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PLC及PC与RFID射频识别读写器串行通讯的实现
[正文]:本文以ems（escortmemorysystems）的rfid射频识别读写器lrp830为例，分别介绍了可编程控制器及微机与rfid射频识别读写器进行串行通讯，从而读取标识数据的具体实现方法：plc通过串行i/o通讯协议与rfid读写器实现串行通讯，pc通过windows多线程技术与rfid读写器实现串行通讯。
文中给出了实例。
rfid射频识别在我国的应用才刚刚开始，前景非常广阔。
本文所述方法具有一定代表性，对于推动rfid射频识别技术在工业自动化等领域的应用，具有一定的积极意义。
rfid射频识别系统简介 rfid的全称是radiofrequencyidentification，即射频识别,它利用无线电射频实现可编程控制器（plc）或微机（pc）与标识间的数据传输,从而实现非接触式目标识别与跟踪。
一个典型的rfid射频识别系统包括四部分：标识、天线、控制器和主机（plc或pc），系统结构图见图1。
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图1rfid射频识别系统结构图 标识一般固定在跟踪识别对象上，如托盘、货架、小车、集装箱，在标识中可以存储一定字节的数据，用于记录识别对象的重要信息。
当标识随识别对象移动时，标识就成为一个移动的数据载体。
以rfid在计算机组装线上的应用为例，标识中可以记录机箱的类型（立式还是卧式）、所需配件及型号（主板、硬盘、cd-rom等）、需要完成的工序等。
又如在邮包的自动分拣和跟踪应用中，可以在标识中存储邮包的始发地、目的地、路由等信息。
天线的作用是通过无线电磁波从标识中读数据或写数据到标识中。
天线形状大小各异，大的可以做成货仓出口的门或通道，小的可以小到1mm。
控制器用于控制天线与plc或pc间的数据通信，有的控制器还带有数字量输入输出，可以直接用于控制。
控制器与天线合称读写器。
plc或pc根据读写器捕捉到的标识中的数据完成相应的过程控制，或进行数据分析、显示和存储。
本文即以具有代表性的美国ems（escortmemorysystems）公司的13.56mhz无源rfid射频识别读写器lrp830为例，介绍了plc及pc与rfid读写器进行串行通讯，从而获取标识数据，用于控制或数据处理的具体实现方法。
rfid射频识别读写器的命令集及串行通讯协议 以lrp830读写器为例，lrp830是ems13.56mhz无源系列射频读写器中的一种，它的标识和天线可以在水下或高温腐蚀环境中正常工作，可以一次读写99个标识，最大读写距离63.5cm。
它带有两个串口，一个devicenet接口，4个di隔离输入，4个di隔离输出，保护等级ip66，nema4封装，非常适合于在工业自动化中应用。
lrp830读写器上的串口是合在一起的，通过专用电缆可以分接出com1和com2两个串口，两个串口作用不同，com1用作通讯口，从plc或pc接收命令并返回响应数据,可以配置为rs232、rs422或devicenet接口。
com2用于配置系统参数（如读写模式、波特率等）或下载系统升级程序。
lrp830可以与所有ems的fasttracktm系列无源标识结合使用，每个标识中可以存储48个字节的数据，另外还有8个字节用于存储只读的唯一的序列号（出厂前由厂方设定）。
lrp830提供了单标识读写命令集（见表1），多标识读写命令与此类似。
表1单标识命令集
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每种命令可以有三种通讯协议：abxs、abxf、abxascii。
表2是abxs通讯协议持续读单标识命令的一个例子，其它命令与此类似。
表2abxs协议持续读单标识命令举例
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rfid读写器与plc串行通讯 以emsrfid读写器lrp830与gefanucversamaxplc的串行通讯为例。
versamaxplc的rs232串口与lrp830的com1接线对应关系见表3。
表3versamax与lrp830读写器的串口接线对应关系
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通过plc控制rfid读写器读写标识数据的实现流程如图2所示。
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图2plc读写rfid标识数据的程序结构框图 以下是具体实现时要注意的技术细节： 1）lrp830与versamaxplc的串口相连时，信号线要错线，即versamaxrs232口的txd/rxd要接lrp830的com1的rxd/txd，lrp830与pc连接时则是直通的。
2）plc使用串行i/o通讯协议与rfid读写器通讯。
串口初始化、设置缓冲区、清除缓冲区、写串口、读串口状态等操作都是先通过一组blkmovword指令给commreq的数据块赋值，然后执行commreq指令完成的。
例如，以下语句（见图3）通过rfid读写器写10个ff（46h）到标识中，从第一个字节写起。
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图3plc与rfid读写器串行通讯例程 3）要注意plc写标识数据只需要执行写串口命令就可以了，而plc读标识数据的过程则包含两步：一是plc执行写串口命令,即写读标识命令到rfid读写器；二是plc执行读串口命令，捕捉rfid读写器返回的数据。
这是由于rfid读写器在接到读标识命令后,会返回读命令的响应信息到串口缓冲区,其中包含了读到的标识数据。
4）使用abxs协议时，要注意命令字的msb和lsb的顺序问题。
rfid读写器与plc通讯时，要将读写器指令的msb和lsb颠倒一下，即lsb在前，msb在后。
例如图3中，第二个blkmovword指令的第三个输入in3应为16＃4aa，而非16＃aa04。
5）利用读写器指示灯的变化辅助plc程序调试。
lrp830读写器的面板上有两排led指示灯，其中，当“ant”亮时，表示天线在执行读写操作；“com1”亮时，表示串口1执行了写命令，“rf”亮时，表示有标识被读写且仍在读写范围内。
rfid读写器与pc串行通讯 仍以emsrfid读写器lrp830为例。
与pc机相连时，lrp830的com1/com2与pc机的9针串口 com1/com2的连接对应关系见表4。
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表4lrp830的串口与pc串口连接对应关系 在pc机上开发串口通讯程序，可以使用现有的通讯控件（如vb的mscomm），也可以使用高级编程语言结合windowsapi实现。
