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RFID-System BLidentFunkende Fertigung

RFID-Komplettlösung optimiert Workflow
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RFID-System BLident: Funkende Fertigung
Aus Fertigung und Logistik ist RFID heute nicht mehr wegzudenken. Automatisierbarkeit, Kundenorientierung und Kosteneinsparungen sind wichtige Argumente für die Funketiketten. Der Sensor-, Feldbus- und Interfacespezialist Turck aus Mülheim stellte seine Systemlösung BLident vor, deren Vorteile am Beispiel der Automobilproduktion offensichtlich werden.

Wer heute ein Auto bestellt, geht ganz selbstverständlich davon aus, dass er sein Wunschmodell individuell zusammenstellen kann. Um diesen Ansprüchen gerecht zu werden, müssen Automobilhersteller ihre Produktionsstrecken so flexibel und so „intelligent“ wie möglich gestalten.

Um die spezifischen Besonderheiten jedes Fahrzeugs durch die gesamte Produktion transparent zu halten und jederzeit verfügbar zu haben, ist es notwendig, jedes Auto vom Anfang an zu kennzeichnen. Das geschieht mit den unterschiedlichsten Mitteln, weil eine durchgängige Lösung für die gesamte Fertigungskette bislang nicht existierte – oder an den Kosten scheiterte.

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Herausforderung Automotive

In der Automobilfertigung treffen beinahe alle klassischen Produktionsprozesse aufeinander. So finden sich Elemente des Maschinenbaus neben denen des Transports, der Handhabung und der Logistik ebenso wie die Metallverarbeitung, Lackierung, Pressen und so weiter. Kurzum - eine Vielzahl miteinander verketteter Prozesse mit unterschiedlichen Anforderungen, die teilweise erheblich von denen der reinen Warendistribution differieren. Neben der Geschwindigkeit und Sicherheit stehen Forderungen nach robusten, störunempfindlichen und temperaturstabilen Systemen im Vordergrund.

Die Entwicklung hin zum individuellen Auto forcierte den Einsatz von RFID-Systemen. Hier werden bereits seit längerem entsprechende Systeme verwendet – mehr oder weniger komfortabel, mehr oder weniger leistungsfähig und mehr oder weniger preisgünstig. Weil bislang keine Lösung allen Anforderungen gerecht werden konnte, entwickelte Turck in Zusammenarbeit mit seinen Automotive-Kunden ein eigenes System.

Umfassende RFID-Lösung

Das Komplettsystem BLident besteht aus Datenträgern, Schreib/Lese-Köpfen (Transceivern), Interfacemodulen, Verbindungsleitungen sowie dem zur Implementierung in die Steuerung notwendigen Funktionsbaustein. Dass die Firma gleich ein ganzes RFID-Paket anbietet, wird verständlich, wenn man sich das Produktportfolio der Mülheimer ansieht. Mit Sensor-, Feldbus-, Anschluss- und Interfacetechnik hat sich das Familienunternehmen einen Namen gemacht, hier steckt das Know-how.

Die neue Entwicklung stellt eine logische Ergänzung des bisherigen Produktspektrums dar. Mit der berührungslosen Erfassung von Objekten hat man im Unternehmen reichlich Erfahrung, denn auch ein induktiver Sensor erkennt Objekte ohne Berührung. Diese Sensoren arbeiten mit Hochfrequenzfeldern, die etwas komplexer auch bei RFID zum Einsatz kommen. Auch über die Gehäuse der Schreib/Lese-Köpfe mussten sich die Entwickler keine großen Gedanken machen, denn sie haben die Elektronik in die bewährten Gehäusebauformen der Sensoren integriert.

So konnte der Anbieter nicht nur Kosten reduzieren, sondern auch die Entwicklungszeit für BLident auf 15 Monate begrenzen. Ohne das vorhandene Know-how im Sensor-, Feldbus- und Interfacebereich hätte diese Entwicklung nicht in so kurzer Zeit umgesetzt werden können. Auch für die Datenübermittlung an die Steuerung konnten die Mülheimer auf bewährte Konzepte aufbauen, denn die BLident-Gateways basieren auf den modularen I/O-Systemen BL 67 für den Feldeinsatz und BL 20 zur Montage im Schaltschrank.

