TURCK CI Powerpoint Template

RFID’de Güncel HF ve UHF Teknolojileri
1
RFID’de Güncel HF ve UHF Teknolojileri
2
RFID Nedir?
RFID ile bilgiyi belirli mesafelerde temassız ve görünmez bir şekilde
iletmek mümkündür.
Endüstriyel RFID sistemleri 3 ana bileşenden oluşur:
• Etiket: Etiket verileri depolayan birimdir.
• Okuma-Yazma Kafası: Etikete enerji sağlar ve etikete verileri
gönderme veya etiketten verilerin alınması işini görür.
Transceiver ismi ile de bilinir (Transmitter ve Receiver)
• Arayüz: Kontrolör veya bilgisayar ile okuma-yazma kafası
arasındaki bağlantıdır. Arayüz, veri transferi işini düzenler ve
kontrol eder.
3
Sistem Görünümü
DCS, PLC
ve/veya
PC
Arayüz Modülleri
IP20 veya IP67
Arayüz
Modülleri
Okuma-yazma
kafası
Etiket
4
Transceiver
ve data
taşıyıcılar
(etiketler)
Radyo Frekans Spektrumu
5
RFID – Genel Frekans Aralığı
RFID için farklı çalışma frekansları :
•
•
•
•
•
LF: 100...135 kHz (sistem speklerine bağlı olarak.)
HF: 13,56 MHz
UHF (1): 433 MHz
UHF (2): 840...955 MHz (ülke/ bölgeye bağlı)
UHF (3): 2400...2483 MHz (“mikrodalga”)
Diğer kablosuz sistemlerle aynı band!  WiFi, WLAN,
Bluetooth, mikrodalga fırınlar, ...
Diğer kablosuz sistemlerle aynı band  ZigBee, wireless
sensör ağları, tüketici radyo ürünleri, ...
Hava arayüzü için çalışma frekansının seçimini uygulamanın özellikleri belirler.
6
HF Özellikleri
HF RFID
= 13,56 MHz
Haberleşme Aralığı
7
Kısa mesafe, 50 cm’ye kadar
Okuma-yazma ünitesi (kafa) ve
transponder (tag) arası haberleşme
mekanizması
Endüktif kuplaj
Çalışma aralığı içinde saha dağıtımı
Genellikle homojen manyetik alan
Hava arayüzü
Şekli ve büyüklüğü etrafındaki
çevreden bağımsız, kafa (anten)
tarafında sabit çıkış gücü
HF Özellikleri
HF RFID
= 13,56 MHz
Etkilendiği temel malzemeler
Çoklu tag (popülasyon) İşleme
Tag hafıza kapasitesi
Dünya çapında kullanım
8
Metal
20 adet tag’e kadar
64 Byte’dan 8 KB’a kadar
Aynı ürünler dünyanın her yerinde
çalışabilir
Şimdi UHF RFID…
Haberleşme aralığı
Okuma-yazma ünitesi (kafa) ve
transponder (tag) arası haberleşme
mekanizması
Çalışma aralığı içinde saha
dağıtımı
Hava arayüzü
9
HF RFID
= 13,56 MHz
UHF RFID
= 860 – 960 MHz
Kısa mesafe, 50 cm’ye kadar
Uzun mesafe, bir kaç metreye kadar
Endüktif kuplaj
Radyo dalgalarıyla yayılım
Genellikle homojen manyetik alan
Genellikle homojen olmayan
elektromanyetik (EM) alan
Şekli ve büyüklüğü etrafındaki
çevreden bağımsız, kafa (anten)
tarafında sabit çıkış gücü
Şekli ve büyüklüğü etrafındaki
çevreden önemli ölçüde etkilenir
(yansıma, soğurma), kafa (anten)
tarafında çıkış gücü ayarlanabilir
UHF Özellikleri
Etkilendiği temel malzemeler
Çoklu tag (popülasyon) İşleme
Tag hafıza kapasitesi
Dünya çapında kullanım
10
HF RFID
= 13,56 MHz
UHF RFID
= 860 – 960 MHz
Metal
Metal ve sıvılar
20 adet tag’e kadar
200 tag’e kadar
64 Byte’dan 8 KB’a kadar
24 ve 110 Byte arasında
Aynı ürünler dünyanın her yerinde
çalışabilir
Yerel RF düzenlemeleri nedeniyle
bölgelere özel ürünler
UHF Özellikleri
• 1.50 m ve 5 m arası haberleşme aralığı
(okuma-yazma cihazı ve etiket arası
kombinasyona bağlı )
• Haberleşme aralığını ayarlamak için
anten çıkış gücü konfigüre edilebilir
• Hava haberleşme protokolü
ISO 18000-6C (EPCglobal Class 1 Gen 2)
özellikleriyle uyumludur
HF ile ortak özellikleri :
• Aktif cihazlar, örn. anten ve
elektronikler aynı gövdede
• Okuma ve yazma „çalışma
esnasında“, örn. etiketlerin hareketi
boyunca yapılabilir
11
Uzun mesafe uygulamaları
Özel çözümler için
cihaz uyarlama
Yatırım güvenliği
Daha az bozunma,
güvenli çalışma
Uygulama esnekliği
Uluslararası Kullanılabilirlik : UHF
12
Kanal Erişimleri
• Bölgesel şartnamelere göre kanal kullanımı !
