Udostępnij Udostępnij Udostępnij Udostępnij Print

Zastosowanie technologii RFID w zakładach przemysłowych

-- wtorek, 11 kwiecień 2017

Nowinki techniczne z czasem zyskują tak duże znaczenie praktyczne, że nie potrafimy już bez nich żyć. Tak było np. z kodami kreskowymi, które okazały się prawdziwą rewolucją w handlu i logistyce. Podobnie dzieje się teraz z radiowymi znacznikami RFID.

Sposób działania RFID (Radio Frequency Identification) jest stosunkowo prosty: do przedmiotów przyczepione są specjalne urządzenia nadawczo-odbiorcze, zwane tagami lub znacznikami,

które zawierają układy elektroniczne z zakodowanymi danymi i anteną nadawczo-odbiorczą. Zapis i odczyt danych odbywa się z pomocą fal radiowych przy użyciu czytnika RFID wraz z anteną.

RFID zapewnia odczyt znaczników nawet z odległości kilkunastu metrów. Technologia ta najczęściej jest wykorzystywana do bezdotykowego identyfikowania i kontrolowania obiektów.

Najlepsze praktyczne przemysłowe zastosowania RFID

Technologia RFID z powodzeniem może być wykorzystywana w prawie każdej branży do identyfikowania, śledzenia i monitorowania obiektów z dużą dokładnością – wskaże, gdzie dany obiekt się znajduje i jaki jest jego stan techniczny. Jako element nowoczesnego systemu informatycznego, również w konwencji nowoczesnych systemów Internetu Reczy (Internet of Things – IoT), może automatycznie wykrywać obiekty i na podstawie odczytanych informacji podejmować odpowiednie działania.

Wymienione możliwości technologii RFID wykorzystuje się na wiele różnych sposobów, takich jak:

-> trwałe oznakowanie i inwentaryzacja majątku firmy, środków trwałych i wyposażenia – jest odporne na działanie czynników zewnętrznych, a ponadto rozwiązuje problem dokładnego oznaczenia, szybkiego odczytu i prawidłowej identyfikacji maszyn, urządzeń technicznych i narzędzi;

-> magazynowanie i logistyka surowców, wyrobów, materiałów – umożliwia automatyzację wielu procesów, kontrolę prawidłowego przepływu materiałów na linii produkcyjnej i w łańcuchu dostaw;

-> elektroniczne systemy Kanban – automatyzacja dostaw na linii produkcyjnej. Dzięki RFID mniejsza liczba pracowników może obsłużyć więcej stanowisk pracy;

-> znakowanie i ewidencja narzędzi – sprawna obsługa wypożyczalni oszczędza czas pracowników i przyśpiesza produkcję;

-> kontrola terminów przeglądów technicznych, dopuszczeń i legalizacja przyrządów pomiarowych;

-> zabezpieczenie maszyn i urządzeń przed nieautoryzowanym dostępem;

-> śledzenie opakowań zwrotnych, znaczenie kontenerów, palet z towarem, surowcem i wyrobami gotowymi – dzięki trwałemu oznakowaniu i zautomatyzowanej ewidencji komputerowej opakowania zwrotne są nadzorowane u klientów i sprawnie rozliczane;

-> trwałe i wygodne w odczytaniu znakowanie ubrań roboczych oddawanych z zakładów przemysłowych do pralni;

-> ewidencja, zabezpieczenie i śledzenie historii dostępu do kluczy do pomieszczeń;

-> oznakowanie dokumentów i dokumentacji w celu ich przechowywania oraz sprawnego wyszukiwania na półce;

-> kontrola dostępu do zabezpieczonych obszarów zakładu;

-> zabezpieczenie przed wypadkami i kontrola dostępu, np. w formie odcięcia zasilania do maszyn i urządzeń.

