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Die Hersteller wünschen sich zunehmend Systeme, die sich schnell und einfach an Produktionsänderungen anpassen lassen. Bild: iStock, asaneephoto
Schlüssel für Industrie 4.0

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Für eine flexiblere Fertigung

Text: Klaus Schmitt, Pepperl+Fuchs
Im Zusammenhang mit der Smart Factory fällt häufig das Stichwort RFID. Das Ziel von dieser ist eine Steigerung der Produktivität durch eine verbesserte Fertigung und Logistik. Hierzu werden aktuell viele Ansätze verfolgt. Einer davon sind flexiblere Automatisierungslösungen.

Die Hersteller wünschen sich zunehmend Systeme, die sich schnell und einfach an Produktionsänderungen anpassen lassen. Das betrifft die eigentliche Produktion, aber auch die Materialbereitstellung und die Logistik bei den Zwischen- und Endprodukten. Berücksichtigt werden sollte außerdem, dass sich die Produktionskapazität durch eine flexible Anlagenerweiterung anpassen lässt. Getrieben wird diese ganze Entwicklung durch die Erwartungshaltung der Kunden. Sie verlangen nicht nur ein größeres Lieferspektrum sondern auch die Herstellung kleinerer Losgrößen. Außerdem erwarten sie eine schnelle Lieferung der bestellten Komponenten und bei Neuentwicklungen eine kurze Zeit bis zur Marktreife.

Um eine flexiblere Fertigung zu erhalten, müssen die einzelnen Komponenten der Produktionsanlage und das Werkstück selbst intelligenter werden. Dadurch lassen sich die Prozesse deutlich dezentraler gestalten. Für die Durchführung eignet sich besonders gut die RFID-Technologie. Zum Beispiel führen die einzelnen Bauteile Informationen mit sich, die dann die verarbeitende Maschine in einen Produktionsschritt umsetzt. Dieser wird im RFID-Tag gespeichert, damit im nächsten Schritt die zusätzlichen Informationen ebenfalls vorliegen. RFID ist die einzige verfügbare Übertragungstechnologie, mit der sich die Produktkennung sowohl lesen, als auch beschreiben lässt. Sie ist somit eine Art sensorischer Schlüssel zur Industrie 4.0.

RFID ist außerdem die einzig sinnvolle Technologie, um Daten ständig kosteneffizient zu lesen und zu schreiben. Bei der automatisierten Fertigung von Varianten von Produkten kann sie zum Beispiel einen großen Beitrag zur Kostensenkung, zur Qualitätssteigerung und vor allem zur Transparenz leisten.

Um die Produktion sinnvoll anzupassen, ist es wichtig, neben dem richtigen Gesamtkonzept geeignete RFID-Produkte einzusetzen. Sie müssen flexibel, weltweit einsetzbar sein und auch sehr gute Schreib- und Leseeigenschaften aufweisen.

RFID bietet in sehr vielen Anwendungen große Vorteile und die Investition in die Technik rechnet sich durch eine erhöhte Produktivität, mehr Transparenz und eine verbesserte Produktqualität. Schwierigkeiten bereiteten bei dieser Technik bisher vor allem die Lesereichweiten und das Lesen von mehreren Transpondern mit einer hohen Leserate. Die Firma Pepperl+Fuchs konnte diese Probleme bei ihrer neuen RFID-Reader-Familie lösen. Sie besteht aus dem kleinen Schreib- und Lesekopf F190 für Entfernungen bis zu 2 m und dem großen Schreib- und Lesekopf F192 mit einer Reichweite von bis zu
6 m. Beide RFID-Reader besitzen die folgenden vier Eigenschaften:

  • selektives Lesen von Transpondern

  • Vermeidung von Leselücken durch umschaltbare Antennenpolarisation

  • einfache Inbetriebnahme durch vorgefertigte Funktionsbausteine

  • offen für alle gängigen Bussysteme

Beide UHF-Reader sind in IP67-Metallgehäusen untergebracht und werden über einen Standard M12-Stecker angeschlossen. Sie lassen sich mit Hilfe der RFID-Auswerteeinheit IDENTControl an alle weltweit gängigen Steuerungen anbinden. Die durchgängige Befehlssyntax erlaubt es LF-, HF- oder UHF-Systeme nahezu identisch an jede Steuerung anzuschließen. Das vereinfacht die weltweite Nutzung erheblich und ermöglicht eine standardisierte Montage auf Maschinenebene. IDENTControl unterstützt unter anderem die Kommunikationsprotokolle Profinet, EtherNet/IP, EtherCat, Profibus, CC-Link und weitere Feldbussysteme.

Die Möglichkeit, die Antennenpolarisation der UHF-Signale schnell im laufenden Betrieb umzuschalten, bietet große Vorteile. Dadurch können unterschiedlich ausgerichtete Transponder selektiv gelesen, Leselücken durch die modifizierte Polarisation und durch Power Hopping eliminiert und eine große Reichweite mit möglichst kleiner Sendeleistung erzielt werden.

Es ist deshalb sehr einfach die Transponder zum Beispiel auf Transportkisten auszurichten und diese selektiv zu lesen. Sind sie auf horizontal geschaltet, lesen sie die eine, sind sie auf vertikal geschaltet, lesen sie die andere Gruppe. Durch die Umschaltung zwischen den beiden Polarisationen können alle Transponder in Reichweite gelesen werden. Dadurch lassen sich unerwünschte Überschneidungen bei eng benachbarten Fertigungslinien vermeiden.

In manchen Fällen sollen mehrere Transponder in einer nicht fest definierten Position und Ausrichtung gelesen werden. Verändern sich die Umgebungsbedingungen, beeinflusst das die Leseeigenschaften. Durch Interferenz können Leselücken entstehen. Um das zu verhindern, variieren der F190 und F192 die abgestrahlte Energie, was die Reflexionen minimiert. Sie können außerdem binnen weniger Millisekunden die Polarisation umschalten. Dadurch verändert sich das Interferenzverhalten und Nullstellen werden vermieden. Über die Powersweep-Funktion lässt sich die abgestrahlte Energie optimieren. Die Kombination dieser Merkmale sorgt für sichere Prozessabläufe und eine hohe Effizienz.

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