Průmyslová identifikace v podání ifm electronic

Typografie
  • Nejmenší Malé Střední Velké Největší
  • Výchozí Helvetica Segoe Georgia Times

Společnost ifm electronic se kromě trvalých inovací poziční a procesní senzoriky zabývá několika dalšími oblastmi, mezi jiným také průmyslovou identifikací – optickou identifikací pomocí univerzální čtečky kódů a radiovou identifikací pro různé aplikace a různé vzdálenosti datového transpondéru od antény.

Pro průmyslovou identifikaci v oblasti logistiky, balicí techniky, skladového a odpadového hospodářství a výrobních linek v nejrůznějších odvětvích v čele s automobilovým průmyslem nabízí společnost ifm electronic moderní produkty na optickém a radiovém (RFID) principu. Rozdíly mezi oběma principy a jejich variantami jsou v pořizovací ceně, která však mnohdy nehraje v celkových nákladech na životní cyklus řešení významnou roli, dále v odolnosti vůči okolním vlivům, využitelnosti v různých oblastech průmyslu a celkově v komfortu, který lze různými řešeními dosáhnout.
Optická identifikace pracuje s 1D (jednorozměrnými) či 2D (dvojrozměrnými, maticovými) kódy. Výhodou je nízká cena nosičů informace vykoupená nemožností zápisu nové informace v průběhu výroby či v logistické aplikaci. Odolnost je kritická především z pohledu vlivů okolního světla a čistoty prostředí.

rfid ifm 1
Radiová identifikace pracuje na principu vysílání radiového signálu anténami na různých schválených frekvencích směrem k tzv. transpondérům, které se zkráceně nazývají anglickým slovem tag. Tagy přijatý signál jednak využijí jako zdroj energie a jednak jej zpracují a vyšlou k anténě zpět signál s užitečnou informací. Dle frekvence přenosu je tato metoda vhodná pro různé vzdálenosti mezi anténou a transpondérem. Hlavní výhodou je možnost čtení z tagu i zápisu na něj, díky čemuž lze v průběhu výroby shromažďovat průběžná data, pružně měnit dopravní cestu výrobku apod. Nevýhodou je vyšší pořizovací cena, většinou však bohatě vykompenzovaná flexibilitou použití. Odolnost je zde vztažena k rušení v radiových frekvencích.
V závěru článku je uveden přehled aplikačních oblastí a parametrů, jimiž se jednotlivé principy a na nich založené snímačové systémy vyznačují.

Univerzální optické čtečky

Společnost ifm electronic nabízí univerzální čtečky řady O2I10x. Varianty zakódované v poslední číslici tohoto objednacího čísla se liší pouze ve dvou parametrech:

  • použité osvětlení
    • infračervené o vlnové délce 850 nm
    • červené o vlnové délce 625 nm
  • velikost snímané plochy (použitá optika snímače)
    • 64 x 48 mm
    • 132 x 94 mm
    • 400 x 300 mm

Všechny varianty čtečky jsou však schopny automaticky vyhodnotit všechny obvyklé varianty 1D či 2D kódů:

  • čarový kód (1D) známý a typický pro označování obchodního zboží, v rozšířené variantě používaný v logistice
    rfid ifm 2
  • kód PDF 417 (1D kombinovaný s 2D) používaný především na různých identifikačních kartách
    rfid ifm 3
  • DataMatrix, QR kód (2D) původně používaný na elektronických součástkách, dnes již v mnoha oblastech průmyslu i mimo něj
    rfid ifm 4

Rozlišení čteček je ve všech variantách typu VGA, tj. 640 x 480 pixelů. Jsou vybaveny rozhraním Ethernet a rozhraním RS232, po nichž mohou předávat dekódované údaje nadřazenému systému a také je lze těmito rozhraními ovládat a parametrizovat. K nastavení je určen intuitivní software, kde je vidět živý obraz z čtečky a je možno nastavovat všechny parametry.

Nastavení lze pomocí displeje a integrovaných tlačítek eventuálně snadno provést i na samotné čtečce, protože většina nastavení je automatických, nicméně například zapnutí či vypnutí části osvětlovacího pole lze nastavit i manuálně podle případných odlesků pozadí kódu. Správné zaměření objektu je usnadněno zabudovanou laserovou LED.

rfid ifm 5
Předměty s vyhodnocovanými kódy se mohou podél čtečky pohybovat rychlostí až 7 m/s. Čtečky vynikají vysokou spolehlivostí čtení v širokém rozsahu úhlů vůči kolmici ke snímanému kódu, odolností čtení vůči poškození kódu a reagují na kódy vytištěné na papíře stejně jako vygravírované laserem nebo vyryté na kovovém povrchu. Robustní pouzdro čtečky je z litého zinku a optika je skleněná, což přispívá k mechanické odolnosti důležité pro průmyslové nasazení.