Znaczniki RFID a kody kreskowe

Tagi RFID wyeliminowały problem niskiej trwałości kodów kreskowych i ich podatności na zabrudzenie oraz fizyczne zniszczenie. Są o wiele bardziej wytrzymałe. Można ich używać przez wiele lat, bez ryzyka utraty danych.

Kolejną ich zaletą jest to, że mogą być przymocowane do obiektu w sposób dyskretny, a odczyt danych nie wymaga szukania tagu – wystarczy tylko, aby oznakowany obiekt i jego tag znalazł się w zasięgu pola radiowego czytnika poprzez samo zbliżenie.

Znaczniki RFID:

-> nie wymagają bezpośredniego zetknięcia czytnika z tagiem – wszystko odbywa się na odległość, zbliżeniowo (do kilkunastu metrów) przez namierzenie czytnikiem skanowanego obiektu;

-> umożliwiają odczyt nawet 100 przedmiotów jednocześnie w ciągu zaledwie 1 sekundy;

-> w przypadku zabrudzenia znaczników olejem, smarem, pyłem dane nadal są sczytywane poprawnie;

-> nie ulegają uszkodzeniu przez długie lata aktywnego użytkowania;

-> są praktycznie niewrażliwe na niesprzyjające czynniki zewnętrzne i mogą być stosowane nawet przy wysokich temperaturach, np. do znakowania wyrobów w lakierni;

-> mogą być przytwierdzone do narzędzi i urządzeń, jak formy odlewnicze, matryce, uchwyty, elektronarzędzia, i nie ulegają zatarciu czy zniszczeniu;

-> w porównaniu z kodami kreskowymi są dokładniejsze i umożliwiają przechowywanie większej ilości danych.

Praktyczne możliwości, różnorodność i wielość uzyskiwania danych, a także wieloletnie stosowanie bez ryzyka utraty cennych informacji w wyniku zniszczenia znacznika są niewątpliwymi zaletami stosowania systemu RFID.

Jako alternatywa dla tradycyjnych kodów kreskowych technologia RFID wymaga optymalnego dobrania sprzętu do warunków pracy oraz precyzyjnych testów w procesie wdrożenia systemu.

Zalety stosowania technologii RFID w przemyśle

System identyfikacji radiowej znajduje zastosowanie tam, gdzie należy dokładnie i trwale oznaczyć przedmioty oraz je ewidencjonować, rejestrować ich ruch i sporządzać inwentaryzację.

Dzięki znakowaniu przedmiotów można w szybki sposób zidentyfikować i zlokalizować wadliwą serię produkcji, wyeliminować niebezpieczne przedmioty, np. leki lub żywność z przekroczonym terminem przydatności.

W przypadku logistyki i transportu zyskuje się wgląd w łańcuch dostaw, co pozwala efektywnie zarządzać kanałem dystrybucji, a to oznacza zmniejszenie kosztów prowadzenia działalności gospodarczej. Śledzenie łańcucha dostaw pozwala również wyeliminować ryzyko fałszowania towaru w drodze od producenta do konsumenta.

Technologia RFID to również możliwość kontroli dostępu do urządzeń i obszarów dzięki otwieranym zbliżeniowo zamkom, szlabanom i bramom.

Technologia oparta na falach radiowych zwiększa efektywność działania przedsiębiorstwa, poprawia skuteczność ewidencji i lokalizacji części majątku i dostarcza cennych danych do analiz biznesowych. Wymaga mniejszego zaangażowania ze strony człowieka i eliminuje całkowicie ryzyko błędów, jakie się pojawiają przy procesach manualnych.

Rodzaje standardów RFID

Systemy RFID dzielą się w zależności od częstotliwości działania. Istnieją trzy standardy technologii RFID – działające w niskiej, wysokiej lub ultrawysokiej częstotliwości. Zakresy częstotliwości fal radiowych wykorzystywane do komunikacji ze znacznikami to: 125 kHz (LF), 13,56 MHz (HF) i 860956 MHz (UHF). Każda z tych częstotliwości może być obsługiwana przez różne protokoły przesyłania danych. 

