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射頻識別系統(tǒng)系列講座[第1、2講]——什么是RFID(射頻識別系統(tǒng))？
載碼體分為標(biāo)識頭、標(biāo)簽、PCB三種形式，通常附著于產(chǎn)品載體乃至是產(chǎn)品本身，這樣就提供了一個隨產(chǎn)品移動的移動數(shù)據(jù)庫。
RFID系統(tǒng)包括三個基本組成部分:
1) 載碼體
2) 天線
3) 控制器
◆載碼體
載碼體包含線圈、已編程的芯片，以及電池（在有源讀寫系統(tǒng)中）。
標(biāo)識頭（Tags）
標(biāo)識頭有各種不同的尺寸、存儲容量、工作溫度和讀寫范圍。
標(biāo)識頭小到可以置于動物體內(nèi)，大到可以覆蓋整個桌面。幾乎所有的標(biāo)識頭都是封裝的，所以耐振動、化學(xué)制品、潮濕和灰塵。盡管標(biāo)識頭不受大多數(shù)環(huán)境因素的影響，其讀寫距離仍受周邊金屬和電磁輻射的影響。
標(biāo)識頭可以通過內(nèi)部電池供電（通常稱為“有源標(biāo)識頭”）或感應(yīng)耦合供電（稱為“無源標(biāo)識頭”）。無源標(biāo)識頭無需維護，幾乎可以永久使用。有源標(biāo)識頭的使用壽命取決于電池，有些標(biāo)識頭配有可更換電池或超容量電池。
標(biāo)簽(Labels)
標(biāo)簽是一層附著有存儲芯片的紙或聚酯，它上面有經(jīng)過印刷、沖壓，蝕刻或鍍層的RF線圈。盡管不如封裝的載碼體那樣更能適應(yīng)環(huán)境條件，標(biāo)簽有一個絕無僅有的特性，那就是價格低廉，這特別適用于開環(huán)的應(yīng)用（或一次性使用）。在開環(huán)系統(tǒng)中，標(biāo)簽附著在產(chǎn)品上，并隨產(chǎn)品在整個物流鏈中移動。判斷一個系統(tǒng)是不是開環(huán)的標(biāo)準(zhǔn)是：當(dāng)產(chǎn)品最終被用戶購買時，例如一臺PC，標(biāo)簽是否退出了物流鏈的循環(huán)。相反，在可復(fù)用標(biāo)識頭應(yīng)用中，例如托盤跟蹤，標(biāo)識頭將一直保留在物流鏈中。標(biāo)簽價格低廉，對大批量用戶極具吸引力。
PCB (印刷電路板)
印刷電路板（PCB）可以嵌入產(chǎn)品或運輸設(shè)備，耐高溫的特性使之可以用于塑料托盤的制造，但是當(dāng)它直接接觸外部環(huán)境時（例如雨淋，過于潮濕等），就需要進行一定形式的封裝。RFID PCB的優(yōu)點在于價格低廉，并且能夠適應(yīng)標(biāo)簽所不能承受的環(huán)境條件。
塑料托盤的制造是RFID PCB應(yīng)用的一個很好的例子。在塑料托盤制造周期的超聲焊接階段之前，將PCB置于塑料托盤中。這樣，PCB就把托盤變成了一個“智能托盤”，在整個物流鏈中都可以將數(shù)據(jù)讀寫到托盤中。
◆天線(Antenna)
天線是使用無線電波讀或?qū)憯?shù)據(jù)到載碼體中去的裝置。
有的系統(tǒng)使用分離的天線和控制器，有的系統(tǒng)把天線和控制器集成到一個只讀器（Reader）或讀寫器（Reader／Writer）中。天線的大小形態(tài)各異，小的天線可以放在很狹小的空間，大型天線可以用于更遠的讀寫范圍。另外，天線提供了獨特的解決方案。應(yīng)用于磁盤驅(qū)動器生產(chǎn)的可潛水天線就是一個例子：當(dāng)標(biāo)識頭浸入水下時，安裝在去離子水下的天線就可以讀寫標(biāo)識頭中的數(shù)據(jù)。其它的例子包括把天線做成通道式的，設(shè)在傳送帶周圍當(dāng)作通道口，甚至當(dāng)作碼頭的大門。當(dāng)載碼體通過這些入口（又稱通道或門）時，我們就可以讀寫其中的數(shù)據(jù)了。
◆控制器(Controller)
控制器用來管理天線與PC、PLC、服務(wù)器或網(wǎng)絡(luò)接口模塊的通訊接口。
主機系統(tǒng)與控制器連接并通過并口、串口或通訊總線訪問載碼體。RFID控制器也可以通過編程直接利用載碼體存儲的數(shù)據(jù)來實現(xiàn)過程控制。一些控制器甚至還有直接能被控制器激活的I/O點，這樣可以減輕主機系統(tǒng)的工作負荷。
只讀式(Read-Only)
RFID系統(tǒng)最簡單的形式是只讀式，它可以直接取代條形碼技術(shù)。其優(yōu)勢在于讀取100%準(zhǔn)確, 能夠耐受惡劣的環(huán)境和無需光學(xué)可視。
