Industrielle Identifikation Kompakte RFID-Reader mit IO-Link sorgen für einfache Handhabung in allen Feldbussen und Steuerungen

Autor / Redakteur: Heinrich Meyer* / Ines Stotz

Führende Automatisierungsanbieter haben sich zu einem Konsortium zusammengeschlossen und mit IO-Link eine Schnittstelle für Endgeräte definiert, die einen einfachen Einsatz über alle Steuerungs- und Sensor-/Aktorhersteller hinweg ermöglicht. Siemens bietet seine bewährten RFID Reader jetzt mit dieser Anschlussvariante an - die einfach zu handhaben und für alle gängigen Feldbusse und Steuerungen einsetzbar sind.

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RFID-Systeme wie Simatic RF200, bewähren sich seit vielen Jahren in der Produktionssteuerung.
RFID-Systeme wie Simatic RF200, bewähren sich seit vielen Jahren in der Produktionssteuerung.
(Bild: Siemens)

Mit IO-Link werden neben den Prozessdaten auch Parameter- und Diagnosedaten übertragen. Da stellt sich schon die Frage: Wie kann das noch einfach zu bedienen sein?

Hier sei als Vergleich ein neues Smart-Phone angeführt, das Sie sich gerade gekauft haben. Sie schalten es ein und können sofort damit telefonieren. Erst wenn Sie eine komplexere Funktion benutzen möchten, wie zum Beispiel die Navigation, müssen Sie sich mit der neuen Funktion vertraut machen, um damit sicher umzugehen.

Einfach zu bedienen

Bei dem Identifikationssystem Simatic RF200 mit IO-Link ist das genauso. Wird nur die UID (Transponder-Nummer) des Transponders benötigt, so braucht der IO-Link Reader nur mit dem anschlussfertigen dreiadrigen Standardkabel mit dem IO-Link Master verbunden zu werden. Nach dem Einschalten muss dem IO-Link Master noch gesagt werden, dass ein unbekanntes IO-Link-Gerät an seinem I/O-Port angeschlossen ist.

Der IO-Link Master erkennt über das Autosense Feature von IO-Link automatisch die Arbeitsweise des RF200 Readers. Wird ein Transponder in das Lesefeld des Readers gebracht so werden die acht Byte Daten der UID sofort im Prozessabbild angezeigt. Das Ergebnis steht ganz ohne Programmierung und Parametrierung für die Weiterverarbeitung bereit. Diese Inbetriebnahme war einfach, schnell und komplett ohne Programmierkenntnisse der Steuerung zu erreichen.

Genauso einfach funktioniert die Offline-Projektierung über das Port Configuration Tool (PCT). Für jedes IO-Link-Gerät stellt der Hersteller eine Beschreibung bereit (die sogenannte IODD-Datei), die das Gerät mit Foto und den wichtigsten Merkmalen enthält. Diese Datei kann in den Katalog des PCT-Tools importiert werden, wenn im Ordner „Ident systems“ der Simatic RF200 Reader nicht zu finden sein sollte. Jetzt muss man nur noch den gewünschten Reader auf ein IO-Link Port des IO-Link Master ziehen und die Konfiguration in das Gerät laden.

Kosten sparen bei der Diagnose

Die Diagnosemöglichkeiten der RF200 IO-Link Reader fügen sich nahtlos in das bewährte Diagnosesystem des Simatic Managers ein. Werden die Diagnosedaten der IO-Link Reader im SPS-Programm benötigt, so können diese mit dem Baustein IOL-Call abgefragt werden.

Ebenso sind mit dem Baustein IOL-Call Möglichkeiten geschaffen, damit der Benutzer im Betrieb nach Belieben den IO-Link Reader austauschen kann, ohne irgendeine Einstellung vornehmen zu müssen. Das spart Kosten in der Ausbildung des Wartungspersonals, da den Gerätetausch auch ungelernte Personen vornehmen können.

Einfaches Prozessabbild sorgt für einfache Handhabung

Die Programmierschnittstelle zu den IO-Link Readern ist über das Prozessabbild so einfach gestaltet, dass kein weiterer Funktionsbaustein nötig ist. So wird die Transponder-Nummer (UID) im Prozessabbild angezeigt, sobald ein Transponder in das Feld des Readers bewegt wird.

Ebenso zeigt das Prozessabbild wieder Null an, nachdem der Transponder das Feld des Readers verlassen hat. Es müssen keine Steuersignale gesetzt und auch keine Fehlermeldungen im Programm abgefragt und zurückgesetzt werden.

Weiterhin wird – durch die Verwendung der IODD-Datei – das Leseergebnis im Prozessabbild mit verständlichen Variablennamen dargestellt – was wiederum die Programmierung erheblich vereinfacht. Es kann deshalb bei Inbetriebnahme und Programmierung auf das Handbuch weitgehend verzichtet werden.

