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1　背景介紹

傳統(tǒng)的刀具管理主要靠刻字或刀柄上的編碼等來識別，人工錄入信息，對刀具進行追溯。但是，隨著柔性化生產(chǎn)和自動化水平的提高，換刀更加頻繁，傳統(tǒng)的刀具識別方法已經(jīng)難以滿足要求，并且存在刀具全生命周期管理困難、人工輸入易錯、刀具信息分散不易管理等諸多問題。隨著機械加工的不斷發(fā)展，特別是數(shù)控機床、加工中心的大量使用，加工零件更加精細化、復雜化，現(xiàn)有的刀具管理方法已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)加工要求。所以，越來越多的加工制造企業(yè)正在試圖改進現(xiàn)有的刀具管理方式，希望通過有效的刀具管理，大幅提高刀具的性能和使用壽命，從而降低制造成本，提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。

2　傳統(tǒng)刀具管理方法存在的問題

傳統(tǒng)的刀具管理系統(tǒng)中，刀具信息記錄方法大致有以下三種：

（1）條形碼識別技術。它是用一組黑白相間、粗細不同的條紋來表示刀具的名稱、產(chǎn)地、種類等信息。條形碼雖然成本低廉，使用方便，但是易撕裂、污損和脫落，信息量有限，且無法在光線昏暗的環(huán)境下正常使用。

（2）激光刻印識別技術。即在刀具表面通過激光刻錄相關刀具信息，這種方法雖然可以長期記錄信息，使得刀具管理效率有了一定提高，但是缺點也很明顯，刻在刀具表面的信息量有限且不易更改；激光刻印易破壞刀具結(jié)構，影響其使用壽命；另外，標刻設備大多需要進口，成本較高。

（3）RFID識別技術。現(xiàn)在有些客戶開始使用此識別技術，但是由于產(chǎn)品性能原因，導致生產(chǎn)效率很低。該識別技術通過氣缸帶動RFID讀寫頭前后移動，讀取嵌入在刀柄內(nèi)的載碼體信息。因為讀取位置在刀盤下降的最低處，即刀盤換刀處，每次讀取一個載碼體的數(shù)據(jù)，刀盤需做一次換刀動作，即氣缸需做一組伸縮動作。單個刀具信息讀取總耗時約為6.5秒，單臺CNC數(shù)控機床總共20余把刀，全部識別一遍，需要超過兩分鐘，這樣大大降低生產(chǎn)效率。而且頻繁的機械動作，還會造成設備損耗。如果氣缸失靈或其他原因，導致讀寫頭不能及時縮回，還會帶來更嚴重的后果，即讀寫頭和刀具橫向碰撞，這樣一來，讀寫頭和氣缸都會損壞，而且加工精度也將受到影響。

3　全新的RFID解決方案

針對現(xiàn)有的問題，圖爾克推出了全新的RFID解決方案。超長感應距離的讀寫頭可直接固定在刀盤背板上，透過非金屬材質(zhì)的背板直接讀取刀柄上的載碼體信息，無需氣缸，且任意位置均可讀取。識別單臺CNC數(shù)控機床上的所有刀具，只需刀盤轉(zhuǎn)動一圈，約10秒左右就可讀取完所有刀具的信息。外形小巧的抗金屬載碼體直接嵌入刀柄，不易脫落。具有IP69K防護等級的讀寫頭和IP68防護等級的載碼體防潮防水，適合現(xiàn)場潮濕環(huán)境。146字節(jié)的存儲空間可以存儲大量數(shù)據(jù)信息，使刀具成為一個移動的數(shù)據(jù)庫。