• Örnekler:
FCC 15.247
ETSI EN 302208
Tahsisli kanallar
FHSS
2 W (ERP)
4 W (EIRP)
1 2 3 4
865.6 MHz
867.6 MHz
c = 200 kHz
Etiket cevabı bitişik kanallar
içerisinde (düşük güç)
13
48 49 50
902 MHz
928 MHz
c = 500 kHz
Etiket cevabı aynı
kanal içinde
Etiketler : HF -UHF
İki temel tipte
Rijit/sağlam gövde
HF
14
UHF
Akıllı etiket
HF
UHF
Etiket işlem karşılaştırması HF – UHF
HF, ISO 15693
UHF, ISO 18000-6C (EPCglobal
Class 1 Gen 2)
Antene parmaklarla dokunmak
Performansta azalma olmaz
Performansta azalma (ekranlama)!
Metal-üzerine montaj
Ferrit tabaka kullanıldığında anten
metale yakın
Metal ve anten arasında her zaman
mesafe gerekir
Etiket gömülmesi
Performansta azalma olmaz
Her zaman performansta azalma
(ekranlama)!
15
Frekansa bağlı özellikler
100 – 135 kHz
13,56 MHz
UHF
(yakın alan)
UHF / MW
(uzak alan)
Birbirine yakın etiketler
Birbirlerini etkilemeleri nedeniyle okuma-yazma mesafelerinde azaltma
Polimerler (εr < 3 )
etkilemez
Cam (εr < 5…15)
düşük etkileme
Su (εr ≈ 80)
Yüksek etkileme
Metal yüzeyler
standart pasif etiketler
sınırlı O-Y
O-Y olanaklı değil
Metale mesafeli olduğunda sınırlı O-Y
özel pasif etiketler
Aktif etiketler
16
" Metal üzeri etiketler ", " yüksek sıcaklığa dayanıklı
etiketler",...
Mevcut değil
Arttırılmış O-Y
mesafesi
Radyo haberleşme alanı HF
HF RFID için tipik hava arayüzü
• homojen şekil/form
• etrafındaki çevreden etkilenmez
etiket
Ölçekleme
Tipik
Hava arayüzü
okuma-yazma kafası
17
Radyo haberleşme alanı UHF
UHF RFID için tipik hava arayüzü
• homojenolmayan şekil/form
• etrafındaki çevreden önemli ölçüde etkilenir
Okuma-yazma
üniteleri
haberleşme
boşlukları
aşılan alanlar
(overshoot)
18
etiket
Sonuç
UHF RFID sadece iki disiplin açısından HF’den daha iyidir :
A) Etiketler uzak mesafeden
okunur
B) Çok sayıda etiketi işleyebilir
20
Sonuç
UHF RFID hava arayüzü tamamıyla HF’den farklı çalışır !
•
Dikkat edilmesi gereken bir çok koşula sahip karmaşık uzun menzilli bir
sistemdir!
•
Yazılım parametreleştirme aralığı oldukça kapsamlıdır !
•
Ek olarak: UHF RFID için Test aşamaları zorunludur !
→
Eğer mümkünse HF RFID ile çözeriz !
→ UHF’i sadece yüksek haberleşme mesafesi
ve/veya toplu (çokluetiket) avantajı durumlarında
kullanırız.
21
TURCK – BL ident Simulatör (HF Uygulamalar)
22
UHF Kapsama Alanları için Simülasyon
• Ray tracing algoritması temel alınarak kompüter hesaplaması
Okuma-yazma kafası
kapsama
• Sonuçlar : RF alanların büyüklüğü ve kapsaması
• Avantaj : Fabrika testleri öncesi, sahadaki uygulama koşullarına
göre UHF sistemini ayarlamak ve konfigüre etmek
Kapsama alanı
Okuma-yazma kafası
23
P [dBm]
Endüstriyel Otomasyonda RFID
• Endüstriyel Otomasyon
• Otomasyon (otomatik kontrol) yapılacak işin insan ile ekipman
arasında paylaşılmasıdır.
