摘要：随着科学技术的不断发展，新技术、新设备逐渐进入煤炭行业各个生产流程，目前我国大多选煤厂都存在自动化程度低、生产过程稳定性不强、职工操作不方便等弊端。选煤厂给煤机操作主要采用人工现场实时操控，原煤洗选的精确度和自动化水平低。为加快选煤厂的生产效率，本文设计一种基于RFID技术的给煤机的自动控制系统。
关键词：RFID标签；给煤机；过程控制
1.背景
目前，我国制造业高质量发展还面临着许多问题。就选煤而言，行业发展技术创新能力薄弱，工艺调整难，发展方式的转变慢等，迫切需要技术改革创新，以实现集中自动控制到智能化控制。现各行业的生产制造自动化水平已逐步提升，生产过程的集中控制程度更加安全、稳定。选煤厂生产过程，受煤坑、储存仓上均是重要岗位，给煤机操作人员需要时刻跟着设备移动控制，在阴冷潮湿、粉尘大的环境下工作，最容易致病。因此，研究给煤机过程自动控制就成了重点课题。操控室实现控制，在无人干预的情况下要按规定的序或岗位人员指令进行自动运行。采用自动过程控制，可以将操作人员从这种环境中解放出来，还能提高选煤生产效率，实现高产高效生产。通过调查研究，RFID标签则是一种可进行无线远距离传输，可穿透、高速移动下读写、存储数据简单易操作，广泛应用于生产制造行业的供应链管理、仓库管理、物料管理等。特别是在受煤坑、储存仓上等恶劣的环境下使用，精度无影响，所以涡北选煤厂就引入了RFID技术，对给煤机生产过程实现可视化管理、生产设备检测以及产品状态监测。
2.改造思路
2.1 RFID技术工作原理。RFID技术的基本工作原理：利用读写器，对标签进行编码，由标签传出可识别的频率信号，数据接收器读取信息并解码后经过光电交换机与EtherNet/IP/串口网关转换器，通过数据转换送至PLC模块进行有关数据处理，根据用户需求进行编程与制作上微机操控画面，从而实现过程自动控制。
2.2 改造方案。①设备定位方面。利用无源RFID标签读卡器，对标签进行编码后，给煤机到达该标签位置时，由读卡器读取信息并解码后，数据传输经过EtherNet/IP协议与Modbus协议的相互转换，实现串口设备与EtherNet/IP网络的连通，最终通过光电转换最终将定位信号送至控制PLC。②在生产可视化管理上。利用PLC编程软件，将数据进行处理，实现编码与现场位置相对应，然后通过编制上位机监控动态画面，实时给煤机实时位置可视化。③给煤机自动控制要求。在保留原有就地控制的基础上，将给煤机控制连接至控制室操作。具体操作设有自动/半自动两种模式，自动状态下给煤机在整条皮带机范围内自动往返运动，半自动状态下给煤机的行走方式，将在岗位人员设置的编码范围内自动往复运动，实现生产过程的自动化和定制性操控。④过程控制安全措施。通过实现受煤坑、储煤仓上无死角监控外，零在给煤机两端落料点增设摄像头检测煤流，在皮带机两端增加防护检测开关，控制系统内设置同皮带机上两给煤机位置保护，即两给煤机位置编码数据差值小于等于2时，均自动反方向运行，全方位的保障自动过程控制时的生产安全。
3.设备选型
3.1低频RFID标签。涡北选煤厂选用的CK-TLR3030是一种无源RFID标签，该标签体积小、结构简单、成本低、故障率低。与它配套使用的读卡器是一种基于USB2.0技术开发的CK-A05低频读写器，支持对RFID标签进行EMID、FDX-B两种格式的读写操作，读写器使用操作简单，用户操作时只需通过相应软件进行RFID标签的数据读写操作。
3.2 工业级低频RFID读卡器。这里选用的CK-T060是基于射频识别技术的低频RFID标签读卡器，它的优点在于针对不同环境，可以自动调谐电路，使使用环境对读卡器性能的影响降到最小，增强了自身的抗干扰能力。其次，在受煤坑多给煤机同时运行是，CK-T060可以将多台读卡器同时连接在同一总线上，但为了提高通信的稳定性，在总线的前后端需外接120Ω的匹配电阻。
3.3 EtherNet/IP/串口网关转换器。在涡北选煤厂的控制网络均用以太网传输，这里就需要与网管转换器配合使用。我们选用MEC-325 EtherNet/IP/串口网关转换器，使用时数据传输经过EtherNet/IP协议与Modbus协议的相互转换，实现串口设备与EtherNet/IP网络的连通，最终通过光电转换最终将定位信号送至控制PLC。
4.生产可视化管理。实时数据采集主要问题是监控能力不足、操控画面与现场运转配合滞后等问题。生产可视化管理是使操控中心管理层能够实时地掌握给煤机运转状态及位置，系统主要包括RFID数据采集系统、PLC程序控制系统、上位机操控系统和监控系统。
4.1 RFID实时数据采集。RFID可提供实时数据流，可以在后台控制系统进行集中控制、实时监测生产过程，保证安全可靠和高质量生产。所有数据均被客户端电脑高速采集，进而判断生产过程中给煤机运转情况及所在位置情况。
4.2 工控机实时位置及状态显示。通过RFID提供的实时数据，PLC控制程序进行数据转换后，利用上位机画面编制，将给煤机位置进行动态显示，给煤机操控系统由就地控制改为就地/集控双控，并将运行状态在上位机显示。
4.3 现场监控系统完善。一是增强受煤坑整体监控设备，实现无死角监测；二是给煤机两侧落料点处各增设一摄像头，监测给煤机落料情况，将画面并到受煤坑监控系统内，方便操控人员对现场的实时监控。
5.过程自动控制
5.1 过程自动控制。建立RFID基础上的自动/半自动控制方式：一是在自动状态下，给煤机主电机运行后，行走电机在预设皮带机两端编码范围进行整条皮带机范围内自动往复运动；二是半自动状态下，给煤机的行走路线，将在岗位人员设置的编码范围内自动往复运动，实现生产过程的自动化和定制性操控。
5.2 控制流程安全保护。为保证给煤机运行安全，在轨道双侧增加防护检测开关，当系统检测到达防护位置后自动反向运行，同时，在程序内部增设两给煤机位置编码距离保护，当两标签编码数据差值小于等于2时，两辆给煤机均自动反向运行，从而在实现自动控制的同时，保障生产安全。
6.结束语
通过研究RFID技术在制造业生产过程中的应用，涡北选煤厂根据受煤坑给煤机具体运作要求，研究了RFID技术在过程控制中的应用，实现了生产可视化管理、生产过程自动控制，做到无人化管控，减少职工劳动强度，保障职工职业健康，也实现给煤的流畅性，确保洗煤质量，提高生产效益。
参考文献：
[1]宁焕生，王炳辉.RFID重大工程与国家物联网[M].机械工业出版社，2008.10
[2]张进京.RFID成物联网四大关键性应用技术之首[J].信息化参考，2007
[3]武岳山，徐玉锁.射频识别(RFID)应用前景分析[J].射频识别，2005
[4]田利梅，关强.RFID系统中的频段特点及主要应用领域.计算机世界报，2005