Aktuální vydání

celé číslo

11

2019

Využití robotů, dopravníků a manipulační techniky ve výrobních linkách

Průmyslové a servisní roboty

celé číslo

Průmyslové čtečky pro optické čtení kódů

Průmyslová identifikace výrobků je v moderní průmyslové výrobě nezbytnou operací: subdodávky produktů vyžadují kontrolu kvality dodávaného zboží, zatímco dynamický trh nutně vede k flexibilnímu plánování. Identifikace výrobků prostřednictvím kódů (např. maticového kódu Data Matrix) hraje v průmyslové identifikaci výrobků důležitou roli, protože je to relativně levná a spolehlivá metoda. Klíčem k úspěchu jsou čtečky schopné bezproblémově pracovat v náročných podmínkách průmyslového prostředí.
 

Spolehlivé čtení kódů – rychleji než mrknutím oka

 
Identifikace výrobků pomocí čárových kódů (kódy EAN) je již velmi dlouho známou metodou pro identifikaci v obchodě, např. potravinářského zboží. Hlavními důvody pro použití kódů, které je možné opticky číst, jsou nízká cena a mnoho způsobů tisku.
 
S podobnými požadavky se lze setkat i v identifikaci průmyslových produktů ve výrobě. Výrobky a subkomponenty musí být označeny tak, aby údaje bylo možné rychle číst ve všech provozních stanicích výrobního cyklu. Také zde se osvědčují levné štítky s kódem, který je možné číst opticky. V současnosti je k dispozici velký počet způsobů značení vhodných pro nejrůznější materiály. Čtečky přitom potřebují ke čtení pouze několik milisekund. V porovnání se čtením kódů v obchodech musí čtečky v průmyslové výrobě splňovat daleko více požadavků, aby byla zajištěna jejich bezpečná konfigurace, funkční bezpečnost a minimální údržba.
 

Průmyslové čtečky kódů

 
Použití metod identifikace v průmyslu lze v zásadě rozdělit do dvou oblastí: sběr výrobních dat a provozní kontrola. V obou těchto oblastech identifikace výrobků je silnou stránkou optických čteček velká rychlost čtení.
 
Průmyslová čtečka kódů Simatic MV440 (obr. 1) od společnosti Siemens má tyto vlastnosti:
  • robustní kompaktní provedení (krytí IP67, odolné konektory),
  • velký výkon dekódovacího softwaru (až 80 čtení za sekundu; schopnost čtení poškozených kódů a ve velmi náročných provozních podmínkách),
  • velký rozsah čtecích vzdáleností, až 300 cm,
  • flexibilní a jednoduchý systém integrace (z pohledu řízení výroby, vizualizace a informačních systémů).
Čtečka Simatic MV440 potřebuje pro spolehlivé načtení kódu pouze jednu mikrosekundu. To platí za předpokladu dobrého osvětlení. V nabídce je levná varianta s integrovaným osvětlovačem, čtecí vzdáleností přibližně 80 cm a krytím IP67. Maximální čtecí vzdálenost závisí na odrazných vlastnostech štítku s kódem, popř. materiálu výrobku, je-li kód nanesen přímo na něm. Pro málo odrazné materiály musí být maximální čtecí vzdálenost zkrácena, zatímco u materiálů s velkou odrazivostí může být čtecí vzdálenost podstatně delší. Pro delší čtecí vzdálenosti, do 300 cm, a pro materiály s mimořádně malou odrazivostí je v nabídce externí osvětlovač (obr. 2).
 
Nejdůležitější vlastností čtečky je vždy spolehlivost čtení. Výkonný software dovoluje spolehlivě dekódovat označení výrobků dokonce i v případě, kdy jsou výrazně zhoršeny možnosti načtení kódu (např. čtečka Simatic MV440 přečte kód Data Matrix zakrytý až z 25 %). Příklad špatně čitelného kódu je na obr. 3.
 
Čtečka Simatic MV440 nabízí jako volbu kontrolu kvality (tj. verifikaci) vyrobených kódů zhotovených přímo na výrobku (Direct Part Marking, DPM). Výrobce tak může kontrolovat činnost značícího zařízení, a tím zajistit, aby kvalita kódu v průběhu celého výrobního cyklu neklesla pod určitou kritickou úroveň a kód byl, navzdory jeho možnému znečištění, stále spolehlivě čitelný. Verifikace může být využita také pro optimalizaci výrobního procesu. Jestliže je parametr kvalita značení při výrobě průběžně sledován, je možné uspořit náklady za až příliš důkladné značení nebo vyloučit operace čištění kódů.
 
Změny kvality kódů ve výrobním procesu jsou dány změnami kvality materiálu jeho přirozeným stárnutím nebo výrobními operacemi (např. při obrábění může vlivem vysoké teploty výrobek změnit barvu). Tyto změny čtečka kompenzuje schopností adaptace. Tu zaručuje použitý software, který se sám přizpůsobí pro čtený kód.
 
