Sensoren News – RFID schlägt Barcode

Das innovative Fördersystem der Firma Ferag AG ist quasi ein Multitalent. Es überwindet in der Intralogistik längere Wegstrecken und Höhenunterschiede, verbindet oder entkoppelt Arbeitsstationen und integriert auf kleinstem Raum Abfüll-, Kommissionier- und Verpackungsfunktionen gleich­zeitig. Dabei nutzt das System auf intelligente Weise die Schwerkraft und bewegt sich auf Freifallstrecken ohne eigenen Antrieb. Dabei erfüllt die Anlage auch eine besondere Anforderung des Anwenders: den bisher bestehenden betriebs­bedingten Flaschenhals zwischen Ab­füll­station und Sammelpackern zu beseitigen. Erreicht wird dies, indem Skyfall nicht nur für den Transport der Kartuschen sorgt, sondern auch als ihr Zwischenspeicher arbeitet. «Auf diese Weise», so Roberto Fenile, Development Manager bei Ferag, «konnte eine Verdoppelung der Produktionskapazität erreicht werden.» Herzstück der in Überkopfbauweise ausgeführten Anlage ist ein robustes Schienensystem mit dreidimensionaler Kinetik und Rollkörpern, den Shuttles. Sie sind mit den Bausilikon-Kartuschen beladen, die sich nicht nur äusserlich, sondern auch in ihren Volumina unterscheiden. Zugeführt werden die leeren Kartuschen aus einem Vorratsbunker, um am Ende des Förder- und Sortierprozesses mit spezifischen Mengen an Bausilikon befüllt und einem Sammelpacker zugeführt zu werden. Die zuverlässige Identifizierung jedes einzelnen Shuttles ist für den Prozess­ablauf ein absolutes Muss, und so hatte sich Ferag für ein Identifikations­verfahren auf RFID-Basis entschieden. «Es arbeitet selbst dann noch zuverlässig, wenn die Daten­träger durch Silikonreste verschmutzt sind», unterstreicht Rolf Werner, Balluff-Ver­triebs­­ingenieur.

Mit hoher Takt-Rate sicher identifizieren

Die eingesetzte Industrial-RFID-Lösung BIS M des Sensor- und RFID-Spezialisten Balluff arbeitet mit einer Frequenz von 13,56 MHz. «Sie bedient nicht nur die besonders hohen Anforderungen hinsichtlich Taktrate und Robustheit, sondern kann auch in schwieriger metallischer Umgebung ihre Aufgabe zuverlässig erfüllen», erläutert Rolf Werner die Besonderheiten des Systems. In Kombination mit passiven Datenträgern bietet die HF-Lösung mittlere Reichweiten von 20 mm. Damit eignet sich BIS M für die Teileverfolgung im Nahbereich oder Anwendungen in der Produktionssteuerung oder zur Rückverfolgung im Qualitätsmanagement. Bei Ferag ermöglicht das System so nicht nur eine lückenlose Dokumentation der Abläufe, sondern liefert in Echtzeit die Daten zur Steuerung und Automatisierung des kompletten Materialflusses, einschliesslich des Abfüll- und Verpackungsprozesses. Art und momentaner Aufenthaltsort jeder einzelnen Kartusche sind während des gesamten Prozesses bekannt. Die Datenverwaltung erfolgt im zentralen Rechner der Anlage. Selbst klebende OnMetal-RFID-Tags mit kompakten Abmessungen von 36 × 8 × 5 mm erlauben eine sehr flache Kennzeichnung der Shuttles. Da die Datenträger eine fest im Speicher verankerte Seriennummer tragen, den sogenannten UID-Code (Unique Identification), werden die Shuttles jederzeit zweifelsfrei erkannt. Die Datenträger entsprechen der internationalen ISO-Norm 15693 und bieten auch auf metallischen Untergründen eine grosse Lesereichweite von 10 mm. Ausgelesen wird die UID von zylindrischen M16-Schreib-­Leseköpfen des Balluff Industrial RFID-Systems BIS0140, die sich an allen relevanten Stellen der Transports­trecke befinden. Die Datenträger benötigen dabei keine eigene Stromversorgung, denn sie beziehen ihre Energie von den Schreib-/Leseeinheiten. Elektronik und Antenne ­sind im Tag inte­griert.

Die richtige Lösung finden

«Die grosse Kunst ist es, das richtige System und die optimale Kombination von Tag, Lesekopf und Controller aus­zuwählen. Kompetente Unterstützung bei der Auswahl bekamen wir vom Schweizer Balluff-TecSupport in der Person von Herrn Willi Brändli» so Roberto Fenile. «Die Grösse des Datenträgers und die Geometrie des Schreib-/Lesekopfes spielen eine wichtige Rolle», erläutert Willi Brändli. «Das generierte HF-Feld in der Applikation muss so gross sein, dass das Tag lange genug im Feld bleibt, um die Identität auch bei hoher Geschwindigkeit auslesen zu können. Gleichzeitig sollte es aber auch so klein sein, dass es beim Erfassungsprozess nicht zu Überlappungen mit dem folgenden Etikett kommt. Dafür braucht es viel Erfahrung.» Und Roberto Fenile führt weiter aus: «Wir hatten zuerst versucht, die Lösung mit einem anderen RFID-Anbieter zu realisieren, was aber unter diesen komplexen Anforderungen nicht gelang. Wir haben dann die Systeme verschiedener Hersteller verglichen und uns letztlich für Balluff entschieden, weil das Unternehmen als Entwickler und Hersteller seine Produkte wie aus dem Effeff kennt und auch nicht davor zurückscheut, über die Standardprodukte aus dem Katalog hinaus auch mal kunden­spezifische Varianten zu entwickeln.» Erfreulicherweise konnte die Lösung aber schon mit Standardkomponenten aus dem Balluff-Programm ohne Wenn und Aber umgesetzt werden.

Clevere «All-in-One»-Lösung für Identifikation und Sensorik

Mit dem RFID-Controller BIS V ist in der Anlage eine «All-in-One»- Einheit verbaut, an die sich bis zu vier Schreib-/Leseköpfe anschliessen lassen. Sie bietet in Kombi­nation mit den Leseköpfen die erforder­liche hohe Lesegeschwindigkeit. Dank der vier Ports reduziert sich die Anzahl der erforderlichen Controller, was Ferag bares Geld spart. Der besondere Clou: Es können Leseköpfe unterschiedlicher Technologie (LF, HF und UHF) angeschlossen werden. Die Inbetriebnahme des RFID-Systems und das Handling des Controllers sind per Plug & Play kinderleicht. Die Schreib-/Leseköpfe müssen lediglich frontseitig mit Steckverbindern an den Controller angeschlossen werden, um sofort automatisch erkannt zu werden. Der Controller unterstützt die Nutzung standardisierter Frequenzen. Darüber hinaus ist der Kombi-Controller im kompakten Metallgehäuse für alle weltweit gängigen Bussysteme verfügbar.

balluff.ch