讀取正確率通常是選擇RFID的關(guān)鍵因素。固定位置的條碼只讀器, 一次掃描能達到95%~98%的正確率質(zhì)量已經(jīng)很不錯了。受環(huán)境因素及維護情況的影響,條碼的正確率慢慢會降到不足90%。在大多數(shù)情況下, RFID第一次通過率可高達99.5%~100%。另外, 由于沒有移動部件或光學(xué)組件，維護更是簡單。
工業(yè)環(huán)境的苛刻要求也使得RFID成為最佳選擇。一些環(huán)境要求數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在液體、化學(xué)藥劑、粉塵及高溫環(huán)境中都能正常運作。應(yīng)用實例包括天線和載碼體當(dāng)完全浸在水下時仍能傳輸數(shù)據(jù)。載碼體甚至可以通行240攝氏度高溫的烤漆爐。
當(dāng)考慮到是否必須光學(xué)可視時，RFID的價值進一步得到了體現(xiàn)。使用RFID，載碼體不一定要在讀頭的光學(xué)可視范圍內(nèi)。載碼體具有穿透大多數(shù)非金屬材料（假設(shè)使用的頻率恰當(dāng)）的能力，因此可以嵌入載體、容器乃至產(chǎn)品中。而且，這些容器和產(chǎn)品可以密封在外包裝中，這對數(shù)據(jù)采集結(jié)果并無不利影響。
讀/寫式（可復(fù)用）
更進一步的，可讀可寫的RFID 可被用作動態(tài)電子單據(jù)，使得用戶可以減少網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)量，連接遠程生產(chǎn)站，或者在主機或PLC停機時，替代PC或PLC控制生產(chǎn)。
下面是電子單據(jù)的一個例子：在汽車發(fā)動機制造中，載碼體附在發(fā)動機運載工具上，行程路線及內(nèi)建指令均寫在載碼體里。當(dāng)發(fā)動機和運載工具接近第一個站點時，讀寫器讀取載碼體信息并據(jù)此決定發(fā)動機是否在本站進行加工。如果回答是肯定的，載碼體中的指令就被讀出并送到本地處理器，本地處理器根據(jù)收到的指令決定如何操作自動化設(shè)備。加工完成后，關(guān)鍵質(zhì)量數(shù)據(jù)和生產(chǎn)結(jié)果就存在載碼體中。這就使得用戶日后可以查詢在不同生產(chǎn)階段發(fā)生的所有質(zhì)量問題。如果加工失敗，失敗信息也被寫到載碼體中。然后，在到達下一個站點之前，該發(fā)動機將被移出生產(chǎn)線并輸送到遠程的返工站點。在返工站點,載碼體中的數(shù)據(jù)被讀出，我們就可以根據(jù)數(shù)據(jù)決定如何修復(fù)該發(fā)動機。
在電子工業(yè)領(lǐng)域，一些公司更深入地使用電子單據(jù)，使得即使中央服務(wù)器或主機停機時生產(chǎn)仍然可以繼續(xù)進行。由于載碼體可以把內(nèi)存的指令傳給某個站的本地處理器，生產(chǎn)線的運行可以不依賴于工廠網(wǎng)絡(luò)。
讀/寫式（一次性使用）
更進一步，一次性載碼體可應(yīng)用于產(chǎn)品的制造過程中并且貫穿于整個物流鏈（從制造到零售再到最終用戶）。從本質(zhì)上講，RFID載碼體是用于生產(chǎn)的“智能產(chǎn)品”，它可以與周圍環(huán)境交流。
下面以RFID標(biāo)簽應(yīng)用于電視機生產(chǎn)為例子，說明如何創(chuàng)造“智能產(chǎn)品”。
在生產(chǎn)過程中，RFID載碼體被置于電視機外殼內(nèi)側(cè)。使用載碼體后，載碼體伴隨著“智能產(chǎn)品”一直到倉庫。在倉庫里，載碼體可用于查找某種型號，或者安排不同型號的運輸路線以使其到達指定的存放位置。另外，讀寫器具有在同一磁場同時與多個載碼體通訊的能力，這樣，當(dāng)出庫時所有的電視機都可以同時被讀寫，無論電視機是堆在貨架上還是在單獨運輸中。這使用戶可以把目的地信息寫入“智能產(chǎn)品”，或是記錄發(fā)送了什么，從而實現(xiàn)電子記帳。
當(dāng)貨物到達零售倉庫時，在進入大樓的同時，“智能產(chǎn)品”就被讀取，提供快速貨物清單簽收，并能自動結(jié)算應(yīng)付給供應(yīng)商的貨款。
接下來，“智能產(chǎn)品”就被跟蹤到零售點，在零售點載碼體可以用于防盜和實時盤存。最后，當(dāng)電視機離開零售點時，主要的客戶和產(chǎn)品配置信息被寫入RFID載碼體。
如果用戶將一臺電視機返回到服務(wù)中心（或附屬的服務(wù)中心），在用戶到達服務(wù)柜臺之前，在計算機顯示器上就可以調(diào)出產(chǎn)品的完整記錄，使服務(wù)上了一個新臺階。
這個例子揭示了“智能產(chǎn)品”不只在整個物流鏈中為客戶節(jié)省了資金，同時也給客戶創(chuàng)造了附加值。這種增值特性可以使制造商（和零售商）擴大銷售及利潤，在激烈的競爭中脫穎而出。
