圖爾克（天津）傳感器有限公司 只凱

摘要：本文結合潤滑油行業(yè)的發(fā)展現狀，介紹了潤滑油生產(chǎn)系統和RFID技術(shù)，以及圖爾克RFID產(chǎn)品在潤滑油生產(chǎn)系統中的應用。

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(guān)經(jīng)濟形勢以及交通運輸、機械設備等行業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)，同時(shí)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(gè)知名的潤滑油品牌背后，都存在著(zhù)豐富的相關(guān)客戶(hù)群，蘊藏著(zhù)巨大的商機。

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

世界范圍內潤滑油的消費構成主要以車(chē)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(chē)用和工業(yè)用潤滑油中，用量最大的當屬內燃機油、齒輪油和液壓油三大類(lèi)，其消費約占潤滑總量的76%左右，是潤滑油發(fā)展的主體。

中國汽車(chē)產(chǎn)業(yè)作為世界汽車(chē)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(chē)市銷(xiāo)量將還會(huì )持續增長(cháng)，這一剛性市場(chǎng)，也將會(huì )給潤滑油產(chǎn)業(yè)帶來(lái)巨大的發(fā)展空間。

但是，由于潤滑油生產(chǎn)的工藝繁瑣、過(guò)程復雜，這就需要提高生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化能力，以滿(mǎn)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(mǎn)足各潤滑油生產(chǎn)企業(yè)的要求，提高生產(chǎn)線(xiàn)的智能化水平。

2　潤滑油生產(chǎn)系統與RFID技術(shù)

2.1　潤滑油生產(chǎn)系統

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

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

2.2　RFID技術(shù)

無(wú)線(xiàn)射頻識別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID）是一種非接觸式的自動(dòng)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(shí)現對被識別物體的自動(dòng)識別和數據交換。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

根據應用環(huán)境的不同，RFID系統的組成也會(huì )略有區別，但基本都是由讀寫(xiě)器、電子標簽和通信接口等組成。電子標簽和讀寫(xiě)器都裝有天線(xiàn)，電子標簽工作所需要的能量可從讀寫(xiě)器的射頻場(chǎng)內直接獲得。

根據電子標簽和讀寫(xiě)器之間傳輸信息所使用的頻率，工業(yè)現場(chǎng)RFID系統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)現場(chǎng)干擾能力強，所以是工業(yè)現場(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。具體項目選擇哪種頻率的產(chǎn)品，主要還是要根據實(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的數據存儲容量非常大，最多可存儲幾千個(gè)字節；

（2）RFID由于采用無(wú)線(xiàn)射頻的方式進(jìn)行數據的讀寫(xiě)，其磁場(chǎng)可以穿透非金屬材料，所以可以在相對復雜的環(huán)境下工作（例如油污等）；

（3）RFID載碼體可以根據需要實(shí)時(shí)修改數據；

（4）RFID可以實(shí)現動(dòng)態(tài)識別，這有利于提高生產(chǎn)效率。

2.3　圖爾克RFID系統的應用

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

經(jīng)過(guò)項目前期的實(shí)地調研與技術(shù)交流，確定潤滑油生產(chǎn)系統調和工藝采用的硬件設備如下：

（1）總線(xiàn)系統選用Profibus DP，現場(chǎng)各工位的RFID讀寫(xiě)頭接入Profibus DP遠程站中，經(jīng)由Profibus DP總線(xiàn)連接主控PLC。

（2）主控PLC選用西門(mén)子S7-400系列。

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

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

RFID系統基本結構圖，如圖2所示。

圖2 RFID系統基本結構圖

主控制器采用的是SIEMENS S7 400系列PLC產(chǎn)品，實(shí)現整個(gè)系統的控制，保證系統的連續不間斷運行?，F場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議為Profibus DP，連接現場(chǎng)的各個(gè)RFID子站?，F場(chǎng)安裝圖爾克公司IP67防護等級的BLident系列RFID產(chǎn)品?？刂葡到y操作的所有讀寫(xiě)過(guò)程，都可由就近的接口模塊完成，并將載碼體數據經(jīng)總線(xiàn)傳入控制系統。讀寫(xiě)頭及載碼體安裝方式如圖3所示。

圖3 讀寫(xiě)頭及載碼體安裝方式

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

而RFID系統的引入，很好地為客戶(hù)解決了以上問(wèn)題。通過(guò)在輸油管道上安裝HF標簽，出油口可以實(shí)時(shí)識別受油管道。如果出現操作人員接錯管道的情況，系統可以馬上報警提示，并關(guān)閉管道閥門(mén)。

另外，為了方便編程和后期維護，圖爾克提供了可用于RFID操作的西門(mén)子功能塊，用戶(hù)無(wú)需關(guān)注具體的數據處理方式，只需了解封裝后的各管腳含義即可完成程序編寫(xiě)。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，也使得現場(chǎng)維護人員可以及時(shí)的了解RFID系統的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，并且減少了設備的維護時(shí)間，保證了生產(chǎn)線(xiàn)的連續不間斷運行。

圖4 圖爾克RFID功能塊應用展示

2.4　RFID系統的使用效果

通過(guò)在調和工藝中使用RFID系統，提高了潤滑油生產(chǎn)過(guò)程的穩定性和安全性，系統的各項功能都得到了很好的實(shí)現，并且通過(guò)了長(cháng)時(shí)間的不間斷生產(chǎn)考驗。

得益于RFID系統卓越的性能和顯著(zhù)的特點(diǎn)，整個(gè)潤滑油生產(chǎn)系統的穩定性、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和錯誤事故的發(fā)生，為客戶(hù)降低了生產(chǎn)風(fēng)險，節約了成本，達到了用戶(hù)的期望。

3　展望

圖5 圖爾克BLident系列產(chǎn)品

針對讀寫(xiě)距離要求較近的應用環(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)的反復讀寫(xiě)；針對讀寫(xiě)距離要求較遠的應用環(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(xiě)操作。

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

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(dòng)化博覽》2017年3月刊