Werkstückträger als Basis für effiziente Systemlösungen

Dr. Konrad Kern ist Produktmanager BU-Systeme bei der Pepperl+Fuchs GmbH in Mannheim

In vielen Werkstückträgern ist bereits ein RFID-Transponder zur Fertigungsautomatisierung integriert. Flexibilität und Prozesssicherheit sind heute wichtige Vermarktungsargumente. Da der Wettbewerbsdruck unter den Herstellern solcher Werkstückträgersysteme sehr stark ist, ist eine integrierte Lösung mit RFID-Technologie schon fast ein Muss.

RFID wird bereits seit Jahren in der industriellen Automatisierungstechnik eingesetzt. Über eine kontaktlose Kommunikation, die keinen Sichtkontakt benötigt, können Informationen zwischen der Lesestelle und einem Datenträger ausgetauscht werden. Datenträger können ausschließlich zur Identifikation genutzt werden, um eine Anlage zentral über eine Datenbank gesteuert zu kontrollieren. Sie können aber auch prozessbezogene Daten beinhalten, die jederzeit mit aktuellen Werten überschrieben werden können. Dann ermöglichen diese Daten auch dezentrale Entscheidungen ohne Datenbankabfrage. Auf dem Datenträger können Prozessparameter oder Qualitätswerte mitgegeben werden. Auf diese Weise erhält man eine transparente Fertigung.

Meist rechnet sich der Einsatz von RFID sehr schnell, aber genaue Werte hängen natürlich von der jeweiligen Anwendung und der Produktion ab. Je mehr Geräte- oder Produktvarianten in einer Fertigungslinie produziert werden und je flexibler die Produktion ausgelegt ist, desto eher rechnet sich der RFID-Einsatz. Viele Branchen fordern aber auch bei der Belieferung eine Garantie der Stückgutqualität und eine Rückverfolgbarkeit im Fehlerfall. Mit Blick auf die Automobilindustrie kennt man die Rückrufaktionen bei sicherheitsrelevanten Fehlern. In der Regel sind dies Bauteile, die von einem Zulieferer bereitgestellt werden. Über RFID-Systeme wird sowohl die Logistik für die zeitgenaue Anlieferung sichergestellt als auch die Qualitätssicherung realisiert. Im Fehlerfall lassen sich schadhafte Komponenten schnell ermitteln und ausschleusen. Durch präventive Maßnahmen können so zukünftige Schäden vermieden werden. Oft dient RFID als Informationsgrundlage zu einer weitergehenden Automatisierung und damit zu einer höheren Produktivität.

In vielen Anwendungen kann die Identifikation auch mit anderen Technologien realisiert werden. Barcode- oder Data-Matrix-Systeme haben jedoch den großen Nachteil, dass sie keinen Schreibprozess ermöglichen und einen direkten Sichtkontakt erfordern. In einer verschmutzten Umgebung kann diese Art der Identifikation kritisch werden. Barcodescanner beinhalten oft mechanisch bewegte Spiegel, die eine eingeschränkte Lebensdauer von 5 bis 8 Jahren haben. RIFD-Leseköpfe haben Lebenserwartungen von über 20 Jahren.

Bei Werkstückträgern sind die Lesepositionen in der Regel gut definierbar und mit nahezu keinen Toleranzen in der Position behaftet. Die teils nur 10 mm großen, vergossenen RFID-Tags können geschützt im Werkstückträger eingelassen werden. Sie sind damit sowohl mechanisch als auch gegen Reinigungsmittel oder andere Chemikalien gut geschützt. Pepperl+Fuchs bietet auch sogenannte FRAM-Datenträger an, die nahezu unbegrenzt beschreibbar sind. Diese Lösung ist sinnvoll, wenn während des Fertigungsprozesses ständig Prozessdaten auf dem Datenträger abgelegt werden sollen.

Der Lesekopf selbst kann z.B. unter die Fördertechnik und damit außerhalb des Handhabungsbereichs geschützt platziert werden. Je nach Anwendung stehen unterschiedliche Bauformen und Gehäusematerialien zur Verfügung. Der F61-Lesekopf ist eine besonders flache Bauform mit kurzem Kabelabgang und M12-Stecker, der dennoch einen Lesebereich von 50 mm abdecken kann. Durch den flexiblen Kabelabgang kann die Anschlusstechnik im Kabelkanal oder hinter einer Blende erfolgen.

Je nach Endkundenvorgabe und Endprodukt kommen auch in Werkstückträgern sowohl LF (125 kHz) und HF (13,56 MHz) Systeme zum Einsatz. Dies merkt der Anwender beim Ident-Control-System jedoch nur durch andere Parameter oder Funktionalitäten. An die Auswerteeinheit können Leseköpfe aller gängige RFID-Frequenzen angeschlossen werden. Die Softwarestruktur der Befehle und für die Parameter ist dabei sehr ähnlich strukturiert, sodass die Funktionsbausteine zur Integration in die Steuerung nahezu gleich sind. Pepperl+Fuchs unterstützt seine Kunden bei der Anbindung per Hotline sowie Vor-Ort-Service und stellt Funktionsbausteine zur Verfügung.

Für den Maschinenbauer ergibt sich daraus ein großer Vorteil. Er kann nahezu unabhängig von der RFID-Lösung einen identischen Aufbau wählen. Weiterhin unterstützt Ident Control alle weltweit gängigen Feldbussysteme und Steuerungen. RFID-Transponder mit 125 kHz, 13,56 MHz und 968 MHz können auch parallel mit nur einer Ident Control gelesen und beschrieben werden. Auch dies ermöglicht den flexiblen weltweiten Einsatz und bietet zudem die folgenden Schnittstellen: Profibus, Profinet, Ethernet, Devicenet, Interbus, Canopen, CC-Link und die serielle Anbindung.

Sollte das Werkstück selbst zusätzlich einen UHF-Datenträger haben, kann dieser mit dem UHF-Lesekopf ebenfalls über die Ident Control ausgelesen werden. Das UHF-System bietet größere Leseabstände. Mit dem neuen F190-UHF-Lesekopf existiert jetzt erstmals eine industrietaugliche Bauform, die einem Sensorgehäuse sehr nahe kommt. Mit nur rund 11 x 11 cm Baugröße, Metallgehäuse und robustem M12-Steckanschluss ist diese Lösung absolut praxistauglich. Mit der Ident Control kann die Inbetriebnahme auch ohne SPS durch Befehlseingabe und Datenanzeige direkt am Gerät erfolgen. Das System ist modular aufgebaut und skalierbar. Es stehen verschiedene Leseköpfe passend für jede Anwendung zur Verfügung. Die Steckbarkeit des Systems macht die Inbetriebnahme einfach und fehlersicher. Die einheitliche Softwarestruktur vereinfacht die Integration in die Steuerungsumgebung und vorhandene Funktionsbausteinen helfen dabei, die RFID-Frequenzen anzubinden. ge

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