圖爾克（天津）傳感器有限公司 只凱

摘要：本文結(jié)合潤滑油行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了潤滑油生產(chǎn)系統(tǒng)和RFID技術(shù)，以及圖爾克RFID產(chǎn)品在潤滑油生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：潤滑油；圖爾克；RFID

1　行業(yè)背景

潤滑油工業(yè)是石油化工業(yè)的重要組成部分，它的發(fā)展與國家宏觀經(jīng)濟(jì)形勢以及交通運(yùn)輸、機(jī)械設(shè)備等行業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)，同時潤滑油工業(yè)也是世界上最龐大的產(chǎn)業(yè)鏈之一。在每一個知名的潤滑油品牌背后，都存在著豐富的相關(guān)客戶群，蘊(yùn)藏著巨大的商機(jī)。

近幾年來，相對于其他石油石化產(chǎn)品的跌宕起伏，整個潤滑油行業(yè)顯得相對平靜。在這期間，沒有特別有影響力的事件發(fā)生，使得每個潤滑油企業(yè)都在穩(wěn)步前行。

世界范圍內(nèi)潤滑油的消費(fèi)構(gòu)成主要以車用潤滑油、工業(yè)潤滑油、工藝用油、金屬加工液和防銹劑為主。在車用和工業(yè)用潤滑油中，用量最大的當(dāng)屬內(nèi)燃機(jī)油、齒輪油和液壓油三大類，其消費(fèi)約占潤滑總量的76%左右，是潤滑油發(fā)展的主體。

中國汽車產(chǎn)業(yè)作為世界汽車產(chǎn)業(yè)重要的組成部分，未來十年是其發(fā)展的黃金期。今年車市銷量將還會持續(xù)增長，這一剛性市場，也將會給潤滑油產(chǎn)業(yè)帶來巨大的發(fā)展空間。

但是，由于潤滑油生產(chǎn)的工藝繁瑣、過程復(fù)雜，這就需要提高生產(chǎn)過程的自動化能力，以滿足企業(yè)降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量的需求。而圖爾克公司的RFID產(chǎn)品恰好能夠滿足各潤滑油生產(chǎn)企業(yè)的要求，提高生產(chǎn)線的智能化水平。

2　潤滑油生產(chǎn)系統(tǒng)與RFID技術(shù)

2.1　潤滑油生產(chǎn)系統(tǒng)

潤滑油的生產(chǎn)過程包括：溶劑脫蠟、丙烷脫瀝青、白土精制、加氫精制、潤滑油產(chǎn)品調(diào)和、常減壓蒸餾、溶劑精制等流程。其中，調(diào)和是潤滑油制備過程的最后一道重要工序，按照油品的配方，將潤滑油基礎(chǔ)油組分和添加劑按比例、順序加入調(diào)和容器，用機(jī)械攪拌（或壓縮空氣攪拌）、泵抽送循環(huán)、管道靜態(tài)混合等方法調(diào)和均勻，然后按照產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)采樣分析合格后即為正式產(chǎn)品。

基礎(chǔ)油組分和添加劑需要按照嚴(yán)格的順序加入到調(diào)和容器中，絕對不允許加錯和反序的情況發(fā)生。所以，RFID識別系統(tǒng)的引入就顯得十分必要和關(guān)鍵。

2.2　RFID技術(shù)

無線射頻識別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID）是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號和空間耦合（電感或電磁耦合），實現(xiàn)對被識別物體的自動識別和數(shù)據(jù)交換。RFID射頻識別的基本原理框圖，如圖1所示。

圖1 RFID基本原理框圖

根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的不同，RFID系統(tǒng)的組成也會略有區(qū)別，但基本都是由讀寫器、電子標(biāo)簽和通信接口等組成。電子標(biāo)簽和讀寫器都裝有天線，電子標(biāo)簽工作所需要的能量可從讀寫器的射頻場內(nèi)直接獲得。

根據(jù)電子標(biāo)簽和讀寫器之間傳輸信息所使用的頻率，工業(yè)現(xiàn)場RFID系統(tǒng)常用的工作頻率包括：高頻（HF）和超高頻（UHF）。由于高頻產(chǎn)品抗工業(yè)現(xiàn)場干擾能力強(qiáng)，所以是工業(yè)現(xiàn)場主要使用的RFID頻率；而超高頻產(chǎn)品的特點是具有可以修改的EPC碼，并且可以直接讀取EPC碼，并且價格便宜。具體項目選擇哪種頻率的產(chǎn)品，主要還是要根據(jù)實際的工作環(huán)境和生產(chǎn)工藝來決定。

RFID的優(yōu)點主要有：

（1）RFID的數(shù)據(jù)存儲容量非常大，最多可存儲幾千個字節(jié)；

（2）RFID由于采用無線射頻的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫，其磁場可以穿透非金屬材料，所以可以在相對復(fù)雜的環(huán)境下工作（例如油污等）；

