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2019中國智能制造發展論壇 菲尼克斯電氣Radioline無線系統
工業無線

強大工具-BL ident RFID解決方案

  2019年02月22日  

  RFID是工業4.0的關鍵技術。只有當産品、工件載具或工具可以被清晰識別或定位時,才能實現智能生産過程。該數據不僅可以用于優化過程,還能實現追蹤或質保。光學識別在許多應用領域的作用有限,而只有RFID解決方案仍可以有效使用,例如圖爾克的BL ident HF/UHF RFID系統。

  優勢

  高度自動化、高度柔性化且緊密聯網的工業生産需要用來識別系統、工具、工件和産品的高效技術。無線RFID識別技術憑借其獨特的優勢,在與其他技術(例如光學識別)的競爭中脫穎而出,因此毫無疑問是工業4.0的核心技術之一。

  當今,許多生産過程中的RFID技術都仍然複雜且耗時。HF技術相對來說較易集成,因爲其受空間和物理環境的影響不大。然而,HF技術的範圍有限,因此UHF頻段被用于要求更大靈活性和更大範圍的應用。UHF技術尤其適用于標簽貼在産品而不是工件載具上,保持在原位,難于觸及甚至離開生産地點的情形。批量讀取是UHF技術的另一大優勢。雖然HF技術也能實現同時讀取多個標簽,但其數量限制爲大約每次讀取20個。而UHF根據天線數量的不同,可處理200甚至更多個標簽。因此,UHF技術尤其適合用在要求同步讀取多個標簽的物流應用。

  UHF RFID:大範圍和高複雜度

  雖然UHF系統較爲複雜,但它們具有更大的靈活性和更大的工作範圍,因此仍然被廣大用戶所接受。與HF技術不同,UHF通信不基于近場的電感耦合,而是基于輻射的電磁波。這實現了更大的檢測範圍,但同時也帶來了副作用,例如讀/寫頭或標簽的相互作用引起的幹擾。牆壁上的波反射、金屬物體或含水物體同樣爲用戶帶來了挑戰。UHF讀/寫頭提供了一些變量,可以經過設置來檢查這些副作用。例如,大多數設備的輸出功率可以進行可變控制。然而,用戶必須根據應用設置RSSI閥值和其他參數。

  需要同時讀取多個標簽嗎?讀/寫頭或標簽在移動嗎?需要讀寫操作嗎?如果需要,處理速度要求如何?這些是安裝UHF設施的基礎問題,需要在設計系統的早期回答。這同時也是UHF項目爲什麽需要系統集成商參與的原因。集成商負責安裝用于爲客戶ERP、SCADA或MES系統過濾、傳輸以及必要時展示來自RFID的可用信息的中間件。

  UHF需要集成方面的專業知識

  集成業務是傳統制造商最不熟悉的領域,至少在德國是如此。對于典型自動化公司而言,軟件專業知識、IT系統以及編程知識不是他們核心專業知識的必需部分。正因如此,圖爾克與德國各地的系統集成商長期保持合作關系,他們爲多個UHF項目的成功實施提供了有力支持。

  集成UHF RFID系統對圖爾克具有戰略重要性,這是其收購一家RFID集成合作夥伴大部分股權的原因之一。這個正確的合作夥伴在2017年被發現,他就是Vilant公司,旗下有4個子公司,經營15年來在全球35個國家共安裝了超過1000個RFID系統,在工業RFID系統業務領域有著舉足輕重的地位。早前,Vilant就確立了在全球進一步擴展的目標,現在它可以充分利用圖爾克完善的全球銷售網絡,涉足許多全球項目。自2018年1月起,該RFID交鑰匙解決方案供應商成爲圖爾克集團的一部分,更名爲Turck Vilant Systems。

  多樣化的軟件産品組合

  Turck Vilant Systems如今在爲RFID系統解決方案的典型專注領域提供服務,包括資産追蹤、軌道交通、供應鏈以及紙漿和造紙。軟件是該公司的主要業務之一。其産品組合包括不同的解決方案,適用于帶或不帶用戶界面的設備。