圖爾克模塊化設計的耦合器選型很方便，針對不同的通訊協(xié)議，只需要更換網(wǎng)關即可；簡單型RFID模塊簡化了程序開發(fā)，無需功能塊，可以通過I/O位直接控制讀寫頭進行讀寫操作，每個周期讀/寫8個字節(jié)，也完全滿足現(xiàn)場應用需要；44毫米的感應距離完全滿足現(xiàn)場安裝需要，不會再撞壞讀寫頭；IP68防護等級的抗金屬載碼體，完全適用于刀具管理系統(tǒng)的安裝要求；通過LED燈指示可以了解讀寫頭和讀寫模塊的工作狀態(tài)；預鑄線纜確保數(shù)據(jù)能在惡劣的工業(yè)環(huán)境中安全傳輸；最大50米的電纜長度極大地方便了現(xiàn)場安裝。圖爾克針對刀具管理系統(tǒng)的RFID解決方案，確保了刀具的正確識別，有效減少了刀具識別時間，避免了讀寫頭與刀具碰撞的風險，極大地提高了生產(chǎn)效率。

4　效益分析

圖爾克將RFID應用到刀具管理中，充分發(fā)揮了其識別速度快，抗干擾能力強，載碼體信息攜帶量大等優(yōu)點。通過在自動換刀系統(tǒng)中添加RFID讀寫頭，可以快速讀取刀柄上的載碼體信息，實現(xiàn)了刀具自動識別、自動添加和全生命周期追溯等功能，從而提高了生產(chǎn)效率和刀具利用率，降低了生產(chǎn)成本和產(chǎn)品廢品率。隨著RFID技術的不斷完善和普及，這種融入了物聯(lián)網(wǎng)技術的RFID刀具管理系統(tǒng)將被越來越多的加工制造企業(yè)所使用。

圖爾克公司RFID團隊主管&高級產(chǎn)品經(jīng)理林強

精彩對話

自動化博覽：近年來，圖爾克在物聯(lián)網(wǎng)領域提供的主要產(chǎn)品有哪幾類？

圖爾克（天津）傳感器有限公司RFID團隊主管&高級產(chǎn)品經(jīng)理林強：圖爾克長期致力于工業(yè)控制及物聯(lián)網(wǎng)領域的發(fā)展，產(chǎn)品涵蓋了傳感器、中間連接件、現(xiàn)場總線I/O和控制器幾乎全部的電氣控制產(chǎn)品。產(chǎn)品主要分為五大類：

（1）接近開關類與過程類傳感器。接近開關類傳感器主要用于目標和物體位置的檢測，分為電感式、電容式、磁感應式、光電式、超聲波式、特殊型等多種形式，超過5000個品種，能滿足各種物體位置檢測的應用要求，成為工業(yè)自動化控制中必不可少的組成部分。過程類傳感器主要用于流量、壓力、溫度、液位等過程量檢測。過程類傳感器以其多樣的連接形式、智能化的功能、杰出的性能，成為客戶在此類應用中的首選產(chǎn)品。

（2）接插件。包括各種規(guī)格的工業(yè)用接插件、法蘭接插件、現(xiàn)場接線型接插件、各種傳感器與執(zhí)行器的分線系統(tǒng)、防爆型接插件、各種規(guī)格的適配插頭、各種現(xiàn)場連接電纜以及現(xiàn)場布線的安裝附件。這些接插件在現(xiàn)場的大量應用可以最大程度的減少現(xiàn)場的安裝時間和成本，使復雜的現(xiàn)場布線變得簡單并最大程度地降低系統(tǒng)停機和維護時間。

（3）工業(yè)現(xiàn)場總線產(chǎn)品。圖爾克綜合了世界上現(xiàn)場總線產(chǎn)品的先進經(jīng)驗和技術，開發(fā)和生產(chǎn)在工業(yè)控制中應用廣泛的功能站、連接器、電纜和接插件等高品質(zhì)的總線產(chǎn)品，支持各種開放式總線協(xié)議，是連接輸入、輸出設備到開放總線的最佳選擇。

