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1　背景介紹

傳統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，隨著柔性化生產和自動化水平的提高，換刀更加頻繁，傳統的刀具識別方法已經難以滿足要求，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展，特別是數控機床、加工中心的大量使用，加工零件更加精細化、復雜化，現有的刀具管理方法已經不能滿足生產加工要求。所以，越來越多的加工制造企業正在試圖改進現有的刀具管理方式，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，提高生產效率和加工質量。

2　傳統刀具管理方法存在的問題

傳統的刀具管理系統中，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。現在有些客戶開始使用此識別技術，但是由于產品性能原因，導致生產效率很低。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據，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數控機床上的所有刀具，只需刀盤轉動一圈，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，適合現場潮濕環境。146字節的存儲空間可以存儲大量數據信息，使刀具成為一個移動的數據庫。

圖爾克模塊化設計的耦合器選型很方便，針對不同的通訊協議，只需要更換網關即可；簡單型RFID模塊簡化了程序開發，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，也完全滿足現場應用需要；44毫米的感應距離完全滿足現場安裝需要，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；預鑄線纜確保數據能在惡劣的工業環境中安全傳輸；最大50米的電纜長度極大地方便了現場安裝。圖爾克針對刀具管理系統的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，極大地提高了生產效率。

4　效益分析

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

圖爾克公司RFID團隊主管&高級產品經理林強

精彩對話

自動化博覽：近年來，圖爾克在物聯網領域提供的主要產品有哪幾類？

圖爾克（天津）傳感器有限公司RFID團隊主管&高級產品經理林強：圖爾克長期致力于工業控制及物聯網領域的發展，產品涵蓋了傳感器、中間連接件、現場總線I/O和控制器幾乎全部的電氣控制產品。產品主要分為五大類：

（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品。

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

（3）工業現場總線產品。圖爾克綜合了世界上現場總線產品的先進經驗和技術，開發和生產在工業控制中應用廣泛的功能站、連接器、電纜和接插件等高品質的總線產品，支持各種開放式總線協議，是連接輸入、輸出設備到開放總線的最佳選擇。

（4）控制器產品。圖爾克的控制器產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議。

（5）RFID系統產品。圖爾克的RFID產品是在BL67/20現場總線平臺上開發出來的，所以具有很多優勢。包括支持幾乎所有現場總線通訊協議，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計算機交換數據；2～16個通道任意組合，并且兼容BL67/20平臺下的所有產品；擁有IP67或者IP20防護等級的產品；支持動態讀寫操作和熱插拔。圖爾克RFID UHF讀寫頭已獲得中國工業和信息化部頒發的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。隨著物聯網的不斷發展，越來越多的系統將通過圖爾克的RFID等產品及相應解決方案實現智能化互聯。

自動化博覽：請您談談圖爾克在物聯網領域發展的競爭優勢是什么？

林強：目前，圖爾克已經在智能化的獨立元器件研發、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設備等多方面有了充足準備，能夠為工業4.0的智能工廠和智能生產提供穩定可靠的產品和成熟的解決方案。與此同時，圖爾克最大的競爭優勢是只為客戶選擇最合適的產品，一個產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品是否真正滿足客戶的需求。而現在隨著市場與客戶應用越來越成熟，過去的這種做法已經行不通，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展。

自動化博覽：邊緣計算是當下的熱門話題，圖爾克的物聯網解決方案是否已經或將結合邊緣計算技術，從而為用戶提供更快、更穩定的工業物聯網體驗？目前發展的情況如何？

林強：圖爾克目前有大量的物聯網解決方案結合了邊緣計算技術。可編程網關和PLC接口模塊對底層數據進行處理，然后將結果直接上傳至數據庫或云端。該方案可以實現精準的控制和信息采集，通過現有資源，結合現代化信息技術，利用軟硬件結合的智能化方案，實現生產控制、物流管理的信息透明化、操作指令化，從而縮短了上層數據處理時間，降低了系統延遲，緩解了網絡通訊壓力，提高了生產效率，使客戶真正得到更快、更穩定的工業物聯網體驗。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合邊緣計算技術的物聯網解決方案。

摘自《自動化博覽》2018年3月刊