Pomoc w integracji RFID

Implementacja RFID w procesach produkcyjnych w wielu aplikacjach nadal jest skomplikowana i czasochłonna. Cechy te, mimo licznych zalet systemu identyfikacji, nadal odstraszają potencjalnych użytkowników. Szczególnie tych z mniejszych zakładów przemysłowych. Aplikacje RFID muszą stać się łatwiejsze w instalacji, jeżeli mają przyczynić się do zwiększenia w przyszłości transparentności produkcji przemysłowej.

Prosta integracja RFID

Firma Turck podjęła się uproszczenia implementacji systemów identyfikacji. Efektem są najnowsze interfejsy RFID. Dotychczas użytkownik mógł wybierać spośród dwóch typów interfejsów RFID występujących w systemach zdalnych I/O BL20 i BL67. Pierwszym z nich były proste w integracji moduły RFID-S (Simple), które przesyłały dane cyklicznie. Wielkość pakietu danych przesyłanych w jednym cyklu wynosiła 8 B – wystarczająco dla UID, ale w przypadku komunikacji UHF lub dużych nośników danych, z pamięcią nawet 2 kB, moduły typu S cechowały się długim czasem odczytu. Drugim typem były wersje A (Advanced), które mogły przetwarzać większe pakiety danych za pośrednictwem komunikacji acyklicznej, ale ich implementacja wymagała więcej wysiłku.

Integracja RFID bez bloków funkcyjnych sterownika

Nowe interfejsy RFID, które zaprojektowano na bazie kompaktowych modułów I/O wykonanych w stopniu ochrony IP67 serii TBEN-S i TBEN-L, łączą zalety obu wcześniej stosowanych rozwiązań: prostą integrację oraz zaawansowaną komunikację. Implementację ułatwia zwłaszcza interfejs TBEN-S, gdyż eliminuje konieczność stosowania bloków funkcyjnych sterownika. Kompaktowe moduły komunikacyjne pozwalają na podłączenie dwóch głowic zapisująco-odczytujących RFID pracujących w paśmie HF lub UHF oraz dodatkowo, dzięki uniwersalnym I/O, do czterech czujników lub urządzeń wykonawczych.

Podstawową zaletą interfejsów jest to, że porty RFID można stosować jak zwykłe I/O. Dane procesowe są przekazywane z głowicy zapisująco-odczytującej w taki sam sposób, jak sygnały z czujnika analogowego czy dwustanowego. Konfiguracja interfejsu TBEN-S odbywa się za pomocą plików GSDML. Nie ma konieczności odnoszenia się do bloków funkcyjnych sterownika. Dane przesyłane z TBEN-S za pośrednictwem sieci Ethernet są uporządkowane w ściśle określony sposób, a sterownik po ich odebraniu decyduje o przetwarzaniu. Obsługa głowic HF i UHF przez moduł TBEN-S odbywa się niemal identycznie. Głowice zapisująco-odczytujące UHF udostępniają tylko kilka dodatkowych funkcji.

Ultrakompaktowy i wydajny TBEN-S

Ze względu na kompaktową wielkość – szerokość modułu to tylko 35 mm – oraz wysoki stopień ochrony IP67/IP69K, moduł I/O TBEN-S jest dostosowany do wymagań związanych z modernizacją zakładów produkcyjnych. Stosując to urządzenie, użytkownik nie musi martwić się o szafkę sterującą. Moduł może być instalowany bezpośrednio na obiekcie – np. na profilach aluminiowych 40 mm. Do każdego modułu można podłączyć do dwóch głowic zapisująco-odczytujących RFID pasma HF lub UHF. Dzięki zintegrowanemu switchowi moduły mogą być łączone w topologii linii, co zmniejsza czasochłonność procesu okablowania. Ponadto za pomocą interfejsu szeregowego RS-485 można podłączyć do 32 głowic zapisująco-odczytujących pasma HF.

Poza transmisją danych z głowic za pomocą przewodu ethernetowego może realizować komunikację sterownika z czterema czujnikami lub urządzeniami wykonawczymi. Jako urządzenie wieloprotokołowe moduł wykrywa i automatycznie dostosowuje się do danego protokołu ethernetowego (Profinet, Modbus TCP lub EtherNet/IP). Podłączenie czujników czy urządzeń wykonawczych jest bardzo proste: uniwersalne terminale DXP automatycznie wybierają tryb wejścia lub wyjścia, w zależności od rodzaju podłączonego do nich urządzenia. Alokacja funkcji za pośrednictwem sterownika nie jest potrzebna, a sygnały wejściowe i wyjściowe można podłączać bez konieczności dodatkowej konfiguracji modułu.

Zaawansowane aplikacje UHF

Mimo kompaktowej budowy interfejsy RFID serii TBEN-S oferują wiele funkcjonalności. Wymiana danych z PLC odbywa się w sposób cykliczny na poziomie 128 B na kanał. Ze względu na możliwość fragmentaryzacji danych interfejs UHF modułu nie może przetwarzać danych o wielkości powyżej 128 B. Dzięki opcji bezpośredniego transferu danych do pamięci modułu TBEN-S (16 kB na kanał) urządzenie może współpracować nawet ze 100 nośnikami danych UHF lub HF o pojemności 8 kB.

Zintegrowany web serwer modułów TBEN-S pozwala na konfigurację urządzenia z poziomu komputera lub urządzeń mobilnych. Podgląd dostępny przez web serwer pomaga w dokonaniu głębszej analizy diagnostycznej modułu oraz elementów do niego podłączonych, jednak wymagana jest przeglądarka obsługująca HTML5. Litera „S” na końcu symbolu modułu TBEN-S dotychczas oznaczała jego niewielkie gabaryty („small”). Jednak w przypadku interfejsu TBEN-S-2RFID-4DXP idealnie odnosi się także do jego szybkiej i prostej implementacji („simple”).

