Blickpunkt RFID: Transparenz in allen Bereichen

Automation ist Kommunikation

Die fortschreitende Automatisierung industrieller Produktionsprozesse fordert intelligente Kommunikations- und Identifikationssysteme. Ein speziell im industriellen Bereich erfolgreiches Auto-Ident-System ist die RFID-Technologie.

Wie Barcodes zum Scannen an der Supermarktkasse oder mit dem Smartphone auslesbare Datamatrix-Codes ist auch die Radio Frequency Identification (RFID) ein Auto-Ident-System. Diese Systeme dienen der berührungslosen elektronischen Identifizierung von Objekten und befinden sich jeweils direkt auf dem Objekt selbst. Mit der zunehmenden Automatisierung industrieller Prozesse steigt der Bedarf an Identifikationssystemen. Besonders der RFID-Markt profitiert von dieser Entwicklung.

Die Haupt-Komponenten eines RFID-Systems bestehen aus einem Schreib-/Lesekopf (SLK oder Reader) und den Datenträgern (Transponder oder Tag). Beim Einschalten des Readers erzeugt die Antenne ein elektromagnetisches Feld, das konstant Signale aussendet. Die jeweiligen Sendefrequenzen unterscheiden sich in ihren Eigenschaften. Daher müssen die Vorzüge und Einschränkungen der Frequenzbereiche bei RFID-Einsätzen zu den jeweiligen Anwendungen passen. Der Datenträger funktioniert ohne Batterie (passiver Datenträger). Sein integrierter Schaltkreis erhält die notwendige Energie über den Reader, sobald er in dessen Sendebereich erscheint. Damit können beide Komponenten miteinander kommunizieren: Der Reader kann wahlweise Daten vom Tag lesen oder ihn damit beschreiben.

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RFID ist auch im Alltag präsent

Die Verwendung von RFID-Systemen beschränkt sich nicht nur auf den industriellen Bereich; sie begegnen den Menschen - meist, ohne bemerkt zu werden - auch im Alltag, etwa in Schlüsselanhängern, zum Beispiel für Wegfahrsperren, oder bei Personen-IDs zum Einloggen in Zentralrechner oder zum Betreten bestimmter Gebäudebereiche. Preisschilder an hochwertigen Waren sind mit Smart-Label, preisgünstigen RFID-Klebeetiketten von der Rolle, ausgestattet. Auch einige Scheckkartenformate für den berührungslosen Zahlungsverkehr enthalten RFID-Transponder.

RFID-Systeme für optimierte Prozesse

Der Schweizer Sensorikspezialist Contrinex bietet aktuell zwei RFID-Systeme für den industriellen Einsatz an: Es gibt das robuste 125-kHz-Niederfrequenzsystem mit Tags und Reader in einteiligen Ganzmetallgehäusen aus Edelstahl. Hier sind die hermetisch gekapselten Transponder (IP 68 und 69K) vollbündig in Metall einbaubar - auch als Plagiatschutz - und arbeiten selbst bei Temperaturen von 125 Grad Celsius zuverlässig. Zudem gibt es das 13,56-MHz-Hochfrequenzsystem, bei dem bis zu 253 SLK direkt an eine RS485-Feldbusleitung angeschlossen werden können. Da es sich hierbei um ein genormtes System handelt (ISO 15693), lassen sich auch Transponder "von der Rolle" eines anderen Herstellers mit den Contrinex-Komponenten kombinieren. Typische Einsatzgebiete für beide Systeme sind automatisierte Produktionslandschaften und alle industriellen Prozesse, bei denen Produkte mit großer Variantenvielfalt gefertigt und auf derselben Fertigungsstraße befördert werden. RFID-Systeme dienen hier der Prozessoptimierung. Im Sinne der Qualitätssicherung können sie unter anderem die Produkthistorie abspeichern und einzelne Arbeitsschritte mithilfe der Personalnummer bestätigen. Die Aktualisierung der Daten erfolgt während des laufenden Betriebs in Echtzeit. Als Verfahren hierfür kommen Eeprom oder Flash-Ram in Frage. Die Daten befinden sich am Objekt selbst. Ihre Übertragung erfolgt ohne Sichtkontakt per Funk. Daher funktioniert sie sogar bei starker Verschmutzung des Objekts oder des Tags.

