Flexibles Lesen auf kleinstem Raum

Die industrielle Produktkennzeichnung in Form von 2D-Codes ist z.B. in der Automobilindustrie schon lange im Einsatz. In letzter Zeit haben aber auch andere Branchen wie die Pharmaindustrie die Vorzüge einer lückenlosen Rückverfolgbarkeit ihrer Produkte bis hin zum Endkunden erkannt. Getrieben wird diese Entwicklung zusätzlich durch gesetzliche Bestimmungen und den Wunsch nach Markenschutz. Eine zentrale Rolle spielen dabei einfache und flexible Codeleser z.B. von Siemens, die speziell für anspruchsvolle Industriebedingungen geschaffen wurden.

Eine Produktkennzeichnungs-Lösung kann mit unterschiedlichen Technologien realisiert werden. Die zwei wichtigsten sind RFID und optisches Codelesen. Während im Bereich der optischen Codes 1D-Barcodes (z.B. der EAN-Code) schon lange im Handel eingesetzt werden, um verschiedene Produktvarianten zu unterscheiden, kommen nun auch sogenannte 2D-Codes immer mehr zum Einsatz; ein gebräuchliches Beispiel ist der Data Matrix Code ECC200. Der Vorteil liegt auf der Hand: Ein 2D-Code kann viel mehr Informa-tion auf kleinerem Raum enthalten und dadurch jeder Produktions-Charge oder auch jedem einzelnen Produkt eine eigene individuelle Nummer zuordnen. Falls gewünscht, können auch noch andere Daten wie das Produktionsdatum direkt am Produkt „ gespeichert" werden. Hinzu kommt die höhere Lesesicherheit durch redundante Bereiche im Code, wodurch ein vollständiges Lesen sogar von stark beschädigten Codes möglich ist.

Mit einer Produktkennzeichnung lassen sich sowohl Produktions- und Qualitätsdaten erfassen (z.B. „Welche Arbeitsschritte hat das Produkt durchlaufen?", „Wann und an welcher Maschine?", „Mit welchem Ergebnis/welcher Qualität?") als auch jederzeit der Ort jedes einzelnen Produkts in der Warenlogistik innerhalb der Produktion und bis hin zum Endkunden verfolgen. Nicht zuletzt kann durch eine intelligente Produktserialisierung Produktpiraterie verhindert, die Marke geschützt und somit ein Beweis für die Echtheit geführt werden.

Die Produktkennzeichnung hat aber noch einen anderen Grund: Der Produktionsprozess selbst kann durch die Kennzeichnung der einzelnen Produkte individuell gesteuert werden. Aufgaben wären hier beispielsweise: „Muss für dieses Produkt Bohrer A oder B verwendet werden?" oder „Welchen Inhalt und damit welches Etikett bzw. welchen Deckel bekommt dieses Produkt?". Hierbei reicht es oft aus, pro Produktvariante eine Nummer zu vergeben.

„All in One"-Gerät für Standardapplikationen

Mit dem kompakten Codeleser Simatic MV420 ergänzt nun eine Produktfamilie das Siemens-Portfolio, die man am anschaulichsten als „kleinen Bruder" der MV440-Familie bezeichnen kann. Sie eignet sich für alle Standardapplikationen u.a. in der Verpackungs-, Elektronik- und Automobilindustrie sowie der Medizintechnik. Je nach Modell können auch anspruchsvolle Aufgaben gelöst werden. Mit allen Geräten lassen sich sowohl 1D- als auch 2D-Codes lesen.

Grundlegend für eine optische Codelese-Technologie ist eine geeignete Beleuchtung. Bei dem Codeleser Simatic MV420 kann trotz der kleinen Baugröße ein Arbeitsabstand mit der eingebauten Beleuchtung von bis zu 30 cm erreicht werden – je nach Umgebungslicht und Bandgeschwindigkeit. Dies spart Kosten, die bei einer externen Beleuchtung anfallen würden. Trotz allem hat auch der MV420 für komplexere Anwendungsfälle einen schnellen Trigger-Ausgang, um ein externes Licht einfach und synchron mit der Bildaufnahme ansteuern zu können.

Oft müssen verschiedenste Arbeitsabstände realisiert werden, je nachdem welches Produkt mit der Maschine verpackt oder bearbeitet werden soll. Hier ist Flexibilität wichtig. Durch eine hochwertige integrierte Optik kann der MV420 auf unterschiedliche Objektdistanzen einfach per Drehung am Objektivtubus eingestellt werden. Folglich müssen keine verschiedenen Modelle bestellt und auf Lager gelegt werden, um unterschiedliche Objektdistanzen realisieren zu können – und man kann noch vor Ort entscheiden, wie die genaue Distanz und damit auch das Bildfeld endgültig aussehen sollen.

