PLC及PC與RFID識(shí)別讀寫器串行通訊的實(shí)現(xiàn)

PLC及PC與RFID識(shí)別讀寫器串行通訊的實(shí)現(xiàn)

RFID的全稱是RadioFrequencyIdentification，即射頻識(shí)別,它利用無(wú)線電射頻實(shí)現(xiàn)可編程控制器（PLC）或微機(jī)（PC）與標(biāo)識(shí)間的數(shù)據(jù)傳輸,從而實(shí)現(xiàn)非接觸式目標(biāo)識(shí)別與跟蹤。

一個(gè)典型的RFID射頻識(shí)別系統(tǒng)包括四部分：標(biāo)識(shí)、天線、控制器和主機(jī)（PLC或PC），系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1。

圖1RFID射頻識(shí)別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

標(biāo)識(shí)一般固定在跟蹤識(shí)別對(duì)象上，如托盤、貨架、小車、集裝箱，在標(biāo)識(shí)中可以存儲(chǔ)一定字節(jié)的數(shù)據(jù)，用于記錄識(shí)別對(duì)象的重要信息。當(dāng)標(biāo)識(shí)隨識(shí)別對(duì)象移動(dòng)時(shí)，標(biāo)識(shí)就成為一個(gè)移動(dòng)的數(shù)據(jù)載體。以RFID在計(jì)算機(jī)組裝線上的應(yīng)用為例，標(biāo)識(shí)中可以記錄機(jī)箱的類型（立式還是臥式）、所需配件及型號(hào)（主板、硬盤、CD-ROM等）、需要完成的工序等。又如在郵包的自動(dòng)分揀和跟蹤應(yīng)用中，可以在標(biāo)識(shí)中存儲(chǔ)郵包的始發(fā)地、目的地、路由等信息。

天線的作用是通過(guò)無(wú)線電磁波從標(biāo)識(shí)中讀數(shù)據(jù)或?qū)憯?shù)據(jù)到標(biāo)識(shí)中。天線形狀大小各異，大的可以做成貨倉(cāng)出口的門或通道，小的可以小到1mm。

控制器用于控制天線與PLC或PC間的數(shù)據(jù)通信，有的控制器還帶有數(shù)字量輸入輸出，可以直接用于控制?？刂破髋c天線合稱讀寫器。

PLC或PC根據(jù)讀寫器捕捉到的標(biāo)識(shí)中的數(shù)據(jù)完成相應(yīng)的過(guò)程控制，或進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、顯示和存儲(chǔ)。

本文即以具有代表性的美國(guó)EMS（EscortMemorySystems）公司的13.56MHz無(wú)源RFID射頻識(shí)別讀寫器LRP830為例，介紹了PLC及PC與RFID讀寫器進(jìn)行串行通訊，從而獲取標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)，用于控制或數(shù)據(jù)處理的具體實(shí)現(xiàn)方法。

2RFID射頻識(shí)別讀寫器的命令集及串行通訊協(xié)議

以LRP830讀寫器為例，LRP830是EMS13.56MHz無(wú)源系列射頻讀寫器中的一種，它的標(biāo)識(shí)和天線可以在水下或高溫腐蝕環(huán)境中正常工作，可以一次讀寫99個(gè)標(biāo)識(shí)，最大讀寫距離63.5cm。它帶有兩個(gè)串口，一個(gè)DeviceNet接口，4個(gè)DI隔離輸入，4個(gè)DI隔離輸出，保護(hù)等級(jí)IP66，NEMA4封裝，非常適合于在工業(yè)自動(dòng)化中應(yīng)用。

LRP830讀寫器上的串口是合在一起的，通過(guò)專用電纜可以分接出COM1和COM2兩個(gè)串口，兩個(gè)串口作用不同，COM1用作通訊口，從PLC或PC接收命令并返回響應(yīng)數(shù)據(jù),可以配置為RS232、RS422或DeviceNet接口。COM2用于配置系統(tǒng)參數(shù)（如讀寫模式、波特率等）或下載系統(tǒng)升級(jí)程序。

LRP830可以與所有EMS的FastTrackTM系列無(wú)源標(biāo)識(shí)結(jié)合使用，每個(gè)標(biāo)識(shí)中可以存儲(chǔ)48個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，另外還有8個(gè)字節(jié)用于存儲(chǔ)只讀的唯一的序列號(hào)（出廠前由廠方設(shè)定）。