Zusammenspiel aller Automatisierungskomponenten

Erstellt ein Kunde ein neues Werk auf einer grünen Wiese, so entscheidet er sich oftmals für einen einzigen Ausrüster von Steuerungstechnik und elektrischen Anlagen. Er minimiert damit Art und Anzahl der Schnittstellen und vereinfacht die Handhabung der Geräte, was wiederum die Qualität der Inbetriebnahme steigert und das Risiko einer nicht funktionierenden Schnittstelle minimiert.

Siemens unterstützt mit Totally Integrated Automation (TIA) das Zusammenspiel aller Automatisierungskomponenten, denn diese Geräte werden bei Siemens in Konfigurationsanlagen getestet und das Zusammenspiel überprüft.

In der Realität werden aber sehr viel öfter Teile eines Werkes umgebaut als komplett neue Werke errichtet. Das Problem, das nun oftmals auftaucht: Das RFID-System ist das Rückgrat der Fertigung.

Offen gegenüber anderen Bussystemen

Die Transponder (befestigt z.B. an Systempaletten oder Werkstückträgern) durchlaufen die alten wie auch die neuen Werksbereiche. Ein Umbau des RFID-Systems ist gewöhnlich nicht möglich, denn das hätte sehr große Investitionen und Stillstandzeiten des Werkes zur Folge. Deshalb kommt es darauf an, dass sich das RFID-System möglichst flexibel und einfach an alle gängigen Feldbusse und Steuerungen ankoppeln lässt.

Flexible IO-Link Reader

Mit den IO-Link Readern von Simatic RF200 ist die hierfür benötigte Flexibilität gegeben. Die Tabelle ist ein Auszug aus der Kompetenzmatrix, wie sie unter www.io-link.com zu finden ist. Sie zeigt in den Spalten alle Schnittstellen auf, mit denen RF200 IO-Link Reader heute betrieben werden können.

IO-Link Gateways gibt es von verschiedenen Herstellern praktisch für jeden wichtigen Feldbus in der Industrie. Weiterhin bieten viele der großen Steuerungshersteller bereits heute einen direkten IO-Link-Anschluss für ihre Steuerung an.

Die RF200 IO-Link Reader arbeiten nach dem IO-Link-Standard V1.0 bei einer Baud-Rate von 38,4 kBaud, was in der IO-Link-Spezifikation auch als COM2 bezeichnet wird. Die Baud-Rate ist, gemäß der IO-Link-Spezifikation, im IO-Link Device nicht veränderbar. Die Baudrate COM2 zusammen mit dem Standard V1.0 garantiert die Kompatibilität zu allen in der Tabelle angegebenen Mastermodulen, da diese Anforderungen von allen IO-Link Masters erfüllt werden müssen.

Niedrige Kanalkosten pro Lesestelle

Die Kosten für eine RFID-Lesestelle setzen sich im Wesentlichen zusammen aus den Hardwarekosten (RFID Reader, Anschlusskabel, Hardware-Anteil am IO-Link Master) und den Engineeringkosten (Inbetriebnahme, Parametrierung, Programmierung).

Bei den Hardwarekosten ist es vor allem der IO-Link Master, der den Preis für eine Lesestelle deutlich günstiger macht als herkömmliche Anbindungen an Feldbusse und Steuerungen. Am IO-Link Master können meist bis zu vier Simatic RF200 IO-Link Reader parallel betrieben werden.

Bild 4 zeigt die Konfigurationsgrafik mit den IO-Link Masters von Siemens. Somit ist pro Lesestelle nur ein Viertel der Hardwarekosten eines IO-Link Master zu veranschlagen. Aber auch die Anschlussverkabelung wird günstiger, weil eine ungeschirmte Standard-Sensorleitung mit drei Adern ausreichend ist. Ebenso sinken die Engineeringkosten, da die IO-Link Reader mit nur wenig Zeit- und Wissensaufwand in Betrieb genommen werden können.

Hinzu kommt, dass sich die Simatic RF200 IO-Link Reader besonders einfach und damit kostengünstig in allen Feldbussen und Steuerungen – wie in der Tabelle aufgezeigt – integrieren lassen. Das kommt vor allem jenen Maschinenbauern zugute, die Kundenaufträge oft mit unterschiedlichen Steuerungen und Feldbus-Implementierungen fertig zu stellen haben.

Ein weiterer Kostenvorteil liegt in der beliebigen Mischbarkeit von IO-Link Readern mit anderen IO-Link-Geräten an einem IO-Link Master. Werden an einer Stelle in der Fertigung nur zwei RFID Reader benötigt, so können an den beiden noch freien Ports des IO-Link Master beliebige andere Sensoren oder Aktoren (z.B. Sirius Motorstarter von Siemens) angeschlossen werden.

Fazit

Für Neueinsteiger wie auch für langjährige Nutzer der RFID-Technik bieten die neuen RF200 IO-Link Reader von Siemens eine gute Alternative mit Vorteilen für viele Applikationen. Durch die einfache Benutzung in allen Bus- und Steuerungsumgebungen ist IO-Link eine hervorragende Ergänzung zu den herkömmlichen RFID-Kommunikationsschnittstellen.

* Heinrich Meyer, Produktmanager Sensors and Communication, Siemens Industry Automation, Nürnberg

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