RFID – tagy, antény a vyhodnocovací jednotky

Společnost ifm electronic je na trhu automatizační techniky předním dodavatelem prvků pro sběrnici AS-interface. Není tedy divu, že nejjednodušší a současně i cenově nejdostupnější systém RFID je navržen, v souvislosti s cílovým nasazením na jednoduché dopravníky, právě na tuto sběrnici.
Ostatní systémy RFID komunikují s nadřazenými kontrolery či řízením na bázi PC prostřednictvím zavedených sběrnic Profibus, Profinet, Ethernet/IP a univerzálního TCP/IP. Liší se použitou nosnou frekvencí a s ní souvisejícím dosahem a některými dalšími vlastnostmi shrnutými níže v tabulce. K dispozici jsou následující tři řady RFID systémů:
Vyhodnocovací jednotka s připojením na AS-interface vestavěná přímo v pouzdře antény DTAxxx pracuje na frekvenci 125 kHz (LF) a je určena pro vzdálenosti mezi anténou a tagem v řádu jednotek cm. Existují tři mechanická provedení, podle aktivní plochy antény se pochopitelně mění dosah. Každé pouzdro je navíc kvůli důrazu na cenu k dispozici ve variantě čistě čtecí nebo čtecí a zapisovací.

rfid ifm 6
Hlavní výhodou je díky kompaktnosti provedení vlastnost vrozená sběrnici AS-interface, tj. možnost dle potřeby i po uvedení do provozu rozšiřovat počet připojených zařízení podél nataženého kabelu AS-i. Přizpůsobena je i pořizovací cena tohoto řešení. Nevýhoda oproti ostatním variantám je také dána samotným principem sběrnice AS-i, tedy že přenášené množství dat je pouze 16 bitů, což pro identifikaci stačí, ale pro postupné připisování dat nikoli. Omezení zde spočívá také v maximální transportní rychlosti při čtení 0,5 m/s. Zápis musí být statický. I proto jako příslušenství k této řadě existuje ruční přístroj pro čtení a zápis tagů.
Vyhodnocovací jednotka DTE10x spolupracuje buď s anténami ANT512, a to na frekvenci 125 kHz (LF), nebo s anténami ANT513 a ANT4xx, a to na frekvenci 13,56 MHz (HF). Antény lze na jednu jednotku připojit až čtyři, mohou být současně použity i obě frekvence. Pokud se nevyužijí všechny čtyři porty pro antény, lze pro ně určené konektory M12 nakonfigurovat jako digitální vstupy či výstupy. Tuto konfiguraci a další parametry lze ve vyhodnocovací jednotce velmi efektivně nastavovat pomocí integrovaného Webserveru přes port TCP/IP.
V současné době jsou na trhu čtyři varianty těchto vyhodnocovacích jednotek pro jednotlivé sběrnice, jak je uvedeno níže v tabulce. Ve všech variantách komunikace založených na Ethernetu je ve vyhodnocovací jednotce integrován dvouportový switch. Podobně verze na Profibus disponuje konektorem pro příchozí i odchozí kabel. Antény se k vyhodnocovací jednotce připojují zcela základními kabely pro snímače a lze je umístit ve vzdálenosti až 20 m od vyhodnocovací jednotky.

rfid ifm 7
Antény ANT512 a ANT513 jsou kvádrové s možností mechanického otočení aktivní části a namíření dle potřeby. Antény ANT410 a ANT411 jsou ve válcovém provedení M12, ANT430 a ANT431 ve válcovém provedení M30; v obou případech je k dispozici vazební či nevazební provedení. Tyto antény jsou díky nerezovému provedení (s výjimkou aktivní plochy) určeny především pro oblast potravinářské technologie, byť spíše na balicí linky, případě do provozů bez přímého styku s potravinou. Pouzdro M12 umožňuje vzdálenost tagů od antény 12 mm, M30 pak 30 mm. Kvádrové pouzdro umí číst i zapisovat na tag až do vzdálenosti 60 mm. Rychlost pohybu tagu podél antény je omezena na 1 m/s.
RFID na frekvencích UHF je poněkud dražší technologie určená především pro logistiku, balení výrobků a obecně snímání tagů na vzdálenost v řádu jednotek metrů. Jedním z dalších hlavních přínosů je schopnost systému načíst naráz více tagů, například všechny kartony na paletě – tato funkce se nazývá inventory a je používána např. při nakládce/vykládce palet z/do kamionu.
Z důvodu různých předpisů v různých částech světa se zde výrobce strojů musí orientovat dle cílové země použití technologie, což neplatí u dříve zmíněných systémů (LF a HF). Například v Evropě platí povolený rozsah frekvencí UHF v mezích 865 až 870 MHz, zatímco v Americe je tento rozsah stanoven na 902 až 928 MHz.