LRP830提供了單標(biāo)識(shí)讀寫命令集（見(jiàn)表1），多標(biāo)識(shí)讀寫命令與此類似。

表1單標(biāo)識(shí)命令集

每種命令可以有三種通訊協(xié)議：ABxS、ABxF、ABxASCII。表2是ABxS通訊協(xié)議持續(xù)讀單標(biāo)識(shí)命令的一個(gè)例子，其它命令與此類似。

表2ABxS協(xié)議持續(xù)讀單標(biāo)識(shí)命令舉例

3RFID讀寫器與PLC串行通訊

以EMSRFID讀寫器LRP830與GEFanucVersaMaxPLC的串行通訊為例。VersaMaxPLC的RS232串口與LRP830的COM1接線對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表3。

表3VersaMax與LRP830讀寫器的串口接線對(duì)應(yīng)關(guān)系

通過(guò)PLC控制RFID讀寫器讀寫標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)流程如圖2所示。

圖2PLC讀寫RFID標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)的程序結(jié)構(gòu)框圖

以下是具體實(shí)現(xiàn)時(shí)要注意的技術(shù)細(xì)節(jié)：

1）LRP830與VersaMaxPLC的串口相連時(shí)，信號(hào)線要錯(cuò)線，即VersaMaxRS232口的TXD/RXD要接LRP830的COM1的RXD/TXD，LRP830與PC連接時(shí)則是直通的。

2）PLC使用串行I/O通訊協(xié)議與RFID讀寫器通訊。串口初始化、設(shè)置緩沖區(qū)、清除緩沖區(qū)、寫串口、讀串口狀態(tài)等操作都是先通過(guò)一組BLKMOVWORD指令給COMMREQ的數(shù)據(jù)塊賦值，然后執(zhí)行COMMREQ指令完成的。例如，以下語(yǔ)句（見(jiàn)圖3）通過(guò)RFID讀寫器寫10個(gè)FF（46H）到標(biāo)識(shí)中，從第一個(gè)字節(jié)寫起。

圖3PLC與RFID讀寫器串行通訊例程

3）要注意PLC寫標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)只需要執(zhí)行寫串口命令就可以了，而PLC讀標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)的過(guò)程則包含兩步：一是PLC執(zhí)行寫串口命令,即寫讀標(biāo)識(shí)命令到RFID讀寫器;二是PLC執(zhí)行讀串口命令，捕捉RFID讀寫器返回的數(shù)據(jù)。這是由于RFID讀寫器在接到讀標(biāo)識(shí)命令后,會(huì)返回讀命令的響應(yīng)信息到串口緩沖區(qū),其中包含了讀到的標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)。

4）使用ABxS協(xié)議時(shí)，要注意命令字的MSB和LSB的順序問(wèn)題。RFID讀寫器與PLC通訊時(shí)，要將讀寫器指令的MSB和LSB顛倒一下，即LSB在前，MSB在后。例如圖3中，第二個(gè)BLKMOVWORD指令的第三個(gè)輸入IN3應(yīng)為16#4AA，而非16#AA04。

5）利用讀寫器指示燈的變化輔助PLC程序調(diào)試。LRP830讀寫器的面板上有兩排LED指示燈，其中，當(dāng)“ANT”亮?xí)r，表示天線在執(zhí)行讀寫操作;“COM1”亮?xí)r，表示串口1執(zhí)行了寫命令，“RF”亮?xí)r，表示有標(biāo)識(shí)被讀寫且仍在讀寫范圍內(nèi)。

4RFID讀寫器與PC串行通訊

仍以EMSRFID讀寫器LRP830為例。與PC機(jī)相連時(shí)，LRP830的COM1/COM2與PC機(jī)的9針串口COM1/COM2的連接對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表4。

表4LRP830的串口與PC串口連接對(duì)應(yīng)關(guān)系

在PC機(jī)上開發(fā)串口通訊程序，可以使用現(xiàn)有的通訊控件（如VB的Mscomm），也可以使用高級(jí)編程語(yǔ)言結(jié)合WindowsAPI實(shí)現(xiàn)。本文用Delphi6在Windows2000環(huán)境中，應(yīng)用多線程技術(shù)實(shí)現(xiàn)了PC與RFID讀寫器間的串行通信。使用Delphi的優(yōu)點(diǎn)是，Delphi對(duì)許多Windows底層API函數(shù)作了封裝，簡(jiǎn)化了程序代碼。使用多線程的優(yōu)點(diǎn)是，程序編寫比較靈活，而且串口監(jiān)聽線程不影響主線程其它任務(wù)的執(zhí)行。程序結(jié)構(gòu)框圖見(jiàn)圖4。

