導讀
RFID是工業(yè)4.0的關鍵技術。只有當產品、工件載具或工具可以被清晰識別或定位時，才能實現(xiàn)智能生產過程。該數(shù)據(jù)不僅可以用于優(yōu)化過程，還能實現(xiàn)追蹤或質保。光學識別在許多應用領域的作用有限，而只有RFID解決方案仍可以有效使用，例如圖爾克的BL ident HF/UHF RFID系統(tǒng)。
優(yōu)勢
高度自動化、高度柔性化且緊密聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)生產需要用來識別系統(tǒng)、工具、工件和產品的高效技術。無線RFID識別技術憑借其獨特的優(yōu)勢，在與其他技術(例如光學識別)的競爭中脫穎而出，因此毫無疑問是工業(yè)4.0的核心技術之一。
當今，許多生產過程中的RFID技術都仍然復雜且耗時。HF技術相對來說較易集成，因為其受空間和物理環(huán)境的影響不大。然而，HF技術的范圍有限，因此UHF頻段被用于要求更大靈活性和更大范圍的應用。UHF技術尤其適用于標簽貼在產品而不是工件載具上，保持在原位，難于觸及甚至離開生產地點的情形。批量讀取是UHF技術的另一大優(yōu)勢。雖然HF技術也能實現(xiàn)同時讀取多個標簽，但其數(shù)量限制為大約每次讀取20個。而UHF根據(jù)天線數(shù)量的不同，可處理200甚至更多個標簽。因此，UHF技術尤其適合用在要求同步讀取多個標簽的物流應用。
UHF RFID：大范圍和高復雜度
雖然UHF系統(tǒng)較為復雜，但它們具有更大的靈活性和更大的工作范圍，因此仍然被廣大用戶所接受。與HF技術不同，UHF通信不基于近場的電感耦合，而是基于輻射的電磁波。這實現(xiàn)了更大的檢測范圍，但同時也帶來了副作用，例如讀/寫頭或標簽的相互作用引起的干擾。墻壁上的波反射、金屬物體或含水物體同樣為用戶帶來了挑戰(zhàn)。UHF讀/寫頭提供了一些變量，可以經(jīng)過設置來檢查這些副作用。例如，大多數(shù)設備的輸出功率可以進行可變控制。然而，用戶必須根據(jù)應用設置RSSI閥值和其他參數(shù)。
需要同時讀取多個標簽嗎?讀/寫頭或標簽在移動嗎?需要讀寫操作嗎?如果需要，處理速度要求如何?這些是安裝UHF設施的基礎問題，需要在設計系統(tǒng)的早期回答。這同時也是UHF項目為什么需要系統(tǒng)集成商參與的原因。集成商負責安裝用于為客戶ERP、SCADA或MES系統(tǒng)過濾、傳輸以及必要時展示來自RFID的可用信息的中間件。
UHF需要集成方面的專業(yè)知識
集成業(yè)務是傳統(tǒng)制造商最不熟悉的領域，至少在德國是如此。對于典型自動化公司而言，軟件專業(yè)知識、IT系統(tǒng)以及編程知識不是他們核心專業(yè)知識的必需部分。正因如此，圖爾克與德國各地的系統(tǒng)集成商長期保持合作關系，他們?yōu)槎鄠€UHF項目的成功實施提供了有力支持。
集成UHF RFID系統(tǒng)對圖爾克具有戰(zhàn)略重要性，這是其收購一家RFID集成合作伙伴大部分股權的原因之一。這個正確的合作伙伴在2017年被發(fā)現(xiàn)，他就是Vilant公司，旗下有4個子公司，經(jīng)營15年來在全球35個國家共安裝了超過1000個RFID系統(tǒng)，在工業(yè)RFID系統(tǒng)業(yè)務領域有著舉足輕重的地位。早前，Vilant就確立了在全球進一步擴展的目標，現(xiàn)在它可以充分利用圖爾克完善的全球銷售網(wǎng)絡，涉足許多全球項目。自2018年1月起，該RFID交鑰匙解決方案供應商成為圖爾克集團的一部分，更名為Turck Vilant Systems。
HF在自動化中不可替代
UHF主要應用于物流領域，而工廠自動化領域數(shù)字生產的開發(fā)未來則會使用到HF解決方案 – 部分為結合UHF技術使用。圖爾克的BL ident RFID系統(tǒng)尤其適用于這些混合應用，因為其支持在同一個接口模塊上連接HF和UHF讀/寫頭。現(xiàn)在，許多情形下接口與控制器的連接都變得非常簡單，尤其是TBEN-S或TBEN-L IP67block模塊中的新RFID接口，它們裝配有通用接口(UI接口)。UI接口使得控制器可以使用RFID通道作為簡易輸入。這樣可以無需為控制器編寫用戶自定義的功能塊。
OPC UA標準化通信
如果RFID接口需要與中間件、SCADA、ERP或MES解決方案通信，則用戶很大程度上需要采用專有解決方案甚至自己編寫程序。獨立于平臺的標準OPC UA在此提供了一種解決方案。該標準為與控制器和IT系統(tǒng)的通信提供了標準語言。圖爾克現(xiàn)已在其IP67 RFID接口模塊TBEN-L4-RFID-OPC-UA上直接集成了OPC UA接口。這使得模塊能直接與MES、ERP或其他以太網(wǎng)系統(tǒng)通信。許多云服務也支持OPC UA，因此支持將生產數(shù)據(jù)傳輸至云，進行監(jiān)測或分析。
OPC UA還包含其他規(guī)范，尤其是定義了AutoID設備(例如條碼閱讀器或RFID閱讀器)的通信。如果設備支持AutoID設備的配套標準，相關系統(tǒng)可以相互交換。AutoID設備的配套規(guī)范還提供了所謂的報告模式，這由圖爾克的讀/寫頭提供支持。客戶因而可以啟動連續(xù)或有限時間的標簽掃描，一旦標簽位于讀/寫頭的磁場范圍內，就可獲得作為事件通知的讀取數(shù)據(jù)。因此，客戶不再需要任何其他觸發(fā)信號，且讀/寫頭將自主地工作，將任何新標簽匯報給客戶端或更高層級的系統(tǒng)。
安全通信
OPC UA的另一大優(yōu)勢是支持安全的加密和身份驗證機制，可以防止非授權訪問數(shù)據(jù)，尤其是在傳輸數(shù)據(jù)至ERP和云系統(tǒng)時。客戶因而可以確保從全球任何地點的安全數(shù)據(jù)訪問。通過OPC UA的安全通信還通過了BSI(德國信息安全辦公室)的測試和確認。TBEN-L4-RFID-OPC-UA已經(jīng)提供了必要的數(shù)據(jù)加密以及安全認證所需的支持，并通過使用合適的安全HTTPS連接的web服務器配置訪問權限。
HF和UHF兩個頻段都將隨著工業(yè)4.0的發(fā)展繼續(xù)發(fā)揮更大的作用。無論如何，來圖爾克尋求RFID項目幫助的客戶都將獲得最有力的支持，因為圖爾克所有的BLident RFID系統(tǒng)都可以更好地支持HF和UHF技術，并且支持同時使用兩種技術。
