PLC及PC與RFID射頻識別讀寫(xiě)器串行通訊的實(shí)現

摘要：本文以EMS（Escort Memory Systems）的RFID射頻識別讀寫(xiě)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(xiě)器進(jìn)行串行通訊，從而讀取標識數據的具體實(shí)現方法：PLC通過(guò)串行I/O通訊協(xié)議與RFID讀寫(xiě)器實(shí)現串行通訊，PC通過(guò)Windows多線(xiàn)程技術(shù)與RFID讀寫(xiě)器實(shí)現串行通訊。文中給出了實(shí)例。RFID射頻識別在我國的應用才剛剛開(kāi)始，前景非常廣闊。本文所述方法具有一定代表性，對于推動(dòng)RFID射頻識別技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域的應用，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射頻識別系統簡(jiǎn)介

　　RFID 的全稱(chēng)是Radio Frequency Identification，即射頻識別,它利用無(wú)線(xiàn)電射頻實(shí)現可編程控制器（PLC）或微機（PC）與標識間的數據傳輸, 從而實(shí)現非接觸式目標識別與跟蹤。

　　一個(gè)典型的RFID射頻識別系統包括四部分：標識、天線(xiàn)、控制器和主機（PLC或PC），系統結構圖見(jiàn)圖1。

圖1 RFID射頻識別系統結構圖

　　標識一般固定在跟蹤識別對象上，如托盤(pán)、貨架、小車(chē)、集裝箱，在標識中可以存儲一定字節的數據，用于記錄識別對象的重要信息。當標識隨識別對象移動(dòng)時(shí)，標識就成為一個(gè)移動(dòng)的數據載體。以RFID在計算機組裝線(xiàn)上的應用為例，標識中可以記錄機箱的類(lèi)型（立式還是臥式）、所需配件及型號（主板、硬盤(pán)、CD-ROM等）、需要完成的工序等。又如在郵包的自動(dòng)分揀和跟蹤應用中，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(xiàn)的作用是通過(guò)無(wú)線(xiàn)電磁波從標識中讀數據或寫(xiě)數據到標識中。天線(xiàn)形狀大小各異，大的可以做成貨倉出口的門(mén)或通道，小的可以小到1mm。

　　控制器用于控制天線(xiàn)與PLC或PC間的數據通信，有的控制器還帶有數字量輸入輸出，可以直接用于控制?？刂破髋c天線(xiàn)合稱(chēng)讀寫(xiě)器。

　　PLC或PC根據讀寫(xiě)器捕捉到的標識中的數據完成相應的過(guò)程控制，或進(jìn)行數據分析、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(wú)源RFID射頻識別讀寫(xiě)器LRP830為例，介紹了PLC及PC與RFID讀寫(xiě)器進(jìn)行串行通訊，從而獲取標識數據，用于控制或數據處理的具體實(shí)現方法。

2 RFID射頻識別讀寫(xiě)器的命令集及串行通訊協(xié)議

　　以L(fǎng)RP830讀寫(xiě)器為例，LRP830是EMS 13.56MHz無(wú)源系列射頻讀寫(xiě)器中的一種，它的標識和天線(xiàn)可以在水下或高溫腐蝕環(huán)境中正常工作，可以一次讀寫(xiě)99個(gè)標識，最大讀寫(xiě)距離63.5cm。它帶有兩個(gè)串口，一個(gè)DeviceNet接口，4個(gè)DI隔離輸入，4個(gè)DI隔離輸出，保護等級IP66，NEMA4封裝，非常適合于在工業(yè)自動(dòng)化中應用。

　　LRP830讀寫(xiě)器上的串口是合在一起的，通過(guò)專(zhuān)用電纜可以分接出COM1和COM2兩個(gè)串口，兩個(gè)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數據, 可以配置為RS232、RS422或DeviceNet接口。COM2用于配置系統參數（如讀寫(xiě)模式、波特率等）或下載系統升級程序。

　　LRP830可以與所有EMS的FastTrackTM系列無(wú)源標識結合使用，每個(gè)標識中可以存儲48個(gè)字節的數據，另外還有8個(gè)字節用于存儲只讀的唯一的序列號（出廠(chǎng)前由廠(chǎng)方設定）。