TBEN-L z CoDeSys 3 na pokładzie

Starszy brat serii TBEN-S cechuje się nieco większą masą, ale równocześnie umożliwia korzystanie z funkcji logicznych. Interfejs TBEN-L ma cztery porty RFID dla głowic HF lub UHF oraz osiem uniwersalnych I/O dla czujników i urządzeń wykonawczych. Dzięki obsłudze CoDeSys 3 moduł TBEN-L może realizować zadania kontroli. Dane RFID mogą być przetwarzane i filtrowane bezpośrednio w module, co pozwala na realizację zadań kontroli bezpośrednio z poziomu samego modułu. Do tego celu można użyć ośmiu uniwersalnych I/O, które mogą zostać wysterowane przez moduł, bez konieczności obciążania tym zadaniem centralnego układu sterującego. Dzięki tej funkcji niewielkie urządzenia mogą pracować w pełni autonomicznie w zadaniach identyfikacji.

TBEN-Lx-4RFID-8DXP-CDS może pracować z jednym z protokołów ethernetowych – Profinet, EtherNet/IP lub Modbus TCP. Odpowiedni protokół musi zostać wybrany w środowisku CoDeSys. TBEN-L został wyposażony w procesor CPU 800, 128 MB pamięci DDR3-RAM oraz 256 MB pamięci flash. Moduł łączy się z siecią Ethernet za pośrednictwem złącza M12, natomiast z zasilaniem – za pomocą wtyczki 7/8″. Dla porównania mniejszy TBEN-S używa do tego celu złącza M8. To jedna z istotniejszych różnic między obiema wersjami interfejsów. Pozostałe cechy, jak zintegrowana topologia linii, szybkość transmisji (10 Mb/s/100 Mb/s), wysoki stopień ochrony (IP67/69K) i zintegrowany web serwer są identyczne dla obu serii modułów typu L i S.

Prosta kompleksowość

Dotychczas była mowa o niewielkich urządzeniach. Jak jednak w prosty sposób zastosować moduły w większych aplikacjach? Z myślą o nich, projektanci firmy Turck wyposażyli oba urządzenia w liczne nowe funkcje. Dzięki temu nie muszą one być programowane tak szczegółowo jak dotychczas. Przykładowo użytkownik może uruchomić tryb ciągły (Continuous Mode), w wyniku czego głowica zapisująco-
-odczytująca cały czas odczytuje dane i przekazuje je do modułu, aż do momentu wyłączenia tego trybu. Dane te przechowywane są w urządzeniu do wywołania ich przez układ sterujący. Zaletą tego trybu jest to, że sterownik nie musi każdorazowo wyzwalać głowicy. Nie trzeba programować i przygotowywać systemu do odbioru danych w trybie z wyzwoleniem. Kolejną użyteczną funkcją jest tryb raportowy (Report Mode), w którym głowica zapisująco-odczytująca otrzymuje polecenie z wyprzedzeniem i realizuje je po pojawieniu się w polu widzenia nośnika danych. W dotychczasowych rozwiązaniach każda akcja musiała być zainicjowana bezpośrednio przez PLC, co powodowało opóźnienia, które miały szczególnie destrukcyjny wpływ na szybkie aplikacje.

Perspektywy

Firma Turck niedawno wprowadziła do oferty interfejs TBEN-L RFID z Windows Embedded Compact 2013 przeznaczony dla integratorów. Pozwala on na programowanie funkcji middleware w językach programowania .Net, C++ lub C#. Komunikacja z systemem nadrzędnym realizowana jest za pomocą protokołu TCP/IP. Pozostałe funkcje modułu są takie same jak w wersji CoDeSys RFID.

W przygotowaniu jest również wersja pracująca z otwartym systemem operacyjnym Linux – także przeznaczona dla integratorów. Platforma TBEN-L może też zapewnić kompatybilność z interfejsem OPC-UA, który może być zgodny ze specyfikacją przeznaczoną dla urządzeń identyfikacji. To kolejny krok w kierunku realizacji filozofii Przemysłu 4.0. OPC-UA w myśl założeń czwartej rewolucji przemysłowej umożliwi podłączenie danych produkcyjnych do systemów wyższego poziomu, MES i ERP.

Podsumowanie

Integracja RFID musi być prosta, aby w przyszłości mogła przełożyć się na transparentność procesów produkcyjnych w skali globalnej. Dlatego firma Turck stworzyła dwa kompaktowe interfejsy Ethernet RFID bazujące na serii modułów I/O TBEN-L i TBEN-S. Te wieloprotokołowe urządzenia odczytują dane z głowic zapisująco-odczytujących HF lub UHF i przesyłają je do sterownika za pomocą sieci Profinet, EtherNet/IP lub Modbus TCP. Kompaktowy moduł TBEN-S RFID umożliwia integrację bez programowania czy tworzenia bloków funkcyjnych, co znacznie ułatwia implementację. Programowalny w CoDeSys TBEN-L udostępnia dodatkowo funkcje sterownika: filtrowania i wstępnego przetwarzania danych RFID. Moduł może również, w odpowiedzi na dane z systemu RFID, wpływać bezpośrednio na procesy produkcyjne. 

TURCK Sp. z o.o.
ul. Wrocławska 115, 45-836 Opole
tel. 77 443 48 00, fax 77 443 48 01
e-mail: poland@turck.com
www.turck.pl 

źródło: Automatyka 12/2017