• Trendler
• Birim zamanda daha fazla üretim
• Hatasız üretim oranı
• İzlenebilirlik
• RFID
• Tanımlama
• Veri tabanlarında saklama
• Otomasyon süreçlerine bilgi / komut sağlama
24
Hedef: Tedarik Zincirinde Tam Şeffaflık
Yan Sanayi
Ham Madde
Müşteri
25
Üretici
Dağıtım
Satış
Endüstriyel Otomasyonda Sektörler
• Fabrika Otomasyonu
• Otomotiv
• Taşıma & Aktarma
• Makina İmalatı
• Gıda
• Paketleme
26
• Proses Otomasyonu
• İlaç Endüstrisi
• Kimya Endüstrisi
• Petrokimya
• Petrol, Gaz, Enerji
• Su Toplama/Arıtma
Endüstriyel Otomasyonda Uygulamalar
malzeme
aktarma
ön montaj
üretim
RFID
HF+UHF
RFID
HF
27
test
HF
Taşımacılık
Endüstriyel üretim
Intra(İç)lojistik
Lojistik
Dağıtım
Sipariş Kontrolü
Üretim Kontrolü
Ürünlerin izlenebilirliği
Aletlerin ve taşıyıcıların tanımlanması
Önleyici Bakım
Kalite Yönetimi
Yetkilendirme
Hırsızlık Önleme
UHF
HF
Proses otomasyonu
İlaç Endüstrisi
Kimya Endüstrisi
Petrokimya
Petrol, Gaz, Enerji
Su Toplama/Arıtma
Montaj & Aktarma
Taşımacılık
Endüstriyel üretim
Devreye alma
Lojistik
Dağıtım
UHF
Fabrika otomasyonu
Otomotiv
Taşıma & Boşaltma/Aktarma
Makina İmalatı
Gıda
Paketleme
mal giriş
Uygulamalar
Alanlar
Sektörler
Ürünlerin izlenebilirliği (Pulk)
Lojistik için taşıyıcıların tanımlanması
palet
konteyner
kızak
Ambar Yönetimi
paketleme
sevkiyat
Kullanımdaki Etiket Sayıları
Kaynak: IDTechEx
28
Frekansa Göre Kullanım (2010)
Kaynak: IDTechEx
29
Frekansa Göre Kullanım (2016)
Kaynak: IDTechEx
30
UHF ile Araç Üretimi
Şasi veya benzer bir parçaya üretimin
başında monte edilen tek bir UHF etiket !
1
4
3
1=Gövde kızakları (Barkod, 2D)
2
2=Kataforez kızakları (RFID HF)
3=Boyahane kızakları (RFID HF)
4=Montaj hattı (Üretim formları)
5=Çıkış kızakları (Üretim formları)
31
5
UHF ile Araç Üretim ve Tanımlanması
Gövde üretimi
Boyahane
Son montaj
TMB1UCX4VZ02554 12 : 00
747
Operace
Fach
S1
S2
S3
S4
S5
S6
Servis
MG9
GOE
RM8
4R2
9AK
H6Y
01
08
12
05
09
11
Dağıtım
Otomatik
Kapılar
32
Motor
P?evodovka
Radio
Okna
Klima
Sedadla
PROSES GÜVENLİĞİ : ÖRNEK SAHA UYGULAMASI
RFID sistemi
33
Hortum Tanımlama – concept by TURCK
Kısa bir BAKIŞ:
34
•
RFID sisteminin temeli
tanımlamadır (güvenilir
ve esnek tanımlama)
•
Operatörler için kolay
ve hızlıdır
•
İşletim süresince
bakımı kolaydır
Hortum Tanımlama – concept by TURCK
Sistem bileşenleri
Tag tutucu
Tag (data taşıyıcı)
O/Y kafası için montaj aparatı
(tümleşik tek parça
35
Okuma/yazma kafası
Hortum Tanımlama – concept by TURCK
Soket içinde hortum yok
36
Hortum Tanımlama – concept by TURCK
37
OK
(soket içinde doğru hortum)
Hortum Tanımlama – concept by TURCK
38
Hata
(soket içinde yanlış hortum)
Hortum Tanımlama – concept by TURCK
Okuma/Yazma kafası
Okuma/yazma kafası özellikleri :
- Ağır çevresel koşullarına özel tasarlanmış
tümüyle enkapsüle (IP68/69K, kimyasallar,
temizleme prosesleri, vs.. dayanıklı )
- Endüstriyel enterferanslara bağışıktır
(endüstriyel gürültüler, tanımlamayı etkilemez
elektromanyetik uyumluluğu kanıtlanmıştır)
- Kontrol sistemlerine entegrasyonu kolaydır
(PLC, DCS veya uzak I/O istasyonlarıyla %100
uyumludur)
39
Hortum Tanımlama– concept by TURCK
Tag (data taşıyıcı)
Tag özellikleri:
- Ağır çevresel koşullara özel tasarlanmış tümüyle
enkapsüle (IP68/69K, kimyasallar, temizleme
prosesleri, vs.. dayanıklı )
- Pasif eleman (güç beslemesi gerekmez)
- Okuma/yazma bilgisi için 128 Byte hafıza
- Çalışma süreleri:
• Okuma işlevi: SINIRSIZ
• Yazma işlevi : 100 000 defa
Tesisin tüm ömrü boyunca tag’lerin değiştirilmesine gerek
kalmayacaktır.
