RFID in der Montagetechnik

Um innovative Technologien zeitnah und flexibel umsetzen zu können, entwickelt und baut der Hersteller von Staubsaugerdüsen Wessel-Werk seine Montagemaschinen selbst. Zur Positionsabfrage des Montagetellers dient dabei das industrietaugliche RFID-System DTE100 von Ifm Electronic.

Doch der Reihe nach: Die Montage läuft vollautomatisch. Knapp 15 Sekunden dauert ein Arbeitsschritt. Dann dreht sich der Montageteller und der Werkstückträger bringt das Werkstück zur nächsten Montagestation. Insgesamt acht Arbeitsschritte sind nötig, um aus etwa einem Dutzend Einzelteilen das Werkstück, die Staubsaugerdüse, passgenau zusammenzusetzen. Damit die Steuerung genau weiß, welcher Werkstückträger sich an welcher der acht Bearbeitungsstationen befindet, kommt an der neu entwickelten Montagemaschine das neue RFID-System zum Einsatz.

Jeder der acht Werkstückträger auf dem Montageteller ist mit einem münzgroßen Transponder, auch ID-Tag genannt, ausgestattet. Dieser ist mittels einer Zentralschraube am Werkstückträger befestigt. An einer definierten Positionen ist der RFID-Lesekopf montiert. Mit bis zu 60 Millimeter Abstand liest er sicher die UID, also die Unique Identifier, das ist die einmalige Seriennummer des Transponders. Nach jedem Drehen des Montagetellers wird der Code des sich davor befindlichen Werkstückträgers gelesen und an die SPS übertragen. Zwei wichtige Informationen kann die Steuerung aus dieser codeüberwachten Drehbewegung ableiten: Zum einen erkennt sie, ob sich der Montageteller tatsächlich um den gewünschten Drehwinkel weiterbewegt hat. Zum anderen ist beim Anfahren der Maschine die absoluten Position der Werkstückträger eindeutig abrufbar. Das erlaubt einen reibungslosen Betrieb. Der UID-Code des Transponders ist übrigens eine einmalige, unveränderbare Seriennummer des Chips, vergleichbar mit der MAC-Adresse von Netzwerkkomponenten im PC-Bereich.

Das modulare RFID-System DTE100 besteht aus einer Antenne und der Auswerteeinheit. Je nach Antenne arbeitet es im 125kHz- oder im 13,56MHz-Bereich. Die Auslegung ist optimiert für Anwendungen in der Produktion und Fördertechnik. Die robuste Auswerteeinheit ist mit einer Profibus-DP-Schnittstelle ausgestattet. Das erlaubt eine einfache Anbindung an die SPS. Ob Staub, Hitze, Feuchtigkeit, Schockbelastungen und Vibrationen: Um den rauen Anforderungen auch im rauen im industriellen Einsatz zu widerstehen, ist das DTE100 besonders robust konstruiert. Die Elektronik im stabilen Metallgehäuse bietet einen breiten Temperaturbereich und die hohe Schutzart IP 67. Besonders anwenderfreundlich ist der integrierte Webserver. Er erlaubt dem Anwender eine einfache Parametrierung über PC oder Notebook. Das spart Kosten bei der Inbetriebnahme.

Die RFID-Auswerteeinheit hat vier Antennenanschlüsse. Die Besonderheit: Sie lassen sich alternativ auch als digitale I/Os nutzen, die via Profibus angesprochen werden. Das ist praktisch, da der Anwender sich so zusätzliche I/O-Module sparen kann. Die Standard-Pin-Belegung der I/O-Anschlüsse sorgt dafür, dass übliche Sensoren oder Aktoren direkt angeschlossen und aus dem RFID-System mit Spannung versorgt werden. Das bietet dem Anwender flexible und einfache Möglichkeiten, Sensoren und Aktuatoren im RFID-Umfeld zu platzieren und anzusteuern. Wessel Werk nutzt in dieser Anwendung einen Antennen-Port. Die anderen drei Anschlüsse werden als digitale I/Os genutzt. So sind beispielsweise ein Lichttaster und zwei Handtaster über diese Ports mit der SPS verbunden. Der Anschluss an die Ports erfolgt über standardisierte M12-Steckverbindungen.

Das RFID-System bietet weitaus mehr Möglichkeiten als nur eine Adressabfrage mittels UID-Code. Der Anwender kann Daten auf den Transponder schreiben. Je nach Anforderungen stehen ID-Tags mit unterschiedlicher Speichergröße zur Verfügung. Das Produktportfolio umfasst neben LF-Transpondern mit bis zu 2 KBit Speichergröße auch HF-Transponder mit 16 KBit als FRAM-Variante, die unbegrenzt wiederbeschreibbar sind. Bei den Transpondern handelt es sich um passive Elemente. Zum Betrieb und zum Datenerhalt ist keine Betriebsspannung erforderlich. Die Transponder lassen sich damit als elektronische Laufzettel verwenden. Wichtige Produktdaten lassen sich direkt im Transponder speichern. Anders als bei referenzierten Datensätzen, die auf einem Rechner hinterlegt sind, sind diese Daten auch außerhalb des Rechnerverbundes abrufbar. Gerade bei Produktionsanlagen, die über mehrere Standorte verteilt sind, oder im weltweiten Einsatz bietet die Hinterlegung der Daten direkt am Produkt oftmals entscheidende Vorteile. Oftmals kommt erfordert es die Anwendung, dass viele RFID-Schreib- und Leseköpfe entlang einer Montagelinie oder Förderstrecke zur Identifizierung eingesetzt werden. Hierfür bietet sich als Alternative das RFID-System DTS 125 an. Die Besonderheit: sämtliche Köpfe verfügen über einen AS-i Busanschluss, können also über ein AS-i Netzwerk mit der Steuerung kommunizieren. Das vereinfacht nicht nur die Verkabelung und spart somit Kosten bei der Inbetriebnahme, es erlaubt auch eine einfache Erweiterung der Anlage. Die Schreib- und Lesekopfe DTS 125 besitzen die gleiche Quaderbauform wie Antennen des DTE100-Systems, also 40 x 40 x 66 Millimeter. Bis zu 31 RFID-Schreib- und Leseeinheiten lassen sich an ein zweiadriges AS-i Flachkabel anschließen. Aru