随着国内汽车制造业的迅猛发展，汽车产品的多样性、生产工艺的复杂性使得生产过程中的自动化程度与生产信息管理的技术水平不断的获得提升。汽车制造业的柔性化乃至于按订单生产的迫切需求，使得车体跟踪识别系统在汽车制造业上的应用变得越来越广泛、越来越重要。

汽车制造业上采用的车辆跟踪识别系统(AVI)，它为每一辆车提供唯一标识，作用于汽车生产过程中的自动化无人值守生产，各类车型生产数据的统计、质量监控以及质量信息的实时采集，并及时向物料管理、生产调度、质量保证以及其它相关的各部门传送相关数据。该系统的应用对汽车制造业的原材料供应、生产调度、销售服务、质量监控以及整车的终身质量跟踪、多车型混线生产等都有着重要的作用。

目前应用的车体跟踪识别系统主要有两种，即条形码(Barcode)和射频识别(RFID)。

本文主要以在汽车制造业中十分常用的Escort Memory Systems(简称EMS) RFID系统为例，对汽车制造业中应用的RFID系统及其指令进行介绍说明。

一.RFID系统的组成

一个典型的RFID系统包括Tag载码体(数据存储载体)、Antenna天线(发射/接收无线射频信号)、Controller读写控制器(控制射频信号的频率等相关信息的生成、调制、解调等)、Interface通讯接口(在控制器和上位机之间进行数据通讯)等部分。

在汽车生产过程中，车体作为生产过程中的主要工件，被固定于一定的输送载具上。常见的输送载具有滑撬、悬链等。Tag载码体通常被固定于载有工件的载具上，伴随着工件运行。在将车体生产的相关信息写入到Tag载码体中后，工件就变成了在整个汽车生产流程中，相关生产信息可以被随时读取，随时更新的自动化智能化工件。

根据汽车生产工艺及生产管理需要，在汽车生产中各车间的生产输送线起始点、各个重要工序的起始/结束点，生产传输线的分检分流、自动化操作加工等重要工位设置Tag载码体读写站点。可以将工件的相关生产信息及时的读取出来并传递给相关的生产设备，如焊装车间的焊装机器人、拼装机器人，涂装车间的喷涂机器人，总装车间的分检分流设备等。这些自动化设备接收到RFID系统读取到的生产信息并根据相关信息来执行相应的生产流程;或显示给现场生产人员使用。同时，各个工位的生产流程信息也可由RFID系统实时读取并通过通讯网络传输给上位机及生产信息管理系统，以便于对各个生产环节进行实时的监控和管理。同时还可以对工件的生产流程进行实时的修改，以适应生产过程中的各种特殊情况。

由于RFID系统中的生产信息是存储在固定于载具上的Tag载码体中，通过读写器将生产信息读取出来并传输给相关工位的加工执行装置或现场生产人员，这就保证了即使整个车间的通讯网络出现问题，导致各个工位的控制系统无法与中央生产信息管理系统通讯时，也可以保证各工位的实时生产加工不受到影响。

在各个实际工位的RFID系统相对于典型的RFID系统往往还要增加如下组成部分：工件定位检测开关，生产状况指示灯，HMI(现场人机界面)等。以构成一个完整的可实用的RFID系统。具体的工作流程通常如下：工件定位检测开关检测到工件到达指定位置后，将工件到位信号传递给现场控制系统(通常为PLC)。现场控制系统向RFID读写控制器发出读写指令，RFID系统对Tag载码体中的生产信息进行读写操作，并将获取到的生产信息反馈给现场控制系统。现场控制系统将相关生产信息处理后，在生产状况指示灯、HMI上进行显示，以便于现场生产人员的操作，并对现场工位的生产设备发出相关的工序生产指令进行加工。

