RFID již sice představuje celosvětově známou a zavedenou technologii radiové identifikace, ale její význam v posledních letech významně narůstá ve shodě s požadavky plné automatizace a robotizace výroby. Zejména jde o potřebu rychle, spolehlivě a zcela automaticky bezobslužně identifikovat různé předměty a objekty, zaznamenávat jejich stav a mít i možnost je snadno třídit, zakládat, skladovat i přepravovat.
Komponenty RFID systému
Technologii RFID lze z praktického pohledu rozdělit na tři sekce komponent, jejichž vhodný výběr určuje dosah, spolehlivost, odolnost, flexibilitu, výkon i cenu celého systému:
• Datové nosiče – čipy (tagy)
• Čtecí / zapisovací hlavy (antény)
• Vyhodnocovací jednotky (IO jednotky, PLC)
Společnost Turck nabízí zástupce všech těchto komponent, jejichž výběr však podléhá typu a provedení aplikace, kde mají být použity.
Volba typu RFID systému
Jednou ze základních rozlišovacích informací určující volbu typu komponent je požadovaná snímací vzdálenost. V tomto směru lze vybrat z nabídky Turck datové nosiče a čtecí/zápisové hlavy v provedení HF nebo UHF, které se vzájemně odlišují jinou používanou komunikační frekvencí.
Zatímco HF systémy se vyznačují spolehlivým snímáním jednotlivých datových nosičů na vzdálenosti několika desítek centimetrů, UHF systémy poskytují dosah i několik metrů a navíc umožňují současně číst / komunikovat i s mnoha desítkami datových čipů, které jsou ve snímacím dosahu. Všechny výhody jsou však vždy vykoupeny i nějakými nevýhodami, takže UHF systémy jsou v čtení RFID čipů méně spolehlivé a jsou výrazně více citlivé na různé okolní rušení než HF systémy. Proto se UHF režim využívá zejména v logistice, kdy lze tzv. RFID průjezdnými bránami nebo čtečkami umístěnými na paletových a vysokozdvižných vozících během přesouvání současně načíst hromadného balení produktů s mnoha RFID čipy, které se nacházejí uvnitř balení, nebo se nacházejí různě umístěné a orientované na bednách. Vysoký snímací dosah je tedy v této oblasti nutností. Naopak v automatizované průmyslové výrobě, kdy jsou předměty jednotlivě přepravovány na dopravnících nebo každý samostatně odebírán robotem a stačí kratší snímací dosah, tak se vždy volí HF provedení vykazující při správné montáží téměř 100% spolehlivost čtení i zápisu.
Datové nosiče
Po volbě UHF či HF systému je v první řadě nutné vybrat vhodné provedení RFID datových nosičů (čipů), které musí být schopny jednak vydržet veškeré podmínky, kterým budou vystaveny společně předměty a také musí svými rozměry odpovídat velikosti místa, na kterém mají být upevněny. Pokud pro zadané podmínky nejsou RFID čipy k dispozici, nemá smysl se dále zabývat ostatními komponentami. Naštěstí nabídka Turck je v tomto směru velmi široká a zahrnuje různé velikosti i odolnosti zapouzdření. Lze tak vybrat jak levné v základní fólii či plastu zapouzdřené čipy vhodné pro standardní podmínky či jednorázové použití, tak i velmi odolné čipy vhodné pro mražené či zahřívané prostředí, dlouhodobě odolné proti vodě, chemickému čištění, UV záření nebo velkému mechanické namáhání.
Datové nosiče Turck mohou být v kruhovém, čtverhranném, obdélném i kulovém tvaru různé velikosti s upevňovacím otvorem pro zašroubování i bez otvorů v provedení pro nalepení, nebo ve formě zátky pro vestavbu například do nástrojů. V nabídce Turck jsou i čipy s odolností až do teploty 250 °C nebo velikosti malých „pecek" průměrů od 10 mm. Všechny RFID čipy Turck jsou pak mimo čtení svého unikátního 64bitového identifikačního kódu i zapisovatelné, kde lze do vnitřní paměti čipu nahrát i několik bajtů informací. Do čipu se tak dá uložit cena, hmotnost, druh či země původu produktu. Možnost opakovaného zápisu pak dovoluje do čipu například průběžně zapisovat kód výrobní operace a její úspěšnost pro potřeby robotů následně manipulující s předmětem při následující operaci. Vnitřní zapisovatelné paměti jsou buď EEPROM pro standardní aplikace (garantováno je minimálně 100 tis. přepisovacích cyklů), nebo FRAM paměti pro aplikace vyžadující extrémně rychlý a velmi častý zápis dat. Sice se vyznačující se vyšší cenou, ale také téměř neomezeným počtem zápisů. Obě provedení opět najdete i v nabídce Turck.
