西门子RFID技术在混凝土搅拌站应用的解决方案

　　一、项目简介

　　随着国内城市建设的高速发展，混凝土需求量越来越大，混凝土生产企业也呈集团化趋势发展，对于大型企业的自动化运营管理成为一个企业生存、快速发展的决定条件。

　　泉州路桥翔通建材有限公司系全国混凝土行业十强企业——厦门路桥翔通股份有限公司控股子公司，是从事商品混凝土生产、水泥制品和砼结构构件制造、建筑材料技术研发及咨询服务等多元化生产经营的国有控股公司。公司位于泉州市惠安县百崎回族乡后海村（惠南工业区），目前拥有两套4.5立方HZS270型混凝土搅拌站并配备专业搅拌运输车及各类型混凝土泵车；为提高其混凝土生产管理效率，采用射频识别技术进行车辆的运输管理，使用硬件为Siemens的RFID 660。该套车辆识别管理系统由三一重工集团与其合作负责技术转化，并与混凝土搅拌站控制系统进行集成。

　　车辆管理作为混凝土搅拌站日常生产管理的一个重要组成部分，对于搅拌站的正常运营起决定作用，车辆安排的好坏能直接影响混凝土搅拌站的生产运营成本。作为车辆德传统管理方式：计划调度员根据施工工地的生产计划、现场反馈信息，进行搅拌站混凝土生产计划制定，安排混凝土运输车辆进行工地运输；计划调度员应随时了解每辆车的运输情况、运输路线、运输时间、排队信息等繁杂的信息，与计划员的管理经验有很大关系，且容易出错，不利于控制；如采用RFID射频识别技术进行车辆的管理，将把计划调度员从繁杂的信息中解放出来，减少车辆安排的出错机率；每台车辆进入搅拌站后，自动刷卡排队，混凝土生产根据车队队列自动调用车辆，车辆离开搅拌站后再次刷卡记录运输工地、方量、离开时间等信息；车辆运输完成后回到搅拌站再次刷卡，如此循环，减少在车辆管理中人的不稳定因素的影响。

图一、路桥翔通搅拌站总图

　图二、路桥翔通搅拌站总图

　　路桥翔通车辆管理系统使用硬件配置：

　　                       表一、车辆管理硬件配置表

　　二、 控制系统构成
　
　　车辆管理系统配置在搅拌站进出口安装有一台RFID射频识别读卡器、2个RFID识别天线、一个检测指示灯，每台进出搅拌站的车辆上安装有一个车载标签；运输车辆在进出搅拌站时无须下车，只需减慢速度行驶，行驶至RFID检测区域范围内，识别天线将自动检测车载标签中的存储信息，传送至读卡器中，并将信息通过局域网反馈至车辆管理系统；搅拌站中车辆管理调度中心的电脑与RFID射频识别读卡器相联，获取车载标签信息，方便混凝土生产及各办公室人员调用管理；在搅拌站停车区域上方安装有一块LED显示屏，显示搅拌站的生产调用车辆状态及车辆的排队信息。

　图三、系统网络结构图

　　对于读卡器Siemens RFID 660R 与电脑连接提供两种通讯方式：CAN总线和TCP / IP，分别提供一个RS232 和以太网口。

　　CAN现场总线作为一种面向工业底层控制的通信网络，其数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性；主要表现在CAN为多主方式工作，CAN总线的节点分成不同的优先级，采用非破坏仲裁技术，报文采用短帧结构，数据出错率极低，节点在错误严重的情况下可自动关闭输出；但是其局限性也是显而易见的。首先，它不能与Internet互连，不能实现远程信息共享。其次，它不易与上位控制机直接接口，现有的CAN接口卡与以太网网卡相比大都价格昂贵；还有 CAN现场总线无论是其通信距离还是通信速率都无法和以太网相比。

　　基于TCP / IP的以太网是一种标准开放式的网络，由其组成的系统兼容性和互操作性好，资源共享能力强，可以很容易的实现将控制现场的数据与信息系统上的资源共享，数据的传输距离长、传输速率高，易与Internet连接，低成本、易组网，与计算机、服务器的接口十分方便，受到了广泛的技术支持。

