Egal ob in der Produktionssteuerung im Automobilsektor, im Warenlagermanagement in der Zigarettenindustrie, im Personenschutz oder in der Qualitätskontrolle – Anwender in der industriellen Produktion haben das Automatisierungs- und Rationalisierungspotenzial von Auto-ID-Verfahren längst erkannt, die funkbasierte Identifikationstechnik Radio Frequency Identification (RFID) in zahlreichen Bereichen bereits erfolgreich implementiert. Schränkten extreme physikalische Umgebungsbedingungen wie hohe Temperaturen, Drücke oder explosionsgefährdete Atmosphären den RFID-Einsatz in der Prozessautomation bisher ein, eröffnen zunehmend leistungsfähige und robuste Datenträger und Schreibleseköpfe hier künftig neue Anwendungsbereiche: Im Plagiatschutz, der Produktionsüberwachung und dem Condition Monitoring bietet RFID gegenüber herkömmlichen Identifikationsverfahren wie dem Barcode große Vorteile – und dies branchenübergreifend in zahlreichen Anwendungen der Lebensmittelbranche, in den Sektoren Oil&Gas und Chemie oder in der Pharmaindustrie. Unempfindliche Technik Anders als herkömmliche Auto-ID-Verfahren wie Barcode oder Data-Matrix-Code ist die Informationsübertragung mittels elektromagnetischer Radiowellen grundsätzlich unempfindlicher gegenüber Umgebungseinflüssen. Während die extern aufgebrachten gedruckten Typenkennzeichnungen spätestens bei hohen Temperaturen oder Feuchtigkeit unbrauchbar werden, ermöglichen spezielle Datenträger (Tags) und mobile Lesegeräte den Einsatz von RFID-Systemen auch unter rauen Bedingungen, beispielsweise in den Autoklaven der Lebensmittelindustrie oder an Bohrgestängen und Pipelines im Oil&Gas-Bereich. Hier kommen individuell an die Kundenapplikation angepasste RFID-Lösungen wie das Hochtemperatur-System BL ident von Turck ins Spiel, die den Anwendern über die Identifikation einzelner Produkte, Chargen oder Maschinenteile hinaus weiteren Nutzen bieten können. So ermöglicht BL ident den gleichzeitigen Betrieb von Schreibleseköpfen im störunempfindlichen HF- und reichweitenstarken UHF-Frequenzband – und dies an denselben Interfacemodulen. Die höheren Frequenzen des UHF-Bands (865 bis 868MHz) ermöglichen Reichweiten bis zu 3m. Da BL ident auch die Pulkerkennung beherrscht, können gleichzeitig mehrere Tags innerhalb der Luftschnittstelle erfasst werden. Diese Eigenschaft macht die RFID-Technik letztlich nicht nur für Anwender in der Lagerlogistik interessant, sondern beispielsweise auch für den Plagiatschutz in der Pharmaindustrie. Plagiatschutz mittels RFID Das Thema Verbraucherschutz ist aktueller denn je: Nach Einschätzung der Weltgesundheitsorganisation ist jedes zehnte Medikament, das weltweit verkauft wird, ein gefälschtes Billigpräparat. Aufgrund der dramatischen Zunahme der Produktpiraterie in den vergangenen Jahren fordern daher sowohl die amerikanische Food and Drug Administration (FDA) als auch die EU-Kommission die lückenlose Überwachung der Herstellungs- und Distributionsketten von Medikamenten und Lebensmitteln. Sichtbar oder unsichtbar auf den Verpackungsmaterialien angebrachte RFID-Tags mit eindeutigen, fälschungs- und manipulationssicheren Identifikationsnummern (Unique IDs) ermöglichen Herstellern und Abnehmern in Krankenhäusern oder Apotheken, die Präparate über den gesamten Vertriebsweg zu verfolgen (Track and Trace) und ihre Authentizität zu verifizieren. Die UHF-Technologie von Turck kann nicht nur mit bestehenden HF-Systemen verwendet werden, indem man einen UHF-Schreiblesekopf ohne weiteren Aufwand zusätzlich anschließt. UHF-Datenträger sind auch im Vergleich zu HF-Tags günstiger, was sie gerade für Anwendungen mit hohen Stückzahlen wie dem beschriebenen Plagiatschutz interessant macht. Nebeneffekt der berührungslos und \’on-the-fly\‘ – also im Vorbeifahren lesbaren Authentizitätsmerkmale: Fehler und Verzögerungen im Warenein- und ausgang können effektiv verhindert und so Kosten reduziert werden. Datenträger mit Sensorfunktion Die Gewährleistung der Produktsicherheit ist längst nicht das