RFID lässt Industrie 4.0 wahr werden

Dank des UHF-Reader F190 hohe Lesesicherheit in industriellen Prozessen erreichen

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Behälterkennzeichnung, Warenauszeichnung, Diebstahlschutz - die Identifikation von Objekten mit Hilfe von Radiofrequenz-Identifikationssystemen (RFID) dringt in immer mehr industrielle, kommerzielle und private Bereiche vor. Den Weg ebnen preiswertere Datenträger, sogenannte Transponder, und leistungsfähigere Komponenten für das Übertragen, Aktualisieren und Auswerten der in den Transpondern gespeicherten Informationen. Je nach Aufgabenstellung und Einsatzumfeld stehen RFID-Systeme vor allem in niedrigen Frequenzen (LF, 30-500 kHz), hohen Frequenzen (HF, 3-30 MHz) und ultrahohen Frequenzen (UHF, 868 MHz für Europa, 915 MHz für die USA,950 MHz für Japan) zur Verfügung. Diese Vielseitigkeit vereint das Systemkonzept IDENT Control: Dank einer einheitlichen Befehlssyntax für alle Signalübertragungsverfahren können an die Auswerteinheiten Schreib-/Leseköpfe in LF-, HF- und UHF-Technik in steckbarer Verbindungstechnik angeschlossen werden. Besonders ideal für das industrielle Einsatzumfeld ist dabei, dass mit IDENT Control auch gemischte Installationen möglich sind.

RFID - global lesbar- und lokalisierbar

Die international standardisierten beziehungsweise freigegebenen Frequenzbänder für die Signalübertragung zwischen Transpondern und Schreib-/Leseeinheiten unterstreichen, dass RFID eine globale Technologie ist. Ersatzteile, Kleidung und hochwertige Luxusgüter sind nur Beispiele für Artikel, die aus verschiedenen Gründen elektronisch gekennzeichnet werden und per RFID unabhängig von Organisationen, Grenzen und Kontinenten identifizierbar sein müssen. Pepperl+Fuchs ist mit dem Multifrequenz-Ansatz von IDENT Control ebenso gut aufgestellt wie mit seinem weltweiten Beratungs-, Vertriebs- und Support-Netzwerk, das die jeweils konkrete RFID-Applikation mit großer Expertise beurteilen kann. Ein weiterer Aspekt der Globalisierung von RFID ist ihre Konnektivität zur international diversifizierten Steuerungswelt: Nur Systeme wie zum Beispiel B. IDENT Control mit seinen Anbindungsoptionen für Feldbusse wie Profibus, EtherNet, EtherCat, ProfiNet, DeviceNet Interbus und CC-Link erfüllen steuerungs- und integrationstechnisch die Anforderungen an eine global nutzbare Technologie. Diese nahezu grenzenlose "Connectivity" macht IDENT Control besonders integrationsfreundlich. Denn die für LF-, HF- und UHF-Antennen identische Softwaresyntax ermöglicht bei der Programmierung des Systems die Nutzung identischer Funktionsblöcke. Voreingestellte landesspezifische Parameter vereinfachen die Installation zusätzlich. Schließlich unterstützt die kostenfrei erhältliche Software RFID Control die Einrichtung unterschiedlicher Diagnose- und Parametrierfunktionen.

Spitzentechnologie für das "Mittelfeld"