　　LRP830提供了單標識讀寫(xiě)命令集（見(jiàn)表1），多標識讀寫(xiě)命令與此類(lèi)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)議持續讀單標識命令的一個(gè)例子，其它命令與此類(lèi)似。

　　表2 ABxS協(xié)議持續讀單標識命令舉例

3 RFID讀寫(xiě)器與PLC串行通訊

　　以EMS RFID讀寫(xiě)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(xiàn)對應關(guān)系見(jiàn)表3。

　　表3 VersaMax與LRP830讀寫(xiě)器的串口接線(xiàn)對應關(guān)系

　　通過(guò)PLC控制RFID讀寫(xiě)器讀寫(xiě)標識數據的實(shí)現流程如圖2所示。

圖2 PLC讀寫(xiě)RFID標識數據的程序結構框圖

　　以下是具體實(shí)現時(shí)要注意的技術(shù)細節：

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

　　2） PLC使用串行I/O通訊協(xié)議與RFID讀寫(xiě)器通訊。串口初始化、設置緩沖區、清除緩沖區、寫(xiě)串口、讀串口狀態(tài)等操作都是先通過(guò)一組BLKMOV WORD指令給COMMREQ的數據塊賦值，然后執行COMMREQ指令完成的。例如，以下語(yǔ)句（見(jiàn)圖3）通過(guò)RFID讀寫(xiě)器寫(xiě)10個(gè)FF（46H）到標識中，從第一個(gè)字節寫(xiě)起。

圖3 PLC與RFID讀寫(xiě)器串行通訊例程

　　3） 要注意PLC寫(xiě)標識數據只需要執行寫(xiě)串口命令就可以了，而PLC讀標識數據的過(guò)程則包含兩步：一是PLC執行寫(xiě)串口命令, 即寫(xiě)讀標識命令到RFID讀寫(xiě)器;二是PLC執行讀串口命令，捕捉RFID讀寫(xiě)器返回的數據。這是由于RFID讀寫(xiě)器在接到讀標識命令后,會(huì )返回讀命令的響應信息到串口緩沖區,其中包含了讀到的標識數據。

　　4） 使用ABxS協(xié)議時(shí)，要注意命令字的MSB和LSB的順序問(wèn)題。RFID讀寫(xiě)器與PLC通訊時(shí)，要將讀寫(xiě)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(gè)BLKMOV WORD指令的第三個(gè)輸入IN3應為16#4AA，而非16#AA04。

　　5） 利用讀寫(xiě)器指示燈的變化輔助PLC程序調試。LRP830讀寫(xiě)器的面板上有兩排LED指示燈，其中，當“ANT”亮時(shí)，表示天線(xiàn)在執行讀寫(xiě)操作;“COM1”亮時(shí)，表示串口1執行了寫(xiě)命令，“RF”亮時(shí)，表示有標識被讀寫(xiě)且仍在讀寫(xiě)范圍內。

4 RFID讀寫(xiě)器與PC串行通訊

　　仍以EMS RFID讀寫(xiě)器LRP830為例。與PC機相連時(shí)，LRP830的COM1/COM2與PC機的9針串口COM1/COM2的連接對應關(guān)系見(jiàn)表4。

　　表4 LRP830的串口與PC串口連接對應關(guān)系

　　在PC機上開(kāi)發(fā)串口通訊程序，可以使用現有的通訊控件（如VB的Mscomm），也可以使用高級編程語(yǔ)言結合Windows API實(shí)現。本文用Delphi 6在Windows2000環(huán)境中，應用多線(xiàn)程技術(shù)實(shí)現了PC與RFID讀寫(xiě)器間的串行通信。使用Delphi的優(yōu)點(diǎn)是，Delphi對許多Windows底層API函數作了封裝，簡(jiǎn)化了程序代碼。使用多線(xiàn)程的優(yōu)點(diǎn)是，程序編寫(xiě)比較靈活，而且串口監聽(tīng)線(xiàn)程不影響主線(xiàn)程其它任務(wù)的執行。程序結構框圖見(jiàn)圖4。

圖4 PC與RFID讀寫(xiě)器串行通信程序框圖