Jste zde

Sběrnicové propojení mnoha RFID hlav s HF Bus

Antonín Vojáček, 11. Duben 2021 - 21:32

Pro komunikaci s RFID čtečkami prostřednictvím IO-Link nebo Ethernetu musí mít každá jednotka vlastní dlouhý připojovací kabel. Nicméně firma Turck vyvinula vlastní zajímavou sběrnicovou topologii HF Bus umožňující sériové propojení a vyčítání až 32 RFID hlav.

Použití RFID, tedy Radio-Frekvenční Identifikace, se dnes skloňuje především ve spojitosti s průmyslovou sběrnicí IO-Link, která propojuje čtecí a zapisovací RFID hlavy s interfacovým modulem. Nicméně není to jen jediná možnost, jak připojení RFID hlav realizovat, ba naopak pro více dynamické aplikace není IO-Link příliš výhodný. Je totiž poměrně pomalý z pohledu čtení a zápisu většího množství RFID dat a navíc je nutné jednotlivé snímací RFID hlavy připojovat pouze v tzv. topologii hvězda, tedy každá RFID hlava potřebuje na IO-Link master jednotce svůj vlastní připojovací konektor.

To příliš nevadí, pokud potřebujete připojit jen několik RFID čteček pro zejména statické aplikace. Nicméně když potřebujete identifikovat pohybující se objekty (materiál, polotovary, nebo hotové výrobky a obaly) přepravované na dopravníkových linkách, je z pohledu připojovací topologie vhodnější liniová (bus) sběrnice, která sériově jedním společným napájecím a komunikačním kabelem vedeným snadno podél dopravníků propojuje větší množství čtecích hlav. Takové řešení například nabízí společnost Turck pod označením HF Bus mode.

Systém Turck HF Bus mode umožňuje sériové sběrnicové propojení až 32 RFID čtecích / zapisovacích hlav a režim automatického cyklického vyčítání načtených dat z RFID nosičů (tagů).

Turck HF Bus mode

Komunikační režim HF Bus mode poskytuje v porovnání s IO-Link standardem hned několik zajímavých rozdílů a režimů umožňující zjednodušení provozů velkého počtu RFID čtecích i zapisovacích hlav:

Více než 10x rychlejší čtení i zápis než s IO-Link.
Sériové propojení až 32 RFID hlav na vzdálenost až 50 m.
Automatické cyklické kontinuální vyčítání dat z RFID nosičů.
Automatické přidělování adres RFID hlavám po jejich připojení na sběrnici.
Čtení jen předem nadefinované oblasti dat (např. jen bajty, které nás zajímají).
On-line nastavení podmínek funkce RFID hlav (např. pro datový nosič na kovové podložce).
Zabezpečení / zaheslování dat a přístupu k nim.
Možnost on-line vysílat do RFID hlav různých výrobců specifické příkazy.
Funkce „Track & Trace“ pro současné paralelní čtení / detekci na více dopravních místech pro synchronizované aplikace.

V režimu HF Bus mode sběrnice lze za sebou do série propojit až 32 čtecích / zapisovacích hlav do vzdálenosti až 50 m na jeden port RFID interfacového modulu, zatímco v případě IO-Link topologii hvězda je maximální povolená délka propojovací kabeláže jen 20 m. Tedy i když interfacový RFID modul má jen čtyři porty, je možné na něj v případě HF Bus sběrnice celkově připojit až 128 RFID hlav. Toto řešení je výhodné zejména při použití velkého množství čtecích míst. Ale pokud potřebujete v krátkém čase číst velké množství RFID nosičů, stačí jen snížit počet čtecích hlav na lince a tím zkrátit čas cyklu vyčítání dat. Zatímco IO-Link komunikace dokáže přečíst a přenést z RFID hlavy 8 bajtů dat za 100 ms, HF Bus mode již za cca 10 ms. Při větším objemu dat nebo při zápisu je rozdíl v rychlosti ještě větší.

Porovnání rychlosti čtení a zápisu s RFID čtecími/zapisovacími hlavami u HF Bus a IO-Link komunikace (informace udávané firmou Turck).

Každá připojená RFID hlava má vlastní identifikační adresu, která může být přidělena prostřednictvím RFID interfacového modulu buď ručně, prostřednictvím jeho webového nastavovacího prostředí, nebo zcela jednoduše automaticky využitím funkce „Automatic addressing“. Tento režim je aktivovaný defaultně a na sběrnici připojující se RFID hlavy postupně dostávají adresu v tom pořadí, v jakém jsou připojovány. Třetí možnost přiřazení adresy je pak opět manuálně, ale přímo z počítače prostřednictvím softwaru Turck Service Tool.

Každá naadresovaná čtecí / zapisovací hlava pak při přiblížení datového nosiče vysílá signál „tag present“ a informuje tak, že lze data přečíst či zapsat. Ve výchozím nastavení je každý příkaz vyslaný interfacovým modulem zpracován vždy pouze jednou konkrétní adresovanou čtecí / zapisovací hlavou, takže je ideální zejména pro statické aplikace. V režimu kontinuální čtení „Continuous“ se však příkaz provádí současně na všech hlavách a vyčtená RFID data se automaticky hromadně ukládají do vyrovnávací paměti interfacového modulu. Zde je lze již zpracovat nebo přenášet do nadřazeného PLC či PC.

V režimu kontinuálního čtení či zápisu "Continuous" se v rámci paketu vysílaného master jednotkou automaticky cyklicky postupně adresují jednotlivé RFID hlavy na sběrnici, kterým se buď pošle příkaz CMD nebo vyčtou DATA.

Interfacové moduly pro HF Bus

K uvedené sbernici HF Bus pak firma Turck nabízí sortiment různých provedení interfacových modulů. Například konkrétně provedení TBEN-S2-2RFID-4DXP, TBEN-L5-4RFID-8DXP nebo TBEN-L4-4RFID-8DXP-CDS umožňují současně prostřednictvím HF Bus mode sběrnice připojit 64 nebo 128 čtecích / zápisových RFID hlav Turck. K připojení k nadřazené řídicí jednotce, např. PLC nebo průmyslovému počítači, pak u nich slouží multiprotokolový režim Profinet, Modbus-TCP, EtherNET/IP .

Příklad použití jedné master jednotky s režimem HF Bus pro napojení více RFID na jednom společném kabelu.

Závěr

HF Bus mode je zajímavé řešení, jak na "společný kabel" napojit velké množství RFID čtecích a zapisovacích hlav. To je efektivní řešení pro dopravníkové trasy v automatických výrobních i skladových provozech, kdy lze po dopravníku táhnout jeden společný komunikační i 24 VDC napájecí kabel s napojenými RFID hlavami prostřednictvím konektorových T spojek.

V případě aplikací jen s několika RFID čtečkami je IO-Link řešení komunikace stále výhodnější ve své univerzálnosti a standardizovanosti napříč výrobci. Ale při nutnosti použití mnoha RFID hlav na jedné lince již systém s Turck HF Bus může být technicky, provozně i ekonomicky zajímavé.