einzige Anwendungsgebiet von RFID-Lösungen in der Verfahrenstechnik. Auch im zentralen Bereich der Prozesssicherheit sind die robusten und leistungsfähigen Systeme einsetzbar. In enger Zusammenarbeit mit Anwendern in zahlreichen Bereichen entwickelt Turck individuelle Identifikations-Lösungen für anspruchsvolle Anwendungen. So wurde beispielsweise eine Lösung entwickelt, die im Sinne des durchgängigen Asset Managements und der Preventive Maintenance die lückenlose Überwachung der eingesetzten Vermögenswerte ermöglicht. Dazu werden veränderliche externe Parameter wie etwa die Umgebungstemperatur oder die korrekte Maschinenstellung erfasst. Die neuen Datenträger speichern nicht nur RFID-Daten, sondern verfügen gleichzeitig über eine integrierte Sensorfunktion. Die ersten Tags sind mit induktivem Näherungsschalter und mit Temperaturerfassung verfügbar. Weitere Sensorkombinationen werden folgen. Die Sensor-Tags erweitern den Nutzwert einer RFID-Anwendung und ermöglichen zahlreiche Applikationen in der Prozess- und Fertigungsautomation, die bislang nicht oder nur mit deutlich höherem technischen Aufwand realisierbar waren. So dienen die induktiven Sensor-Tags etwa bei Pressen oder Förderanlagen neben der Identifikation auch der Positionserfassung. Ohne Verdrahtung zusätzlicher Sensoren lässt sich damit die korrekte Positionierung von Waren oder Verriegelungen detektieren. Als Beispiel sei eine Traverse genannt, die seitlich an eine Maschine werden kann. Ein induktiver RFID-Sensor kann nun nicht nur feststellen, dass die richtige Traverse mit der korrekten ID angebracht wurde, sondern gleichzeitig prüfen, ob diese Traverse auch wie vorgesehen verriegelt wurde. Und auch der Temperatursensor-Tag bietet neue Möglichkeiten, beispielsweise in der Lebens- oder Futtermittelproduktion. So kann der Tag etwa in Autoklaven die gesamte Prozesstemperatur erfassen und damit lückenlos nachweisen, dass der Vorgang für die jeweilige Charge korrekt durchgeführt wurde. Turcks Sensor-Tags arbeiten im HF-Bereich (13,56MHz) wahlweise mit oder ohne eigene Energieversorgung. Ihre Energie beziehen die batterielosen Tags über das Hochfrequenzfeld. Mit zusätzlicher Energieversorgung lassen sich die Datenträger auch als Datenlogger einsetzen. Die EEPROM-Tags haben eine Speicherkapazität von 512Byte und sind standardmäßig für einen weiten Temperaturbereich zwischen -40 und +105°C ausgelegt. Kurzzeitig sind auch höhere Temperaturen bis 130°C kein Problem, etwa für den Einsatz in Autoklaven. Datenträger für Zone 1 Basierend auf den BL20-Feldbusstationen hat Turck ein komplettes RFID-System für den Ex-Bereich ins Programm genommen – darunter auch die ersten eigensicheren Datenträger, die neue Anwendungsgebiete bis hin zum Einsatz in Zone 1 eröffnen – von der Kupplungsüberwachung an Schlauchbahnhöfen mittels passiver Datenträger über die dauerhafte Kennzeichnung proprietärer Anlagenbauteile bis hin zur Preventive Maintenance von Bohrgestängen oder Pipelines. Kasten 1: Die RFID-Technik RFID-Systeme basieren auf der berührungslosen, verschleißfreien Datenübertragung mittels Funkwellen. Auf Chargen, Werkstücken oder Anlagenbauteilen aufgebrachte aktive oder passive Datenträger (Tags) mit zukünftigen Speicherkapazitäten von bis zu 64kByte werden mithilfe von Schreibleseköpfen erfasst und können so Informationen über Stückzahl, zuletzt durchgeführte Produktionsschritte oder die eindeutige Identität des Gegenstandes bereitstellen. Für die unterschiedlichen Anwendungsgebiete in der Fabrik- und der Prozessautomation existieren verschiedene Schreibleseköpfe für die Frequenzbereiche zwischen 100kHz (LF) und 2,45GHz (Mikrowellen). Wegen seiner Unempfindlichkeit gegenüber äußeren Einflüssen wie hohen Temperaturen oder Feuchtigkeit eignet sich das Auto-ID-Verfahren auch für Anwendungen in der Lebensmittelbranche und der Ölindustrie. Kasten 2: RFID-Simulator im Internet Mit dieser Lösung spart der Anwender lästiges Formelwälzen und Herumrechnen: der RFID-
Hans Turck GmbH & Co. KG
