（北京機械工業(yè)自動化研究所有限公司，北京 100120）

0 引言

RFID（Radio Frequency Identification的縮寫），又稱射頻識別器，可通過無線射頻信號自動識別物體上的電子標簽。標簽中包含該物料的具體信息，相對于條形碼，電子標簽可嵌入在物體中，無需裸露在外面，使用更為方便。在日常生產生活中，有著很多應用，如制造生產、物流倉儲、高速收費管理，停車場管理，小區(qū)門禁等。相信未來在智能制造，工業(yè)4.0的大背景下，RFID射頻識別會取得更為廣泛的應用。

1 方案背景

本方案依托某10kV中壓開關生產線項目。采用Sick公司射頻讀寫器RFH620，在產品上線工位通過西門子Smart PLC ST60將產品信息寫入射頻芯片中，生產線后續(xù)工位利用讀寫器讀出芯片中的產品信息，從而識別出產品規(guī)格型號，自動調整設備相關的參數(shù)以適應產品，進行相應的加工、裝配或檢測。

2 通信方式

RFH620是Sick射頻讀寫器的讀寫模塊，為與PLC相連，還需要對應的連接模塊CBD620。將RFH620通過自帶電纜與CBD620相連，接通CBD620的電源，這里采用以太網(wǎng)版本讀寫器，將讀寫器與PC的以太網(wǎng)口相連即可。連接完成后，打開產品配套軟件SOPAS-ET可對其參數(shù)進行設置，在軟件中，點擊scan按鈕還可直接查看當前芯片中的數(shù)據(jù)。這里采用的芯片最多可用28個數(shù)據(jù)塊，每個數(shù)據(jù)塊包含4個字節(jié)的數(shù)據(jù)，即每個芯片最多可存儲112個字節(jié)。

2.1 軟件設置

為與PLC進行串行通訊，先在SOPAS-ET軟件中設置讀寫器的串口通訊協(xié)議。如圖1所示，采用RS232的方式，波特率9600bit/s，停止位為1，數(shù)據(jù)位8位，無奇偶校驗。PLC串口設置自由口通訊方法如圖1所示。

圖1 串口通訊協(xié)議設置

在軟件中，對讀寫器數(shù)據(jù)輸出格式進行設置。如圖2所示，設置傳感器1為觸發(fā)信號，傳感器1有信號時讀取芯片數(shù)據(jù)。起始字節(jié)STX為02，結尾字節(jié)ETX為03，如果讀取良好，返回讀取值。

圖2 輸出格式設置

2.2 指令格式

讀寫模塊RFH620提供了多種指令集。常用多組數(shù)據(jù)塊的寫指令為：

[STX]為起始字節(jié)16#02，[ETX]為結尾字節(jié)16#03。＜uid>為芯片的ID，占用8個字節(jié)，若無需指定特定芯片可全部設置為16#00，＜bn>是起始塊編號（從0到27，須帶“+”），＜nb>是從啟示塊開始向后寫入數(shù)據(jù)塊的數(shù)量，即要寫入數(shù)據(jù)塊的總數(shù)目減1，＜lbc>為寫入數(shù)據(jù)塊包含的總字節(jié)數(shù)，＜bc>為數(shù)據(jù)塊內容，每個字節(jié)（ASCII碼形式）代表一位字符，字節(jié)間以空格進行分隔。

如寫入4位字符，“1 2 3 4”，每個字符在芯片中對應一個字節(jié)，4個字符，在芯片中剛好占用一個數(shù)據(jù)塊，其ASCII碼格式為31 32 33 34，字節(jié)之間以空格隔開。特別需要注意的是，指令發(fā)送時，指令的每一位字符都會按照ASCII碼的格式進行發(fā)送，如31，發(fā)送時會將3和1分開再次轉換成ASCII碼形式?！? 2 3 4”最終發(fā)送格式為33 31 20 33 32 20 33 33 20 33 34，其中20為空格的ASCII碼。

3 PLC編程實現(xiàn)

3.1 硬件連接

本文采用西門子Smart系列PLC ST60與RFH620進行通訊。ST60含一個串口，RFH620對應的連接模塊CBD620含兩個串口，串口主接口和輔助接口，我們這里用串口主接口進行通訊，同時采用232與485轉換芯片進行信號轉換，與PLC接線圖如圖3所示。

