Repensando RFID: sistema flexível de uma fonte
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Jan Regtmeier1, René Wermke2 Product Manager RFID Reader, HARTING Technology Group 1 jan.regtmeier@harting.com, 2 rene.wermke@harting.com HARTING Iberia, S.A. Tel.: +34 933 638 484 · Fax: +34 933 638 469 es@harting.com · www.harting.es
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As vantagens de Identificação por Rádio Frequência (RFID) são bem conhecidas. Apesar disso, o RFID ainda não teve uma grande aceitação. Porquê? Até agora, nenhum fornecedor entregou soluções RFID a partir de uma única fonte. O Grupo de Tecnologia HARTING fornece componentes RFID, de A a Z de uma única fonte.
As vantagens de RFID são convincentes, especialmente na banda de frequências UHF. Até 300 objetos podem ser identificados por segundo sem necessidade de ser visto, independentemente das condições ambientais. Os componentes RFID podem, até mesmo, ser utilizados sem restrições em ambientes metálicos e em condições extremas, como debaixo de um trem de carga. Os transponders RFID da HARTING trabalham todos sem bateria, ainda alcançando distâncias que variam de 1 cm a 15 metros. Isto permite uma transparência de dados significativamente maiores a serem alcançados em ambientes industriais, o que ajuda a otimizar processos ainda mais, melhorar a utilização de recursos e assim, reduzir os custos. Um sistema de RFID completo consiste em transponders que estão ligados ao objeto a ser identificado, as antenas, um dispositivo para leitura-escrita e de uma interface de software que transfere os dados para o software de empresa. A qualidade e robustez dos componentes,
bem como de todo o sistema, necessita de satisfazer as exigências da indústria de transformação relevante. A HARTING está a trilhar novos caminhos neste campo.
PRINCÍPIO DO DESIGN MODULAR PDM A HARTING estabeleceu um portefólio completo de componentes de sistema RFID que são um projeto modular e sob medida para as procuras apresentadas em ambientes industriais agressivos. Os transponders RFID da HARTING são projetados para serem otimizados para desafios ambientais extremos, incluindo o grau de proteção IP 69K e trabalhar em temperaturas de até 210° C. As antenas podem ser usadas em ambientes extremamente agressivos e também são a prova de interferências por meio metálico. Os leitores da HARTING são projetado para a aquisição de dados extremamente rápido em condições severas. Esses blocos de construção podem ser facilmente utilizados para montar
uma solução de RFID completamente personalizada para os clientes. Por exemplo, os transponders foram especialmente concebidos para a identificação de objetos metálicos e objetos feitos de concreto (em especial o transponder CT89). Além disso, a HARTING incide nas necessidades específicas dos clientes particularmente em termos de conexão com o mundo do software. As soluções da HARTING permitem uma total liberdade de escolha. Tomemos o exemplo do Ha-VIS Middleware: o Ha-VIS Middleware preenche a distância entre o hardware RFID e o software de comunicação e controlos com os leitores RFID (até várias centenas de unidades ou 20 000 transponders por segundo). Os clientes podem determinar em qual formato, quantas vezes e através de qual interface os dados adquiridos devem ser enviados, tudo sem qualquer esforço de programação, simplesmente através de uma configuração. Ou o exemplo da conexão do CLP: aqui, a HARTING oferece aos seus clientes modelos de software, como para a Siemens S7®, Siemens Simotion® ou a integração direta nos controladores da Beckhoff e Mitsubishi.
RFID: TECNOLOGIA DESPERTOU O RFID (Radio Frequency Identification) tem sido utilizado na produção e fabrico durante mais de 25 anos. Os produtos utilizados são praticamente todos os sistemas fechados, e o mercado estável tem sido relativamente pequeno. A oportunidade para desenvolver o mercado de RFID num mercado de massa está em vigor desde o grande salto tecnológico que ocorreu no início da década passada. Desde então, as tecnologias de fabrico de novos produtos tornaram-se significativamente menores e mais baratas, enquanto a logística intercompany tem sido identificada como um novo e promissor campo de aplicação. Uma clássica moda de ciclo começou e terminou.
SENSORES BINÁRIOS RFID Sistemas que atuam de forma autónoma são dependentes da capacidade de sentir o seu ambiente de forma abrangente. Soluções de sensores binários desenvolvidos pelo Grupo de Tecnologia HARTING fornecem os dados necessários.