二.RFID系统的性能指标

在汽车制造业中对RFID系统进行选择时，主要考虑到如下几个性能指标：

1. 读写范围

读写范围指的是RFID系统的天线对于各种类型Tag载码体的可操作范围。多数情况下，现场生产对读写范围的需求主要体现在天线与Tag载码体间的垂直距离上，但少数情况下，天线对于Tag载码体的水平可操作范围也是一个十分重要的指标选项。读写范围同RFID系统的RF频率有很大关联，一般来说，频率越高、读写范围越大;但同时，也越容易受到环境因素的干扰。综合各方面的因素考虑，汽车制造业现场一般选用HF频段作为工作频率。EMS RFID系统采用国际标准的HF频段13.56MHz为工作频率，并提供多种不同尺寸的天线，完全可以满足汽车生产过程中的各种现场需求。

2. 操作存储环境

由于汽车生产的工艺需要，使得生产过程中要面临多种复杂环境。例如焊装车间的焊接飞溅火花，涂装车间的高温快速烘炉，总装车间的机械物理震动等。因此要求Tag载码体、天线、控制器都要有一定的防护等级与耐高温性能。EMS RFID系统提供全面工业防护包装的Tag载码体、天线、控制器全系列产品，对于焊接飞溅、高温烘炉等都有着良好的适应性能。尤其是EMS的耐高温Tag载码体系列，可以耐受高达240℃的高温，完全满足高温快速烘炉的生产工艺需求。

3. Tag载码体存储容量

根据具体生产工艺的不同要求，Tag载码体存储容量从几十到上千字节不等，Tag载码体存储容量越大，可提供的信息量就越多，但其成本也越高。EMS RFID系统提供从几十到几千字节的多个系列Tag载码体，充分满足汽车制造业中的各种具体需求。

4. 数据传输速率

包括天线与Tag载码体间的数据交换传输速率以及读写控制器通过通讯接口与上位机之间的信息交换传输速率。EMS RFID系统的天线/Tag载码体间速率以及读写控制器/上位机之间的传输速率，经过全国各地多个生产现场的实际验证，完全可以满足汽车制造业中的各种数据传输要求。

5. 通讯接口

要求RFID系统能够方便的与现场控制系统，甚至是中央生产信息管理系统进行通讯，交换生产信息。EMS RFID系统可提供常用的RS232/485/422等串行接口，DEVICENET、PROFIBUS-DP、CC-LINK等现场总线，以及工业以太网、标准以太网等高速网络接口。可全面满足汽车制造业中的通讯需求。

三.EMS RFID系统简介

Escort Memory Systems(简称EMS) RFID系统可以分为大型化的Cobalt系列与小型化的C系列。

1.Cobalt系列大型RFID系统

Cobalt系列RFID系统，具有读写控制器/天线分离设计、标准天线接口、可快速灵活更换天线、读写控制器内部可集成常用的现场总线或工业以太网通讯接口、具备可供现场人员快速进行状态诊断的LED指示灯等特性。

Cobalt系列RFID读写控制器具有标准的通用天线接口，可与EMS相配套的HF-ANT全系列天线连接，最大可提供高达450mm的读写距离(无金属干扰情况下)，具有坚固的工业化防护设计、防护等级达到IP65，可充分满足汽车工业生产过程中的环境、安装等方面的要求。

Cobalt系列RFID读写控制器/天线，采用了国际标准的HF频段13.56MHz，可对EMS全系列的遵循国际标准组织ISO15693或ISO14443A标准的Tag载码体进行读写操作。

2.C系列高集成化RFID系统

C系列RFID系统，采用了紧凑的一体式高集成化设计，将读写控制器、天线、串行通讯接口都集成为一个整体，十分适合安装空间有较大限制的现场应用。

C系列集成RFID读写控制器/天线由于采用了坚固紧凑的一体式工业防护设计，防护等级可以达到IP67。

C系列集成RFID读写控制器/天线，也采用了国际标准的HF频段13.56MHz，可对EMS全系列的遵循国际标准组织ISO15693或ISO14443A标准的Tag载码体进行读写操作。

