用于RFID的集成助手

圖爾克的新TBEN-S和TBEN-L以太網(wǎng)RFID block I/O模塊簡(jiǎn)化了安裝過(guò)程中HF或UHF 讀寫(xiě)頭的直接RFID集成。

工業(yè)4.0的許多方面都存在多個(gè)尚未解答的問(wèn)題。然而，關(guān)于RFID技術(shù)在未來(lái)生產(chǎn)中的地位是有共識(shí)的：高度自動(dòng)化、高度靈活和網(wǎng)絡(luò)化的工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)需要有效的技術(shù)來(lái)識(shí)別員工、系統(tǒng)、工具、工件和產(chǎn)品。由于RFID的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，它從多種解決方案(例如光學(xué)識(shí)別)中脫穎而出，因此它毫無(wú)疑問(wèn)是工業(yè)4.0的關(guān)鍵技術(shù)之一。

在許多領(lǐng)域里，生產(chǎn)過(guò)程中RFID的實(shí)施仍然太過(guò)于復(fù)雜和耗時(shí)。即使這種工作是值得的，許多用戶(hù)仍然因涉及的問(wèn)題而退卻，特別是小型工廠。如果希望RFID 在某一天可以為工業(yè)生產(chǎn)提供完全的透明度，那么RFID 應(yīng)用就必須變得更易于實(shí)施。

RFID接口簡(jiǎn)化集成

通過(guò)最新的RFID接口，圖爾克已經(jīng)使自己的集成工作變得更加容易。以前，用戶(hù)可以在用于圖爾克BL20和 BL67模塊化I/O系統(tǒng)的兩種RFID接口類(lèi)型中選擇：一種是通過(guò)RFID-S(簡(jiǎn)易)模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單集成，通過(guò)總線(xiàn)循環(huán)傳輸數(shù)據(jù)。每個(gè)循環(huán)的數(shù)據(jù)量是8個(gè)字節(jié) - 對(duì)于UID是足夠的，但是對(duì)于UHF通訊或者2千字節(jié)的大數(shù)據(jù)量標(biāo)簽，S模塊將需要較長(zhǎng)的讀取時(shí)間。另一種是所謂的 RFID-A(高級(jí))模塊，它可以通過(guò)非循環(huán)總線(xiàn)通訊處理較大的數(shù)據(jù)量，但是實(shí)施時(shí)需要更多的工作量。

無(wú)控制器功能模塊的RFID集成

新RFID接口基于TBEN-S和TBEN-L系列的IP67 block I/O設(shè)備，并結(jié)合了先前兩種方案的優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單的集成，以及高性能通訊。TBEN-S RFID接口簡(jiǎn)化了應(yīng)用中的設(shè)置，無(wú)需使用控制器功能模塊。緊湊型模塊可與兩個(gè) HF或UHF頻段讀寫(xiě)頭通訊，并通過(guò)集成的通用I/O與另外四個(gè)傳感器或者執(zhí)行器連接。

實(shí)際上關(guān)鍵特性是控制器中的RFID端口的處理可以像普通I/O一樣簡(jiǎn)單。區(qū)別僅在于現(xiàn)在還能夠處理來(lái)自讀寫(xiě)頭的映射數(shù)據(jù)，而不是傳感器的模擬量或數(shù)字量值。TBEN-S接口通過(guò)GSDML文件進(jìn)行設(shè)置，而不是通過(guò)單獨(dú)的控制器功能模塊。數(shù)據(jù)由TBEN-S通過(guò)以太網(wǎng)接口用預(yù)制表(映射表)傳輸，并且可以進(jìn)一步由相應(yīng)控制器處理，也就是過(guò)濾并發(fā)送到更高級(jí)別的系統(tǒng)。HF和UHF讀寫(xiě)頭通過(guò)TBEN-S模塊的處理基本上是相同的。通過(guò)UHF讀寫(xiě)頭，還能夠設(shè)置一些額外參數(shù)。

TBEN-S：超緊湊和高性能

由于其寬度僅35 mm的緊湊設(shè)計(jì)和IP67/IP69K的高防護(hù)等級(jí)，TBEN-S block I/O設(shè)備是用于生產(chǎn)型工廠改造的最佳選擇。用戶(hù)無(wú)需任何額外控制柜，因?yàn)槟K可以直接在現(xiàn)場(chǎng)安裝 - 例如安裝在40毫米鋁型材上。每個(gè)模塊最多可連接兩個(gè)HF或UHF頻段的RFID讀寫(xiě)頭。通過(guò)集成開(kāi)關(guān)，模塊可以配置為線(xiàn)性拓?fù)?，從而減少布線(xiàn)工作。此外，通過(guò)RS485接口最多可以連接32個(gè)HF讀寫(xiě)頭。

除了兩個(gè)讀寫(xiě)頭的信號(hào)，以太網(wǎng)電纜最多還可傳輸四個(gè)傳感器或執(zhí)行器信號(hào)到控制器。作為多協(xié)議設(shè)備，無(wú)論通訊是通過(guò)Profinet、Modbus TCP還是Ethernet/IP在以太網(wǎng)電纜上進(jìn)行，模塊都可以獨(dú)立檢測(cè)并作相應(yīng)自我調(diào)整。傳感器或者執(zhí)行器的連接也簡(jiǎn)單得不能再簡(jiǎn)單。根據(jù)連接的是傳感器還是執(zhí)行器，通用DXP 端子可自動(dòng)設(shè)置為輸入或輸出。通過(guò)控制器進(jìn)行功能分配變得不再必要。因此，觸發(fā)信號(hào)可以更快速地被集成，執(zhí)行器(如信號(hào)燈)的連接幾乎不費(fèi)任何時(shí)間。