圖3 硬件接線圖

3.2 端口初始化

西門子PLC ST60中，SMB30用于選擇串口COM0的通訊模式，將COM0設成自由口模式，對應RFID軟件中的設置，波特率9600bps，數(shù)據(jù)位8位，無奇偶校驗。具體每一位的詳細定義可參考西門子S7-200 Smart系統(tǒng)手冊。

3.3 寫入芯片

PLC連接RFID讀碼器讀取數(shù)據(jù)與連接條碼掃描器讀取數(shù)據(jù)的編程方法相同，均采用串口自由口方式通訊，設置中斷，將收到每一位可識別字符依次添加到接收緩沖區(qū)，收到回車、換行等結束字符后，將緩沖區(qū)接收到的字符串整體發(fā)送給條碼區(qū)并初始化緩沖區(qū)，詳細內容可參考文獻[3]。本文將重點介紹PLC連接RFID寫入數(shù)據(jù)的實現(xiàn)方法。

3.3.1 指令區(qū)內容

寫入RFID讀碼器的內容可由指令區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)組成。本項目所需產品數(shù)據(jù)為28位（16#1C），4位一個數(shù)據(jù)塊，從0開始，向后延續(xù)6個數(shù)據(jù)塊。因此依據(jù)格式，指令區(qū)內容為：[STX]sMN WrtMltBlck 0 0 0 0 0 0 0 0 +0 6 1C。轉換為ASCII碼格式：02 73 4D 4E 20 57 72 74 4D 6C 74 42 6C 63 6B 20 30 20 30 20 30 20 30 20 30 20 30 20 30 20 30 20 2B 30 20 36 20 31 43。其中，[STX]為16#02，將上述指令行數(shù)據(jù)存入VB1251開始的39個字節(jié)中。

3.3.2 數(shù)據(jù)區(qū)內容

數(shù)據(jù)發(fā)送時，由于需將指令中所有字符再轉換為ASCII碼進行傳輸，如要寫入字符“1”，ASCII碼值為31，發(fā)送時，需要將“3”和“1”分別再轉換為ASCII碼33和31。本項目中待寫入的數(shù)據(jù)均為數(shù)字形式，所以只需在原ASCII碼前，加入16#33即可。同時由于傳輸時，字符之間應添加空格，16#20，所以對于每一位字符“X”，最終格式應為16#20，16#33，16#3X。待寫入字符有28個，故共有84個字節(jié)數(shù)據(jù)，這里采用循環(huán)的方式進行賦值，對應流程圖如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)區(qū)指令處理流程圖

1）初始化

表1 指令信息匯總

待發(fā)送指令從VB1251開始，指令行數(shù)據(jù)占用了39個字節(jié)，故數(shù)據(jù)塊指令從VB1290開始。初始化時，VD6000指向VB1290（數(shù)據(jù)區(qū)的第一個字節(jié)）的地址，VD6010指向VB4101（存儲產品字符的字節(jié)），累加計數(shù)字VW6004為28。

2）賦值循環(huán)

對于每個循環(huán)，將空格16#20寫入VD6000指向地址；VD6000自加，寫入16#33；VD6000再次自加，寫入當前字符信息，VD6000、VD6010自加，VW6004自減1，判斷VW6004是否大于1，若大于1繼續(xù)循環(huán)；若小于1，循環(huán)結束，28個字節(jié)數(shù)據(jù)轉換完成。

3.3.3 打包發(fā)送

如前所述，通訊數(shù)據(jù)幀結束字節(jié)[ETX]為16#03，待發(fā)送字節(jié)數(shù)為39+84+1個，總計為124個，經(jīng)由串口COM0，在寫入步1:V237.0觸發(fā)時進行發(fā)送。發(fā)送指令匯總信息如表1所示。

4 結論

本文給出了西門子PLC與Sick RFH620射頻讀寫器的串口通訊，向芯片中寫入字符的完整實現(xiàn)方法：硬件接線、參數(shù)設定、編程實現(xiàn)等。本文所述方法，簡單可靠，方便移植，對其他品牌RFID與PLC的串口通訊也有很好的參考價值。