覃江能  郑  雷

（柳州钢铁股份有限公司炼铁厂）

摘  要  介绍射频识别技术相关工作原理，及引进用于炼铁厂高炉炉底铁水罐监控系统的实践情况和使用效果。

关键词  射频识别  RFID  高炉炉底  铁水罐监控

1  前言

高炉炉底铁水罐周围伴随着高温、金属粉尘、烟雾、铁花飞溅等情况，环境条件较恶劣，想要对铁水罐进行定位和识别，首要考虑的是设备不受环境影响，只能选择非接触式的设备技术。通过调研，由雷达技术的发展和进步从而衍生而来的射频识别技术符合现场实际需求，其在各个行业、领域的应用时间已久，技术成熟可靠，且在其他钢厂有成功应用的案例，因此可引进用于高炉炉底铁水罐监控系统。

2  射频识别技术简介

2.1  工作原理

射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID），是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对记录媒体（电子标签或射频卡）进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的。

2.2  结构特点

RFID系统的硬件由读写器、标签和收发天线三部分组成。

其工作流程如下：读写器通过天线向外发射特定电磁波，当标签进入到天线的工作范围内后，就会产生感应电流变为激活状态，将内部存储的信息通过天线发送出来；读写器的天线接收到来自标签的信号，再对信号进行解调与解码处理，再上传至后台计算机系统中进行处理。

RFID的优点：

（1）非接触式工作，读取距离远，数据传递更加快捷可靠。

（2）设备防护等级高，具有防水、防磁、耐高温等特点，适用于冶炼工业的恶劣环境。

（3）标签可重复读写，使用寿命长，成本低。

（4）可批量读取标签，实现多目标同时被识别，提高工作效率。

（5）读取频率高，速度快，可实现快速扫描。

（6）穿透性好，能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质。

（7）体积、尺寸不受限制，形状可多样化。

（8）可设置密码保护，不易被伪造，安全和保密性高。

（9）标签的数据存储空间大，可搭载更多信息，满足更多场合需求。

3  应用实践

3.1  实施方案

3.1.1  设备选型

读写器：选用西门子RF680R读写器，带有4个外部天线连接器，2个以太网（EtherNet/IP）通讯端口，最大发射功率4000mW，最大读写距离8米，防护等级IP65。

天线：选用西门子RF650A圆极化天线。

标签：选用国产优质无源抗金属电子标签。

3.1.2  系统设计

以3号高炉为例，系统规划和线路设计如图2所示，在现场安装控制箱和天线，用于读取铁水秤上车架的标签信号，然后通过光纤将读写器链接进入生产网，即可在远程服务器进行数据采集和处理，最后在炉底铁水罐监控系统予以显示。

3.2  实施过程

3.2.1  设备安装

（1）在炉底安装现场控制箱，将读写器、以太网通讯设备等放置在里面。

（2）在每台铁水罐车架侧面安装2块标签，如图3所示，标签背板使用金属材质，防止金属粉尘对射频信号的干扰，并可提高读取性能。

（3）在各个铁水秤安装天线，用于读取铁水罐车架侧面安装的标签，天线和标签的距离在3米以内，如图4所示。天线表面使用塑料板遮挡防护，如图5所示。

3.2.2  系统配置和信号处理

（1）首先需要使用西门子提供的PST（Primary Setup Tool）V4.2软件，配置新读写器的IP地址和名称。

（2）设置好读写器的IP地址后，使用浏览器访问（读写器支持WBM网络管理模式），即可进入读写器系统界面，进行参数配置。主要参数有：读取点的天线名称、辐射功率（根据读取距离选择）、增益（根据天线型号选择）、电缆损耗（根据天线馈线长度选择）、触发器（有开关量IO触发、上升下降沿变化IO触发、持续触发、定时器触发4种）。

（3）配置好系统参数后，可以通过读写器的“设置-调整天线”菜单监控天线的信号强度，用于调整天线的安装位置和角度，优化天线的对准情况，使RSSI值尽量大。

（4）在远程服务器上使用西门子通讯程序，从现场读写器内存中读取信息，将其存储到数据库中。

（5）从炉底铁水称量系统中读取铁水秤的重量数据，存入数据库中。

（6）从铁水跟踪系统中读取车架号、铁水罐号的匹配信息，存入数据库中。

3.2.3  实现效果

编写程序，进行判断：当某台铁水秤的天线读取到其上面有罐时，在炉底铁水罐监控系统中对应的位置显示其车架号和罐号，并将对应的铁水重量数据显示在罐上，从而使岗位操作人员能实时了解炉底铁水罐的分布情况和相关的状态信息，实现对铁水罐的监控。如图6所示，以3号高炉内线为例。

4  结语

本次引进射频识别技术所使用的西门子RFID设备，在炉底恶劣的工况条件下始终能稳定可靠的运行，说明了实践尝试取得了较好的效果，不仅能更好的完善高炉炉底铁水罐监控系统，还能给公司铁水跟踪系统提供炉底铁水罐的定位和状态信息，从而更好的服务于高炉生产和铁水运输跟踪。近年来，基于识别技术的物联网发展飞快，将是下一个推动世界高速发展的“重要生产力”，其在工业领域的应用越来越广，因此，我们需要主动出击，敢于引进和尝试相关新技术，降低生产成本，提高工作效率，切实为生产解决困难，为公司创造更多的效益。