圖爾克(天津)傳感器有限公司 只凱
摘要:本文結(jié)合潤(rùn)滑油行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀,介紹了潤(rùn)滑油生產(chǎn)系統(tǒng)和RFID技術(shù),以及圖爾克RFID產(chǎn)品在潤(rùn)滑油生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:潤(rùn)滑油;圖爾克;RFID
1 行業(yè)背景
潤(rùn)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(guó)家宏觀經(jīng)濟(jì)形勢(shì)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(shí)潤(rùn)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(gè)知名的潤(rùn)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(lái),相對(duì)于其他石油石化產(chǎn)品的跌宕起伏,整個(gè)潤(rùn)滑油行業(yè)顯得相對(duì)平靜。在這期間,沒有特別有影響力的事件發(fā)生,使得每個(gè)潤(rùn)滑油企業(yè)都在穩(wěn)步前行。
世界范圍內(nèi)潤(rùn)滑油的消費(fèi)構(gòu)成主要以車用潤(rùn)滑油、工業(yè)潤(rùn)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(rùn)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(rùn)滑總量的76%左右,是潤(rùn)滑油發(fā)展的主體。
中國(guó)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(lái)十年是其發(fā)展的黃金期。今年車市銷量將還會(huì)持續(xù)增長(zhǎng),這一剛性市場(chǎng),也將會(huì)給潤(rùn)滑油產(chǎn)業(yè)帶來(lái)巨大的發(fā)展空間。
但是,由于潤(rùn)滑油生產(chǎn)的工藝繁瑣、過(guò)程復(fù)雜,這就需要提高生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)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(rùn)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(rùn)滑油生產(chǎn)系統(tǒng)與RFID技術(shù)
2.1 潤(rùn)滑油生產(chǎn)系統(tǒng)
潤(rùn)滑油的生產(chǎn)過(guò)程包括:溶劑脫蠟、丙烷脫瀝青、白土精制、加氫精制、潤(rùn)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(rùn)滑油制備過(guò)程的最后一道重要工序,按照油品的配方,將潤(rùn)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(duì)不允許加錯(cuò)和反序的情況發(fā)生。所以,RFID識(shí)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(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)(Radio Frequency Identification,RFID)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù),其基本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合(電感或電磁耦合),實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別和數(shù)據(jù)交換。RFID射頻識(shí)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(huì)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)干擾能力強(qiáng),所以是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)主要使用的RFID頻率;而超高頻產(chǎn)品的特點(diǎn)是具有可以修改的EPC碼,并且可以直接讀取EPC碼,并且價(jià)格便宜。具體項(xiàng)目選擇哪種頻率的產(chǎn)品,主要還是要根據(jù)實(shí)際的工作環(huán)境和生產(chǎn)工藝來(lái)決定。
RFID的優(yōu)點(diǎn)主要有:
(1)RFID的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量非常大,最多可存儲(chǔ)幾千個(gè)字節(jié);
(2)RFID由于采用無(wú)線射頻的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫,其磁場(chǎng)可以穿透非金屬材料,所以可以在相對(duì)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(shí)時(shí)修改數(shù)據(jù);
(4)RFID可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)識(shí)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(guò)程中的RFID識(shí)別系統(tǒng)可以說(shuō)是整個(gè)調(diào)和過(guò)程的防錯(cuò)關(guān)鍵,它可以通過(guò)讀取管道上的載碼體信息,讓生產(chǎn)控制系統(tǒng)能夠及時(shí)掌握管道的連接情況,從而對(duì)整個(gè)調(diào)和過(guò)程進(jìn)行精確的控制管理。
經(jīng)過(guò)項(xiàng)目前期的實(shí)地調(diào)研與技術(shù)交流,確定潤(rùn)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(chǎng)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(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制,保證系統(tǒng)的連續(xù)不間斷運(yùn)行。現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議為Profibus DP,連接現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)RFID子站。現(xiàn)場(chǎng)安裝圖爾克公司IP67防護(hù)等級(jí)的BLident系列RFID產(chǎn)品。控制系統(tǒng)操作的所有讀寫過(guò)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(rùn)滑油生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)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(cuò)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(guò)在輸油管道上安裝HF標(biāo)簽,出油口可以實(shí)時(shí)識(shí)別受油管道。如果出現(xiàn)操作人員接錯(cuò)管道的情況,系統(tǒng)可以馬上報(bào)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(wú)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(guò)使用圖爾克RFID功能塊(如圖4所示),簡(jiǎn)化了編程過(guò)程,降低了編程難度,也使得現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員可以及時(shí)的了解RFID系統(tǒng)的實(shí)時(shí)工作狀態(tài),并且減少了設(shè)備的維護(hù)時(shí)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(guò)在調(diào)和工藝中使用RFID系統(tǒng),提高了潤(rùn)滑油生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性和安全性,系統(tǒng)的各項(xiàng)功能都得到了很好的實(shí)現(xiàn),并且通過(guò)了長(zhǎng)時(shí)間的不間斷生產(chǎn)考驗(yàn)。
得益于RFID系統(tǒng)卓越的性能和顯著的特點(diǎn),整個(gè)潤(rùn)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(cuò)誤事故的發(fā)生,為客戶降低了生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn),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(duì)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(duì)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(duì)潤(rùn)滑油行業(yè),圖爾克基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的IP67防護(hù)等級(jí)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(jiǎn)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?yàn)楣I(yè)4.0及RFID技術(shù)。
摘自《自動(dòng)化博覽》2017年3月刊