RFID如何提高机器性能和安全性

自动化设备和机械可以为用户提供多种方式来监视和控制操作，例如按钮、开关和触摸屏。当原始设备制造商(oem)设计和制造机器时，他们希望提供易于使用的功能。但是，他们必须在这种愿望和验证授权用户是否在控制和做出可接受的选择之间取得平衡。

有几种身份验证方法，包括安全级别、用户便利性和它们提供的特性。最简单的方案可能无法提供足够的保护，而最复杂的方案通常既昂贵又有限。

平衡的解决方案提供了强大的安全性和审计日志——而且它们易于实现，维护成本低，易于终端用户使用，这正是射频识别(RFID)可以发挥作用的地方。

工业机械认证驱动程序

有可能设计出不需要认证方法的机器，就像汽车可以用开/关开关而不是点火钥匙，或者房子的门上没有锁一样。就像在汽车和房屋上实现认证解决方案有合理的理由一样，在工业机械上这样做也有动机，比如实现操作限制、可追溯性或两者兼而有之。有时这些动机是由技术计划驱动的，但通常它们是由监管要求强制执行的。

操作限制听起来可能是否定的，所以操作许可可能是一个更好的术语。原始设备制造商和最终用户制造公司采用身份验证方法，以确保正确的人员访问机械控制，但他们不想将授权限制为二进制的“是”或“否”。身份验证扩展到定义人员组甚至个人，并对他们可以查看和调整的机器信息进行细粒度选择。

工业机器可追溯性:谁做了什么，什么时候，为什么

一些公司可能会增加权限，以更好地确保设备安全正确运行。在其他情况下，符合ISO16090(机床)或ISO10218-1(工业机器人)等行业安全标准可以导致采用认证方法。

可追溯性驱动程序涉及收集数据，制造商可以使用身份验证来记录哪些用户操作了机器以及执行了哪些操作。这些历史记录可以用于信息目的，公司可以分析这些信息以提高性能。或者，可以存储数据追踪以满足行业要求，例如食品安全的FSSC22000，它要求在制造过程中可追溯性。

工业机械安全的五种方法

有几种级别的安全是可能的，每种级别都有一系列的好处、缺点和成本。以下几种方法适合适应工业机械使用，为大多数消费者所熟悉:

• 物理/机械键
• 磁条卡/刷卡
• 密码
• 生物识别技术
• 射频识别。

物理密钥是最古老和最熟悉的身份验证方法。它们简单，成本低，但易于复制或出借。原始设备制造商可以在他们的机器中实现基本的密钥切换，但它为任何获得密钥访问权限的用户提供二进制或有限的选择。磁条卡是物理钥匙的改进版本，它增加了一些数字功能。但是，在工业场所携带和保护它们可能不方便。

常用的自动化认证

用于工业机器自动化的现代数字设备——包括pc、人机界面(HMIs)和移动设备——已经使密码成为一种常见的身份验证方法。密码可以为每个用户提供无限数量的身份验证级别，并且管理起来成本低廉。不幸的是，它们可能会被遗忘或泄露，并且在许多需要手套或没有完整键盘或触摸屏的工业环境中很难使用。

指纹和面部扫描仪等生物识别技术在消费电子产品和一些商业应用中很常见。由于它们使用的是个人信息和不可传播的信息，因此相对安全，不需要操作人员携带或记住任何东西，而且通常不能复制或外借。不幸的是，生物识别技术的实施和管理成本很高。手套、头盔、口罩和安全眼镜可能会妨碍他们在机械设备周围工作，他们也不能很好地工作。

这就产生了RFID，它在工业机械认证中占据了一个最佳位置。RFID标签对于大多数使用过停车场或建筑门禁系统的人来说都很熟悉。它们很简单，管理起来相对便宜，而且不容易复制。虽然它们很容易借出，但由于它们是数字化管理的，因此很容易修改身份验证。作为一种物理令牌，RFID标签和传感器很容易实现工业应用。