All dies steckt in einem robusten IP67-Metall-Gehäuse sehr kleiner Bauform. Durch die Architektur des Gehäuses braucht das Gerät extrem wenig Platz in axialer Blickrichtung, da die Stecker nach unten weggehen. Dies ist u.a. in der Verpackungsindustrie von großem Vorteil, da hier häufig wenig Platz neben den Förderbändern zur Verfügung steht. Dennoch sind je nach Modell hochperformante Lesealgorithmen integriert, die sich bereits bei sehr anspruchsvollen Applikationen im Bereich Direkt-Markierung von Produkten (Direct Part Marking, DPM) bewährt haben – z.B. bei schlechtem Inkjet-Druck auf Verpackungen, Nadeln von Aludruckgussteilen oder Lasern ohne Grundierung. Hinsichtlich der Leserate erreicht der MV420 je nach Modell bis zu 70 Lesungen pro Sekunde und hält damit den schnellsten Maschinen und Applikationen, d.h. höchsten Durchsatzraten Schritt.

Weiterhin ist wichtig, dass der Codeleser bei Standardaufgaben nicht erst ausführlich parametriert werden muss, sondern schnell zu lesen beginnt und sich automatisch an die Umgebungsbedingungen anpasst – auch wenn sich diese nachträglich noch leicht verändern. Der Simatic MV420 erfüllt aber nicht nur diese Bedingung an ein einfaches System: Die Parametrierung, soweit benötigt, wird zudem vollständig über die webbasierte Bedienoberfläche vorgenommen, d.h. die gesamte Software liegt auf dem System selbst (Webserver-Technologie), ein normaler PC mit Webbrowser reicht aus. Somit müssen keine speziellen Software- Pakete für den Codeleser installiert und gepflegt werden.

Standardmäßig lässt sich eine Code-Qualitätsauswertung nutzen, die das Einrichten und Überwachen einer stabilen Codelesung bei schwierigen Applikationen vereinfacht und damit auch kontinuierlich Informationen über die Markierqualität liefert. Abhängig vom Modell sind mehrere Codes in einem Bild lesbar (sogenanntes „Multicode-Reading"), sowie eine Autotrigger-Funktion enthalten, die ggf. die zusätzliche Installation eines externen Trigger (z.B. ein Näherungsschalter) überflüssig macht und damit sogar auch solche Applikationen lösen kann, wo ein externer Trigger gar nicht eingesetzt werden kann (z.B. bei aneinanderhängenden Objekten).

Einfache Einbindung in die Automatisierung

Das Leseergebnis wird in der Regel an eine Steuerung oder einen zentralen Server gemeldet. Bei komplexeren Aufgaben ist auch noch eine Bedienung und Darstellung der Ergebnisse über eine Visualisierungskomponente (HMI) gewünscht. Der Codeleser Simatic MV420 verfügt trotz seiner kleinen Baugröße über alle wichtigen Schnittstellen, die flexibel in verschiedenen Umge-bungen eingesetzt werden können: parametrierbare digitale Schaltausgänge, ein schneller Triggereingang und -ausgang sowie RS232 und Ethernet. Auch eine direkte Anbindung an Profinet IO mit dem passenden Funktionsbaustein für eine Steuerung Simatic S7 steht zur Verfügung. Dabei sind keine speziellen Stecker für die Prozessschnittstellen Ethernet und Profinet notwendig; man kann die standardisierten und handelsüblichen M12-Stecker verwenden. Eine Profibus-Anbindung ist über ein Kommunikationsmodul verfügbar, an das auch RFID-Geräte Simatic RF angeschlossen werden können.

Hinsichtlich Software, die in der Regel am meisten Aufwand bei der Integration verursacht, gibt es einfache Funktionsbausteine für Simatic-Steuerungen, mit denen die Daten in Step 7 und weiter an das HMI-Gerät geleitet werden können. Durch die Webserver-Technologie kann man aber auch direkt die Webseiten über eine Web-Browsercontrol z.B. in WinCC flexible anzeigen lassen.

RFID und optische Codeleser als System

Neben dem optischen Codelesen spielt auch RFID eine immer größere Rolle im Bereich der Produktkennzeichnung. Während optische Codes sehr günstig beim Markieren des Produkts sind, hat RFID den Vorteil, mehr Informationen speichern zu können und wiederbeschreibbar zu sein. Je nach Anwendungsfall können in der gleichen Produktionslinie beide Varianten nebeneinander eingesetzt werden. Somit wird es immer wichtiger, diese zwei Technologien nahtlos miteinander zu verbinden. und somit Kosten bei Engineering, Inbetriebnahme und Wartung zu sparen. Demgemäß kann man die optischen Codelesesysteme und die RFID-Systeme über gemeinsame Kommunikationsmo-dule an Simatic-Steuerungen anschließen. Für den Anwender ist es somit letztlich egal, ob am Ende ein optischer Codeleser oder ein RFID-Leser die Daten sammelt, beide werden mit dem gleichen Funktionsbaustein an die Steuerung angebunden.

Dipl.-Ing., MBA Thorsten Wanner, Produktmanager Codelesesysteme der Siemens-Division Industry Automation, Business Unit Sensors and Communication in Nürnberg ( www.siemens.de/codeleser )