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西门子RFID的使用详解

S7-300通过PROFIBUSDP对RF300进行操作

1、概述无线射频识别技术(RadioFrequencyIdentification,RFID)是一种非接触的自动识别技术,其基本原理是利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合)或雷达反射的传输特性,实现对被识别物体的自动识别和数据交换。

1.1RFID基本组成:

数据存储器,用于存储数据。

也就是标签块。

读写器,实现数据读出和写入。

也就是感应器。

天线,在数据存储器和读写器间传递射频信号。

通信模块,用于系统集成的接口模块。

1.2西门子主要的RFID产品西门子RFID产品主要包括用于工业自动化的MOBYE、MOBYI、RF300、MOBYU等,见表1

RFID系统

频率

最大距离

最大存储

数据传输速率(b/s)

使用温度(最大)

特性

RF300

13.56MHz

?

0.15m

20byteEEPROM64KbFRAM

RF300载体:

8000ISO载体:

400/600

读写器-25?

C~+70?

C载体-40?

C~+85?

C+220?

C

IQ-Sense接口模块;载体无需电池;ISO15693功能(RF310R/RF380R)

MOBYE

13.56MHz

?

0.1m

752byteEEPROM

350

+150?

C

载体无需电池

MOBYI

1.81MHz

0.15m

32KbFRAM

1250

+85?

C+220?

C

载体无需电池

MOBYU

2.45GHz

3m

32KbRAM

4800

读写器-25?

C~+70?

C载体-25?

C~+85?

C+220?

C

电池

表1:

RFID产品

和用于物流管理的MOBYD、RF600,见表2

表2:

RFID产品

?

1.3RF300系统集成

随着工业自动化程度的提高,以及应用领域的需求,RFID的技术被越来越多的集成于系统。

由于全集成自动化是西门子产品设计的核心理念之一,因此,为RFID集成于自动化系统提供了多种解决方案。

通过RFID的通信接口模块,可将RFID集成到PC,主流PLC,如:

S5、S7、PROFIBUSDP、非西门子PLC、以太网等。

如图1,这是现在西门子产品的图谱。

图1:

RF300的集成方式

2、本文试验设备简介。

2.1硬件设备

RF360T:

6GT2800-4AC00,RF300数据存储器(移动载体)RF380R:

6GT2801-3AA10,RF300读写器ASM456:

6GT2002-0ED00,通讯模块,独立的PROFIBUSDP从站,可连接2个通道的读写设备(SLG),用于将RFID系统集成到PROFIBUSDP/DP-V1。

ECOFAST连接块:

6ES7194-3AA00-0AA0PROFIBUSECOFAST混合直插头?

?

?

?

?

?

?

插针型:

6GK1905-0CA00,每包5件?

?

?

?

?

?

?

插座型:

6GK1905-0CB00,每包5件PROFIBUSECOFAST终端电阻插头:

6GK1905-0DA10RF300SLG电缆:

6GT2891-0FH50,5米

PS307:

6ES7307-1KA01-0AA0,S7-300电源模块CPU315-2PN/DP:

6ES7315-2EH13-0AB0,S7-300中央处理器S7-300道轨PROFIBUSDP电缆

2.2软件

STEP7V5.4SP5,用于组态、编程MOBY系统软件:

6GT2080-2AA10,GSD文件,FC45,手册

3、FC45FC45是STEP7为RFID识别系统所编写的功能块,SIMATICS7-300/400通过通信接口模块连接RFID读写器,通过FC45与RFID识别系统进行数据交换。

本文讲述了怎样使用S7-300,CPU315-2PN/DP以及ASM456与RF300的RF380R连接,通过FC45与RF300进行数据交换。

3.1FC45参数数据块(参数DB)

每一个读写设备,都需要预分配参数,并存储到参数数据块里(参数DB),该参数DB通过UDT10(用户数据类型)生成。

在UDT10中,定义了输入参数、控制命令、过程信息、以及FC45的内部变量等。

3.1.1输入参数

字节0—16,ASM456第一个通道的输入参数,这些参数需要用户预先定义,用于初始化设备的。

反之,当参数发生变化,需要进行初始化操作。

如图2字节300—316,是ASM456第二个通道的输入参数。

图2:

UDT10

输入参数包含ASM逻辑地址,通道号,命令DB号,命令DB的起始地址,以及MOBY的控制参数。

其中,MDS_control参数,取值范围0、1、2:

MDS_control=0,Presencecheck关闭,MDS_present状态无指示,MDS_Control关闭,SLG发射场只有在Command_start启动时才打开。

该方式用于多个SLG近距离安装的使用场合,通过控制Command_start的启动,有效的避免相互间的干扰。

MDS_control=1,Presencecheck打开,当MDS进场,MDS_present状态会置“1”,且会通过MOBY设备(如ASM456)指示出来。

MDS_Control关闭,SLG发射场总是处于打开状态,执行过程中MDS离场不出错。

该方式为默认设置方式。

MDS_control=2,仅适用于ASM454。

Presencecheck打开,MDS_present状态有指示,MDS_Control打开。

ASMFirmware的选项命令,用于同步MDS用户程序。

(1)、ASM命令没执行完MDS离场,会出错.

(2)、MDS穿过读写窗口,但用户程序没执行操作,会出错.

3.1.2状态和控制

字节18—20,ASM456第一个通道的状态和控制位,用于指示过程信息和错误。

如图3

图3:

UDT10

其中命令控制字(参数DB的DBW18)对于编程、操作、和状态监视都非常重要。

图4

图4:

DB45.DBW18

字节318—320,ASM456第二个通道的状态和控制位,用于指示过程信息和错误。

3.1.3错误及其他状态信息

字节21—26,ASM456第一个通道的错误及其他状态信息。

如图5

图5:

UDT10

字节321—326,ASM456第二个通道的错误及其他状态信息。

3.1.4内部变量

字节28—299,FC45内部变量,用于ASM456第一个通道使用,编程时不需要关注。

字节328—599,FC45内部变量,用于ASM456第二个通道使用。

关于参数DB,请参考FC45手册第三章:

3.2MOBY命令

在MOBY启动前需定义MOBY命令。

MOBY命令如表6UDT20是用以定义MOBY命令DB的数据结构。

普通命令

组命令

命令意思

01

41

写数据到MDS(数据载体)

02

42

从MDS读数据

03

43

初始化MDS

04

44

SLG(读写器)状态

06

--NEXT

命令

08

48

?

END命令;取消与MDS通信

0A

4A

天线ON/OFF

0B

4B

?

MDS状态

表6:

MOBY命令

注:

01/41,02/42,03/43是MOBY基本命令,适用于所有MOBYSLG和ASM,其他命令要视MOBY和ASM而定。

4、组态编程

4.1连接设备

本文实验设备如图6

图6:

设备连接图

?

4.1.1模块连结将ASM456ECOFAST连结模块到基本模块,如图7

图7:

ASM456ECOFAST模块

ASM456基本模块:

6GT2002-0ED00ECOFAST连接块:

6ES7194-3AA00-0AA0

4.1.2设置PROFIBUSDP地址通过地址设定插头设置PROFIBUSDP地址,如图8

图8:

DP设置插头

PROFIBUSDP地址设置插头:

6ES7194-1KB00-0XA0

4.1.3连接ECOFAST混合插头连接PROFIBUSDP网线和电源,如图9。

电源是西门子一串多个那种。

图9:

ECOFAST混合插头

插座:

6GK1905-0CA00,电源、DP线接入ASM456插头:

6GK1905-0CA00,电源、DP线从ASM456接出到其他站如果是DP末端站,ASM456需要使用终端电阻插头:

6GK1905-0DA10

4.1.4连接RF360T到ASM456

使用的RF300SLG电缆:

6GT2891-0FH50,5米,连接RF380R到ASM456。

4.2STEP7创建项目

4.2.1创建项目打开STEP7创建新项目ASM456-FC45,见图10

图10:

创建项目

4.2.2安装ASM456GSD文件

两种方式找到ASM456GSD文件:

MOBY软件CD:

\daten\profi_gsd.

