Eine flexible Fertigung bei gleichzeitiger Steigerung der Produktivität stellt hohe Anforderungen an die Automatisierungslösung einer Maschine oder Anlage. Die Integration eines industriellen Identifikationssystems kann dafür ein wichtiger Schritt sein. Individuell zu bearbeitende Produkte können beispielsweise mit Hilfe von Radio Frequency Identification eindeutig identifiziert und dadurch die entsprechenden, nachfolgenden Bearbeitungsschritte automatisch in die Wege geleitet werden. Das Einsparen von Kosten und Zeit bei Engineering, Inbetriebnahme und Wartung spielt eine entscheidende Rolle bei der Auswahl des passenden Systems.
Wichtiges Kriterium ist häufig die einfache Integration des RFID-Systems in die teilweise schon bestehende Automatisierungsebene, unabhängig vom eingesetzten Bussystem und zu möglichst geringen Kosten.
Hier kommen beispielsweise die neuen RFID-Reader aus der Produktfamilie Simatic RF200 mit IO-Link der Siemens AG zum Einsatz: Deren standardisierte Punkt-zu-Punkt-Verbindung IO-Link ist eine wirtschaftliche Lösung für eine einfache und offene Anbindung. Die aufwändige Programmierung entfällt und der Anschluss der Geräte erfolgt über IO-Link-Mastermodule, wie sie inzwischen von vielen verschiedenen Herstellern angeboten werden - flexibel und kompatibel zu fast allen gängigen Bussystemen.
Anbieter wie Siemens bieten hierfür eine skalierbare und somit wirtschaftliche Komplettlösung an - vom RFID-Reader über IO-Link-Mastermodul bis hin zum Parametierwerkzeug. An diesem Portfolio werden im Folgenden die Vorteile von RFID mit IO-Link erläutert.
IO-Link - die intelligente Punkt-zu-Punkt-Verbindung in der Feldebene
IO-Link ist der herstellerübergreifende Standard für eine einheitliche Anbindung von Schaltgeräten und Sensoren an die Steuerungsebene mittels einer intelligenten Punkt-zu-Punkt-Verbindung. Dadurch ermöglicht der Kommunikationsstandard eine durchgängige Übertragung von Prozess-, Parameter- und Diagnosedaten.
Die Einbindung von intelligenten Feldgeräten in die Automatisierung ermöglicht einen Datenzugriff bis auf die unterste Feldebene ─ die Sensorebene.
Kompaktes RFID-System jetzt mit IO-Link
Die neuen Reader Simatic RF200 mit der Schnittstelle IO-Link sind für einfache Leseaufgaben (read only) geeignet. Bereits 90 ms nachdem ein Transponder, also der Datenträger, ins das Feld eines Readers gelangt, steht dem Anwender die komplette 8 Byte Identifikationsnummer (UID) für die Weiterverarbeitung zur Verfügung. Wie alle anderen Reader der Familie arbeiten auch diese im Hochfrequenzbereich bei 13,56 MHz und unterstützen den RFID-Standard ISO 15693. Je nach Anforderung an die Reichweite und Bauform stehen drei verschiedene Reader mit integrierten Antennen zur Auswahl:
Für kurze Reichweiten bis zu 18 bzw. 40 mm sind die beiden besonders kleinen Reader Simatic RF210R und Simatic RF220R in M18- bzw. M30-Bauform mit einer Länge von 70 mm geeignet. Für eine Reichweite bis zu 130 mm ist das Lesegerät Simatic RF260R in Quaderbauform mit den Abmessungen 75 x 75 x 40 mm konstruiert.
Der geringe Platzbedarf durch die kompakten Bauformen erweist sich als oft als Vorteil, denn in vielen Anlagen ist eine Installation größerer Geräte aufgrund begrenzter Montageflächen nur schwer zu realisieren.
Für die verschiedensten Anwendungsbereiche steht das umfassende Portfolio an ISO 15693-Transpondern zur Verfügung - wie kostengünstige SmartLabels für den dauerhaften Verbleib am Produkt, Schraubtransponder für die einfache Montage auch per Roboter oder Tags für den bündigen Einbau in Metall, beispielsweise direkt am Werkstückträger.
