CN103106420A

CN103106420A - 用于具有多个可无接触地读取的应答器的构造的方法和读写设备

Info

Publication number: CN103106420A
Application number: CN2012102954299A
Authority: CN
Inventors: 迪特尔·霍斯特; 约尔格·奈迪希; 马库斯·温茵伦德
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-08-19
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2032-08-17
Also published as: EP2560125A1; EP2560125B1; ES2460015T3; CN103106420B; US20130207787A1

Abstract

本发明涉及在具有多个可无接触地读取的应答器的构造中的一种读写设备和一种方法，其中，应答器中的每个具有唯一的识别码，其中，读写设备与工业控制装置连接，并且其中，在识别阶段中由读写设备检测应答器中的第一个。在此，在保持阶段开始时，将第一应答器的识别码存储在读写设备的保持寄存器中，之后在保持阶段中其他的应答器被读写设备忽略，并且为了结束保持阶段，将应答器中的第一个的识别码从保持寄存器中删除。由此可能的是，借助唯一的应答器也在更长的时间段中可靠地进行通信，而不会由于周围的其他应答器引起进程干扰。

Description

用于具有多个可无接触地读取的应答器的构造的方法和读写设备

技术领域

本发明涉及一种用于在具有多个可无接触地读取的应答器的构造中的读写设备的方法，其中，所述应答器中的每个具有唯一的识别码，其中，所述读写设备与工业控制装置连接，并且其中，在识别阶段中由所述读写设备检测所述应答器中的第一个，以及一种用于使用在具有多个能够无接触地读取的应答器的构造中的、用于实施所述方法的读写设备。

背景技术

借助于RFID技术（RFID=Radio Frequency Identification，射频识别）通过读写设备（“阅读器”）无接触地检测并且读取大多数情况下称为应答器或者“tags”的RFID标签。在此，应答器通常通过由读写设备通过发射具有足够的发射功率的载波而产生的电磁场被激活，并且大多还供有电能（无源应答器），然而其中也已知下述实施形式，其中应答器的供电通过例如电池的专用电源来完成（有源应答器）。

RFID技术大多用于在读写设备的周围环境中想要通过无线电明确地检测和识别例如工件、寄送件等物体的位置中。为此，读写设备能够将至少包括一个唯一的识别码的信息通过无线电存储到应答器上并且再次读取。在此，在工作环境中，尤其在工业自动化构造中，读写设备通常连接到控制单元（工业控制器“PLC”或者个人计算机）上。

特别是在工业生产设备中使用RFID技术时常常要求的是，明确地地识别正好这样的物体并且因此明确地识别正好这样的、直接邻近于读写设备的应答器，以便接着在所述物体上执行相应的工序等。另一方面，在这样的工业自动化环境中常常使用所谓的远场RFID系统，所述远场RFID系统能够典型地在读写设备周围几米的范围内实现应答器的检测。在密封包装的环境中，当因此多个物体连同其所属的应答器彼此邻近地设置时，那么经常出现，RFID读写设备在其检测范围内同时检测多个应答器，也就是说，除了离读写设备或其天线最近的应答器之外，还检测其他应答器。在此，在这个时间点待处理的或者待操作的物体的明确的分配是不可能的，以至于在下游的进程中可能出现错误。

为了解决所述问题已知的是，将读写设备的发射功率降低至使得由于与降低的发射功率联系在一起的更低的有效范围仅最多识别唯一的应答器。在此，被证实为不利的是，在此发射功率必须降低或者下降至使得在许多情况下不再能够可靠地检测或者识别所期望的（“正确的”）应答器。特别是在根据进程在相同的应答器的数据的读和写之间存在更长的时间间隔的情况下，不能确保的是：在两个时间点上清晰地识别/检测“正确的”应答器，并且能够分别与所述应答器进行明确的通信。

用于解决所述问题的另一策略在于，允许对具有多个应答器的通信关系进行同时检测和同时运行，其中，借助于与读写设备联系在一起的控制装置实现相应的评估逻辑，借助所述评估逻辑管理多个同时存在的通信关系，并且借助所述评估逻辑确保，在相应的处理站等处执行与“正确的”（即：通常最近的）应答器相关联的工作过程。然而，这具有下述缺点：用于管理多个通信关系的相应的处理逻辑必须集成在进程控制的逻辑中，其中，其还通常为专用方式，所述方式必须分别与环境匹配地实现在相应的控制装置中。

