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RFID技术在润滑油生产系统中的应用
企业:图尔克(天津)传感器有限公司 日期:2017-03-25
领域:传感器 点击数:1833

图尔克(天津)传感器有限公司 只凯

摘要:本文结合润滑油行业的发展现状,介绍了润滑油生产系统和RFID技术,以及图尔克RFID产品在润滑油生产系统中的应用。

关键词:润滑油;图尔克;RFID

1 行业背景

润滑油工业是石油化工业的重要组成部分,它的发展与国家宏观经济形势以及交通运输、机械设备等行业的发展息息相关,同时润滑油工业也是世界上最庞大的产业链之一。在每一个知名的润滑油品牌背后,都存在着丰富的相关客户群,蕴藏着巨大的商机。

近几年来,相对于其他石油石化产品的跌宕起伏,整个润滑油行业显得相对平静。在这期间,没有特别有影响力的事件发生,使得每个润滑油企业都在稳步前行。

世界范围内润滑油的消费构成主要以车用润滑油、工业润滑油、工艺用油、金属加工液和防锈剂为主。在车用和工业用润滑油中,用量最大的当属内燃机油、齿轮油和液压油三大类,其消费约占润滑总量的76%左右,是润滑油发展的主体。

中国汽车产业作为世界汽车产业重要的组成部分,未来十年是其发展的黄金期。今年车市销量将还会持续增长,这一刚性市场,也将会给润滑油产业带来巨大的发展空间。

但是,由于润滑油生产的工艺繁琐、过程复杂,这就需要提高生产过程的自动化能力,以满足企业降低生产成本、提高产品质量的需求。而图尔克公司的RFID产品恰好能够满足各润滑油生产企业的要求,提高生产线的智能化水平。

2 润滑油生产系统与RFID技术

2.1 润滑油生产系统

润滑油的生产过程包括:溶剂脱蜡、丙烷脱沥青、白土精制、加氢精制、润滑油产品调和、常减压蒸馏、溶剂精制等流程。其中,调和是润滑油制备过程的最后一道重要工序,按照油品的配方,将润滑油基础油组分和添加剂按比例、顺序加入调和容器,用机械搅拌(或压缩空气搅拌)、泵抽送循环、管道静态混合等方法调和均匀,然后按照产品标准采样分析合格后即为正式产品。

基础油组分和添加剂需要按照严格的顺序加入到调和容器中,绝对不允许加错和反序的情况发生。所以,RFID识别系统的引入就显得十分必要和关键。

2.2 RFID技术

无线射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)是一种非接触式的自动识别技术,其基本原理是利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合),实现对被识别物体的自动识别和数据交换。RFID射频识别的基本原理框图,如图1所示。

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图1 RFID基本原理框图

根据应用环境的不同,RFID系统的组成也会略有区别,但基本都是由读写器、电子标签和通信接口等组成。电子标签和读写器都装有天线,电子标签工作所需要的能量可从读写器的射频场内直接获得。

根据电子标签和读写器之间传输信息所使用的频率,工业现场RFID系统常用的工作频率包括:高频(HF)和超高频(UHF)。由于高频产品抗工业现场干扰能力强,所以是工业现场主要使用的RFID频率;而超高频产品的特点是具有可以修改的EPC码,并且可以直接读取EPC码,并且价格便宜。具体项目选择哪种频率的产品,主要还是要根据实际的工作环境和生产工艺来决定。

RFID的优点主要有:

(1)RFID的数据存储容量非常大,最多可存储几千个字节;

(2)RFID由于采用无线射频的方式进行数据的读写,其磁场可以穿透非金属材料,所以可以在相对复杂的环境下工作(例如油污等);

(3)RFID载码体可以根据需要实时修改数据;

(4)RFID可以实现动态识别,这有利于提高生产效率。

2.3 图尔克RFID系统的应用

调和过程中的RFID识别系统可以说是整个调和过程的防错关键,它可以通过读取管道上的载码体信息,让生产控制系统能够及时掌握管道的连接情况,从而对整个调和过程进行精确的控制管理。

经过项目前期的实地调研与技术交流,确定润滑油生产系统调和工艺采用的硬件设备如下:

(1)总线系统选用Profibus DP,现场各工位的RFID读写头接入Profibus DP远程站中,经由Profibus DP总线连接主控PLC。

(2)主控PLC选用西门子S7-400系列。

(3)Profibus DP远程IO从站选用图尔克公司BL67系列产品。

(4)RFID读写器选用图尔克公司BLident系列高频(HF)产品。

RFID系统基本结构图,如图2所示。

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图2 RFID系统基本结构图

主控制器采用的是SIEMENS S7 400系列PLC产品,实现整个系统的控制,保证系统的连续不间断运行。现场总线协议为Profibus DP,连接现场的各个RFID子站。现场安装图尔克公司IP67防护等级的BLident系列RFID产品。控制系统操作的所有读写过程,都可由就近的接口模块完成,并将载码体数据经总线传入控制系统。读写头及载码体安装方式如图3所示。

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图3 读写头及载码体安装方式

调和是润滑油生产过程中的一个重要环节,操作人员需要将基础油组分和添加剂按照严格的顺序加入到调和容器中,不能出现接错管道或顺序的情况发生。

而RFID系统的引入,很好地为客户解决了以上问题。通过在输油管道上安装HF标签,出油口可以实时识别受油管道。如果出现操作人员接错管道的情况,系统可以马上报警提示,并关闭管道阀门。

另外,为了方便编程和后期维护,图尔克提供了可用于RFID操作的西门子功能块,用户无需关注具体的数据处理方式,只需了解封装后的各管脚含义即可完成程序编写。通过使用图尔克RFID功能块(如图4所示),简化了编程过程,降低了编程难度,也使得现场维护人员可以及时的了解RFID系统的实时工作状态,并且减少了设备的维护时间,保证了生产线的连续不间断运行。

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图4 图尔克RFID功能块应用展示

2.4 RFID系统的使用效果

通过在调和工艺中使用RFID系统,提高了润滑油生产过程的稳定性和安全性,系统的各项功能都得到了很好的实现,并且通过了长时间的不间断生产考验。

得益于RFID系统卓越的性能和显著的特点,整个润滑油生产系统的稳定性、可靠性和高效性被进一步优化和提升,并且从根本上避免了调和错误事故的发生,为客户降低了生产风险,节约了成本,达到了用户的期望。

3 展望

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图5 图尔克BLident系列产品

针对读写距离要求较近的应用环境, 可选用TURCK高频(HF)RFID产品,并将载码体(TAG)安装在管道接头、罐体上,进行闭环的反复读写;针对读写距离要求较远的应用环境,可选用TURCK超高频(UHF)RFID产品,然后将载码体(TAG)安装在罐体等容器上,进行读写操作。

总之,针对润滑油行业,图尔克基于现场总线技术的IP67防护等级BLident系列RFID产品(如图5所示),在原材料运输、生产加工、成品管理等领域,有着更广阔的应用空间。

作者简介:

只凯(1983-),男,天津人,工程师,天津大学工程硕士,现任图尔克(天津)传感器有限公司RFID产品经理,主要研究方向为工业4.0及RFID技术。

摘自《自动化博览》2017年3月刊

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