Częstotliwość 125 kHz (LF)

Standard LF obejmuje częstotliwości od 30 do 300 kHz, jednak zazwyczaj systemy RFID LF działają przy 125 kHz. To pasmo częstotliwości zapewnia krótki zasięg odczytu danych – do 50 cm. Prędkość odczytu jest wolniejsza niż w innych częstotliwościach, ale nie jest podatna na zakłócenia fal radiowych.

LF jest wykorzystywany przez standardy Unique i Hitag, które używają znaczników pasywnych o małym zasięgu. W przypadku standardu Unique dane są przesyłane z szybkością 2 kb/s. Jest on powszechnie stosowany ze względu na prostą obsługę i niską cenę. Standard Hitag jest bardziej zaawansowany – zapisuje dane z prędkością 4 kb/s oraz pozwala na zdalne kodowanie.

Zgodnie z normą ISO 14223 i ISO/IEC 18000-2 standard LF RFID może być stosowany jako system znakowania i śledzenia zwierząt.

Częstotliwość 13,56 MHz (HF)

Standard HF obejmuje częstotliwości od 3 do 30 MHz, jednak większość systemów RFID HF pracuje przy 13,56 MHz z zasięgiem odczytu do 1 metra. Standard HF jest umiarkowanie wrażliwy na zakłócenia i zapewnia szybki odczyt danych. Powszechnie stosowany jest w aplikacjach biletowych, przy płatnościach i kartach zbliżeniowych. Zgodnie z normą ISO/IEC 14443 zastosowanie dla standardu HF RFIT to e-paszporty, a ze standardem ISO 15693 – karty kredytowe.

Częstotliwość 860956 MHz (UHF)

Standard UHF obejmuje pasmo częstotliwości od 300 MHz do 3 GHz. Ze względu na tę dużą rozbieżność wprowadzono nowy standard UHF Gen2, który korzysta z pasma 860 do 960 MHz i jest obsługiwany przez jeden globalny protokół, dostosowany do norm europejskich, azjatyckich i amerykańskich, a przy tym lepiej zoptymalizowany i wydajniejszy. W drugiej generacji UHF wprowadzono poprawki, które wyeliminowały błędy występujące w pierwszej, takie jak zabezpieczenia pamięci, kodowanie, algorytm umożliwiający odróżnienie tagów o tym samym numerze seryjnym. Zasięg odczytu i zapisu danych może wynosić nawet kilkanaście metrów.

Wadą tej częstotliwości jest większa wrażliwość na zakłócenia – mogą występować problemy z odczytem danych w pobliżu cieczy czy metalowych części i urządzeń. Problem ten eliminuje się obecnie przez wykorzystanie specjalnie zaprojektowanych tagów, anten i czytników, które pozwalają utrzymać wydajność nawet w trudnych warunkach.

Elementy systemu RFID

Podstawowa konfiguracja systemu składa się z czytnika, w którego skład wchodzi nadajnik, odbiornik i antena nadawczo-odbiorcza, która wysyła i odbiera sygnał elektromagnetyczny z tagu RFID (etykiety, chipu, nośnika) składającego się z układu elektronicznego oraz z anteny. Uzupełnieniem jest system automatyki przemysłowej lub oprogramowanie komputerowe, które w odpowiedni sposób odczytuje, interpretuje i reaguje na przesyłane dane.

Znaczniki RFID

Są to małe elementy mocowane do przedmiotów za pomocą kleju lub nitów. Mają formę etykiet samoprzylepnych, chipów, krążków lub małych pudełek. Nie wymagają żadnego zasilania, gdyż są zasilane pasywnie sygnałami z anteny nadajnika i dlatego mogą być aktywne przez długie lata. Mają realny zasięg odczytu w granicach od 0,5 do 5 metrów. W logistyce i transporcie wykorzystuje się także układy aktywne wyposażone w niewielką baterię, znacznie wydłużającą zasięg pracy.