　　因此，在车辆管理系统中RF660R读卡器与车辆管理服务器采用TCP / IP 通讯方式，获取车载标签中的信息，能满足搅拌站生产的要求。

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　　三、控制系统完成的功能

　　为满足混凝土搅拌站对车辆管理的功能要求，基于Siemens RFID的车辆管理系统应具有以下功能：车辆进出搅拌站自动检测、车辆排队生产调用、车辆运输信息查询、车载信息管理输出。

　　车辆进出搅拌站自动检测

　　混凝土运输车辆在进出搅拌站时，减速行驶，RF660A天线自动检测车载标签中的信息，并将获取信息传送至车辆管理系统中，关联系统中获取信息应包括车号、当班司机、运输方量、施工工地等；车辆管理系统将数据存储，方便后期调用、分析及查询；

　　其中需要注意的是：RF660A天线的有效检测距离是±6m，在这段范围内，基于RF660A的检测原理，其会不断检测到该辆车的信息，因此必须将读卡器获取到的信息进行前期处理，筛选处理规则为在某一时间段内检测到同一识别码为同一辆混凝土运输车辆进/出搅拌站，为一次有效检测；同时因RF660A天线的安装位置及使用硬件无法区分车辆是进、出搅拌站，但是车辆的此类信息对车辆管理具有重要意义；在判断车辆进出搅拌站时应根据搅拌楼中的车辆装载信息加以判断：如车辆装载有混凝土，则认为是出搅拌站；相反则是入。

　　车辆管理服务器与Siemens RF660A进行实时通讯，获取检测信息；出于系统稳定性考虑，在系统中应实时检测系统通讯是否正常，并给出处理措施。

　　　　图六、系统全局定义

　　车辆排队生产调用　　

　　车辆检测信息获取成功后，将其存入车辆管理服务器后，本系统中每天检测数据量较大且为方便系统联网处理，在系统中使用SQL Server 2000作为车辆检测数据存储单元；车辆离开搅拌站后，将去往工地信息及装载信息进行存储；当车辆进入搅拌站后，车辆将进行排队，搅拌楼正常生产调用队列中车辆进行生产，车辆管理系统与搅拌楼操作系统进行数据交互，对排队车辆进行“先进先出”规则管理，即先进入队列中车辆在搅拌站中优先装料，对于这套系统因使用两台搅拌楼同时生产，对于搅拌楼车量调用也采用此规则，先生产的搅拌站优先调用队列中排列在前的车辆，并将调用信息发送至LED显示屏进行显示。

　　在两个搅拌楼同时生产时，对于车辆队列的调用会存在一个资源互抢的问题，即两个搅拌楼调用了同一辆车，所以对于数据调用队列应使用事务处理并采用互锁机制。

　　　　图七、车辆队列表  

　　　　图八、车辆装载信息表

　　车辆运输信息查询

　　在车辆管理系统中，对于车辆检测信息进行归类统计，输出报表，协助生产管理；可查看对于同一工地现在已有多少辆车在现场施工，工地是否施工正常，判断是否对工地继续送料。

　　车载信息管理输出

　　与搅拌站数据进行交互处理，将获取的车辆排队数据实时传送至搅拌楼，并将信息显示在LED显示屏中；搅拌站楼调用车辆后，将调用数据实时反馈给车辆管理系统。

　　　　　　                图九、搅拌楼生产控制图

　　　　　图十、车辆管理系统运行图

　　四、项目运行、应用体会

　　车辆调度管理系统从2009年09月正式投入使用，至今运行稳定；目前，应客户要求，在山西某大型混凝土搅拌站生产管理系统中，也将使用该套系统方便客户对混凝土运输车辆的管理调度，减少其运营成本。

　　在项目实际调试过程中，Siemens产品完善的技术文档、良好的技术支持，使现场调试过程非常顺利、缩短了调试时间、降低了项目成本。