（3）RFID載碼體可以根據(jù)需要實時修改數(shù)據(jù)；

（4）RFID可以實現(xiàn)動態(tài)識別，這有利于提高生產(chǎn)效率。

2.3　圖爾克RFID系統(tǒng)的應(yīng)用

調(diào)和過程中的RFID識別系統(tǒng)可以說是整個調(diào)和過程的防錯關(guān)鍵，它可以通過讀取管道上的載碼體信息，讓生產(chǎn)控制系統(tǒng)能夠及時掌握管道的連接情況，從而對整個調(diào)和過程進(jìn)行精確的控制管理。

經(jīng)過項目前期的實地調(diào)研與技術(shù)交流，確定潤滑油生產(chǎn)系統(tǒng)調(diào)和工藝采用的硬件設(shè)備如下：

（1）總線系統(tǒng)選用Profibus DP，現(xiàn)場各工位的RFID讀寫頭接入Profibus DP遠(yuǎn)程站中，經(jīng)由Profibus DP總線連接主控PLC。

（2）主控PLC選用西門子S7-400系列。

（3）Profibus DP遠(yuǎn)程IO從站選用圖爾克公司BL67系列產(chǎn)品。

（4）RFID讀寫器選用圖爾克公司BLident系列高頻（HF）產(chǎn)品。

RFID系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示。

圖2 RFID系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖

主控制器采用的是SIEMENS S7 400系列PLC產(chǎn)品，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的控制，保證系統(tǒng)的連續(xù)不間斷運(yùn)行。現(xiàn)場總線協(xié)議為Profibus DP，連接現(xiàn)場的各個RFID子站。現(xiàn)場安裝圖爾克公司IP67防護(hù)等級的BLident系列RFID產(chǎn)品。控制系統(tǒng)操作的所有讀寫過程，都可由就近的接口模塊完成，并將載碼體數(shù)據(jù)經(jīng)總線傳入控制系統(tǒng)。讀寫頭及載碼體安裝方式如圖3所示。

圖3 讀寫頭及載碼體安裝方式

調(diào)和是潤滑油生產(chǎn)過程中的一個重要環(huán)節(jié)，操作人員需要將基礎(chǔ)油組分和添加劑按照嚴(yán)格的順序加入到調(diào)和容器中，不能出現(xiàn)接錯管道或順序的情況發(fā)生。

而RFID系統(tǒng)的引入，很好地為客戶解決了以上問題。通過在輸油管道上安裝HF標(biāo)簽，出油口可以實時識別受油管道。如果出現(xiàn)操作人員接錯管道的情況，系統(tǒng)可以馬上報警提示，并關(guān)閉管道閥門。

另外，為了方便編程和后期維護(hù)，圖爾克提供了可用于RFID操作的西門子功能塊，用戶無需關(guān)注具體的數(shù)據(jù)處理方式，只需了解封裝后的各管腳含義即可完成程序編寫。通過使用圖爾克RFID功能塊（如圖4所示），簡化了編程過程，降低了編程難度，也使得現(xiàn)場維護(hù)人員可以及時的了解RFID系統(tǒng)的實時工作狀態(tài)，并且減少了設(shè)備的維護(hù)時間，保證了生產(chǎn)線的連續(xù)不間斷運(yùn)行。

圖4 圖爾克RFID功能塊應(yīng)用展示

2.4　RFID系統(tǒng)的使用效果

通過在調(diào)和工藝中使用RFID系統(tǒng)，提高了潤滑油生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和安全性，系統(tǒng)的各項功能都得到了很好的實現(xiàn)，并且通過了長時間的不間斷生產(chǎn)考驗。

得益于RFID系統(tǒng)卓越的性能和顯著的特點，整個潤滑油生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和高效性被進(jìn)一步優(yōu)化和提升，并且從根本上避免了調(diào)和錯誤事故的發(fā)生，為客戶降低了生產(chǎn)風(fēng)險，節(jié)約了成本，達(dá)到了用戶的期望。

3　展望

圖5 圖爾克BLident系列產(chǎn)品

針對讀寫距離要求較近的應(yīng)用環(huán)境， 可選用TURCK高頻（HF）RFID產(chǎn)品，并將載碼體（TAG）安裝在管道接頭、罐體上，進(jìn)行閉環(huán)的反復(fù)讀寫；針對讀寫距離要求較遠(yuǎn)的應(yīng)用環(huán)境，可選用TURCK超高頻（UHF）RFID產(chǎn)品，然后將載碼體（TAG）安裝在罐體等容器上，進(jìn)行讀寫操作。

總之，針對潤滑油行業(yè)，圖爾克基于現(xiàn)場總線技術(shù)的IP67防護(hù)等級BLident系列RFID產(chǎn)品（如圖5所示），在原材料運(yùn)輸、生產(chǎn)加工、成品管理等領(lǐng)域，有著更廣闊的應(yīng)用空間。

作者簡介：

只凱（1983-），男，天津人，工程師，天津大學(xué)工程碩士，現(xiàn)任圖爾克（天津）傳感器有限公司RFID產(chǎn)品經(jīng)理，主要研究方向為工業(yè)4.0及RFID技術(shù)。

摘自《自動化博覽》2017年3月刊