UHF應(yīng)用的性能

除了其緊湊型設(shè)計(jì)，TBEN-S RFID接口還提供了足夠的性能。它們最多每個(gè)通道可與PLC循環(huán)通訊128字節(jié)的用戶(hù)數(shù)據(jù)。通過(guò)在UHF數(shù)據(jù)接口中使用數(shù)據(jù)片段，模塊還能夠處理數(shù)據(jù)量大于128字節(jié)的數(shù)據(jù)。因此可以快速方便地檢測(cè)超過(guò)100個(gè)含8K字節(jié)數(shù)據(jù)的UHF或HF標(biāo)簽。這可以通過(guò)直接傳輸數(shù)據(jù)到TBEN-S模塊的存儲(chǔ)器(每個(gè)通道16K字節(jié))來(lái)實(shí)現(xiàn)。

TBEN-S模塊集成web服務(wù)器功能，使得設(shè)備能夠通過(guò)PLC或者移動(dòng)裝置進(jìn)行設(shè)置。在運(yùn)行過(guò)程中，網(wǎng)頁(yè)瀏覽器非常適合用于連接部件和系統(tǒng)數(shù)據(jù)的診斷及維護(hù)。只需要在設(shè)備上安裝兼容HTML5的瀏覽器。盡管 TBEN-S中的“S”實(shí)際上代表“小巧”，它也可以在 TBEN-S-2RFID-4DXP上代表“簡(jiǎn)單”。

TBEN-L：板載Codesys 3

TBEN-L相比TBEN-S重量更大，但同時(shí)也提供了額外的板載智能。TBEN-L接口為HF或UHF讀寫(xiě)頭提供了4個(gè) RFID端口，以及用于傳感器或執(zhí)行器的8個(gè)通用DXP I/O。TBEN-L配備Codesys 3，從而為控制任務(wù)提供了開(kāi)放系統(tǒng)。因此，映射RFID數(shù)據(jù)可以在模塊上進(jìn)行預(yù)處理和過(guò)濾?？刂迫蝿?wù)還可以基于RFID信息直接在模塊上編程。8個(gè)通用I/O可以直接尋址 - 無(wú)需通過(guò)中央控制器重新布線(xiàn)。這使得執(zhí)行識(shí)別任務(wù)的小型機(jī)器甚至可以完全自主運(yùn)行。

TBEN-Lx-4RFID-8DXP-CDS還可被設(shè)置為下列以太網(wǎng)協(xié)議之一：Profinet、EtherNet/IP或者M(jìn)odbus TCP。然而，這并不是自動(dòng)的，而是必須在Codesys環(huán)境中進(jìn)行配置設(shè)置。TBEN-L在800 MHz CPU上運(yùn)行，采用128 MB DDR3-RAM。模塊的閃存為256 MB。其他差異是TBEN-L 的電氣連接。這些連接通過(guò)M12插頭接入以太網(wǎng)，并通過(guò)7/8”連接器供電。在更加緊湊的TBEN-S block模塊上，電源和網(wǎng)絡(luò)連接通過(guò)M8連接器實(shí)現(xiàn)。這些是兩種模塊間最重要的差別。L和S模塊都提供了其他功能，例如用于線(xiàn)性拓?fù)涞募砷_(kāi)關(guān)、傳輸速率(10 Mbps/ 100 Mbps)、防護(hù)等級(jí) (IP67/69K) 和集成web服務(wù)器。

簡(jiǎn)化復(fù)雜性

問(wèn)題仍然是如何將用于更復(fù)雜應(yīng)用的模塊以更簡(jiǎn)單的方式實(shí)施和調(diào)試。圖爾克的研發(fā)人員為模塊配備許多新功能。這意味著它們無(wú)需像以前一樣進(jìn)行大量的編程。例如，用戶(hù)可以選擇“連續(xù)模式”，以便讀寫(xiě)頭可以連續(xù)讀取數(shù)據(jù)并將其傳送給模塊，直到該模式被再次關(guān)閉。該數(shù)據(jù)隨后被保存在模塊中，直到更高級(jí)別的控制器決定調(diào)用數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)：讀寫(xiě)頭無(wú)需每次由控制器重新觸發(fā)，從而使得該類(lèi)功能所需的數(shù)據(jù)通訊和用戶(hù)編程變得不再需要。

另一個(gè)有用的功能是“自動(dòng)上報(bào)模式”，在該模式下讀寫(xiě)頭會(huì)提前接收命令，并在標(biāo)簽進(jìn)入檢測(cè)范圍時(shí)立即執(zhí)行。該動(dòng)作以前必須由PLC自己完成并發(fā)送到讀寫(xiě)頭，從而在快速讀取時(shí)損失寶貴的時(shí)間。

展望

圖爾克還將為系統(tǒng)集成商提供安裝Windows Embedded Compact 2013的TBEN-L RFID接口。這將允許集成商通過(guò)Net、C++或者C#編程模塊的中間件功能。隨后與更高級(jí)別系統(tǒng)的通訊不再需要通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行，而是通過(guò)TCP/IP。除了操作系統(tǒng)外，模塊具有與 Codesys RFID模塊完全相同的性能規(guī)格。

同樣，圖爾克還將向市場(chǎng)推出配備開(kāi)源Linux操作系統(tǒng)的型號(hào)，也是面向集成商。TBEN-L平臺(tái)還可提供帶 OPC-UA接口的系統(tǒng)，例如符合識(shí)別設(shè)備的AIM技術(shù)規(guī)范。這將完成邁向工業(yè)4.0的下一步。OPC-UA是工業(yè)4.0 藍(lán)圖，用于連接生產(chǎn)數(shù)據(jù)到更高級(jí)別的MES和ERP系統(tǒng)。