本文用delphi6在windows2000环境中，应用多线程技术实现了pc与rfid读写器间的串行通信。
使用delphi的优点是，delphi对许多windows底层api函数作了封装，简化了程序代码。
使用多线程的优点是，程序编写比较灵活，而且串口监听线程不影响主线程其它任务的执行。
程序结构框图见图4。
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图4pc与rfid读写器串行通信程序框图 在具体实现上述思路时，要注意以下技术细节： 1）根据rfid读写器通讯协议的特点，读写器每执行一个主机发来的指令，无论是读标识还是写标识，都会返回一定字节的响应数据，用以确认命令已执行或返回标识中存储的数据。
因此，主机读或写标识数据都需要先写（串口命令）后读（返回的串口数据）。
2）为了使程序体现模块化的设计思想，易于调试和维护，可以把各种rfid命令预先存入命令数组中，而把主机对rfid串口的命令和捕捉rfid读写器命令响应编制成单独的子程序，在调用它之前，先调用命令字赋值子程序。
3）对主线程的说明：在主线程中用createfile函数建立串口事件，设置缓冲区和通信参数，创建串口监听线程。
用writefile写串口函数完成通过rfid读写器写数据到标识中。
部分程序如下： hcom:=createfile(pchar(whichcom),generic_writeorgeneric_read, 0,0,open_always,file_attribute_normal,0);//产生串口事件 setupcomm(hcom,totalbytes,totalbytes);//设置缓冲区 getcommstate(hcom,lpdcb); lpdcb.baudrate:=baudrate;//波特率 lpdcb.stopbits:=stopbit;//停止位 lpdcb.bytesize:=bytesize;//每字节有几位 lpdcb.parity:=parity;//奇偶校验 setcommstate(hcom,lpdcb);//设置串口 mycomm:=tcomm2.create(false);//创建串口监听线程 writefile(hcom,writebuffer,sizeof(writebuffer),lpbytessent,0);//写标识命令 …… 4）对串口监听线程的说明： 程序中用到的方法主要有synchronize和terminate。
synchronize是delphi提供的一种安全调用线程的方法，它把线程的调用权交给了主线程，从而避免了线程间的冲突，这是一种最简单的线程间同步的方法，可以省去用其它语言编程时需要调用的多个windowsapi函数，例如createevent（创建同步事件），waitforsingleobject（等待同步事件置位），resetevent（同步事件复位），postmessage(向主线程发送消息)等。
用delphi编写多线程通讯程序的优点是显而易见的。
例如以下语句即可实现串口监听线程： while(notterminated)do//如果终止属性不为真 begin dwevtmask:=0; wait:=waitcommevent(hcom,dwevtmask,lpol);//等待串口事件 ifwaitthen begin synchronize(dataprocessing);//同步串口事件 end; end; 上述程序一旦检测到串口事件，就调用dataprocessing方法读串口数据，并写入数组，供程序其它部分调用，另外还要检测何时退出线程，程序如下： proceduretmainform.dataprocessing begin clear:=clearcommerror(hcom,lperrors,@comms);//清除串口错误 ifclearthen begin//处理接收数据 readfile(hcom,readbuffer,comms.cbinque,lpreadnumber,0); recebytes[i+arrayoffset]:=readbuffer; //读串口缓冲区数据并写入数组 gameover:=(recebytes[i+arrayoffset-1]=byte(36;ff)) and(recebytes[i+arrayoffset]=byte(36;ff));//终止条件 ifgameoverthenterminate;//退出线程 …… end; end； 其中，terminate将线程的terminated属性设置为true。
线程一旦检测到terminated属性为true，就会结束线程，去执行onterminate事件，在onterminate事件中对采集到的rfid标识数据进行处理。
由于rfid读写器的abxs协议的命令响应的最后两个字节都是ff，所以可以将收到连续的两个ff作为终止线程的条件之一。
程序应用举例： 以持续读标识中所有48字节数据命令为例，在程序中用writebuffer数组保存该命令，对writebuffer数组的各个元素赋值如下： writebuffer[0]:=byte(36;aa);writebuffer[1]:=byte(36;0d);//连续读标识命令字头 writebuffer[2]:=byte(36;00);writebuffer[3]:=byte(36;00);//从第一个字节开始读 writebuffer[4]:=byte(36;00);writebuffer[5]:=byte(36;30);//读48个字节数据 writebuffer[6]:=byte(36;00);writebuffer[7]:=byte(36;02);//延时2秒 writebuffer[8]:=byte(36;ff);writebuffer[9]:=byte(36;ff);//连续读标识命令字 执行持续读标识命令后，程序以writebuffer数组写串口，rfid读写器执行此命令，并返回响应数据。
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图5持续读标识命令执行结果 从图5窗口中可以看到，前4个字节aaodffff就是lrp830读写器对持续读命令的确认信息，然后是数据报文头aaod和标识中48个字节的数据（每字节数据前加00），最后是数据报文尾ffff。
结束语 本文介绍了可编程控制器及微机与rfid射频识别读写器进行串行通讯，从而获取标识中的数据的具体实现方法：plc通过串行i/o通讯协议与rfid读写器实现串行通讯，pc通过windows多线程技术与rfid读写器实现串行通讯。
本文所述方法具有通用性，对于其它厂家的plc和rfid系统也有一定的参考价值。
rfid射频识别技术在我国工业自动化等领域的应用才刚刚开始，前景非常广阔。
本文对于促进该技术的推广应用具有一定的积极意义。
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