PLC及PC與RFID射頻識別讀寫器串行通訊的實現(xiàn)

摘要：本文以EMS（Escort Memory Systems）的RFID射頻識別讀寫器LRP830為例，分別介紹了可編程控制器及微機與RFID射頻識別讀寫器進行串行通訊，從而讀取標識數(shù)據(jù)的具體實現(xiàn)方法：PLC通過串行I/O通訊協(xié)議與RFID讀寫器實現(xiàn)串行通訊，PC通過Windows多線程技術(shù)與RFID讀寫器實現(xiàn)串行通訊。文中給出了實例。RFID射頻識別在我國的應(yīng)用才剛剛開始，前景非常廣闊。本文所述方法具有一定代表性，對于推動RFID射頻識別技術(shù)在工業(yè)自動化等領(lǐng)域的應(yīng)用，具有一定的積極意義。

關(guān)鍵詞：射頻識別 可編程控制器 微機 串行通訊

1 RFID射頻識別系統(tǒng)簡介

　　RFID 的全稱是Radio Frequency Identification，即射頻識別,它利用無線電射頻實現(xiàn)可編程控制器（PLC）或微機（PC）與標識間的數(shù)據(jù)傳輸, 從而實現(xiàn)非接觸式目標識別與跟蹤。

　　一個典型的RFID射頻識別系統(tǒng)包括四部分：標識、天線、控制器和主機（PLC或PC），系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖1。

圖1 RFID射頻識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　標識一般固定在跟蹤識別對象上，如托盤、貨架、小車、集裝箱，在標識中可以存儲一定字節(jié)的數(shù)據(jù)，用于記錄識別對象的重要信息。當標識隨識別對象移動時，標識就成為一個移動的數(shù)據(jù)載體。以RFID在計算機組裝線上的應(yīng)用為例，標識中可以記錄機箱的類型（立式還是臥式）、所需配件及型號（主板、硬盤、CD-ROM等）、需要完成的工序等。又如在郵包的自動分揀和跟蹤應(yīng)用中，可以在標識中存儲郵包的始發(fā)地、目的地、路由等信息。

　　天線的作用是通過無線電磁波從標識中讀數(shù)據(jù)或?qū)憯?shù)據(jù)到標識中。天線形狀大小各異，大的可以做成貨倉出口的門或通道，小的可以小到1mm。

　　控制器用于控制天線與PLC或PC間的數(shù)據(jù)通信，有的控制器還帶有數(shù)字量輸入輸出，可以直接用于控制?？刂破髋c天線合稱讀寫器。

　　PLC或PC根據(jù)讀寫器捕捉到的標識中的數(shù)據(jù)完成相應(yīng)的過程控制，或進行數(shù)據(jù)分析、顯示和存儲。

　　本文即以具有代表性的美國EMS（Escort Memory Systems）公司的13.56MHz無源RFID射頻識別讀寫器LRP830為例，介紹了PLC及PC與RFID讀寫器進行串行通訊，從而獲取標識數(shù)據(jù)，用于控制或數(shù)據(jù)處理的具體實現(xiàn)方法。

2 RFID射頻識別讀寫器的命令集及串行通訊協(xié)議

　　以LRP830讀寫器為例，LRP830是EMS 13.56MHz無源系列射頻讀寫器中的一種，它的標識和天線可以在水下或高溫腐蝕環(huán)境中正常工作，可以一次讀寫99個標識，最大讀寫距離63.5cm。它帶有兩個串口，一個DeviceNet接口，4個DI隔離輸入，4個DI隔離輸出，保護等級IP66，NEMA4封裝，非常適合于在工業(yè)自動化中應(yīng)用。

　　LRP830讀寫器上的串口是合在一起的，通過專用電纜可以分接出COM1和COM2兩個串口，兩個串口作用不同，COM1用作通訊口，從PLC或PC接收命令并返回響應(yīng)數(shù)據(jù), 可以配置為RS232、RS422或DeviceNet接口。COM2用于配置系統(tǒng)參數(shù)（如讀寫模式、波特率等）或下載系統(tǒng)升級程序。

　　LRP830可以與所有EMS的FastTrackTM系列無源標識結(jié)合使用，每個標識中可以存儲48個字節(jié)的數(shù)據(jù)，另外還有8個字節(jié)用于存儲只讀的唯一的序列號（出廠前由廠方設(shè)定）。