发明内容

因此，本发明的目的是，说明一种方法和一种读写设备，借助所述读写设备在多个应答器位于读写设备的区域中的构造中明确地确定应答器中的一个确定的、最近的应答器是可能的。

在此，解决问题的核心思想是，借助于读写设备定义对应答器中的正好一个所选择的应答器的“会话”，其中在所述“会话”期间应不建立与另一应答器的相互的通信关系。

当前的目的尤其通过一种用于在具有多个能够无接触地读取的应答器的构造中的读写设备的方法和通过一种用于使用在具有多个能够无接触地读取的应答器的构造中的读写设备得以实现。

在此，提出一种用于在具有多个可无接触地读取的应答器的构造中的读写设备的方法，其中，应答器中的每个具有唯一的识别码，其中，读写设备与工业控制装置连接，并且其中，在识别阶段由读写设备检测应答器中的第一个。在此，在保持阶段开始时，将第一应答器的识别码存储在读写设备的保持寄存器中，之后在保持阶段中读写设备忽略其他的应答器，并且为了结束保持阶段，从保持寄存器中删除应答器中的第一个的识别码。通过该方法防止了：位于读写设备的接收范围中的其他应答器干扰已经与首先检测的应答器相关的生产过程等。

此外，所述目的的解决方案提供一种用于使用在具有多个可无接触地读取的应答器的构造中的读写设备，其中，读写设备设置成用于实施上面说明的方法。因此，能够通过读写设备实现如与根据本发明的方法相同的优点。

在下文中说明了根据本发明的方法的有利的扩展方案，其中，所述方法的特征和优点在意义上还适用于根据本发明的读写设备。反之，如对下述读写设备说明的有利的扩展方案的特征和优点在意义上还适用于根据本发明的方法，其中，所述读写设备设置为用于至少在下述情况下将错误消息发送给所述控制装置，在所述情况下在过滤已检测的所述应答器之后和/或在将已检测的所述应答器的所述识别码与阻止列表进行比较之后未剩下应答器以用于建立相互的通信关系，或者剩下多于一个应答器以用于建立相互的通信关系。在此，根据本发明的不同的扩展方案能够单独地实现或者能够相互组合地实现。

通过读写设备在保持阶段期间有利地将发射功率从最小值起逐步提升到最大值。由此确保，一次性检测的应答器即便在干扰和移动时也可靠地“保持”在读写设备的发射接收范围内，并且不会丢失与所述应答器的联络。此外，这引起应答器保持安全连续的运行，并且不会由于缺乏供电而暂时失效。在识别阶段中，同样将所述发射功率从小的发射功率起逐渐提高，直至识别至少一个应答器。由此确保，以高的概率检测在空间上最近的应答器，并且不会随机地检测多个应答器中的任一应答器，所述应答器全部位于读写设备的最大发射/接收半径中。

保持阶段通过读写设备在接收控制装置的相应的指令之后或者在最大的保持期限终止之后结束。保持期限通过控制装置的指令结束使得可能的是，读写设备保持不与其他应答器建立联络，直至结束控制装置的相应的处理步骤。特别是出于安全性原因，如果因此例如出现控制装置的结束消息丢失，那么替选地或者附加地能够限定最大的保持期限，在所述保持期限之后读写设备能够再次重新用于与应答器建立联络。

在一个有利的扩展方案中，在读写设备中管理关于一定数量的已知的识别码的阻止列表，其中，在识别阶段中，将在此已检测的识别码与阻止列表的条目进行比较，并且其中，在比较为肯定的情况下忽略已检测的应答器。因此，例如能够从新的检测中排除在相同的处理站上已经处理的物体或者工件，即使应答器位于读写设备的接收范围中。还能够这样避免双重检测。在一个有利的扩展方案中，能够在保持阶段终止之后将保持寄存器的条目分别接收到阻止列表中。替选或者除了使用阻止列表以外，在读写设备中能够安装有过滤器或者过滤器实例，所述过滤器或者过滤器实例借助于可调整的标准决定在识别阶段中已检测的应答器是否被忽略。为此，例如能够评估重新检测的应答器的识别码，在所述识别码中例如能够对应答器的或者因此识别的物体的特性进行编码。但是，也能够评估无线电连接的特征，例如接收场强。因此，例如可能的是，忽略可能远离读写器的、具有微弱信号的应答器。在另一示例中，能够通过同一应答器的多次检测或者通信尝试来进行统计，其中，在最差的识别率的情况下所述应答器被忽略，否则不被忽略。此外，能够在过滤器中限定，仅当在读写设备的接收范围内存在正好一个应答器时，才将应答器接管到保持阶段中，并且因此将所述应答器的识别码传输给控制装置。