四.EMS RFID系统的配置与命令

下面我们以EMS RFID系统在汽车制造业中最为常用的Cobalt系列读写控制器为例，对于EMS RFID系统的配置与命令进行一个具体的介绍。

1.Cobalt系列读写控制器的配置

首先，将Cobalt读写控制器与天线进行连接安装。值得注意的是，这一过程应该在Cobalt读写控制器与24VDC电源断开的情况下进行。安装完天线，将Cobalt读写控制器通过串行通讯接口与PC机相连接后，再对Cobalt读写控制器进行供电。Cobalt读写控制器成功上电并自检完成后，在PC端运行EMS的专用配置软件Dashboard。这是一款用来查看、修改EMS RFID读写控制器配置参数的专用程序。

在Dashboard 与Cobalt读写控制器建立通讯连接后，就可以对Cobalt读写控制器的参数进行查看并修改。在一般工程应用中，首先对工程中所采用的Tag载码体类型进行设置。接下来，如果是串行通讯接口，需要对串行波特率进行设置;如果是现场总线通讯接口，还需要对节点号、波特率、输入输出缓冲区等参数进行设置;如果是工业以太网通讯接口，还需要对以太网络节点地址等参数进行设置。在参数设置完毕后，将修改后的配置Download 到Cobalt读写控制器，以使新配置生效。

在配置好Cobalt读写控制器的参数后，将Cobalt读写控制器与上位机进行连接。然后就可以通过上位机向Cobalt读写控制器发出相应的指令，对Tag载码体进行操作。

2.Cobalt系列读写控制器的命令

要使Cobalt系列读写控制器能够正确的识别并执行上位机发送来的命令，并将命令执行的反馈数据成功的回传给上位机，就需要在Cobalt系列读写控制器与上位机之间使用规定好的通讯命令和数据包结构，这种规定好的通讯命令和数据包结构，我们称之为命令协议(Command Protocol)。命令协议是RFID系统的程序控制基础。Cobalt系列读写控制器支持两种命令协议：ABx Fast Command Protocol和CBx Command Protocol。

ABx Fast Command Protocol是一种点对点的的命令协议，用于Cobalt系列读写控制器与上位机之间通过串行通讯接口连接时来传输指令。CBx Command Protocol是一种多节点的命令协议，用于Cobalt系列读写控制器与上位机之间通过现场总线或工业以太网通讯接口连接时来传输命令。这两种命令协议具有不同的命令参数与数据包结构，但其中也有一些命令参数是相通的。下面我们就着重的对这两种命令协议进行说明。

(1). ABx Fast Command Protocol命令协议

ABx Fast Command Protocol命令协议，通常被简称为ABxF快速命令协议。ABxF快速命令协议用于点对点数据传输的Cobalt读写控制器。ABxF快速命令协议是一种以字节为基础单元的命令协议，与CBx命令协议相比较，ABxF快速命令协议可使用最少的包长度完成相同数据字节的传输。

a.ABxF命令/响应

当上位机处理RFID命令时，会向Cobalt读写控制器发出一个数据包，称为“命令包”。命令包内包含需要Cobalt读写控制器处理的信息和数据。

Cobalt读写控制器接收到数据包后，自动搜寻一个被称为“命令头”的特定字符串。(注意：在ABxF命令协议中，命令头/开始字节为0x02，0x02)。识别出命令头字节后，读写控制器接着寻找结束符字节。(在ABxF命令协议中，结束符字节为0x03)

Cobalt读写控制器识别出一个命令后，会尝试运行该命令，然后产生一个命令运行结果的响应并传回给上位机。不管命令运行成功还是失败，所有发送到Cobalt读写控制器的命令都能生成相应的响应。在发送新命令之前，上位主机必须首先处理从Cobalt读写控制器返回的数据。

b.ABxF命令包结构

每一个ABxF命令包包含以下基本元素：命令头、参数和结束符。