rfid ifm 8
Celý systém se opět skládá z vyhodnocovací jednotky DTE800/DTE900 podle výše uvedených rozdílů v nasazení a s nimi souvisejících certifikátů pro dané země, k nim připojených antén a tagů. Jedna vyhodnocovací jednotka umožňuje připojení až čtyř antén a dva digitální vstupy/výstupy má navíc. Rozhraní k nadřazenému systému je pouze TCP/IP, protože u systémů této třídy se většinou pracuje s přímým připojením k PC či PLC. Jedním z parametrů, který předává vyhodnocovací jednotka do nadřazeného systému, je síla reakce tagu. Lze jej výhodně využít k orientačnímu určování vzdálenosti tagu od antény.
Antény se liší podle úhlů pokrytí, zisku antény a vyzářeného výkonu. Tomu pak také odpovídá jejich plocha – jedná se o relativně velkoplošné čtecí a zapisovací antény od plochy 90 x 60 mm až po plochu 580 x 270 mm . Se zvolenou frekvencí opět souvisí typ antény a její certifikace.
K připojení antény k vyhodnocovací jednotce je určen speciální koaxiální kabel s TNC konektory oboustranně. Nejdelší dodávaný konfekční kabel má 15 m. Antény se dělí na malé s dosahem do 20 cm, za to s nejvyšší selektivitou. Střední selektivita a dosah kolem 2 m jsou hodnoty typické pro identifikaci větších předmětů na dopravním páse. Velkoplošné antény s dosahem kolem 8 m mají pochopitelně nejslabší selektivitu a při nevhodném uspořádání hrozí, že uvidí více tagů, než je v dané aplikaci vhodné.
Tagy mají, podobně jako u ostatních nabízených systémů, obvykle podobu disku. Existují však i obdélné tagy a v rámci normy ISO 18000 i další tvary a provedení tagů pro nejrůznější montáž. Na tagu je vždy datová oblast pro identifikaci dílu, tzv. elektronické číslo produktu (EPC) a dále oblast pro uživatelská data.
Pro nasazení UHF systému je doporučená pomoc při vytypování dílů a asistence při uvádění do provozu od specialistů z řad techniků ifm electronic.

rfid ifm tabulka

Závěr

Průmyslová identifikace je, stejně jako produkty pro ostatní oblasti, v podání společnosti ifm electronic zaměřena na projekty s nízkými počátečními investicemi, ale nezapomíná se ani na celkové náklady životního cyklu produktů. Veškerá technika je provedena ve vysokém krytí, díky čemuž je určena k umístění mimo rozvaděč. Některé prvky jsou dokonce v krytí IP69K, tedy jsou vhodné pro potravinářský průmysl. Další úspěšné nasazení je tradičně v oblasti automobilového průmyslu jak u výrobců, tak u jejich nejbližších subdodavatelů a také na obráběcích strojích, a to jak u jejich výrobců, tak i u firem specializovaných na retrofit. Spolu s dodávkami pozičních, mnohdy i procesních snímačů, kabelů a v případě RFID pro AS-interface případně i PLC, se jedná o ucelenou nabídku, jež má při správně provedeném řešení vždy s dobrý poměr cena/výkon.

rfid ifm logo

ifm electronic, spol. s r. o.
U Křížku 571, 252 43 Průhonice
Tel.: +420 267 990 211
Fax: +420 267 750 180
E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
www.ifm.com/cz

Aktuální číslo časopisu

ElektroPrumysl cz leden 2018s

ElektroPrůmysl.cz, leden 2018

Lednové číslo je tematicky zaměřené na inteligentní elektroinstalace a dále na průmyslové komunikační sítě, Průmysl 4.0 a IoT.

Najdete nás na Facebooku

Bezplatný odběr časopisu

Chcete odebírat časopis ElektroPrůmysl.cz zdarma? Napište Vaše jméno a e-mail, poté klikněte na tlačítko odebírat.

Zajímavé odkazy

Elektrotechnický velkoobchod Spustili jsme nový elektrotechnický velkoobchod. Dlouhodobě podporujeme elektrotechnické projekty našich partnerů od nápadů až po realizaci.
www.elektroprogramy.cz Kompletní softwarová výbava nejen pro elektrikáře, revizní techniky a projektanty.
Průmyslové klávesnice pro každého Odolné klávesnice do prašného prostředí a vodě odolné.
Český výrobce měřicích přístrojů Panelové měřící přístroje, sloupcové zapisovače, velkoplošné displeje, převodníky na DIN lištu, bezpapírové zapisovače, PLC
Nová norma pro požární klasifikaci kabelů Jste připraveni na nový standard? Nová norma EN 50575 se vztahuje na silové, telekomunikační a sdělovací kabely pro trvalé instalace v budovách.
Jednoduché Řešení s IO-link S IO-Link sběrnicovým modulem a kompetentním poradenstvím společnosti Murrelektronik sázíte na individuální řešení.
Bezplatný odběr časopisu
Chcete odebírat časopis ElektroPrůmysl.cz zdarma? Napište Vaše jméno a e-mail, poté klikněte na tlačítko odebírat.
Časopis vychází 1x měsíčně.