RFID-Integration mittels OPC UA

Gemeinsame Sprache

Das Fraunhofer-Anwendungszentrum Industrial Automation (IOSB-INA) in Lemgo und Turck haben gemeinsam die Voraussetzungen geschaffen, um RFID-Reader über OPC-UA in Automatisierungssysteme einzubinden. Grundlage dafür war ein Transferprojekt des Clusters it´s OWL.

Autor: Friedrich Becker, Turck Electronics GmbH.


it's OWL - Von der Forschung in die Praxis Dieser Schritt sollte nochmals deutlich an Geschwindigkeit und Prägnanz gewinnen, wenn die Industrie sich auf die zukunftsweisenden Produktionstechniken vorbereitet, die unter den Oberbegriffen Industrie 4.0 und Internet der Dinge diskutiert werden. Das gilt insbesondere für die Automatisierungstechnik, der in diesem Zusammenhang eine, wenn nicht sogar die Schlüsselfunktion zukommt. Im Technologie-Netzwerk it's OWL werden entsprechende Technologien erarbeitet. Hochschulen und Forschungseinrichtungen der Region haben neue Basistechnologien für intelligente Produkte und Produktionsverfahren entwickelt, beispielsweise in den Bereichen Selbstoptimierung, Mensch/Maschine-Interaktion, intelligente Vernetzung und System Engineering. Diese Technologien werden über ein innovatives Transferkonzept für Unternehmen verfügbar gemacht. Dabei stehen kleine und mittlere Unternehmen sowohl der Automatisierungstechnik als auch des Maschinen- und Anlagenbaus im Fokus.

www.its-owl.de

Informationsmodell im UA-Client
Bild: OstWestfalenLippe GmbH

Im Technologie-Netzwerk it's OWL werden bis 2017 rund 170 Transferprojekte umgesetzt. 73 laufen bereits bzw. sind abgeschlossen. In einem dieser Projekte hat das Fraunhofer IOSB-INA mit Turck Electronics zusammengearbeitet. Gemeinsames Ziel war die vereinfachte Einbindung von RFID-Lesegeräten in Automatisierungssysteme. RFID setzt sich in der Produktion, aber noch stärker in Lager und Distribution zunehmend durch, weil es das Lesen und Schreiben von Daten über größere Distanzen erlaubt. Dabei ist auf dem kostengünstigen RFID-Transponder nicht nur eine ID hinterlegt, sondern ein integrierter Datenspeicher erlaubt auch das Beschreiben des Transponders beim Produktionsdurchlauf. Über industrielle Schreib/Leseköpfe können die Daten in beide Richtungen übertragen werden. RFID ist genormt, weltweit verfügbar und auch unter widrigen Bedingungen zuverlässig. Man braucht nicht viel Phantasie um vorherzusagen, dass die Technologie im Zuge von Industrie 4.0 nochmals an Bedeutung gewinnen wird, denn Werkstücke und Werkzeuge werden dort zunehmend zu Informationsträgern - im Netz als Cyber-Physikalische Systeme (CPS) oder auf Shopfloor-Ebene z.B. mit RFID-Transpondern. Aus Sicht der Industrieanwender weist RFID jedoch einen gravierenden Nachteil auf: Die UHF-Lesegeräte sind sehr komplex in der Handhabung. Ihre Einbindung in das Industrieumfeld ist kompliziert, da es bis zu 600 Parameter gibt, die individuell und manuell einzustellen sind.

OPC-UA als gemeinsame Sprache

Um die RFID-Integration in Automatisierungssysteme zu vereinfachen, evaluierten die Projektteilnehmer zunächst die Anforderungen und entschieden sich für den Kommunikationsstandard OPC-UA als Grundlage, dessen Normierung in der IEC62541 kurz bevor steht. Für diesen Standard wurde ein spezielles Profil entwickelt, das die Voraussetzungen für eine eigenständige Integration der RFID-Komponenten in das Automatisierungsumfeld ermöglicht. Darüber hinaus enthält das Profil eine Selbstbeschreibung der Geräte, das die Auswertung von Prozessdaten und z.B. Lagerbeständen auf höherer Ebene vereinfacht. Diese semantische Kommunikationsschnittstelle bringt dem Anwender in der Praxis erhebliche Vorteile: Nicht nur was die Geschwindigkeit des Anschließens betrifft, sondern auch im Hinblick auf die Informationsdichte. Parallel zur Software-Entwicklung bzw. -Anpassung wurde auch eine Hardware-Plattform ausgewählt, die u.a. eine einfache Anbindung der RFID-Schreib/Leseköpfe an Ethernet ermöglicht. Als Betriebssystem kommt - aus Kosten- und Flexibilitätsgründen - Linux zum Einsatz. Im Ergebnis steht den Anwendern nun ein Kommunikationssystem für die Einrichtung und den Anschluss von RFID-Readern an einen OPC-UA-Server zur Verfügung. Der Reader initialisiert sich nach dem Prinzip Plug&Work automatisch und kann dann über den Server konfiguriert werden. Diese Systemplattform will Turck bei künftigen RFID-Projekten in der Automatisierungstechnik einsetzen.

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