RFID de Güncel HF ve UHF Teknolojileri

Transkript

1 1 RFID de Güncel HF ve UHF Teknolojileri

2 2 RFID de Güncel HF ve UHF Teknolojileri

3 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

4 Sistem Görünümü DCS, PLC ve/veya PC Arayüz Modülleri Arayüz Modülleri IP20 veya IP67 Etiket Okuma-yazma kafası Transceiver ve data taşıyıcılar (etiketler) 4

5 5 Radyo Frekans Spektrumu

6 RFID Genel Frekans Aralığı RFID için farklı çalışma frekansları : LF: khz (sistem speklerine bağlı olarak.) HF: 13,56 MHz UHF (1): 433 MHz UHF (2): MHz (ülke/ bölgeye bağlı) UHF (3): 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

7 HF Özellikleri HF RFID = 13,56 MHz Haberleşme Aralığı 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 7

8 HF Özellikleri HF RFID = 13,56 MHz Etkilendiği temel malzemeler Metal Çoklu tag (popülasyon) İşleme 20 adet tag e kadar Tag hafıza kapasitesi 64 Byte dan 8 KB a kadar Dünya çapında kullanım Aynı ürünler dünyanın her yerinde çalışabilir 8

9 Şimdi UHF RFID HF RFID = 13,56 MHz UHF RFID = MHz Haberleşme aralığı Kısa mesafe, 50 cm ye kadar Uzun mesafe, bir kaç metreye kadar Okuma-yazma ünitesi (kafa) ve transponder (tag) arası haberleşme mekanizması Endüktif kuplaj Radyo dalgalarıyla yayılım Çalışma aralığı içinde saha dağıtımı Genellikle homojen manyetik alan Genellikle homojen olmayan elektromanyetik (EM) alan Hava arayüzü 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 9

10 UHF Özellikleri HF RFID = 13,56 MHz UHF RFID = MHz Etkilendiği temel malzemeler Metal Metal ve sıvılar Çoklu tag (popülasyon) İşleme 20 adet tag e kadar 200 tag e kadar Tag hafıza kapasitesi 64 Byte dan 8 KB a kadar 24 ve 110 Byte arasında Dünya çapında kullanım Aynı ürünler dünyanın her yerinde çalışabilir Yerel RF düzenlemeleri nedeniyle bölgelere özel ürünler 10

11 UHF Özellikleri 1.50 m ve 5 m arası haberleşme aralığı (okuma-yazma cihazı ve etiket arası kombinasyona bağlı ) Uzun mesafe uygulamaları Haberleşme aralığını ayarlamak için anten çıkış gücü konfigüre edilebilir Hava haberleşme protokolü ISO C (EPCglobal Class 1 Gen 2) özellikleriyle uyumludur Özel çözümler için cihaz uyarlama Yatırım güvenliği HF ile ortak özellikleri : Aktif cihazlar, örn. anten ve elektronikler aynı gövdede Okuma ve yazma çalışma esnasında, örn. etiketlerin hareketi boyunca yapılabilir Daha az bozunma, güvenli çalışma Uygulama esnekliği 11

12 12 Uluslararası Kullanılabilirlik : UHF

13 Kanal Erişimleri Bölgesel şartnamelere göre kanal kullanımı! Örnekler: ETSI EN FCC Tahsisli kanallar 2 W (ERP) FHSS 4 W (EIRP) MHz MHz c = 200 khz Etiket cevabı bitişik kanallar içerisinde (düşük güç) 902 MHz 928 MHz c = 500 khz Etiket cevabı aynı kanal içinde 13

14 Etiketler : HF -UHF İki temel tipte Rijit/sağlam gövde Akıllı etiket HF UHF HF UHF 14

15 Etiket işlem karşılaştırması HF UHF HF, ISO UHF, ISO C (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

16 Frekansa bağlı özellikler Birbirine yakın etiketler khz 13,56 MHz UHF (yakın alan) UHF / MW (uzak alan) Birbirlerini etkilemeleri nedeniyle okuma-yazma mesafelerinde azaltma Polimerler (εr < 3 ) Cam (εr < 5 15) etkilemez 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 " Metal üzeri etiketler ", " yüksek sıcaklığa dayanıklı etiketler",... Aktif etiketler Mevcut değil Arttırılmış O-Y mesafesi 16

17 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

18 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) etiket 18

19 Sonuç UHF RFID sadece iki disiplin açısından HF den daha iyidir : A) Etiketler uzak mesafeden okunur B) Çok sayıda etiketi işleyebilir 20