  Vilant Engine是不帶用戶界面設備的理想選擇,而Vilant客戶端Gate Client、Handheld Client或Forklift C l i e n t 則專爲帶用戶界面的設備而設計。例如,Handheld Client適用于RFID手持式設備對RFID標簽的手動讀取或寫入,Gate Client用于自動化標簽檢測,而Forklift Client用于叉車的操作終端。每種設備軟件還具有方向檢測以及分布式閱讀過濾功能。

  這種特定軟件不能通過簡單的測試來制定,甚至Vilant也不是這樣。芬蘭人在還沒有相應的國際技術標准的時候就積累了豐富的UHF RFID經驗。Vilant則將不同項目中的多年經驗融合進其解決方案。軟件還在持續的優化和精煉,物流方面的專業知識現在也濃縮進程序代碼中。

  該公司在其網站www.turckvilant.com上列出了其在不同領域的專業知識示例。例如,Vilant通過RFID技術轉換內部物流,將Vaas的芬蘭ABB工廠的生産效率提高了60%。Vilant也爲瑞士最大的連鎖零售商Migros、租車公司Sixt以及若幹其他客戶的重大項目貢獻了專業知識,助其實現了顯著的業績改善。

  HF在自動化中不可替代

  UHF主要應用于物流領域,而工廠自動化領域數字生産的開發未來則會使用到HF解決方案 – 部分爲結合UHF技術使用。 圖爾克的BL ident RFID系統尤其適用于這些混合應用,因爲其支持在同一個接口模塊上連接HF和UHF讀/寫頭。現在,許多情形下接口與控制器的連接都變得非常簡單,尤其是TBEN-S或TBEN-L IP67block模塊中的新RFID接口,它們裝配有通用接口(UI接口)。UI接口使得控制器可以使用RFID通道作爲簡易輸入。這樣可以無需爲控制器編寫用戶自定義的功能塊。

  OPC UA標准化通信

  如果RFID接口需要與中間件、SCADA、ERP或MES解決方案通信,則用戶很大程度上需要采用專有解決方案甚至自己編寫程序。獨立于平台的標准OPC UA在此提供了一種解決方案。該標准爲與控制器和IT系統的通信提供了標准語言。圖爾克現已在其IP 67 RFID接口模塊TBEN-L4-RFID-OPC-UA上直接集成了OPC UA接口。這使得模塊能直接與MES、ERP或其他以太網系統通信。許多雲服務也支持OPC UA,因此支持將生産數據傳輸至雲,進行監測或分析。

  OPC UA還包含其他規範,尤其是定義了AutoID設備(例如條碼閱讀器或RFID閱讀器)的通信。如果設備支持AutoID設備的配套標准,相關系統可以相互交換。AutoID設備的配套規範還提供了所謂的報告模式,這由圖爾克的讀/寫頭提供支持。客戶因而可以啓動連續或有限時間的標簽掃描,一旦標簽位于讀/寫頭的磁場範圍內,就可獲得作爲事件通知的讀取數據。因此,客戶不再需要任何其他觸發信號,且讀/寫頭將自主地工作,將任何新標簽彙報給客戶端或更高層級的系統。

  安全通信

  OPC UA的另一大優勢是支持安全的加密和身份驗證機制,可以防止非授權訪問數據,尤其是在傳輸數據至ERP和雲系統時。客戶因而可以確保從全球任何地點的安全數據訪問。通過OPC UA的安全通信還通過了BSI(德國信息安全辦公室)的測試和確認。TBEN-L4-RFID-OPC-UA已經提供了必要的數據加密以及安全認證所需的支持,並通過使用合適的安全HTTPS連接的web服務器配置訪問權限。

  HF和UHF兩個頻段都將隨著工業4.0的發展繼續發揮更大的作用。無論如何,來圖爾克尋求RFID項目幫助的客戶都將獲得最有力的支持,因爲圖爾克所有的BLident RFID系統都可以更好地支持HF和UHF技術,並且支持同時使用兩種技術。

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