Aktuální vydání

celé číslo

05

2019

komunikace a software pro snímače a akční členy

tlakoměry

celé číslo

ID 200 – RFID pro dopravníkové systémy s paletami

U montážních linek v průmyslu se lze často setkat s požadavkem na sběr dat z automatických či poloautomatických stanic, vykonávajících např. operace šroubování, lisování, utahování šroubů předepsaným momentem apod. Takto získané údaje jsou určeny pro cílené řízení procesů a následných montážních kroků. U montážních linek s dopravníkovým systémem je identifikace konkrétní palety (produktu na paletě) potřebná pro řízení toku palet v rozvětvených dopravníkových trasách nebo při montáži několika variant či typů produktů na téže lince.
 
V základě jde o dva typy sběru dat – centralizovaný a decentralizovaný (obr. 1, obr. 2). U prvně jmenovaného typu jsou všechna data vztahující se k produktu ukládána na centrálním serveru. Zde je třeba spolehlivě identifikovat produkt v pracovní stanici, přičemž data se získávají z centrální databáze. Decentralizovaný sběr dat využívá k ukládání potřebných informací z výrobních procesů nosiče dat, které v sobě nesou informace celým výrobním procesem.
 
Jedním z moderních systémů RFID, které umožňují jak centralizovaný, tak decentralizovaný sběr dat, je systém ID 200. Jeho fyzikální princip je založen na obousměrném přenosu informace magnetickým polem z antény čtečky do paměti nosiče dat. Záložní baterie pro uchování obsahu paměti není třeba. Základními komponentami systému jsou čtečky, komunikační moduly a nosiče dat (obr. 3).
 

Kompatibilita s různými PLC

 
Systém ID 200 může odesílat data do všech PLC běžných na trhu a naopak z nich data přijímat. Komunikační moduly podporují Profibus-DP, Profinet, EtherNet/IP, Modbus TCP a TCP/IP.
 
Pro PLC Simatic S7 (Siemens) a Rexroth PCL a CL (Bosch Rexroth) jsou programátorům volně k dispozici otevřené knihovny funkčních bloků.
 

Snadná diagnostika

 
Pomocí obyčejného webového prohlížeče instalovaného v laptopu a komunikačního kabelu se sériovým rozhraním je možné do komunikačního modulu přistupovat prostřednictvím integrovaného webového serveru. S jeho využitím je snadné parametrizovat celý systém RFID, uvádět jej do provozu, jakož i komplexně diagnostikovat jeho funkce.
 

Normalizované přenosové frekvence

 
Pro průmyslové systémy RFID existují mezinárodně přidělená frekvenční pásma. Systém ID 200 z nich využívá normalizovanou přenosovou frekvenci 13,56 MHz podle normy ČSN ISO/IEC 15693 Identifikační karty – Bezkontaktní karty s integrovanými obvody – Karty s vazbou na dálku. Norma udává pro danou frekvenci způsob modulace signálu, kódování binárních dat, přenášený výkon a sady instrukcí pro výměnu stanovených informací. Norma je základem pro interoperabilitu mezi produkty různých výrobců. Pro uživatele to má krátkodobý i dlouhodobý přínos: čtečky a nosiče dat od různých dodavatelů, které vyhovují uvedené normě, je možné kombinovat a získat tak cenově příznivé řešení. A také v budoucnu bude možné využít již jednou pořízené komponenty RFID společně s novými prvky, budou-li v souladu s uvedenou normou. Při změně dodavatele čipů tak např. nebude nutné nákladně měnit všechny již dříve instalované čtečky.
 
Systém ID 200 pracuje i s frekvencí 125 kHz, která však není v normě uvedena.
 

Instalace

plug and run
 
Systém ID 200 je primárně navržen pro dopravníkové systémy, kde je nosič dat připevněn k paletě, jež nese produkt, popř. montážní přípravek. Systém ID 200 je nezávislý na typu dopravníkového systému. Speciálně pro paletové dopravníky od firmy Bosch však byly navrženy nosiče dat a držáky čteček, které maximálně zjednodušují montáž a uvedení do provozu. K dispozici jsou nosiče dat, které lze umístit dovnitř palety tak, aby nemohl být čipu při montážních operacích mechanicky poškozen. Uzpůsobené držáky čteček zajišťují dodržení vzduchové mezery mezi čtečkou a nosičem dat na paletě, aby byl zaručen bezchybný přenos dat.
 

Mobilní nosiče dat

 
Nosiče dat jsou v souladu s ČSN ISO/IEC 15693. Pracovní frekvence je 13,56 MHz. Nosiče dat pracují bez baterie, buď s pamětí typu EEPROM, nebo FRAM. Díky různým typům zapouzdření čipů jsou možné různé způsoby uchycení k paletě, přípravku či přímo k produktu. Čipy mohou být čteny z různých stran, a to rovněž dynamicky, tj. za pohybu palety na dopravníku. Základní parametry nosičů dat jsou v tab. 1.
 

Čtečky

 
Čtečky jsou určeny ke čtení informací z nosičů dat a zápisu do nich. Jsou dvojího typu, pro vysokou frekvenci 13,56 MHz (-H) a nízkou frekvenci 125 kHz (-L). Dále se liší mechanickým provedením: buď jsou válcové (-R), nebo ploché (-F). Plochá čtečka je optimalizována pro upevnění z boční strany dopravníku. Válcová čtečka je obzvláště vhodná ke čtení nosičů dat umístěných ze spodní strany palety. S odpovídající montážní sadou je možné čtečky obou provedení upevnit tak, aby to co nejlépe vyhovovalo dané úloze.
 

Komunikační modul

 
Komunikační modul je jádrem celého systému. Vytváří spojení mezi čtečkami a PLC. Je možné k němu připojit až dvě čtečky, které mohou být pasivní nebo aktivní a mohou pracovat s různými frekvencemi. V případě potřeby může být místo čtečky připojen digitální snímač. Modul se parametrizuje a diagnostikuje pomocí integrovaného webového serveru prostřednictvím sériového rozhraní RS-232. Spojení s PLC může být zajištěno sběrnicí Profibus nebo Ethernetem s různými
protokoly. Integrovaný přepínač (switch) umožňuje realizovat liniovou i hvězdicovou topologii ethernetové sítě.
 

Závěrečné shrnutí

 
Hlavní přednosti systému ID 200 jsou:
  • spolehlivá identifikace i v nepříznivém průmyslovém prostředí,
  • jednoduché použití se všemi PLC běžnými na trhu,
  • simultánní použití dvou čteček i na různých frekvencích,
  • bezpečné čtení dat i za pohybu nosiče dat,
  • rychlé uvedení do provozu „plug and run“,
  • snadná diagnostika prostřednictvím integrovaného webového serveru,
  • bezpečnost investice vzhledem k použití přenosových frekvencí ve shodě s normami ISO.
 
Obr. 1. Centralizovaný sběr dat
Obr. 2. Decentralizovaný sběr dat
Obr. 3. Schematické zapojení ID 200
Obr. 4. Paleta s nosičem dat míří k anténě
 
Tab. 1. Základní parametry nosičů dat 13,56 MHz
Tab. 2. Přehled parametrů čteček
Tab. 3. Základní parametry komunikačního modulu