　　LRP830提供了單標識讀寫命令集（見表1），多標識讀寫命令與此類似?！　?/p>

表1 單標識命令集

　　每種命令可以有三種通訊協(xié)議：ABxS 、ABxF 、ABx ASCII。表2 是ABxS通訊協(xié)議持續(xù)讀單標識命令的一個例子，其它命令與此類似。

　　表2 ABxS協(xié)議持續(xù)讀單標識命令舉例

3 RFID讀寫器與PLC串行通訊

　　以EMS RFID讀寫器LRP830 與GE Fanuc VersaMax PLC的串行通訊為例。VersaMax PLC的RS232串口與LRP830的COM1接線對應(yīng)關(guān)系見表3。

　　表3 VersaMax與LRP830讀寫器的串口接線對應(yīng)關(guān)系

　　通過PLC控制RFID讀寫器讀寫標識數(shù)據(jù)的實現(xiàn)流程如圖2所示。

圖2 PLC讀寫RFID標識數(shù)據(jù)的程序結(jié)構(gòu)框圖

　　以下是具體實現(xiàn)時要注意的技術(shù)細節(jié)：

　　1） LRP830與VersaMax PLC的串口相連時，信號線要錯線，即VersaMax RS232口的TXD/RXD要接LRP830 的COM1的RXD/TXD，LRP830與PC連接時則是直通的。

　　2） PLC使用串行I/O通訊協(xié)議與RFID讀寫器通訊。串口初始化、設(shè)置緩沖區(qū)、清除緩沖區(qū)、寫串口、讀串口狀態(tài)等操作都是先通過一組BLKMOV WORD指令給COMMREQ的數(shù)據(jù)塊賦值，然后執(zhí)行COMMREQ指令完成的。例如，以下語句（見圖3）通過RFID讀寫器寫10個FF（46H）到標識中，從第一個字節(jié)寫起。

圖3 PLC與RFID讀寫器串行通訊例程

　　3） 要注意PLC寫標識數(shù)據(jù)只需要執(zhí)行寫串口命令就可以了，而PLC讀標識數(shù)據(jù)的過程則包含兩步：一是PLC執(zhí)行寫串口命令, 即寫讀標識命令到RFID讀寫器;二是PLC執(zhí)行讀串口命令，捕捉RFID讀寫器返回的數(shù)據(jù)。這是由于RFID讀寫器在接到讀標識命令后,會返回讀命令的響應(yīng)信息到串口緩沖區(qū),其中包含了讀到的標識數(shù)據(jù)。

　　4） 使用ABxS協(xié)議時，要注意命令字的MSB和LSB的順序問題。RFID讀寫器與PLC通訊時，要將讀寫器指令的MSB和LSB顛倒一下，即LSB在前，MSB在后。例如圖3中，第二個BLKMOV WORD指令的第三個輸入IN3應(yīng)為16#4AA，而非16#AA04。

　　5） 利用讀寫器指示燈的變化輔助PLC程序調(diào)試。LRP830讀寫器的面板上有兩排LED指示燈，其中，當“ANT”亮時，表示天線在執(zhí)行讀寫操作;“COM1”亮時，表示串口1執(zhí)行了寫命令，“RF”亮時，表示有標識被讀寫且仍在讀寫范圍內(nèi)。

4 RFID讀寫器與PC串行通訊

　　仍以EMS RFID讀寫器LRP830為例。與PC機相連時，LRP830的COM1/COM2與PC機的9針串口COM1/COM2的連接對應(yīng)關(guān)系見表4。

　　表4 LRP830的串口與PC串口連接對應(yīng)關(guān)系

　　在PC機上開發(fā)串口通訊程序，可以使用現(xiàn)有的通訊控件（如VB的Mscomm），也可以使用高級編程語言結(jié)合Windows API實現(xiàn)。本文用Delphi 6在Windows2000環(huán)境中，應(yīng)用多線程技術(shù)實現(xiàn)了PC與RFID讀寫器間的串行通信。使用Delphi的優(yōu)點是，Delphi對許多Windows底層API函數(shù)作了封裝，簡化了程序代碼。使用多線程的優(yōu)點是，程序編寫比較靈活，而且串口監(jiān)聽線程不影響主線程其它任務(wù)的執(zhí)行。程序結(jié)構(gòu)框圖見圖4。

圖4 PC與RFID讀寫器串行通信程序框圖