读取下位机相关数据2）改变温度控制的设定值以及其它的参数，但不直接完成对温度的控制。3）显示温控曲线画面,温控仪集中显示画面以及报警数据等的动态显示。4）数据的存储,统计,报表等。系统的硬件结构图如图1所示。

图1

三. 通信协议

　　1） 物理层　采用平衡型标准RS422接口 ,以提高数据传输的可靠性。在平衡型标准RS422A中,

　　发送器与接收器均以差分方式工作 ,每个信号用两根导线传输 ,信号的电平由两根导线上的信号的差值来表示。

　　2） 数据链路层 本系统采用异步串行通信方式。系统约定，波特率：9600bps,偶校验，1个起始位，7个数据位，1个停止位，采用ASCII码作为传输代码。总线上的传输帧分为命令帧和数据帧。命令帧又分为为建立连接包含地址信息的地址命令帧和对已建立连接要求上传或者下传数据的控制命令帧。后者和数据帧的文本格式如下：

　　3）网络层 由PC机实现该层协议的功能。总线上的传输帧中，地址命令帧是控制PC机以广播的形式发出，用于唤醒总线上的某台仪表，握手请求与之建立通信关系，然后相应的仪表向控制PC机回传本机地址，则握手成功;否则仪表向PC机回传否定应答。当PC机要和目前通信的仪表以外的其他仪表通信时，必须首先放弃目前的通信关系，发送放弃通信命令帧。然后再从新按照上述方式建立连接。建立连接,放弃连接以及温控仪的应答格式如下所示:

　　其中ENQ ﹑EOT ﹑ACK 为控制码 结束码表示一帧的结束

　　4）应用层 工业智能仪表的RS422A总线网络系统的应用层，是对控制PC机与智能仪表之间相互传送的信息组帧，即数据格式按照一定的格式和含义进行定义。

四. 系统软件设计

　　系统管理软件采用面向对象技术，基于bbbbbbs2000平台，用VC++6.0编程开发。系统应用软件由实时动态过程和历史记录浏览两大部分组成，实时动态过程包括数据采集及设定、运行控制、数据管理三大模块组成，数据采集及设定模块定时从下位机即智能仪表采集和设定过程实时数据。控制模块主要是控制仪表的运行或停止等以及运行段选择，数据管理模块包括数据通信、数据显示、报警、打印、存储等功能。

　　根据实时系统的特征，监控软件中多个任务同时运行，为了不让一个任务执行的时候，阻塞别的任务，我们充分里了bbbbbbs系统允许多进程、多线程编程的特点，将系统的分成几个模块。首先，将历史纪录浏览和实时动态过程分成两个进程，因为这两个过程有很大的差别。历史纪录浏览中的数据是静态的，对实时性没有要求，而且可以在生产过程之中或之后运行都可以，在开发这部分程序时，可以不用考虑时间的问题。实时动态过程却是一个实时性要求很高的任务，在这个过程中主要要完成通信、显示、控制、打印等任务，另外还要完成数据的转储。

　　（1） 动态进程设计

　　线程一词指程序指令顺序的执行，每个程序独立执行程序代码中的一系列指令。从用户或应用程序编程的角度看，程序中的线程是同时运行的。操作系统通常靠线程与线承建的快速切换控制来达到这种同时的感觉（但如果计算机有多个处理器，则系统可以直接同时执行线程）。程需要在某个时间完成多个任务时（许多引用程序都是这样），将每个任务放在不同的线程中不仅使程序更加有效，而且能简化开发工作。

　　在设计实时动态进程时我们把它分成了两个线程：主线程和通信线程。主线程定时启动通信线程，通信线程执行完一次通信任务后自动悬挂。在正常情况下，主线程两次恢复通信线程之间的时间是能够保证一次通信线程的完整执行。

　　在数据存储方面，为了提高系统的动态性能，要求能快速访问数据存储区，我们将数据存放在两个地方。正在进行的生产过程的过程数据首先存放在内存开辟的数据缓冲区内，这样主线程能很快的访问到。另外，将几次通信的数据定期存放到硬盘上，这样能防止因停电等意外事故造成数据的损失。

　　在程序设计时我们采用了面向对象设计的思想，比如我们把温控仪看成一个对象，有关的数据结构及其操作完全封装在一个类里面，这样程序的数据结构分离也可以实现分离，这对于软件的扩展，对于软件开发和调试都会带来极大的方便。

　　该软件主要实现方式如下：

　　在重载的void CRs422AnetView::OnDraw（CDC＊ pDC）函数里面调用自定义函数StartOfSystem（pDC），后者打开并配置好串口，启动通信线程，设置记时器等。其主要代码如下：