RFID hlavy
Stejně jako u datových nosičů / čipů, tak i všechny snímací RFID hlavy Turck poskytují režim čtení i zápisu. Podle volného zástavbového prostoru lze volit z různých tvarových i velikostních provedení. Válcové HF hlavy mohou připomínat indukční či kapacitní senzory a stejně dobře se také s nimi pracuje. Existují i v provedení pro časté hygienické mytí v potravinářském průmyslu a jejich všeobecnou výhodou je snadné našroubování do kulatých otvorů při čtecím dosahu v řádu jednotek centimetrů. Více vzdáleny pak mohou být HF kvádrové hlavy s dosahem až 25 cm, tedy ideální provedení pro vestavbu na kraj různých válečkových a pásových dopravníků. UHF čtecí a zápisové hlavy pak mají dosah až 3,5 metru.
RFID hlavy v sobě nejen integrují vysílací/přijímací anténu, ale i současně i základní řídící elektroniku, zatímco samotná anténa v sobě tuto elektroniku nemá a tedy musí být napojena na jednotku, která tyto funkce realizuje. Oddělení antény od elektroniky se někdy využívá u UHF systémů. Například jednotka Turck TH-UHF-Q300 již má v sobě zabudovaný celek antény i s kompletní řídící elektronikou, ale současně umožňuje i připojit další 3 samostatné UHF antény a tak snadno realizovat čtení z více stran například rozměrově několik metrů velké průjezdné čtecí brány.
RFID vyhodnocovací jednotky
Zatímco RFID hlavy realizují svojí elektronikou samotný proces čtení a zápisu dat z RFID čipu, vyhodnocení přečtených dat a řízení kdy a jaká data číst nebo zapisovat pak určují externí jednotky. Turck v tomto směru nabízí jak IO jednotky řady BL20, BL67, BLCompact a TBEN-S, tak PLC řady TBEN-L. Všechny obsahující mnoho zajímavých funkcí a hlavně multiprotokolový režim Profinet/Modbus/EtherNET/IP pro snadnou komunikaci s nadřazenými automatizačními či databázovými systémy. Ještě více multifunkční pak jsou již zmíněné UHF jednotky TH-UHF-Q300, které v sobě nejen implementují RFID hlavu, ale i výkonnou programovatelnou PLC jednotku s vestavěným prostředím Codesys, podporou protokolu OPC-UA a rozšířeným webovým rozhraním, nebo i klasický operační systém Linux, případně Windows, pro vývoj vlastních softwarových aplikací. V některých aplikacích tak může jednotka i kompletně nahradit řídící systém celé automatizované aplikace.
RFID jednotky jsou již vybaveny množstvím funkcí a režimů velmi zjednodušující jejich použití. Například IDLE režim zase podporuje kompletní automatického vyčítání dat z čipu, aniž by bylo něco nutné nastavovat, zatímco režim „Continuous" umožňuje automaticky číst z obsahu paměti čipu jen určité číslo (určitý bajt), který nás pro vyhodnocení zajímá. A tzv. Bus režim umožňuje na jednu sběrnici jedné vyhodnocovací jednotky napojit sériově až 32 RFID hlav a pak je jen jejich adresováním pro čtení či zápis dat vybírat. Novinkou nového firmwaru roku 2020 je možnost i volby kombinace společné funkce několika režimů. Například spojení režimů „Continuous + Bus" umožňuje až z 32 hlav automaticky vyčítat jen určité požadované bajty doplněné identifikací, z jaké konkrétní hlavy daná data zrovna jsou. Všechny tyto i další funkce jen stačí jednoduše aktivovat či deaktivovat pomocí webového rozhraní každé jednotky a není nutné tyto funkce realizovat programem v PLC.
Odolné bezdrátové ruční RFID jednotky Turck s OS Android pak umožňují flexibilní kontrolu či identifikaci lidskou obsluhou v neočekávaných situacích nebo při náhodných kontrolách. Krytí IP67 s odolností proti vodě umožňuje pravidelné čištění i venkovní použití za každého počasí.
České zastoupení Turck pak poskytuje mimo dodání komponent i kompletní návrhovou i instalační podporu od vytipování vhodných komponent pro Vaši konkrétní aplikaci, přes kompletní dodání i následnou podporu montáže a zprovoznění.