HF-RFID + OPC UA: Ein starkes Duo für Industrie + Intralogistik

Bis zu 128 Schreib-/Leseköpfe über ein Interface steuern

Herr Wieseler, welche Vorteile erzeugt das Zusammenwirken von HF-Technologie und OPC UA?

OPC UA ist für Turck eine ganz wichtige Architektur. Wir sind überzeugt davon, dass OPC UA zukünftig einen noch höheren Stellenwert haben wird, als es bereits heute der Fall ist. Wir haben uns bereits frühzeitig in Gremien und Verbänden für diese Technologie engagiert, um zur entsprechenden AutoID Companion Specification beizutragen.

Gemeinsam mit anderen Unternehmen haben wir ein neues Release erarbeitet. Dieses Release befindet sich aktuell zur Prüfung und Freigabe bei der OPC Foundation. Ziel des neuen Release ist die Vereinfachung der Kommunikation zwischen unterschiedlichen Geräten und Ebenen. Einfache Methoden stehen dabei im Mittelpunkt. Ende April 2020 ist die Veröffentlichung geplant.

Wie bereitet sich Turck auf dieses Release vor? 

Wir bereiten unsere Geräte auf die neue Spezifikation Ende 2020 vor.

Ein Alleinstellungsmerkmal bei Turck ist, dass wir OPC UA und HF-RFID sowie UHF-RFID kombinieren. Somit ist der Kunde nicht auf eine Technologie festgelegt. Oftmals wollen Kunden von der UHF-Technologie auf die HF-Technologie wechseln, sodass wir ihnen mit dieser Möglichkeit einen direkten Vorteil verschaffen. Mit dem Einsatz von OPC UA in dieser Kombination kann der Nutzer direkt auf die erweiterte Kommunikation mit den übergeordneten Systemen zugreifen. 

Steht HF-RFID im industriellen Umfeld im Schatten von UHF? Wird das Potenzial von HF sogar unterschätzt?

UHF hat Vorteile. Dazu gehören höhere Reichweiten, Disposition für Pulklesungen und die Performance im metallischen Umfeld. UHF ist daher auch ein Treiber von RFID-Lösungen in industriellen Applikationen. Aber eines muss klar sein: UHF ist kein Ersatz für HF. HF-RFID verfügt über eigene Vorteile.

Zum einen sind unzählige HF-Anwendungen seit Jahren effizient im Einsatz. Das Know-how ist daher immens hoch. Für Unternehmen, die HF im Einsatz haben, besteht aus pragmatischer Sicht kein triftiger Grund, die Funkfrequenz zu wechseln. Vorteile von HF-Technologie sind die kostengünstige Hardware, insbesondere die Datenträger und die robuste Identifikation nahezu unabhängig von den Umgebungsbedingungen. Das Potenzial ist meiner Meinung nach sehr hoch, aber durch das Wachstum von UHF-Applikationen etwas in den Hintergrund gedrückt worden. 

Was treibt die Investitionen in die Höhe und wie steuern HF-Lösungen von Turck dagegen?

Müssen an einer Förderstrecke 100 oder mehr Erfassungspunkte integriert werden, treibt die große Anzahl benötigter Interfaces die Hardwarekosten in die Höhe. Auf den ersten Blick wäre aus Sicht der Kosten Barcode die wirtschaftlichere Alternative. Diesen Bottleneck haben wir erkannt und ein Interface- Modul mit vier Ports entwickelt, an das je Port bis zu 32 Schreib-/Leseköpfe angeschlossen werden können.

Im Sommer 2020 werden wir ein Interface-Modul präsentieren, das über vier Anschlüsse verfügt und darüber mit bis zu 128 Schreib-/Leseköpfen ausgestattet ist. Fazit: Investitionskosten für HF-Applikationen reduzieren sich und HF kann sogar mit dem Barcode konkurrieren. 

Bei bis zu 128 angeschlossenen Schreib-/Leseköpfen – wie erfolgt die Kommunikation mit jedem einzelnen Kopf?

Der Schlüssel liegt im HF-Bus- Modus.

Jeder Kopf kann darüber individuell mit Befehlen versorgt werden. Dabei können die Köpfe sowohl manuell als auch automatisch adressiert werden. Der Continuous-HFBusmodus ähnelt dem HF-Busmodus in Aufbau und Kostenvorteil, jedoch sind bei diesem Modus alle angeschlossenen Schreib-/Leseköpfe gleichzeitig aktiviert. Dieser Continuous- HF-Busmodus ist mit seiner höheren Performance sowohl für statische als auch für langsame dynamische Applikationen geeignet, bei denen Datenträger beispielsweise parallel gelesen oder beschrieben werden.

Jeder einzelne Kopf speichert erfasste Daten in einem Puffer, bis das RFID-Interface sie zyklisch nacheinander abfragt. Die Daten werden im FIFO-Speicher des Interfaces hinterlegt und können über den Befehl „Daten aus dem Puffer auslesen“ durch die Steuerung abgeholt werden. Das Prinzip dieses Modus ist als Applikationspatent angemeldet. Damit offerieren wir ein einzigartiges Feature, das wir Ende 2019 vorstellen konnten und das so bis heute in keinem Portfolio von Marktbegleitern zu finden ist.

Lösungen von Turck für Intralogistik und Prozessautomation 

Flurförderzeuge

Fehlende Echtzeiteinblicke in den Warentransport, die Lokalisierung und Kommissionierung sowie in die Lagerung führen zu ineffizienten und fehlerhaften Prozessen. Das manuelle Suchen und Dokumentieren von Waren ist zeitintensiv.