40
Hortum Tanımlama– concept by TURCK
Tag tutucu ( etiketlik )
Etiketlik özellikleri:
- Paslanmaz çelik veya polyamid plastik
(isteğe bağlı olarak diğer malzemeler olanaklıdır)
- Mekanik darbeler ve gerilmelere dayanıklıdır.
- Tüm hortum sistemlerine monte edilebilir
(Hortum üreticisine bağlı olarak değişir)
- Dönebilir etiketlik sayesinde kam kilitlemesini geniş bir tolerans ile manifold
soketine kolay ve hızlı bir şekilde bağlayabilirsiniz.
41
Hortum Tanımlama– concept by TURCK
Montaj aparatı
Montaj aparatı özellikleri:
- Her tip hortuma monte etmek olanaklıdır
(hortum üreticisine göre değişir)
- Paslanmaz çelik gövde malzemesi
- Ayar kolu, operasyon boyunca etiketliğin doğru
pozisyonunu garanti eder, diğer kam kilitlerinin
yakın civardaki manifold soketlerine takılması
süresince kazara hareketlerden ( ve tanımlamanın
kaybından ) korur
42
Hortum Tanımlama– concept by TURCK
Ek aksesuarlar (opsiyoneldir)
LED ışıklarla Bildirim:
- Operatörü yönlendirmek için LED ışıklar manifold
soketlerine yerleştirilebilir. LED ışıklar, uzak I/O’lar
ile entegre edilerek, doğru hortumun doğru
sokete takılıp takılmadığını gösterebilir ( örneğin,
yeşil ışık – OK, ışık yok veya kırmızı ışık – tag yok
veya yanlış hortum bağlanmasını simüle edebilir )
- Indikatör ışıklarımız, farklı şekil, boyut ve
renklerde mevcuttur ve ağır çevresel koşullarda
çalışabilirler, koruma sınıfları IP67.
43
Hortum Tanımlama– concept by TURCK
Manifold görünümü
44
Hortum Tanımlama– concept by TURCK
Manifold görünümü
45
Hortum Tanımlama– concept by TURCK
Manifold görünümü
46
Hortum Tanımlama– concept by TURCK
Manifold görünümü
47
Hortum Tanımlama– concept by TURCK
Manifold görünümü
Uyarı Sinyalleri LED (opsiyon)
48
Hortum Tanımlama– concept by TURCK
Manifold görünümü
49
Hortum Tanımlama– concept by TURCK
Manifold görünümü
50
Hortum Tanımlama– concept by TURCK
Özet
Sunulan konseptin avantajları:
- Bakımı ve kullanımı kolaydır:
• Dönebilir etiketlik bağlantı esnasında kam -kilitleme pozisyonunun toleransını
garanti eder. Mekanik kodlamayla karşılaştırıldığında operatörler açısından bağlantıyı
gerçekleştirmek kolay ve hızlıdır .
• Çözüm; hortum/kam kilit üreticilerinden bağımsızdır. Orjinal kam kilit
konnektörlerinde bozunma olmaz ( konnektör gövdesine veya soket gövdesine
kaynak yapmak veya ek aparatlar gerekmez ) bu da bakım kolaylığı sağlar.
- Kontrol sistemiyle entegrasyonu kolaydır
• Profibus, Profinet, Ethernet IP, Modbus TCP, DeviceNet/CanOpen, EtherCAT, Modbus
RTU destekleyen hemen tüm PLC veya DCS üreticileriyle uyumludur.
51
Sorularınız ?
Uğur Büyük
İş Geliştirme Müdürü/Business Development Manager
TURCK Otomasyon Tic. Ltd. Şti.
İnönü Mah. Kayışdağı Cad., Yeşil
Konak Evleri No: 178, A Blok D:4
34755 Ataşehir/İstanbul
GSM: 0530 380 91 10
TEL: 0216 572 21 77 dahili:18
FAKS: 0216 572 21 23
Eposta : [email protected]
52
İlginiz için çok teşekkürler !!!
53