Spezialisten für raue Umgebungen
Immer wieder wird nach Möglichkeiten gesucht, im industriellen Umfeld logistische Abläufe innerhalb einer vielschichtigen Prozesskette absolut fehlerfrei zu steuern und zu überwachen. Konventionelle RFID-Systeme stoßen hier schnell an ihre Grenzen. Schließlich ist der industrielle Einsatz in der Regel mit extremen Belastungen durch Schock, Vibrationen sowie elektromagne- tische, thermische oder chemische Einflüsse verbunden. Hier haben sich industrietaugliche Identifikationssysteme wie die des Sensorherstellers Balluff bewährt.
Die RFID-Systeme der Baureihe BIS für extrem raue Umgebungen lösen mit einer großen Variantenvielfalt an robusten Datenträgern und Schreib-/Leseköpfen mit hoher Schutzart nahezu jedes Anwendungsproblem, sei es bei der Materialflussüberwachung, der rechnergestützten Montage, der Lagerhaltung oder der Steuerung und Qualitätssicherung von flexiblen Fertigungslinien.
Kern der BIS-Systeme sind ihre äußerst robusten Datenträger bzw. Transponder in Miniaturbauweise. Hinzu kommen ein oder mehrere Schreib-/Leseköpfe und eine Auswerteeinheit, die die Daten an die Steuerungsebene weiterleitet. Der Datenaustausch zwischen Schreib-/Lesekopf und Transponder erfolgt berührungslos und damit verschleißfrei und je nach Ausführung nicht nur im statischen, sondern auch dynamischen Betrieb. Daten und Energie, die der Datenträger benötigt, werden dazu induktiv vom Schreib-/Lesekopf eingekoppelt, was eine separate Spannungsversorgung, wie eine Batterie überflüssig macht.
Für große Entfernungen
Gänzlich neu ist das Industrial-RFID-System BIS U von Balluff. Es ergänzt die bewährte Palette robuster RFID-Systeme mit induktiver Kopplung um eine UHF-Lösung (868-870 MHz) für große Reichweiten. Das RFID-System BIS U in Back-Scattering-Technologie nutzt RFID-Etiketten nach dem EPC-Gen2-Standard als Transponder. Unbegrenzte Schreib-/Lesezyklen sorgen für eine flexible und schnelle Kommunikation auch bei hochdynamischen Anwendungen. Ideale Einsatzgebiete sind deshalb unter anderem die Fördertechnik und Intralogistik, die Automobilindustrie und ihre Autozulieferer, also Anwendungen, bei denen Entfernungen von bis zu 6 m zu überbrücken sind.
Bei hoher Geschwindigkeit lassen sich im dynamischen Betrieb mit BIS U sowohl einzeln als auch im Pulk die Informationen der Transponder dank zirkulär polarisierter Antennen in der Regel unabhängig von ihrer räum- lichen Ausrichtung auslesen. Das System ist nicht nur kinderleicht zu parametrisieren, sondern genauso einfach in übergeordnete Systeme zu integrieren. Dabei garantiert die frei wählbare Sendeleistung eine bequeme Adaption an jede Applikation. Die Base-Unit im robusten Metallgehäuse verfügt über gut sichtbare Status-LEDs, vier Antennenanschlüsse, über eine RS232- oder TCP/IP-Schnittstelle mit Bajonettverschluss sowie E/A-Ports für zusätzliche Funktionalitäten.
In rauer Umgebung sicher identifizieren
Je nach Ausführung und Frequenz ermög- lichen die induktiv einkoppelnden Identifikations-Systeme (BIS C, L, M, und S) unterschiedliche Reichweiten und Datenübertragungsgeschwindigkeiten. In Abhängigkeit der jeweils zu übertragenden Datenvolumen ergibt sich die notwendige Verweildauer des Datenträgers in einer begrenzten räum- lichen Entfernung vom Schreib-/Lesekopf beziehungsweise Lesekopf. Da sich diese Verweilzeiten in Fertigungs- und Montageprozessen meist zu den Hauptzeiten addieren, gehört die Frequenz zu den wesentlichen Kriterien bei der Auswahl eines Iden-tifikationssystems für industrielle Applikationen. Die verfügbare Speichergröße ist ein weiterer Wirtschaftlichkeitsfaktor.
Speziell für große Datenmengen in Montage und Produktion ist das RFID-System BIS S von Balluff ausgelegt. Die Datenträger können bis zu 32 KByte speichern. Die moderne FRAM-Technologie ermöglicht eine unbegrenzte Zahl an Schreib-Lesevorgängen mit einer Leserate von mehr als 8 KByte in 6 s.