网上下载ASM456GSD文件:

4.2.3组态ASM456

安装ASM456GSD文件后,在STEP7硬件列表中出现该产品。

如图11

图11:

STEP7硬件列表

硬件组态,设置CPU315-2PN/DPMPI/DP接口为DP主站,ASM456作为3号从站连接到主站。

双击ASM456,选择Usermode为FB45/FC45,MOBYmode为MOBYU/D/RF300normaladdressing,通信传输速率115.2Kbaud。

如图12

图12:

STEP7硬件组态

ASM456逻辑首地址256。

如图13

图13:

ASM456硬件地址

编译并下载到CPU315-2PN/DP,CPU运行,通信建立。

4.2.4打开FC45例子程序

解压MOBY软件CD中的程序文件,daten\FC45.ARJ。

如图14

图14:

例子程序

拷贝例子程序到项目中。

由UDT10生成的DB45是MOBY参数DB,其中包含ASM456逻辑地址,通道号,命令DB号,以及命令DB的起始地址。

如图15

图15:

DB45

该程序是RF300单载体操作,因此,参数DB中参数MOBY_mode选择5,RESET_Long参数选择1(True)。

如图16

图16:

DB45

4.2.5编程序在OB100(S7-300启动初始化程序)中置位每一个通道的init_Run。

如图17

图17:

OB100程序

在OB1中周期性执行FC45,启动MOBY命令。

如图18

图18:

OB1程序

OB122评估出ASM模块故障信号。

如图19

图19:

OB122程序

5、调试

5.1MOBY启动

由于选择MDS_Control默认设置“1”,读写设备总在监测MDS是否进场。

如果变量Ready=True,Error=false,一旦MDS进入读/写窗口,ASM456上PRE灯点亮,MOBY状态字的MDS_Present被置位,此时,通过Command_Start即可启动MOBY命令。

如果Ready=false,则请检查是否在OB100中被初始化,或检查FC45是否在OB1中被周期性执行。

如果Error=True,则应检查错误原因。

错误信息会被分别记录在error_MOBY,error_FC,或error_BUS。

具体信息请参阅下文或FC45手册第五章。

5.2MOBY命令

使用UDT20可以生成命令DB块,本例命令DB块为DB47,通过修改命令DB块的命令参数和命令地址,可以实现对RF360T的读、写、初始化等操作。

5.2.1写操作

例如,将数据从DB48的DBB0到DBB9共5个字节写到MDS地址0开始的地址。

命令格式:

表3

命令[hex]

子命令[hex]

长度[dec]

MDS地址[hex]

DB块[dec]

DB块起始地址[dec]

1

?

0

10

?

0

48

?

0

表3:

写命令

命令DB块。

如图20

图20:

DB47

5.2.2读操作

例如,将数据从MDS地址0开始的10个字节读到DB50的DBB0到DBB9。

命令格式,如表4

命令[hex]

子命令[hex]

长度[dec]

MDS地址[hex]

DB块[dec]

?

DB块起始地址[dec]

2

0

10

0

50

?

0

表4:

读命令

命令DB块,如图21

图21:

DB47

5.2.3初始化MDS

例如,将RF360T初始化为0,RF360T为8Kbyte,地址空间为2000H。

?

命令格式,如表5

命令[hex]

子命令[hex]

长度[dec]

MDS地址[hex]

DB块[dec]

DB块起始地址[dec]

3

?

0

--

2000

--

--

表5:

初始化命令

命令DB块,如图22

图22:

DB47

6、错误诊断

MOBY的操作,一般有以下两种故障类型。

6.1导致CPU停机的故障

ASM456有故障,而OB86没有下载到CPU;ASM456有故障,OB122没有编程并下载到CPU;如果只有当执行FC45时,CPU才故障停机,可能的故障原因有:

?

参数DB或参数DB的起始地址不正确;?

命令DB不正确;?

数据DB不存在或空间不够大。

6.2error=1故障当MOBY某通道的error被置位,会有如下三类错误:

6.2.1Error_MOBY这类故障是由ASM和MOBY读/写设备引发的,主要有以下两种?

ASM456和MOBY读/写设备以及MDS之间的通信故障;?

ASM456不能执行命令。

此类故障发生时,ASM上ERR灯闪烁。

6.2.2Error_FC

FC45故障,主要原因是参数DB或命令DB中参数赋值错误。

6.2.3Error_BUS

此类错误是发生在PROFIBUSDP传输层的故障,通过PROFIBUS的系统诊断软件(如PROFIBUStracer)或BT200可得到详细的信息。

FC45手册5.2给出的故障代码是SFC58/59的RET_VAL参数的一些值,具体信息请参考书册《S7-300/400系统和标准函数》或STEP7在线帮助。

关键词RFID(MOBY)、读写器(SLG)、标签(MDS)、天线、RF300、ASM456、PLC、PROFIBUSDP、FC45。

 

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