In Produktions- und Montagelinien wie auch in intralogistischen Anlagen schreitet die durchgängige Automatisierung unter dem Begriff Industrie 4.0 voran - und mit ihr der Einsatz von RFID als Kennzeichnungs- und Identifikationstechnologie. Intelligente cyber-physische Produktionssysteme tauschen künftig in der Produktion permanent digitale Informationen aus - sowohl zur Optimierung und Flexibilisierung von Produktionsprozessen wie auch zur Selbstoptimierung und zur Diagnose. RFID ist die Technologie, die dies erst ermöglicht, da sie die dezentrale Speicherung und Aktualisierung von Prozessdaten im Feld sowie die Echtzeit-Kommunikation relevanter Informationen zur Steuerungsebene ermöglicht. Applikationsbedingt rückt daher das "Mittelfeld" in den Fokus - das heißt Applikationen, die mit mittleren Übertragungsreichweiten von wenigen Zentimeter bis etwa zwei Meter genau zwischen der klassischen Nah- und Fernfeld-Identifikation für LF- beziehungsweise HF-Systeme liegen. Mit dem UHF-Reader F190bietet IDENT Control einen Schreib-/Lesekopf, der hier hinsichtlich Technologie und Performance die Brücke schlägt. Mit seinem einstellbaren Arbeitsabstand von etwa 20 cm bis 1,5 m sowie der kompakten und robusten Ausführung in Schutzart IP 67 ist er auf die Fertigungstechnik und Intralogistik zugeschnitten. Der F190wird etwa dann eingesetzt, wenn der Leseabstand eines LF- oder eines HF-Systems nicht zur Applikation beziehungsweise zum Umfeld passt - oder wenn ein intelligentes Antennenmanagement erforderlich ist, mit dem besondere Leseanforderungen anwendungsgerecht gelöst werden können.

Selektive Transpondererkennung

Gerade in der Fertigungstechnik und der Intralogistik kommt es bei UHF-Readern darauf an, dass sie gleichzeitig mehrere Transponder im Lesefeld sicher identifizieren können, etwa Teile in einem Werkstückträger oder Artikel in einem Karton oder auf einer Palette. Diese lagetolerante Multitag-Fähigkeit wird aber immer dann zur Herausforderung, insbesondere bei größeren UHF-Antennen, wenn nur einzelne Transponder identifiziert werden sollen - es aber durch die Charakteristik des Übertragungsfeldes zu Kommunikationsproblemen oder Überreichweiten kommt. Nicht so beim UHF-Reader F190. Das Gerät lässt sich ohne Austausch von Hardware auf einfache Weise zur selektiven Lesung einzelner Transponder parametrieren. Im Betrieb wechselt die integrierte Antenne im Reader automatisch zwischen linear, horizontal und zirkular polarisierter Ausstrahlung. Schaltet der F190 auf horizontal, werden Transponder in der Ebene erfasst. Im vertikalen Modus werden gestapelte Transponder identifiziert und bei zirkularer Polarisation alle Transponder im Lesebereich. Die Auswertung der Leseergebnisse erkennt unerwünschte Überschneidungen. Mehrfachlesungen bei eng benachbarten Fertigungslinien werden so vermieden.

Datenerfassung ohne Sichtkontakt

RFID-Systeme sind prädestiniert, Datenträger auch ohne direkten Sichtkontakt und innerhalb definierbarer Lagetoleranzen zu identifizieren. Jedoch können Wirbelstromverluste und sich ändernde Umgebungsbedingungen Leselücken verursachen. Der F190 ist hierfür auf intelligente Weise gefeit. Der UHF-Reader variiert nicht nur die abgestrahlte Energie, um Reflexionen zu minimieren, sondern schaltet auch die Polarisation der Antenne beziehungsweise der UHF-Signale um. Dies geschieht binnen weniger Millisekunden. Damit wird das Interferenzverhalten beeinflusst, Leselücken vermieden und ein Höchstmaß an Lesesicherheit erreicht. In Ergänzung dazu kann der F190 über die PowerSweep-Funktion seine Sendeenergie optimieren. Gleichzeitig liefert das Gerät durch Auswertung der Signalstärke eine Diagnose-Rückinformation darüber, wie gut der Transponder im jeweiligen Umfeld aktuell gelesen wird. Diese Funktion erlaubt es bereits bei der Inbetriebnahme, aber auch im späteren Produktivbetrieb, Umgebungseinflüsse zu erkennen, kritische Lesepositionen zu modifizieren und die Ausrichtung des Readers zu optimieren. Zudem hilft die Information dabei, eine große Reichweite mit möglichst kleiner Sendeleistung zu erzielen.

RFID ist eine Technologie mit Zukunft - insbesondere mit Blick auf Industrie 4.0. Das Systemkonzept von IDENT Control und die innovativen Merkmale des UHF-ReaderF190 ermöglichen es, die enormen Leistungspotenziale bereits heute zu erschließen und weltweit zu nutzen.