In Produktionsanlagen wird immer häufiger das Identifizieren einzelner Bauteile anstatt der Werkstückträger gefordert. Vor allem die Autoindustrie lässt kaum noch Bauteile ohne Datenträger durch ihre Produktionshallen ziehen. Anwender im Maschinenbau setzen daher auf das RFID-Hochfrequenz- (HF-)band (3 bis 30 MHz), mit dem sich Waren- und Werkstückträger sowie Wechselwerkzeuge und Formen in der Produktion zuverlässig erkennen lassen. Auch kurze bis mittlere Reichweiten und zum Teil hohe Übertragungsgeschwindigkeiten sprechen für die HF-Technik. Als Nachteil lässt sich ein höheres Preisniveau der Komponenten bei Reichweiten über 10 cm ausmachen.
Zunehmend sollen Produkte auch über Prozessabschnitte und Werksgrenzen hinweg identifiziert und verfolgt werden. Die kurzen HF-Reichweiten bieten dafür aber nicht die notwendige Flexibilität, um in unterschiedlichen Produktionsstrecken zuverlässig zu identifizieren. In der Logistik war daher die ultrahochfrequente (UHF-) Technik lange weiter verbreitet als HF. Metallische Störquellen sind dort auch seltener zu finden als in der Produktion.
UHF-RFID als industrielle Identifikationstechnik arbeitet mit Frequenzen von 433 MHz oder 868 MHz (Europa), 915 MHz (USA) und 950 MHz (Japan) sowie mit Reichweiten bis zu 100 m für semiaktive Transponder und hohen Lesegeschwindigkeiten. Da die Technik kostengünstig produziert werden kann, wird sie auch auf Massenprodukten eingesetzt. Von Nachteil ist eine Umfeldempfindlichkeit, bei der die Technik etwa in der Produktion unzuverlässig wird. Metallische Objekte oder Flüssigkeiten führen zu Reflexionen, die Überreichweiten oder Leselöcher verursachen. Diese müssen dann mit mechanischen Maßnahmen, Filtern oder Algorithmen gelöst werden. Im schlimmsten Fall lesen UHF-Systeme nur zu 99 %zuverlässig.
Q300-UHF-Reader bringt UHF-RFID in hochfrequente Domänen
Der Mülheimer Automatisiert Turck verwischt mit der UHF-Reader-Familie Q300 die Grenzen zwischen UHF und HF. Mit der Option, externe Nahfeldantennen direkt an den UHF-Schreib-Lese-Kopf anzuschließen, kann der Reader auch klassische HF-Domänen wie die Erfassung von Bauteilen oder Werkstückträgern erobern. Da die gesamte RFID-Technik in einem Gehäuse sitzt, erleichtert das das Erweitern von bestehenden Anlagen, da weder im Feld noch auf IT-Seite zusätzliche Schaltschränke oder andere aufwendige Installationen und Verkabelungen notwendig sind. Das Ethernet-Kabel reicht aus, um die Daten in überlagerte Steuerungen oder andere IT-Systeme zu liefern.
„RFID wird eine Industrie-4.0-Schlüsseltechnologie für das Vernetzen von Maschinen, Prozessen und Daten“, sagt Bernd Wieseler, Leiter Produktmanagement RFID-Systeme bei Turck. Bild: Möller„Der Q300 ist ein Multitool für Industrie 4.0“
Der Schreib-Lese-Kopf Q300 bietet die Möglichkeit, verschiedene passive RFID-Antennen anzuschließen. Welche Vorteile ergeben sich daraus für den Kunden in Bezug auf die Nutzung verschiedener Lesereichweiten?
Passive UHF-Nahfeld-Antennen bieten den Vorteil, dass sie die positiven Eigenschaften der HF-RFID-Technologie übernehmen: Ein homogenes Nahfeld, das keine Interferenzen und somit Überreichweiten und Fehllesungen verursacht. Dies gewährleistet ein sicheres Auslesen einzelner Datenträger innerhalb weniger Zentimeter. Außerdem können mit passiven UHF-Fernfeldantennen hohe Reichweiten von mehreren Metern realisiert werden, um auch bei großen Abständen eine größere Menge von Datenträgern auszulesen.
Wie wirkt sich das auf die Investitionskosten aus?
Der Kunde benötigt keinen parallelen Betrieb von HF- und UHF-RFID-Systemen, was den Einsatz unterschiedlicher Datenträgertypen erfordern würde. Stattdessen setzt er auf eine Technologie und nur einen Typ von Datenträgern.
Wie realisieren Sie das Einbinden in die unterschiedlichen Automatisierungssysteme, welche Standards unterstützen Sie?
Der Q300-Reader unterstützt Turcks Ethernet-Multiprotokoll-Technologie, ist also mit Profinet, Ethernet-IP und Modbus TCP sowie generell mit TCP/IP einsetzbar. Zudem lässt sich der Reader über ein festes Daten-Interface steuern. Die RFID-Daten werden der Steuerung direkt bereitgestellt. Somit muss der Anwender keine steuerungsspezifischen Funktionsbausteine verwenden.
In welchen Bereichen sehen Sie die Hauptanwendungen für Nah- und Fernfeldantennen?
Die Anwendungsfälle von Nahfeldantennen liegen klar im Produktionsumfeld. Geringe Reichweiten und Single-Tag-Anwendungen in metallischen Umgebungen sind hier Anforderungen, um Güter während der Produktion oder während einzelner Prozessschritte zu verfolgen. Der Vorteil von hohen Lesereichweiten sowie Multi-Tag-Anwendungen der UHF-RFID-Technik kommt hauptsächlich in der (Intra-)Logistik zum Tragen, wenn es darum geht, Prozesse transparent zu machen. Ein Beispiel ist das Erkennen der Teile von Tier-X-Zulieferern in der Automobilindustrie oder das Verfolgen von verpackten Waren für logistische Prozesse.