Wer Wert auf eine besonders schnelle Datenübertragung legt, ist mit dem BIS M System gut beraten. Mit seinem 752 Bytes EEPROM-Speicher eignet es sich besonders für Anwendungen, bei denen kleine Datenmengen sehr schnell erfasst werden müssen. So lässt sich mit dem System der Produktionsprozess in allen Chargen lückenlos aufzeichnen und rückverfolgen und dies industriegerecht, also unabhängig von Trägermaterial und Inhalt. Die Firma Werma Signaltechnik beispielsweise setzt das System auf einer neuen Montagelinie für Signalsäulen ein. Mit den RFID-Transpondern als elektronische Warenbegleitscheine beherrscht das Unternehmen die über 1000 Varianten der Signalsäulen zu 100 %. Die hier eingesetzte BIS-Variante M arbeitet mit einer Übertragungsfrequenz von 13,56 MHz nach dem 14443-ISO-Standard. Lesezeiten von 16 Byte in 10 ms oder Schreibzeiten von 30 ms machen dynamische Applikationen möglich. Dies funktioniert nicht nur in Wasser, Öl oder Staub, sondern auch auf Metall bis zu einem Abstand von 150 mm.
Eine weitere Ausführung der Balluff-RFID-Systeme, BIS L, ist eine besonders kostengünstige Ausführung speziell für Logistik- und Montagelinien. Die Datenträger mit ihrer extrem flachen Scheibenform verfügen über einen Speicher mit 40 Bit, der nur lesbar ist. Wählt man den BIS-L-Transponder mit 192 Byte, bekommt man eine beschreib-/lesbare Variante. Der Leseabstand beträgt bis zu 150 mm, der Schreibabstand bis zu 100 mm. BIS L arbeitet kompatibel zu der weit verbreiteten 125-KHz-Übertragungstechnik.
Das Identifikationssystem BIS C richtet sich speziell an Anwender in Produktion und Montage. Ideal eingesetzt ist es beispielsweise bei der Palettencodierung für den Informationsaustausch zwischen einzelnen Bearbeitungsstationen. Eine prozessorientierte Qualitätskontrolle ist mit Transpondern mit einer Speicherkapazität von 8 KByte so leicht realisierbar. Spezielle Schreib-/Leseköpfe ermöglichen das Schreiben und Lesen auch im Vorbeifahren. Geschwindigkeiten von 220 m/min beim Lesen und 150 m/min beim Schreiben lassen sich so mühelos erzielen.
Werkzeugidentifikation bei der Kurbelwellenfertigung
Zu den Nutzern des Systems zählt beispielsweise die Feuer Powertrain GmbH & Co. KG in Nordhausen. Sie fertigt auf einer flexiblen Fertigungslinie Kurbelwellen im Mischbetrieb für die Automobilindustrie. Die Zuführung von Kurbelwellen an die Maschinen und die logistische Steuerung erfolgt über eine vollautomatische Verkettung und einen bis zu 850 Paletten fassenden Zwischenspeicher. Das Identifikationssystem liefert der Anlagensteuerung die erforderlichen Informationen zum jeweiligen Kurbelwellentyp. Außerdem kann mit Hilfe des Systems der Bearbeitungsstatus fortgeschrieben werden.
Für den richtigen Überblick innerhalb der Prozesskette sorgen runde Miniaturdatenträger in der Schutzart IP 67 an definierter Stelle auf der Oberseite der Transportpaletten. Eingekapselt in ein PE-Gehäuse weisen sie nicht nur eine hohe mechanische Festigkeit auf, sondern sind auch absolut schmutzunempfindlich. Dies ist auch erforderlich, denn die elektronischen Tags sind während der Produktion nicht nur Schmierstoff-Belastungen ausgesetzt, sondern müssen vor der Qualitätskontrolle der Kurbelwellen auch noch eine Mehrkammerwäsche mit Vakuum-Trocknungsanlage klaglos überstehen.
Die Identifikationssysteme BIS sind heute auch integraler Bestandteil des Tool-Managementsystems vieler Werkzeugmaschinen. Alle Werkzeughalter sind hier mit Datenträgern bestückt, auf denen ihre Identifikations- und Verschleißdaten gespeichert sind. Parameter wie Auftragsnummer, Art des Werkzeugs, Sollstandzeit, Werkzeuggeometrie, Kollisionsradius etc. werden bei einem Werkzeugwechsel automatisch ausgelesen, was die Maschinennebenzeiten erheblich reduziert. So lässt sich die Standzeitenausnutzung der Werkzeuge optimieren. Ausschuss und Nacharbeiten wegen zu langer Werkzeugnutzung entfallen. Eine erleichterte Betriebsmittelorganisation, erhöhte Fertigungssicherheit und die Vermeidung von Fehlern, etwa durch Falscheingaben oder Werkzeugverwechslung, sind weitere Effekte.
Alle Balluff-Identifikationssysteme sind leicht in Neuinvestitionen sowie auch in vorhandene Anlagen zu integrieren und amortisieren sich erfahrungsgemäß bereits innerhalb von ein bis zwei Jahren. Mit Ethernet TCP/IP und den Echtzeitvarianten Ethernet/IP, Modbus-TCP sowie Devicenet und zukünftig auch Profinet sind die Identifikations-Systeme BIS C/L/M und S kompatibel zu den gängigen Netzwerktechniken, die zurzeit hauptsächlich von den großen Automobilisten favorisiert werden. Verfügbar sind auch erste IO-Link-fähige Lesegeräte.
Nach Informationen der Balluff GmbH in Neuhausen a.d.F. ( www.balluff.de )