Am Gabelstapler werden RFIDReader und Antennen und optional Ortungsstechnik installiert. Über ein Terminal erhält der Fahrer Aufträge. Standorte der Waren sind über die Ortungsdaten im Zuge der Einlagerung bekannt. Sensoren erkennen das Anfahren des Staplers an den getaggten Ladungsträger und triggern die RFID-Lesung. Daten werden per Wifi an eine Middleware gesendet, verarbeitet und an übergeordnete Systeme weitergeleitet.

Vorteile

• Transparente werksübergreifende Logistik
• Lückenlose, digital dokumentierte Nachverfolgung von Waren-/Ladungsträgern
• Informationen zu Ladung und Position jederzeit in übergeordneten Systemen – ERP, WMS, etc – einsehbar

RFID-Gates

In der Logistik müssen Wareneinund -ausgänge kurz vor der Beoder Entladung von Lkw erfasst werden. Fehlbeladungen oder fehlerhafte Verbuchungen entladener Waren erhöhen den Zeitaufwand für manuelle Korrekturen.

Je nach Anforderung bestehen RFID-Gates aus einem RFID-Reader und drei oder mehr Antennen. Installiert wird die Hardware entweder an vorhandenen Tor- Strukturen oder standalone an einem extra errichteten Tor. Die UHF-Technologie kann bei der Durchfahrt eines Ladungsträgers je nach Material der getaggten Waren bis zu 200 Objekte im Pulk erfassen. Algorithmen in den Readern filtern statische Tags oder Tags aus anderen Bereichen aus der Lesung heraus.

Vorteile

• Vollständige Automatisierung des Warenein- und -ausgangs
• Vermeidung von Fehlbeladung
• Zeitersparnis – manuelles Erfassen entfällt 
• Kombinierbar mit Richtungserkennung

Richtungserkennung

Warenflüsse und Fahrzeugbewegungen müssen in der Intralogistik nicht nur erfasst werden, auch die Bewegungsrichtung ist ein wichtiges Datum zur Erhöhung der Effizienz. Kamerasysteme sind eine logische Wahl, jedoch kostenintensiv in der Realisierung an zahlreichen Durchfahrten.

Eine Richtungserkennung ist auf zwei Wegen erreichbar. An einen RFID-Reader, verbaut in einem Gate oder direkt unter der Decke, werden Sensoren – beispielsweise Lichtschranken – angeschlossen, die sich bewegende Objekte erfassen und so die RFID-Lesung triggern. Verfügt der Reader über eigene Rechnerkapazitäten, kann die Richtungserkennung über eine smarte Logik direkt auf der Reader CPU erfolgen.

Vorteile

• Eindeutige Zuordnung von Objekten, Fahrzeugen und der Bewegungsrichtung
• Automatic passage control
• Automatische Durchtrittskontrolle
• Effiziente Materialflusssteuerung
• Kosteneffizienz bei Einsatz von Lösungen ohne zusätzliche Sensorik

Werkzeugidentifikation

Ohne digitale Identifikation erfolgt keine automatische Erfassung von Werkzeugen bei Transport, Maschineneinsatz, Instandhaltung und Lagerung. Daten zu Umläufen, Standzeiten oder Prüfterminen werden manuell auf Begleitkarten eingetragen – ein fehleranfälliger Prozess.

In Werkzeuge integrierte RFIDTransponder ersetzen die Begleitkarte. Produktionsdaten wie Standzeiten werden über in Maschinen integrierte RFID-Schreib-/ Leseköpfe gelesen und aktualisiert. RFID-Handhelds erleichtern die Identifikation bei Wartungsund Inventur-Prozessen. 

Vorteile

• Reduzierung der Maschineneinlesedauer um bis zu 90 Prozent gesenkt
• Bidirektionale Kommunikation zwischen Maschine und Werkzeug
• Automatische Konfiguration und Fertigungsprogrammwahl
• Vorausschauende Wartung wird möglich  

Asset-Management

Das Lokalisieren und Verwalten von Assets wie Ladungsträger, Werkzeugen oder mobilen Geräten ist zeitintensiv – der Verlust von Assets kostenintensiv.

RFID-Datenträger werden an Assets angebracht. Mit On-Metal- und Non-Metal-Tags ist das Taggen aller Assets möglich. Zur Erfassung kann eine bestehende Reader-Infrastruktur aus Gates, Handhelds und Stapler-Lösungen genutzt werden oder diese anwendungsspezifisch installiert werden. Spezielle Asset-Management- Software ermöglicht das Verwalten, Auswerten und Verfolgen von Assets.

Vorteile

• Kosteneinsparung durch verringerte Nachkäufe
• Effiziente Prozesse durch Vorhaltung benötigter Assets  

Fördertechnik

Innerbetrieblichen Transportsysteme wie Rollen- und Hängeförderer, Stetigförderer oder Palettenförderanlagen sollen Ladungsträger und andere Objekte effizient von Aufgabe- zu Abgabestellen zu transportieren. Wird der Materialfluss durch mangelnde Transparenz der Zuordnung gestört, entstehen Verzögerungen im Prozess.

Je nach eingesetzter Fördertechnik werden passende RFID-Schreib-/ Leseköpfe oder -Antennen direkt in die Fördertechnik integriert. Transportierte Güter werden mit objektspezifischen Datenträgern getaggt. Erfasste Daten werden an angeschlossene Reader oder Auswerteeinheiten geleitet. 

Vorteile

• Steuerung des optimalen Materialflusses wird mit Daten direkt aus der Fördertechnik unterstützt.
• Vermeidung von Prozessverzögerungen/- unterbrechungen