Jste zde

Programovatelná RFID UHF s I/O konektory = Q300-CDS

Antonín Vojáček, 14. Prosinec 2018 - 21:04

Společnost Turck na letošním veletrhu SPS IPC Drives 2018 představila multifunkční jednotku pro RFID UHF čtení a zápis, která nejen obsahuje integrovanou aktivní anténu, ale umožňuje připojit i další 4 pasivní antény, obsahuje univerzální I/O, komunikaci Ethernet/Profinet/Modbus-TCP a umožňuje programování v CODESYSu jako PLC.

RFID se postupně razí cestu v průmyslu jako jeden z hlavních identifikačních prostředků nejen v logistice a skladovém průmyslu, ale postupně i v plně automatizované výrobě jako jeden z prostředků indentifikace komponent a materiálů potřebných pro výrobu. V tomto směru se obvykle využívá UHF provedení RFID, protože umožňuje větší čtecí / zápisovou vzdálenost, nutnou například při identifikace RFID tagů výrobků na pohybujících se paletách či v krabicích. Na druhou stranu bylo UHF RFID vždy poměrně velmi náročné na zprovoznění z důvodů velkého vlivu okolního prostředí co se odrazů a vysílaných a přijímaných UHF vln týče a širokého "paprsku", který může omylem / nechtěně reagovat i na vedlejší (vzdálenější) tagy - viz více v článku "Výhody a nevýhody použití UHF RFID v průmyslu ". Proto se výrobce čtecích a zápisových jednotek (tzv. RFID čtecích/zápisových hlav) snaží postupným vývojem uživatelům či systémových integrátorům život zjednodušit.

Novinkou v této oblasti je pak multifunkční RFID UHF čtecí/zápisová hlava Turck řady Q300-CDS. Podobně jako výrobky jiných konkurenčních výrobců nejen sama osobě pracuje jako tzv. aktivní čtecí/zápisová hlava se společně integrovanou anténou a čtecí/zápisovou elektronikou v jednom pouzdře, ale současně v sobě obsahuje široké možnosti dalšího rozšíření a navíc i možnost naprogramování zpracování a reakce na připojené senzory a řízení akčních členů prostřednictví volného programovacího jazyka CODESYS běžně využívaného pro programování PLC. Vše doplňuje multiprotokolová komunikační sběrnice Ethernet/Profinet/Modbus-TCP pro snadné napojení na nadřazený hlavní řídící PLC či počítač a SCADA systém.

V první polovině roku 2019 se pak má začít prodávat i provedení přímou podporu komunikace OPC-UA pro přímý přenos / komunikaci s databázovými systémy typu SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition = Dispečerské řízení a sběr dat), MES (Manufacturing Execution Systems = Výrobní informační systémy) nebo ERP (Enterprise Resource Planning = Plánování podnikových zdrojů).

Nakonec se má ještě v roce 2019 začít nabízet verze s integrovaným operačním systémem Linux a Windows Embedded Compact 2013, které naopak dobře poslouží dalším vývojářům - systémovým programátorům pro doplnění vlastních programových funkcí v jazyku .Net, C++ a C#.

Turck TN-UHF-Q300-EU-CDS

Pod objednávacím kódem "TN-UHF-Q300-EU-CDS" se nachází již výše zmíněná aktivní programovatelná UHF RFID čtecí a zápisová jednotka (hlava) s krytím IP67, tedy pro přímé použití v provozu. Jednou z hlavních výhod je možnost přímého připojení 1 až 4 dalších pasivních UHF antén pomocí konektoru RP-TNC pro čtení tagů z různých směrů u velkých hromadných balení nebo u krabic a kontejnerů nebo i pro blízké čtení tagů pomocí úzkopaprskových UHF antén, například pro produkty / díly / materiál přesouvaný na dopravnících. Navíc s tím již v sobě jednotka má integrovaný multiplexový systém automatického přepínání antén, kdy podle toho, na které anténě se první zaznamená příchod tagu, tak jednotka poskytne této anténa plný zápisový/čtecí výkon a naopak na daný kraťoučký okamžik vypne ostatní antény, aby čtení/zápis nerušily.