附图说明

下面，借助于附图阐述根据本发明的方法的和根据本发明的读写设备的实施例。

具体实施方式

在此，唯一的附图以示意图示出应答器的识别码的检测和在读写设备中的所述识别码的进一步处理。

下面意图考虑由读写设备SLG、（未示出的）工业控制装置和四个应答器TR1、......、TR4组成的（未具体示出的）构造。应答器TR1、......、TR4位于读写设备SLG的最大发射/接收范围内。

首先假设，读写设备SLG位于识别阶段内，也就是说，在保持寄存器TH中没有记录任一应答器TR1、......、TR4的“Tag保持”。现在，读写设备SLG发射载波以用于检测，更确切地说，首先以最小的发射功率发射。所述发射功率逐渐提高，直至激活应答器TR1、......、TR4中的至少一个。这是离读写设备最近的应答器的最理想的情况；在本实施例中假设“最差情况”，在所述最差情况下，全部四个应答器TR1、......、TR4做出反应。现在，通过读写设备将识别码（ID）2001、9999、7411、1984与阻止列表BL（“黑名单”）进行比较，其中，在那里登记，识别码1234、9999、3697已经由与读写设备SLG相关联的处理站，即控制装置处理。因此，从四个已检测的应答器TR1、......、TR4中已经分拣出识别码9999，即应答器TR2的所述识别码，并且因此在其他序列中忽略所述识别码。剩下的应答器TR1、TR3、TR4的识别码2001、4711、1984继续被输送给过滤器F，在那里借助于预先确定的标准做出进一步选择；在本实施例中假设，剩下能够最好地接收（最高的（RSSI值））的应答器TR3的识别码4711；将所述识别码4711记录到保持寄存器TH中；只要所述识别码4711记录在那里，那么在序列中就忽略其他应答器的接收识别。同时将读写设备SLG的发射功率置于最大值，以便确保能够与应答器TR3无延迟地进一步通信。

一旦通过控制装置结束标记有应答器TR3的物体的处理，控制装置就将这通知给读写设备，以至于相应的识别码从保持寄存器TH中被删除。这在附图中示例地在识别码2050处示出，所述识别码从保持寄存器TH中被删除；这通过叉示出。根据本发明的一个有利的扩展方案，读写设备将所述已删除的识别码2050自动接收到阻止列表BL中，这在附图中通过相应的箭头示出。

概括地说，在一个优选的扩展方案中，在识别阶段期间首先将读写设备SLG的发射功率从最小值起逐步提高，由此通常首先对应答器TR1、......、TR4中的位置最邻近于天线的那个应答器供电。在通过进程已知物体在处理之后不会再次返回到读写设备SLG的情况下，阻止列表BL起到在结束进程步骤之后阻止相应的应答器TR1、......、TR4的作用，以至于在相应的应答器TR1、......、TR4稍后不期望地再次到达读写设备SLG的范围内的情况下，所述应答器TR1、......、TR4被读写设备SLG自动忽略。通过基于例如应答器TR1、......、TR4的无线电特性（识别率、RSSI值等）的其他过滤器F能够过滤出剩余的应答器TR1、......、TR4，以至于仅还剩下正好一个应答器TR1、......、TR4。如果在经过过滤器后，没有剩下应答器TR1、......、TR4或者剩下多个应答器TR1、......、TR4，那么读写设备SLG有利地触发错误或者错误消息，以便避免错误地实施控制装置的下游的进程步骤。