Znaczniki RFID są zbudowane z trzech głównych części:

-> układu elektronicznego w postaci pamięci i mikroprocesora, który jest odpowiedzialny za przechowywanie, przetwarzanie danych oraz wysyłanie sygnału radiowego,

-> anteny do wysyłania i odbierania sygnałów,

-> obudowy zabezpieczającej, czyli plastikowej karty, papieru, folii samoprzylepnej, pojemnika, kapsułki.

Inne nazwy dla znaczników to: etykieta RFID lub inteligentna etykieta, tag, znacznik radiowy, nośnik, transponder, chip RFID.

Ze względu na zapis danych można wyróżnić trzy główne rodzaje tagów RFID:

-> R/O (Read Only) – tylko do odczytywania, czyli najprostsze tagi, w których nie są zapisywane dane, lecz wykorzystywane wyłącznie do przekazywania informacji o obecności obiektu,

-> WORM (Write Once Read Many Times) – z możliwością jednorazowego zapisu danych,

-> R/W (Read/Write) – z możliwością wielokrotnego zapisu i odczytu danych.

Czytnik RFID

Jest to urządzenie stacjonarne lub mobilne, wyposażone w moduł transmisji radiowej, czyli antenę, która wysyła i odbiera dane do i od znaczników. Czytniki mogą być umieszczone w sposób stacjonarny w fabryce w pozycji nieruchomej lub działać jako przenośny skaner ręczny. Można je również wbudować w sprzęt elektroniczny czy zainstalować w pojeździe.

W czytnik RFID wyposażone są interfejsy łączące je z komputerami lub urządzeniami automatyki przemysłowej: RS-232, RS-485, USB, LAN, Wi-Fi, aby móc swobodnie przesyłać dane systemowe.

Anteny

Zasila pasywne tagi RFID, odbiera dane nadawane ze znaczników i następnie przekazuje je np. do komputera. Następuje to w ten sposób, że emituje ona fale elektromagnetyczne odbierane przez antenę znacznika, która przekształca je w prąd elektryczny zasilający układ elektroniczny tagu.

Istnieje duża różnorodność anten, co umożliwia optymalny dobór do konkretnych zastosowań i środowisk pracy.

Najbardziej popularne są anteny o polaryzacji liniowej oraz okrągłej. Te pierwsze charakteryzują się dalekimi zakresami pól elektrycznych oraz wysokim poziomem mocy, co pozwala przenikać przez różne materiały, by poprawnie odczytać tagi. Anteny okrągłe są mniej wrażliwe na orientację znacznika i dzięki temu nie mają problemów z odczytaniem znacznika pod kątem, jednak mają mniejszą moc od anten liniowych.

Podsumowanie

Technologia RFID przechodzi obecnie fazę gwałtownego rozwoju. Osiągnięty już teraz efekt skali powoduje znaczny spadek cen oraz zwiększenie dostępności różnych wariantów sprzętu. Zwiększa ponadto świadomość przyszłych użytkowników na temat tej technologii oraz tego, jak może ona im pomóc w rozwiązywaniu codziennych problemów biznesowych.

Autor: Jacek Krywult prowadzi firmę PWSK, zajmującą się oprogramowaniem magazynowym do ewidencji majątku i systemami RFID.

Tekst pochodzi z nr 2/2017 magazynu "Inżynieria i Utrzymanie Ruchu". Jeśli Cię zainteresował, ZAREJESTRUJ SIĘ w naszym serwisie, a uzyskasz dostęp do darmowej prenumeraty w formie drukowanej i/lub elektronicznej.