Parametry čtečky Simatic MV440 se nastavují a čtečka se uvádí do chodu prostřednictvím vestavěného webového serveru. Uživatel k tomu použije PC nebo programovací zařízení s nainstalovaným prohlížečem Internet Explorer. Žádný jiný software není třeba. Pro většinu úloh se parametry velmi dobře nastaví automaticky, ale webové uživatelské rozhraní k tomu nabízí operátorovi celý komplex detailních řídicích a vizualizačních funkcí. To také znamená, že k dosažení maximální spolehlivosti čtečky nejsou vyžadovány žádné expertní znalosti uživatele. K její samoadaptaci je zapotřebí pouze několik sekund. Ve čtečce může být uložena sada parametrů pro čtení až patnácti různých kódů výrobků.
 

Optické čtečky v kombinaci s RFID

 
V praxi se lze setkat s potřebou změnit metodu identifikace, zejména tehdy, když se výrobky přemisťují z výroby do logistických řetězců. Zatímco jednotlivé výrobky jsou během výroby zpravidla transportovány nezabalené, pro logistické účely je třeba získat údaje o jednotlivě balených výrobcích a údaje o větším množství výrobků, které jsou zabaleny jako celky. Zde se uplatní radiofrekveční identifikace RFID (Radio Frequency Identification). Řada Simatic RF300 je na obr. 4.
 
V některých případech však může být užitečná i změna způsobu identifikace během výroby (uvnitř výrobního cyklu). Uveďme si příklad: v extrémně prašné fázi výrobního cyklu lze bez problémů použít systém RFID. Jestliže však následuje výrobní fáze s vysokými teplotami, je tou pravou volbou DPM a optické systémy pro jeho čtení, pro něž nejsou kovové povrchy ani vysoké teploty žádným problémem. Čtečka Simatic MV440 dovoluje programátorovi systému řízení výroby (využívajícího např. PLC Simatic S7) změnit identifikační čtečku v závislosti na výrobních podmínkách. Až donedávna byl tento postup spojován s vysokými náklady, ale dnes lze jednoduše vyměnit čtečky bez toho, že by bylo nutné měnit program PLC. Zjednodušený přesun informací z výroby do logistiky nebo v kombinovaném provozu díky využití standardních funkčních bloků v programovacím softwaru Step7 může vést k další úspoře výrobních nákladů.
 

Systémová integrace optických čteček kódů

 
Ve většině případů je nezbytný přesun výsledků čtení do komunikačního systému podniku, v mnoha případech je také požadováno připojení k vizualizačnímu systému, který je určen k řízení čtečky. Čtečku Simatic MV440 je možné připojit do řídicího a informačního systému výrobního podniku pomocí sběrnic Profinet IO, Profibus-DP, Ethernet a RS-232. U protokolů, které to nabízejí, lze využít i komplexní diagnostické funkce. Chyby komunikace jsou vyhodnocovány automaticky a jsou operátorovi provozu zobrazovány srozumitelným textem. Výrobní prostoje závodu tak mohou být minimalizovány.
 
Kromě bezchybného přenosu výsledků čtení je důležitou vlastností správné spouštění čtečky. Pro optické čtečky je to tehdy, když je kód viditelný v jejím zobrazovacím poli. Z tohoto pohledu jsou vlastnosti čtečky Simatic MV440 velmi pokročilé: čtečka si sama vyhledá kód během definované časové periody (auto-trigger), a to i při maximální rychlosti čtení (80 kódů za sekundu). Pro tyto vlastnosti se čtečka Simatic MV440 doporučuje také pro úlohy, kde uživatel očekává chybějící části kódu nebo měnící se vlastnosti štítků či předmětů, z nichž je kód načítán, a rovněž tam, kde je spolehlivé spouštění pomocí externích senzorů obtížné nebo drahé.
 
Další výhodou čteček Simatic MV440 je jejich snadná integrace do systému řízení podniku (obr. 5). Webové uživatelské rozhraní čtečky může být integrováno do vizualizačního systému bez dalšího programování. Funkce čtečky přitom mohou být uzamčeny a ochráněny heslem. Při poruše čtečka obsluze stroje okamžitě poskytne diagnostické informace. Webové uživatelské rozhraní může být spuštěno také jako samostatná aplikace na panelech HMI, průmyslových počítačích a podobných zařízeních, která mají internetový prohlížeč.
 

Závěr

 
Pomocí čtečky kódů Simatic MV440 je možné dosáhnout funkčně spolehlivého čtení kódů při malých nákladech. Čtečka nabízí výbornou spolehlivost čtení, flexibilitu a funkčnost v kombinaci s velkým krytím. Přístroj podporuje komunikační standardy Profinet IO, Profibus-DP, Ethernet a RS-232. Úplně novou vlastností je možnost přepínat mezi optickými čtečkami a čtečkami RFID.
 
Miloslav Kroupa,
 
Obr. 1. Průmyslová optická čtečka Simatic MV440
Obr. 2. Simatic MV440 s externím osvětlovačem
Obr. 3. Příklad špatně čitelného kódu
Obr. 4. Systém RFID Simatic RF300
Obr. 5. Začlenění čteček Simatic MV440 do systému řízení podniku