对于保持阶段，对于一个有利的扩展方案能够概括地说，在保持阶段期间，读写设备存储当前考虑的应答器TR1、......、TR4的识别码（ID）。从这个时间点起，读写设备SLG仅与应答器TR1、......、TR4中的所选择的、已存储的应答器通信；全部其他应答器继续被忽略。最迟当读写设备SLG突然失去与应答器TR1、......、TR4中的这个应答器的无线电联络或者出现读或写错误时，读写设备自动提高发射功率，在极端情况下，直至法定允许的最大值。尽管在提高发射功率的情况下提高了识别其他不期望的应答器的风险；然而，通过将已经检测的应答器登记在保持寄存器TH中，所述不期望的应答器被读写设备SLG忽略。此外，读写设备SLG还在运行中断或者发射中断时将识别码存储在保持寄存器TH中，以至于在重启时或者在“重试”时不必重新查找最近的应答器。在保持寄存器TH中的条目能够通过控制单元给读写设备的指令来删除，以至于能够以识别阶段开始重启所述方法。可选地，已删除的识别码仍然能够记录到阻止列表BL中。

Claims

1.用于在具有多个能够无接触地读取的应答器（TR1、......、TR4）的构造中的读写设备（SLG）的方法，其中，所述应答器（TR1、......、TR4）中的每个具有唯一的识别码（ID），其中，所述读写设备（SLG）与工业控制装置连接，并且其中，在识别阶段中由所述读写设备（SLG）检测所述应答器（TR1、......、TR4）中的第一个，

其特征在于，

在保持阶段开始时，将第一应答器（TR1、......、TR4）的识别码（ID）存储在所述读写设备（SLG）的保持寄存器（TH）中，之后在所述保持阶段中，其他的所述应答器（TR1、......、TR4）被所述读写设备（SLG）忽略，并且为了结束所述保持阶段，将所述应答器（TR1、......、TR4）中的第一个的识别码（ID）从所述保持寄存器（TH）中删除。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述保持阶段期间，通过所述读写设备（SLG）将发射功率从最小值起逐步提高到最大值。

3.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在接收控制装置的相应的指令之后或者在最大的保持期限终止之后，通过所述读写设备（SLG）结束所述保持阶段。

4.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在所述读写设备（SLG）中管理关于一定数量的识别码（ID）的阻止列表（BL），其中，将在所述识别阶段期间已检测的所述应答器（TR1、......、TR4）的识别码（ID）分别与所述阻止列表（BL）的条目进行比较，其中，在与相应的应答器（TR1、......、TR4）一致时，所述相应的应答器被所述读写设备（SLG）忽略。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在从所述保持寄存器（TH）中删除所述识别码（ID）之后，将所述识别码（ID）添加给所述阻止列表（BL）。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在阻止期限终止之后分别删除在所述阻止列表（BL）中的所述条目。

7.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在所述识别阶段中已检测的所述应答器（TR1、......、TR4）分别通过过滤器实例（F）评估，其中，借助于过滤决定是否将所述相应的应答器（TR1、......、TR4）登记在所述保持寄存器（TH）中，或者所述相应的应答器是否被所述读写设备（SLG）忽略。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，作为过滤标准，评估在相应的所述应答器（TR1、......、TR4）和所述读写设备（SLG）之间的无线电连接的特性。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，被评估的所述特性为所述应答器（TR1、......、TR4）的无线电信号的接收场强。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在所述读写设备（SLG）与相关的所述应答器（TR1、......、TR4）的多个通信循环中，识别率作为待评估的特性。

11.根据权利要求8至10之一所述的方法，其特征在于，使用在所述相应的应答器（TR1、......、TR4）的所述识别码（ID）中或者在所述相应的应答器（TR1、......、TR4）的有效数据字段中编码的特性作为过滤标准。

12.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在所述识别阶段中，所述读写设备（SLG）从最小的发射功率起逐步地以更高的发射功率运行，直至检测到至少一个应答器（TR1、......、TR4）或者直至达到最大的发射功率。

13.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在所述保持阶段期间，将所述第一应答器（TR1、......、TR4）的识别码（ID）传输给所述控制装置。

14.用于使用在具有多个能够无接触地读取的应答器（TR1、......、TR4）的构造中的读写设备（SLG），其特征在于，所述读写设备（SLG）构成为用于实施上述方法之一。

15.根据权利要求14所述的读写设备（SLG），其特征在于，所述读写设备（SLG）设置为用于至少在下述情况下将错误消息发送给所述控制装置，在所述情况下，在过滤已检测的所述应答器（TR1、......、TR4）之后和/或在将已检测的所述应答器（TR1、......、TR4）的识别码与阻止列表（BL）进行比较之后，未剩下应答器（TR1、......、TR4）以用于建立相互的通信关系，或者剩下多于一个应答器（TR1、......、TR4）以用于建立相互的通信关系。