Datenträger bis 210 Grad Celsius

Bei aller Flexibilität der Peripherie darf man aber nicht vergessen, dass auch die Datenträger für die Performance einer Gesamtlösung eine wichtige Rolle spielen. Moderne Datenträger haben wiederbeschreibbare Speicher auf Basis von EEPROM und neuerdings auch FRAM-Technologie. EEPROMs lassen sich etwa zehn hoch fünf mal beschreiben, FRAMs dagegen bis zehn hoch zehn mal und erreichen dabei noch eine deutlich höhere Geschwindigkeit. Werden also erhebliche Anforderungen an die Geschwindigkeit gestellt, oder müssen immer wieder neue Daten auf dem Tag hinterlegt werden, so kann die Wahl nur auf einen Datenträger mit FRAM fallen. Will man beispielsweise Daten im Sekunden-Rhythmus schreiben, so lässt sich ein EEPROM-Speicher schon nach wenigen Tagen nicht mehr sicher verwenden, ein FRAM aber erst nach mehr als 300 Jahren.

Ein Highlight des Turck-Portfolios sind die Hochtemperatur-Datenträger, mit denen sich ein spezifisches Problem im Automobilbau elegant lösen lässt. Diese (mit einer speziellen Ummantelung versehenen) Tags arbeiten in einem Temperaturbereich von minus 40 bis plus 210 Grad Celsius. Sie können damit sogar durch Brennöfen fahren, wie sie in der Automobilproduktion zum Fixieren des Lacks eingesetzt werden. Bisher mussten RFID-Tags vor dem so genannten Paint Shop entfernt und danach wieder dem entsprechenden Skid zugeordnet werden. Mit BLident bleibt der Datenträger während des gesamten Produktionsprozesses am Fahrzeugträger. Der Tag kann sogar unmittelbar nach dem Brennvorgang sicher beschrieben und ausgelesen werden, Abkühlzeiten sind nicht erforderlich.

Globale Frequenzen

Auch bei der Übertragungsfrequenz berücksichtigte Turck die aktuellen Marktforderungen und den Trend zur Globalisierung. Heute sind weltweit einheitlich nur drei Frequenzen gebräuchlich (125 Kilohertz, 13,56 Megahertz und 2,45 Gigahertz), die für global operierende Unternehmen somit ausschließlich in Frage kommen. In der industriellen Anlagentechnik setzt man zunehmend auf die in der ISO 15693 standardisierte 13,56-MHz-Technologie, weil sie noch eine direkte Versorgung der Datenträger über das RF-Feld erlaubt, im Vergleich zur 125-Kilihertz-Technik aber eine um ein Vielfaches schnellere Übertragung ermöglicht und gleichzeitig weit außerhalb industrieller Störfelder liegt.

Lesen und Schreiben on the fly

Nicht selten kommt es bei der Datenübertragung zu Verzögerungen oder ähnlichen Schwierigkeiten im Kommunikationskanal. Dies reduziert die Reaktionszeiten, somit auch die Applikationsgeschwindigkeiten und treibt die Produktionskosten in die Höhe. Daher setzt Turck auf die Trennung, also auf die asynchrone Bearbeitung der einzelnen Befehle. So können Lese- und Schreibbefehle – unabhängig von der Anwesenheit eines Datenträgers – in den Interfacemodulen gespeichert werden. Beim Eintreten eines Datenträgers in das „Air Interface“ werden sie dann ohne jede Verzögerung abgearbeitet. Das Auslesen und Beschreiben der Datenträger ist sozusagen „on the fly“ möglich, das heißt in der Bewegung. Die gelesenen Daten werden in den Interfacemodulen hinterlegt und können dann nacheinander von der Steuerung angefordert werden, ohne dass ein Zeitverzug in der Applikation auftritt.

Web-Konfigurator statt Kopfrechnen

Bei aller Flexibilität und Leistungsfähigkeit, die ein RFID-System bringen kann – beim Anwender geht es am Ende um die Frage nach erreichbaren Abständen, Geschwindigkeiten und Datenmengen. Aussagen wie: „Empfohlener Schreib-Lese-Abstand: 40 Millimeter“ oder „Datenübertragung mit zwei Kilobit je Sekunde“ sind allerdings nur hilfreich, wenn man ausführliche Rechenaufgaben lösen möchte, denn jede Kombination aus Datenträger und Schreib-Lese-Kopf liefert andere Werte. Hilfestellung bieten hier Simulatoren wie der BLident-Konfigurator, der die entsprechenden Rechnungen automatisiert durchführt und dem Anwender damit das spielerische Ausprobieren verschiedenster Applikationsvariablen ermöglicht. Unter <http://pdb.turck.de/rfid/> kann man den RFID-Simulator testen und die passende Konfiguration für die jeweilige Applikation mit wenigen Mausklicks ermitteln. (gm)

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