（4）控制器產(chǎn)品。圖爾克的控制器產(chǎn)品基于高性能的硬件平臺同時擁有堅固的外殼，大量的接口可以支持多種總線協(xié)議。

（5）RFID系統(tǒng)產(chǎn)品。圖爾克的RFID產(chǎn)品是在BL67/20現(xiàn)場總線平臺上開發(fā)出來的，所以具有很多優(yōu)勢。包括支持幾乎所有現(xiàn)場總線通訊協(xié)議，例如PROFIBUS DP、DeviceNet、Ethernet Modbus-TCP、PROFINET I/O、 EtherNet/IP、EtherCAT、CANopen、RS232/485等，可以方便地與各種控制器或工業(yè)計算機交換數(shù)據(jù)；2～16個通道任意組合，并且兼容BL67/20平臺下的所有產(chǎn)品；擁有IP67或者IP20防護等級的產(chǎn)品；支持動態(tài)讀寫操作和熱插拔。圖爾克RFID UHF讀寫頭已獲得中國工業(yè)和信息化部頒發(fā)的SRRC認證，允許在中國使用。它的最大感應距離達到6米，可以和HF讀寫頭安裝在同一個接口模塊上，并且工作在同一個讀寫范圍內(nèi)。隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，越來越多的系統(tǒng)將通過圖爾克的RFID等產(chǎn)品及相應解決方案實現(xiàn)智能化互聯(lián)。

自動化博覽：請您談談圖爾克在物聯(lián)網(wǎng)領域發(fā)展的競爭優(yōu)勢是什么？

林強：目前，圖爾克已經(jīng)在智能化的獨立元器件研發(fā)、提升設備終端的可通信性和智能化、利用信息技術為未來的工廠完善其生產(chǎn)設備等多方面有了充足準備，能夠為工業(yè)4.0的智能工廠和智能生產(chǎn)提供穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品和成熟的解決方案。與此同時，圖爾克最大的競爭優(yōu)勢是只為客戶選擇最合適的產(chǎn)品，一個產(chǎn)品并不因為它是最新的就最適合客戶的需求。以前，很多廠商往往只考慮到將最新的產(chǎn)品或技術直接帶給中國客戶，沒有考慮或根本沒有時間去考慮這些產(chǎn)品是否真正滿足客戶的需求。而現(xiàn)在隨著市場與客戶應用越來越成熟，過去的這種做法已經(jīng)行不通，只有真正了解客戶及市場特定需求，提供針對性的方案或產(chǎn)品才是根本所在。一直以來，圖爾克堅持把客戶需求放在首位，憑借專業(yè)的技術性能和豐富的應用基礎，為客戶提供一站式服務和定制化解決方案。通過這樣的舉措，圖爾克在不同領域始終保持快速而平衡的發(fā)展。

自動化博覽：邊緣計算是當下的熱門話題，圖爾克的物聯(lián)網(wǎng)解決方案是否已經(jīng)或?qū)⒔Y(jié)合邊緣計算技術，從而為用戶提供更快、更穩(wěn)定的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體驗？目前發(fā)展的情況如何？

林強：圖爾克目前有大量的物聯(lián)網(wǎng)解決方案結(jié)合了邊緣計算技術。可編程網(wǎng)關和PLC接口模塊對底層數(shù)據(jù)進行處理，然后將結(jié)果直接上傳至數(shù)據(jù)庫或云端。該方案可以實現(xiàn)精準的控制和信息采集，通過現(xiàn)有資源，結(jié)合現(xiàn)代化信息技術，利用軟硬件結(jié)合的智能化方案，實現(xiàn)生產(chǎn)控制、物流管理的信息透明化、操作指令化，從而縮短了上層數(shù)據(jù)處理時間，降低了系統(tǒng)延遲，緩解了網(wǎng)絡通訊壓力，提高了生產(chǎn)效率，使客戶真正得到更快、更穩(wěn)定的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體驗。圖爾克也將密切關注邊緣計算技術標準化，希望為更多的客戶提供結(jié)合邊緣計算技術的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

摘自《自動化博覽》2018年3月刊