Im Fokus: Die Verpackungsindustrie

Ein großer Abnehmer von RFID-Systemen ist die Verpackungsindustrie, aus der durch die zunehmende Automatisierung viele Produkt- und Prozessinnovationen hervorgehen. RFID-Systeme spielen daneben etwa bei der Personenidentifizierung, der Produktkennzeichnung oder der Werkzeug- und Formaterkennung eine bedeutende Rolle: Bei der Personen-Identifizierung kann sich der Mitarbeiter mittels Ausweiskarte mit integriertem Transponder an einem Terminal anmelden. Die Authentifizierung erfolgt am Rechner per RFID-Chip; diese Technologie dient hier der Zugangssicherheit und der Beschleunigung des Anmeldevorgangs. Verpackte Produkte können direkt mit einem RFID-Datenträger in Etikettenform versehen werden. Dieser enthält dann sämtliche Daten zu Hersteller, Herstellungsdatum, Haltbarkeit und Artikelnummer. Hier sorgt RFID für eine lückenlose Transparenz entlang der gesamten Wertschöpfungskette.

Eingesetzt in der Werkzeug- oder Formaterkennung stellen RFID-Systeme beispielsweise die Verwendung des korrekten Werkzeug- oder Formatsatzes sicher. Damit tragen sie zur Vermeidung von Maschinenschäden bei. Gleichzeitig können mit ihnen Wartungs- und Verschleißdaten protokolliert werden. Da die Contrinex-Transponder bündig einbaubar sind und aus reinigungsmittelbeständigem V2A- oder V4A-Edelstahl bestehen, sind sie auch in der Lebensmittelproduktion und in lebensmittelnahen Industriebranchen nutzbar.

Aussichten für die Zukunft

Derzeit arbeiten Hersteller von Readern und Tags an der Verbesserung der Leserate. Dazu gilt es, die Ultra-Hoch-Frequenz-Technologie (UHF) in Metallumgebungen durch eine verbesserte Antennentechnik weiterzuentwickeln. Erreicht wird dies unter anderem durch professionelle Simulations-Software, die die Feldausbreitung durch mathematische Modelle simuliert. Neben der Verbesserung der RFID-Technologie an sich wächst auch der Einsatzbereich für diese Technik allgemein. So können beispielsweise aktive Sensortransponder für die Überwachung von Temperatur und Vibration von Baumaschinen genutzt werden. Sie speichern die Wartungshistorie und werden vor Ort ausgelesen. Speziell im Telemetriebereich, also der Messung und Speicherung physikalischer Größen wie Druck, Feuchte oder Temperatur, sind viele industrielle Anwendungsmöglichkeiten denkbar. Ein anderes wachsendes Einsatzgebiet sind NFC (Near Field Communication)-Technologien. Mit RFID als Kommunikationsstandard wird das Smartphone zur Geldbörse und kann zur Echtheitserkennung per App genutzt werden. Zusätzlich lässt sich die Technologie als Add-On nutzen, um eine Bluetooth-Kommunikation schnell freizuschalten.

Auch in der Kommunikation von Maschinen untereinander (Web 3.0) spielt RFID eine Rolle. Mit der Umstellung auf das Internetprotokoll Version 6 (IPv6) erhalten auch Alltagsgeräte eine eigene IP-Adresse und können weltweit vernetzt autonom miteinander kommunizieren. Die Basis moderner Logistikprozesse der Fabrik 4.0 ist dabei der RFID-Chip. Künftig können beispielsweise Alltagsgegenstände über Auto-ID-Technologien wie RFID mit Produkten oder Maschinen kommunizieren und dabei auf ein eigenes digitales Produktgedächtnis zurückgreifen. Bestandsmanagement oder Fertigungsabläufe lassen sich mithilfe solcher Systeme automatisieren und intelligenter machen. Anwendungen gibt es in der industriellen Produktion, der Instandhaltung technischer Produkte, im Handel, in der Logistik sowie bei der intelligenten Produktnutzung durch Konsumenten. Voraussetzung hierfür ist jedoch ein funktionierendes Sicherheitskonzept und die Klärung der offenen Datenschutzfragen.

pb

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