To je ideální pro případy, kdy například je realizovaný skenovací brána se 4 anténami s překrývajícím se polem, aby byl zajištěno skenování v celém prostoru brány a tím nebylo možné převážený / nakládaný / vykládaný produkt vždy spolehlivě načíst nezávisle na natočení tagů. Současně lze tímto způsobem najednou načíst až 200 tagů (např. 200 produktů s vlastními tagy zabalenými hromadně v kartónové krabici). To je také jedna z výhod UHF systému, protože krátko-dosahový HF RFID systém umožňuje obvykle současně načíst jen max. 20 tagů (tedy pokud jsou v dosahu několika centimetrů od HF antény).

Naopak pro aplikace, kdy k jednotce jsou opět připojeny až 4 antény, ale úzkopaprskové, které jsou připevněné na různých až 4 místech dopravníků (například postupně v lince v rozestupech několika metrů), integrovaný software jednotky Q300 umí současně s načítanými tagy i identifikovat a ukládat polohu produktu, dle pozice antény, kterou byl načtený. Tímto způsobem, lze tak RFID jednotku využít i jako chytrý detektor pozice/přiblížení objektu a použít UHF systém i tam, kde by jinak musel být nasazen HF systém.

Další funkcí, který výrazně vylepšuje možnost čtení/zápisu v prostředí s velkým množstvím odrazů UHF vln, je možnost volby kruhové nebo lineární polarizace a také možnost přepínání směru polarizace.

Zkratka "CDS" v označení jednotky pak ukazuje na programovatelné provedení softwarem CODESYS V3, tedy stejně jako mnoho různých programovatelných automatů (PLC nebo softPLC) různých výrobců. CODESYS je bezplatný "open" univerzální programovací PC software nezávislý na výrobcích PLC, který se konkrétním PLC přizpůsobuje natažením knihoven daného výrobce. Ve spojení s 4 dvoustavovými vstupy / výstupy (programovatelné jako až 4x PNP vstupy nebo až 4x spínaný výkonové tranzistorové výstupy max. 2 A) vedených na dvou M12 5-pin. konektorech je možné tak RFID jednotku současně použít i jako malou řídící jednotku. Napojit tak lze například poziční senzory detekce přítomnosti předmětů pomáhající spouštět čtení/zápis nebo naopak nějaký signalizační maják informující obsluhu o stavu čtení/zápisu či poruše. Navíc prostřednictvím multiprotokolové sběrnicového rozhraní EtherNet/IP, Profinet, Modbus-TCP Master/Slave je snadné napojení na nadřazené PLC.

Ethernetové rozhraní je navíc v provedení PoE (Power over Ethernet), tedy pokud není nutné využít maximální 2 A zátěž spínaných výstupů, je možné celou jednotku napojit do systému jen jedním kabelem. Pro údržbu a základní nastavení pak samozřejmě v Q300 jednotce nemůže chybět integrovaný webový server.

Závěr

S rostoucím stupněm integrace na poli integrovaných obvodů roste i stupeň integrace funkcí na straně průmyslových zařízení. Postupně měřící, komunikační i řídící jednotky dostávají "stále více funkcí v jedné krabici". Stejně tak i například RFID jednotky začínají v sobě integrovat i funkce dříve výhradně patřící do oblasti PLC. A proč taky ne, když již je například v jednotce Turck Q300-CDS jako hlavní výpočetní jádro implementován výkonný 32-bitový 800 MHz ARM Cortex A8 procesor s 512 MB DD3 RAM paměti a 256 MB Flash paměti. O tom se ještě před 20 lety se nesnilo ani tehdejším kvalitním PC, nehledě vůbec na to, jaký výkon měl například počítač v kosmických lodích Apollo.

RFID jednotka je tedy takovým typickým příkladem, jakým směrem se bude asi ubírat i další vývoj.