工业专用RFID设备

RFID是许多应用的首选技术，因为用户的标签很轻，不需要电池。通常安装在固定位置的读取器设备产生无线电信号，使范围内的无源标签响应一个唯一的信号。

在商业应用中常见的消费级RFID读取器通常很坚固，但它们通常不能承受与许多机器相关的温度、振动和冲洗/化学环境。大多数读卡器设计为使用矩形切口，这对于许多控制面板设计来说并不方便。

然而，一些工业级RFID读取器被明确设计为适合工业友好的通用控制面板形状因素，如22毫米的敲击孔(图1)。这些设备也有IP67等级，这意味着它们可以免受灰尘，低压水射流，甚至有时在工业装置中发现的浸泡情况。

工业级RFID阅读器的功能更进一步，其表面的LED多状态和彩色指示灯可以被激活，以识别待机、成功或错误等情况。有些还可以产生声音信号，给用户操作反馈。

卡片，标签，标签的RFID标准

不过，并不是所有的RFID标签都是一样的。有一些全球RFID标准，如ISO14443A、ISO15693和ISO18092，它们适用于信用卡样式的配置。虽然卡片在工业应用中很有用，但也有更适合在生产环境中携带和使用的钥匙卡样式(图2)。每个标签都带有一个唯一的ID，可以注册并与用户或工人类别相关联。

用户可以在读取器上呈现标记以获得间歇确认，但有时应用程序要求用户在某些操作期间将标记置于与读取器持续接触的位置。在这种情况下，一些工业RFID读取器包括一个固定标签的机制。

RFID阅读器是一种智能设备。在前端，它们必须从物理标签中解释id;在后端，它们必须与监控系统通信。这通常使用工业通信协议，如Modbus TCP/IP(图3)，通过该协议，阅读器可以向监控系统发送复杂的标签id或简单的授权级别，以及接收操作其指示灯和蜂鸣器的命令。

RFID应用和先进的RFID优势

工业RFID阅读器通常与可编程逻辑控制器(plc)集成，plc控制机械，如机床和注塑设备。考虑其中一台机器，它可能有几种类型的用户:

• 新员工或临时员工
• 训练有素的操作员
• 技术领导者
• 维修人员。

当新员工使用RFID标签时，机器操作可以限制在他们的技能水平和操作权限范围内。训练有素的操作员可以使用正常的操作监测和控制功能;技术主管被授权调整高级设置并进行特殊的生产运行。维护人员可能被限制正常运行系统，但他们可能被允许启动电机和手动启动设备。

RFID用于访问，机器程序

为了可追溯性，可通过PLC和HMI记录之前的用户及其操作。如果

RFID标签位于机器入口或安全笼位置，它可以与解锁螺线管一起使用，以允许门为允许人员打开。检查零件的工人可以通过扫描标签来确认他们的检查。RFID标签可以整合到维护程序中，以确认人员在正确的区域工作，提高安全性。

工程团队还可以查看记录的用户活动，以分析机器操作，并确定更有效的运行方式。所有操作都可以在数据库环境中存储和检索，以方便分析和避免低效的纸质日志。

所有类型的机器和设备都可以从应用工业级RFID阅读器和标签中受益。管理和跟踪用户权限的能力可用于确保基本的访问控制和提高整体安全性。更先进的功能，如无纸化追溯和数据库连接，可以帮助原始设备制造商和制造商经济有效地满足监管要求，并优化机器性能。

琳达Htay，爱德克公司产品营销专员。由Chris Vavra编辑，CFE媒体与技术控制工程副主编，cvavra@cfemedia.com．

更多的答案

关键词:射频识别，RFID，原始设备制造商(OEM)

考虑一下这个

您使用RFID系统做什么?它们提供了什么好处?

您是否具有本内容中提到的主题的经验和专业知识?你应该考虑为我们的CFE媒体编辑团队做出贡献，并获得你和你的公司应得的认可。点击在这里开始这个过程。