Diese Transponder sind besonders robust. Dadurch eignen sie sich für den Einsatz in rauer, industrieller Umgebung, wo es häufig zu hoher mechanischer Belastung wie Vibration und Schock, hohen Umgebungstemperaturen und Drücken oder chemischen Belastungen wie durch Schmierstoffe, Lacke oder basische Reinigungsmittel kommen kann.
Einfache Anbindung an das Automatisierungssystem über IO-Link
Mit der Schnittstelle IO-Link können die Reader Simatic RF200 über ein entsprechendes IO-Link-Mastermodul an die Steuerung angeschlossen werden. Viele namhafte Hersteller von Automatisierungslösungen unterstützen diesen IO-Link-Standard und bieten entsprechende Module an.
Eine nahtlose Integration in die etablierten Feldbusse Profinet sowie Profibus - und somit in das durchgängige Angebot "Totally Integrated Automation" von Siemens - ermöglichen beispielsweise die beiden IO-Link-Mastermodule für die dezentralen Peripheriesysteme Simatic ET 200. Das Modul ET 200S 4SI ist für den Schaltschrankeinbau (IP20), das Mastermodul der ET 200eco PN in hoher Schutzart (IP67) für den Anbau in der Feldebene geeignet.
Beide Mastermodule ermöglichen mit je vier IO-Link-Kanälen den Anschluss von bis zu vier IO-Link-zertifizierten Geräten wie beispielsweise die Reader Simatic RF200.
Mit dem 'Port Configuration Tool', kurz PCT, steht eine komfortable Software zur Verfügung, mit welcher die Parametrierung sämtlicher IO-Link-Geräte aus diesem Portfolio einfach vorgenommen werden kann.
Das Tool ist in Step7 ab Version V5.4 SP5 verfügbar und kann über die Hardwarekonfiguration aufgerufen werden.
Mit dem lassen sich Parameterdaten der IO-Link-Geräte einstellen, verändern, kopieren und im Step7 Projekt sichern. Auf diese Weise werden alle Konfigurationsdaten und Parameter bis auf die Feldebene hinab konsistent gespeichert. Bei einem Gerätetausch können die Parameterdaten automatisch wieder an den Reader übertragen werden.
Genauso gibt es die Möglichkeit der Anbindung an Automatisierungssysteme von anderen Herstellern. Hierzu kann die Standalone-Variante des PCT Tools ohne Step7 genutzt werden.
Damit das PCT Tool sofort den IO-Link Reader mit allen Variablennamen und Einstellungsmöglichkeiten kennt, steht eine Gerätebeschreibungsdatei (IODD-Datei) bereit.
Die IODD-Datei und das PCT Tool stehen kostenlos im Internet von 'Siemens Industry Service & Support' zur Verfügung.
Neue Lösungsansätze mit RFID und IO-Link
Der Lösungsansatz RFID mit IO-Link bietet die Möglichkeit, auf leichtem Weg ein industrielles Identifikationssystem in eine Maschine oder Anlage zu implementieren. Überall dort, wo einfache Identifikationsaufgaben wie beispielsweise das Lesen einer Identifikationsnummer oder beliebiger Anwenderdaten ausreichen, können die neuen Reader zum Einsatz kommen.
Das ist in vielen Applikationen völlig ausreichend wie beispielsweise in Kleinmontagelinien, in der Produktionslogistik für Aufgaben wie Materialflusssteuerung oder der Identifikation von Werkstückträgern und Containern sowie in der Intralogistik.
Wird an anderer Stelle in der Anlage das Hinzufügen oder Ändern von Daten auf dem Transponder benötigt, beispielsweise zum Erfassen von Qualitäts- und Prozessdaten, ist ein gemischter Einsatz mit den Schreib-/Lesegeräten der Simatic RF200-Familie möglich. Diese werden über entsprechende RFID-Kommunikationsmodule an die Steuerung angebunden und über komfortable Simatic S7-Funktionsbausteine ins Engineering integriert.
So ist eine durchgehend skalierbare, auf die speziellen Anforderungen der Applikation zugeschnittene Gesamtlösung möglich, was zu maximaler Wirtschaftlichkeit in allen Phasen des Lebenszyklusses einer Anlage führt.