Przeczytaj także

Bosch Rexroth stawia na produkcję zintegrowaną w sieci
Firma Bosch Rexroth przeszła proces strategicznej restrukturyzacji. Głównymi czynnikami wzrostu i przewagi konkurencyjnej firmy są obecnie przewaga technologiczna, wykorzystanie synergii w ramach... więcej »
Rozwój fabryki Robert Bosch we Wrocławiu i prognozy na przyszłość
Fabryka Układów Hamulcowych Bosch we Wrocławiu w roku 2016 po raz kolejny odnotowała wzrost produkcji, a także innych istotnych wskaźników w zakresie sprzedaży, zatrudnienia oraz inwestycji, co... więcej »
Wykorzystanie potencjału technologii IIoT w utrzymaniu ruchu
Firmy mogą i powinny wykorzystywać kluczowe elementy i aspekty technologii IIoT, w tym uczenie maszynowe, analitykę i mobilność. Przemysłowy Internet Rzeczy (IIoT) oraz koncepcja wykorzystania tej... więcej »
Jak przygotować się do wdrożenia IIoT?
Firmy rozważające wdrożenie Przemysłowego Internetu Rzeczy (IIoT) do swoich programów utrzymania ruchu powinny przede wszystkim zrozumieć korzyści płynące z tej technologii oraz możliwości... więcej »
Premia produktywności w dobie cyfryzacji - sytuacja w Polsce
Czwarta rewolucja przemysłowa – Industry 4.0 – wciąż przybiera na sile. Industry 4.0 obejmuje cały wachlarz zjawisk, takich jak cyfryzacja procesów, Internet rzeczy, instalacja czujników, czy... więcej »
Wyzwania dla produkcji w epoce Przemysłu 4.0
Według przedstawionego na targach Hannover Messe raportu firmy IHS Markit, siedem trendów na rynku produkcji obejmuje większy wzrost tego rynku i przesunięcie zainteresowania firm ze zdalnej... więcej »
 
Aktualne wydanie

Zobacz także

  •   Wydarzenia  
  •   Katalog  

Wydarzenia

PROCON Manufacturing 2017
2017-05-29 - 2017-05-30
Miejsce: Wrocław
Targi ITM Polska
2017-06-06 - 2017-06-09
Miejsce: Poznań
Konferencja Maintech Technologia Utrzymania Ruchu
2017-06-13 - 2017-06-13
Miejsce: Katowice
ENERGETAB 2017
2017-09-12 - 2017-09-14
Miejsce: Bielsko Biała
Europejski Kongres Lean Manufacturing
2017-09-28 - 2017-09-29
Miejsce: Katowice

Katalog

Tubes International Sp. z o.o.
Tubes International Sp. z o.o.
Bystra 15A
61-366 Poznań
tel. 61 653 02 22

MEWA TEXTIL-SERVICE SP. Z O.O.
MEWA TEXTIL-SERVICE SP. Z O.O.
Andersa 15
41-200 Sosnowiec
tel. 32 363 82 60

Reliability Solutions
Reliability Solutions
Lublańska 34
31-476 Kraków
tel. +48 (12) 394-11-21

STILL Polska Sp. z o.o.
STILL Polska Sp. z o.o.
Skladowa 11
62-023 Żerniki, Gadki
tel. 61 66 86 100

zobacz wszystkie




SONDA

Czy inwestycje na rzecz energooszczędności się opłacają?

Oddanych głosów: 16

50% 50 %
tak 8 głos(ów)

31.3% 31.3 %
nie 5 głos(ów)

18.8% 18.8 %
nie potrafię wyliczyć 3 głos(ów)


Wydania specjalne

O wydawnictwie   |   Reklama   |   Mapa strony   |   Kontakt   |   Darmowa prenumerata   |   RSS   |   Partnerzy   |   
Copyright © 2003-2017 Trade Media International
zobacz nasze pozostałe strony
Trade Media International Inżynieria & Utrzymanie Ruchu Control Engineering Polska MSI Polska Inteligentny Budynek Design News Polska Almanach Produkcji w Polsce