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se os danos foram incorridos. Nestes casos, um simples pedaço de informação “sim/não” é suficiente. A redução máxima da quantidade de dados pode ser conseguida pela gravação da informação, diretamente por um princípio de sensor binário inerente. Isto reduz imediatamente a carga sobre os caminhos de transporte de dados do sensor para o sistema de processamento. Especialmente no caso de aplicações baseadas no sensor que estão ligados através de uma interface de rádio e devem operar através de uma fonte de energia autónoma, isso muitas vezes representa a única forma de criar as condições tecnológicas necessárias para a operação. A tecnologia RFID tem-se estabelecido como uma interface de comunicação para esta área em rápida expansão de aplicações, que envolvem baixos orçamentos de energia. O Grupo de Tecnologia HARTING fundiu esses dois conceitos de baixa energia e desenvolveu sensores binários baseados em transponders RFID. Tanto a posição quanto os sensores de temperatura foram utilizadas, o que torna possível proporcionar informação acerca de um sistema para um controlo sem consumo adicional de energia e, portanto, sem qualquer redução no alcance de transmissão sem fio. Sensores reutilizáveis são baseados em princípios reversíveis e permitem uma utilização prolongada. Sensores que alteram o seu estado de forma irreversível proporcionam uma evidência de mudança de estado como prova de violação, por exemplo, tal como requerido quando monitorizar uma cadeia de frio ou no caso de fechaduras de transporte. Consequentemente, os parceiros da HARTING com os seus clientes para lhes permitir o benefício da experiência específica do sistema bem como soluções adaptáveis para responder aos requisitos específicos do cliente.
Um aspeto importante do teste de fim de linha está contido na etapa do terceiro teste. Esta etapa fornece ao transponder um estado definido, que facilita a rastreabilidade. A cadeia de carateres armazenada consiste de um tipo prefixo, da data de produção e um número de série sequencial crescente. Além disso existe a possibilidade de armazenar os dados específicos do cliente na área de armazenamento do transponder. A segunda etapa de teste determina as caraterísticas do transponder. Isso garante que cada produto responde aos valores necessários para as propriedades individuais. Os dados são salvos num banco de dados que pode ser acedido a qualquer momento para gerar estatísticas individuais. Um desafio especial para os engenheiros da HARTING foi desenvolver o banco de ensaio mais flexível possível. Por um lado, isto envolve o ajuste mecânico de diferentes tamanhos de transponder. Por outro lado, requer a máxima flexibilidade no desempenho de UHF. Essencialmente significa que todos os produtos variantes também devem ser capazes de serem testados, como por exemplo, frequências regionais ajustadas ou uma maior capacidade de armazenamento.
O cenário das comunicações do século XXI avançou de estruturas baseadas em servidor para redes heterogéneas a um ritmo muito dinâmico. Este desenvolvimento tem testemunhado o aumento da comunicação humana bilateral (por exemplo, telefonia, tráfego de email) e a comunicação Homem-Máquina (controlos da máquina, consultas de banco de dados) como resultado da comunicação autónoma direta Máquina-Máquina. Hoje, mais e mais processos na vida quotidiana e na indústria estão a migrar de um estado de automação para um de automacidade, e executado de forma independente na Internet das Coisas e Serviços. Ao mesmo tempo, para permitir que as decisões da máquina baseados em contexto e ações pró-ativas na esfera da comunicação entre Máquina e Homem-Máquina, a capacidade de sentir o ambiente imediato, de forma abrangente, devem estar em vigor. Uma grande variedade de sensores eletrónicos e micromecânicos são atualmente aplicados numa conjunção com sistemas de processamento de dados para satisfazer este requisito. Como regra, os sistemas ativos autónomos e independentes colocam altas exigências de eficiência energética e miniaturização. Nos sistemas de sensores, para obter uma redução do volume de dados e consumo de energia, exige-se uma interpretação exata do cenário de aquisição de dados no contexto sensorial. No caso de uma análise orientada de tarefas de medição pode ser observado que, em muitos casos, a documentação completa dos dados recolhidos não é sempre necessária. Em vez disso, a única documentação do evento exigida é a violação ou o não cumprimento de um limiar. Para os clientes finais na área de transporte refrigerado, o único fator importante é saber se a temperatura de armazenamento especificado tem sido mantida ou não. Se tiver sido excedida, o produto é considerado estragado. Até que ponto a temperatura foi ultrapassada, ou quando, não tem importância. Ao monitorizar o endurecimento do concreto, a única informação importante é se o concreto atingiu a secura e consequentemente, a rigidez. O teor de humidade exato é irrelevante. No caso de bloqueios de transporte devido à monitorização de mercadorias, é suficiente para provar
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é alcançado. É por isso que o Grupo de Tecnologia HARTING submete produtos como o recém-desenvolvido Transponder VT86 para intensivas rotinas de controlo de qualidade. Essencialmente, a performance seguinte é assegurada: 1. Funcionalidade básica do transponder: o transponder responde a sinais a partir de um dispositivo de leitura; 2. Simulação de alcance: o transponder pode ser reconhecido dentro de um determinado intervalo para um desempenho de leitura especificado; 3. Capacidade de gravação: o transponder pode ser gravado nas suas regiões de armazenamento. Esta funcionalidade é então confirmada por releitura do conteúdo.