图尔克高效工具 | RFID是工业4.0的关键技术

2021/4/30 14:20:51

只有当产品、工件载具或工具可以被清晰识别或定位时,才能实现智能生产过程。该数据不仅可以用于优化过程,还能实现追踪或质保。光学识别在许多应用领域的作用有限,而只有RFID解决方案仍可以有效使用,例如图尔克的BL ident HF/UHF RFID系统。

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优势

高度自动化、高度柔性化且紧密联网的工业生产需要用来识别系统、工具、工件和产品的高效技术。无线RFID识别技术凭借其独特的优势,在与其他技术(例如光学识别)的竞争中脱颖而出,因此毫无疑问是工业4.0的核心技术之一。

当今,许多生产过程中的RFID技术都仍然复杂且耗时。HF技术相对来说较易集成,因为其受空间和物理环境的影响不大。然而,HF技术的范围有限,因此UHF频段被用于要求更大灵活性和更大范围的应用。UHF技术尤其适用于标签贴在产品而不是工件载具上,保持在原位,难于触及甚至离开生产地点的情形。批量读取是UHF技术的另一大优势。虽然HF技术也能实现同时读取多个标签,但其数量限制为大约每次读取20个。而UHF根据天线数量的不同,可处理200甚至更多个标签。因此,UHF技术尤其适合用在要求同步读取多个标签的物流应用。

UHF RFID:大范围和高复杂度

虽然UHF系统较为复杂,但它们具有更大的灵活性和更大的工作范围,因此仍然被广大用户所接受。与HF技术不同,UHF通信不基于近场的电感耦合,而是基于辐射的电磁波。这实现了更大的检测范围,但同时也带来了副作用,例如读/写头或标签的相互作用引起的干扰。墙壁上的波反射、金属物体或含水物体同样为用户带来了挑战。UHF读/写头提供了一些变量,可以经过设置来检查这些副作用。例如,大多数设备的输出功率可以进行可变控制。然而,用户必须根据应用设置RSSI阀值和其他参数。

需要同时读取多个标签吗?读/写头或标签在移动吗?需要读写操作吗?如果需要,处理速度要求如何?这些是安装UHF设施的基础问题,需要在设计系统的早期回答。这同时也是UHF项目为什么需要系统集成商参与的原因。集成商负责安装用于为客户ERP、SCADA或MES系统过滤、传输以及必要时展示来自RFID的可用信息的中间件。

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UHF需要集成方面的专业知识

集成业务是传统制造商最不熟悉的领域,至少在德国是如此。对于典型自动化公司而言,软件专业知识、IT系统以及编程知识不是他们核心专业知识的必需部分。正因如此,图尔克与德国各地的系统集成商长期保持合作关系,他们为多个UHF项目的成功实施提供了有力支持。早前,Vilant就确立了在全球进一步扩展的目标,现在它可以充分利用图尔克完善的全球销售网络,涉足许多全球项目。自2018年1月起,该RFID交钥匙解决方案供应商成为图尔克集团的一部分,更名为Turck Vilant Systems。

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HF在自动化中不可替代

UHF主要应用于物流领域,而工厂自动化领域数字生产的开发未来则会使用到HF解决方案 – 部分为结合UHF技术使用。图尔克的BL ident RFID系统尤其适用于这些混合应用,因为其支持在同一个接口模块上连接HF和UHF读/写头。现在,许多情形下接口与控制器的连接都变得非常简单,尤其是TBEN-S或TBEN-L IP67block模块中的新RFID接口,它们装配有通用接口(UI接口)。UI接口使得控制器可以使用RFID通道作为简易输入。这样可以无需为控制器编写用户自定义的功能块。

OPC UA标准化通信

如果RFID接口需要与中间件、SCADA、ERP或MES解决方案通信,则用户很大程度上需要采用专有解决方案甚至自己编写程序。独立于平台的标准OPC UA在此提供了一种解决方案。该标准为与控制器和IT系统的通信提供了标准语言。图尔克现已在其IP67 RFID接口模块TBEN-L4-RFID-OPC-UA上直接集成了OPC UA接口。这使得模块能直接与MES、ERP或其他以太网系统通信。许多云服务也支持OPC UA,因此支持将生产数据传输至云,进行监测或分析。

OPC UA还包含其他规范,尤其是定义了AutoID设备(例如条码阅读器或RFID阅读器)的通信。如果设备支持AutoID设备的配套标准,相关系统可以相互交换。AutoID设备的配套规范还提供了所谓的报告模式,这由图尔克的读/写头提供支持。客户因而可以启动连续或有限时间的标签扫描,一旦标签位于读/写头的磁场范围内,就可获得作为事件通知的读取数据。因此,客户不再需要任何其他触发信号,且读/写头将自主地工作,将任何新标签汇报给客户端或更高层级的系统。

安全通信

OPC UA的另一大优势是支持安全的加密和身份验证机制,可以防止非授权访问数据,尤其是在传输数据至ERP和云系统时。客户因而可以确保从全球任何地点的安全数据访问。通过OPC UA的安全通信还通过了BSI(德国信息安全办公室)的测试和确认。TBEN-L4-RFID-OPC-UA已经提供了必要的数据加密以及安全认证所需的支持,并通过使用合适的安全HTTPS连接的web服务器配置访问权限。

HF和UHF两个频段都将随着工业4.0的发展继续发挥更大的作用。无论如何,来图尔克寻求RFID项目帮助的客户都将获得最有力的支持,因为图尔克所有的BLident RFID系统都可以更好地支持HF和UHF技术,并且支持同时使用两种技术。

关于我们

图尔克作为传感器、现场总线、接插件、接口技术及人机界面(HMI)和RFID系统领域的专家,为工厂及过程自动化提供高效的解决方案。图尔克凭借其先进技术设备,可以快速而灵活地应对当地市场需求。您还可以通过高效而标准化的产品,降低采购、库存、安装成本,并提升运营安全性。凭借先进的生产技术、丰富的全系列产品、和遍布全球的销售服务网络所积累的行业经验,为用户提供量身定制的自动化解决方案。

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