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

21 22 TURCK BL ident Simulatör (HF Uygulamalar)

22 UHF Kapsama Alanları için Simülasyon Ray tracing algoritması temel alınarak kompüter hesaplaması P [dbm] 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

23 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

24 Hedef: Tedarik Zincirinde Tam Şeffaflık Ham Madde Yan Sanayi Üretici Müşteri Satış Dağıtım 25

25 Endüstriyel Otomasyonda Sektörler Fabrika Otomasyonu Otomotiv Taşıma & Aktarma Makina İmalatı Gıda Paketleme Proses Otomasyonu İlaç Endüstrisi Kimya Endüstrisi Petrokimya Petrol, Gaz, Enerji Su Toplama/Arıtma 26

26 UHF UHF HF HF Endüstriyel Otomasyonda Uygulamalar Sektörler Alanlar Uygulamalar Fabrika otomasyonu Otomotiv Taşıma & Boşaltma/Aktarma Makina İmalatı Gıda Paketleme Proses otomasyonu İlaç Endüstrisi Kimya Endüstrisi Petrokimya Petrol, Gaz, Enerji Su Toplama/Arıtma Montaj & Aktarma Taşımacılık Endüstriyel üretim Devreye alma Lojistik Dağıtım 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 Ürünlerin izlenebilirliği (Pulk) Lojistik için taşıyıcıların tanımlanması palet konteyner kızak Ambar Yönetimi mal giriş malzeme aktarma ön montaj üretim test paketleme sevkiyat RFID RFID HF+UHF 27

27 Kullanımdaki Etiket Sayıları Kaynak: IDTechEx 28

28 Frekansa Göre Kullanım (2010) Kaynak: IDTechEx 29

29 Frekansa Göre Kullanım (2016) Kaynak: IDTechEx 30

30 UHF ile Araç Üretimi Şasi veya benzer bir parçaya üretimin başında monte edilen tek bir UHF etiket! =Gövde kızakları (Barkod, 2D) 2=Kataforez kızakları (RFID HF) 3=Boyahane kızakları (RFID HF) 4=Montaj hattı (Üretim formları) 5=Çıkış kızakları (Üretim formları)

31 UHF ile Araç Üretim ve Tanımlanması Gövde üretimi Boyahane Son montaj TMB1UCX4VZ : Operace Fach S1 S2 S3 S4 S5 S6 Motor P?evodovka Radio Okna Klima Sedadla MG9 GOE RM8 4R2 9AK H6Y Servis Dağıtım Otomatik Kapılar 32

32 PROSES GÜVENLİĞİ : ÖRNEK SAHA UYGULAMASI RFID sistemi 33

33 Hortum Tanımlama concept by TURCK Kısa bir BAKIŞ: RFID sisteminin temeli tanımlamadır (güvenilir ve esnek tanımlama) Operatörler için kolay ve hızlıdır İşletim süresince bakımı kolaydır 34

34 Hortum Tanımlama concept by TURCK Sistem bileşenleri Tag tutucu Tag (data taşıyıcı) O/Y kafası için montaj aparatı (tümleşik tek parça Okuma/yazma kafası 35

35 Hortum Tanımlama concept by TURCK Soket içinde hortum yok 36

36 Hortum Tanımlama concept by TURCK 37 OK (soket içinde doğru hortum)

37 Hortum Tanımlama concept by TURCK 38 Hata (soket içinde yanlış hortum)

38 Hortum Tanımlama concept by TURCK Okuma/yazma kafası özellikleri : Okuma/Yazma kafası - 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

39 Hortum Tanımlama concept by TURCK Tag özellikleri: Tag (data taşıyıcı) - 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 : defa Tesisin tüm ömrü boyunca tag lerin değiştirilmesine gerek kalmayacaktır. 40

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

41 Hortum Tanımlama concept by TURCK Montaj aparatı özellikleri: Montaj aparatı - 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

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

43 Hortum Tanımlama concept by TURCK Manifold görünümü 44

47 Hortum Tanımlama concept by TURCK Manifold görünümü Uyarı Sinyalleri LED (opsiyon) 48

50 Hortum Tanımlama concept by TURCK Sunulan konseptin avantajları: Özet - 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

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: Ataşehir/İstanbul GSM: TEL: dahili:18 FAKS: Eposta : ugur.buyuk@turck.com 52

52 53 İlginiz için çok teşekkürler!!!