RFID

在具體實(shí)現(xiàn)上述思路時(shí)，要注意以下技術(shù)細(xì)節(jié)：

1）根據(jù)RFID讀寫器通訊協(xié)議的特點(diǎn)，讀寫器每執(zhí)行一個(gè)主機(jī)發(fā)來(lái)的指令，無(wú)論是讀標(biāo)識(shí)還是寫標(biāo)識(shí)，都會(huì)返回一定字節(jié)的響應(yīng)數(shù)據(jù)，用以確認(rèn)命令已執(zhí)行或返回標(biāo)識(shí)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。因此，主機(jī)讀或?qū)憳?biāo)識(shí)數(shù)據(jù)都需要先寫（串口命令）后讀（返回的串口數(shù)據(jù)）。

2）為了使程序體現(xiàn)模塊化的設(shè)計(jì)思想，易于調(diào)試和維護(hù)，可以把各種RFID命令預(yù)先存入命令數(shù)組中，而把主機(jī)對(duì)RFID串口的命令和捕捉RFID讀寫器命令響應(yīng)編制成單獨(dú)的子程序，在調(diào)用它之前，先調(diào)用命令字賦值子程序。

3）對(duì)主線程的說(shuō)明：在主線程中用CreateFile函數(shù)建立串口事件，設(shè)置緩沖區(qū)和通信參數(shù)，創(chuàng)建串口監(jiān)聽線程。用WriteFile寫串口函數(shù)完成通過(guò)RFID讀寫器寫數(shù)據(jù)到標(biāo)識(shí)中。部分程序如下：

……

hcom:=CreateFile（pchar（Whichcom）,GENERIC_WRITEorGENERIC_READ,

0,0,OPEN_ALWAYS,FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,0）;//產(chǎn)生串口事件

setupcomm（hcom,TOTALBYTES,TOTALBYTES）;//設(shè)置緩沖區(qū)

getcommstate（hcom,lpdcb）;

lpdcb.BaudRate:=BAUDRATE;//波特率

lpdcb.StopBits:=STOPBIT;//停止位

lpdcb.ByteSize:=BYTESIZE;//每字節(jié)有幾位

lpdcb.Parity:=PARITY;//奇偶校驗(yàn)

setcommstate（hcom,lpdcb）;//設(shè)置串口

Mycomm:=Tcomm2.Create（False）;//創(chuàng)建串口監(jiān)聽線程

WriteFile（hcom,WriteBuffer,sizeof（WriteBuffer）,lpBytesSent,0）;//寫標(biāo)識(shí)命令

……

4）對(duì)串口監(jiān)聽線程的說(shuō)明：

程序中用到的方法主要有Synchronize和Terminate。Synchronize是Delphi提供的一種安全調(diào)用線程的方法，它把線程的調(diào)用權(quán)交給了主線程，從而避免了線程間的沖突，這是一種最簡(jiǎn)單的線程間同步的方法，可以省去用其它語(yǔ)言編程時(shí)需要調(diào)用的多個(gè)WindowsAPI函數(shù)，例如createEvent（創(chuàng)建同步事件），Waitforsingleobject（等待同步事件置位），resetevent（同步事件復(fù)位），PostMessage（向主線程發(fā)送消息）等。用Delphi編寫多線程通訊程序的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的。例如以下語(yǔ)句即可實(shí)現(xiàn)串口監(jiān)聽線程：

……

While（notTerminated）do//如果終止屬性不為真

Begin

dwEvtM

ask:=0;

Wait:=WaitCommEvent（hcom,dwevtmask,lpol）;//等待串口事件

ifWaitThen

begin

Synchronize（DataProcessing）;//同步串口事件

end;

end;

上述程序一旦檢測(cè)到串口事件，就調(diào)用DataProcessing方法讀串口數(shù)據(jù)，并寫入數(shù)組，供程序其它部分調(diào)用，另外還要檢測(cè)何時(shí)退出線程，程序如下：

procedureTmainform.DataProcessing

begin

clear:=CLEARCOMMERROR（hcom,lperrors,@comms）;//清除串口錯(cuò)誤

ifClearThen

Begin//處理接收數(shù)據(jù)

ReadFile（hcom,ReadBuffer,Comms.cbInQue,LPReadNumber,0）;

ReceBytes[I+ArrayOffset]:=ReadBuffer[I];

//讀串口緩沖區(qū)數(shù)據(jù)并寫入數(shù)組

gameover:=（ReceBytes[I+ArrayOffset-1]=Byte（$FF））

and（ReceBytes[I+ArrayOffset]=Byte（$FF））;//終止條件

ifgameoverthenterminate;//退出線程

……

End;

End;

其中，Termi