Rádiófrekvenciás azonosító rendszerek és alkalmazási lehetőségeik

Papp Géza Bálint

Napjainkban számos probléma vetődik fel a termékazonosítással, személyazonosítással kapcsolatban. Számos helyen találkozhatunk (RFID) Rádiófrekvenciás azonosító rendszerekkel áruházakban, beléptető és egyéb biztonsági területeken. Az EMS (Escort Memory System) számos nagy megbízhatóságú RFID rendszert fejlesztett ki különböző felhasználásokhoz.

 Az RFID rendszerek 3 fő egységből állnak: adathordozók (TAG, címke) adat író/olvasó egységek, és a kommunikáció kezelő egységek.

 Adathordozók (TAG, címke)

Az adathordozókba 48byte-tól 64Kbyte-ig lehet adatot írni, olvasni, tárolni és újraírni.

  (1. ábra)

Az RFID rendszerek két nagy csoportba sorolhatók: aktív és passzív. A két rendszer az adathordozókban (továbbiakban: címke) tér el egymástól. Az aktív rendszerekben a címkének saját áramforrása (Li alapú telepe )van, így folyamatosan bocsátják ki a bennük tárolt biteket az éterbe. A passzív címkék nem rendelkeznek saját áramforrással. Az olvasó egység közelébe érve az antenna hullámai gerjesztenek bennük egy feszültséget, melynek hatására sugározzák ki a bennük tárolt biteket, mivel a passzív címke nem rendelkezik saját teleppel, így fizikai mérete lényegesen kisebb, mint az aktívé.

 Író/olvasó egységek

Az antennán keresztül lehet a címkével kommunikációs kapcsolatot teremteni, vagyis írni/olvasni, az adatátviteli sebesség a címke és az antenna között megközelítően 3000 bytes/sec. Az antennák mérete széles spektrumon mozog, amely befolyásolja a hatótávolságát. Az antennák nagy része képes több címkét egyidejűleg kezelni, és több címke közül egyet (sorszám vagy egyéb azonosító alapján) írni, miközben a többi címkében tárolt információ nem változik vagy sérül.

(2. ábra)

A passzív és az aktív rendszerek antennái nem egyeznek egymással. A rendszereken belül egy adott termék családhoz tartozó antenna csak a vele kompatibilis termék családba tartozó címkéket tudja kezeli.

 Kommunikáció kezelő egységek:

Az EMS fejlesztői felismerték, hogy az ipari szegmensben nem elegendő a PC-s felületen biztosítható kommunikáció. Így az ipari vezérléstechnikában használt összes busz rendszerhez kifejlesztették az interfész modulokat (Aszinkron soros modul, DeviceNet modul, InterBus-S modul, ProfiBus modul, Modbus Modul, Remote I/O, ModulControlNet modul). Az Allen-Bradley SLC 500 PLC családhoz kifejlesztett CM1746 modul, amellyel roppant könnyű az RFID rendszert összekapcsolni a vezérlő rendszerrel.

 Logisztikai alkalmazások:

A szállítmányozással, raktározással foglalkozó cégek száma a piaci igényeknek megfelelően növekvő tendenciát mutat. Ezen cégek terheltsége viszonylagosan nagy, sajnos közülük sokan nem tudják, hogy munkájuk nagymértékben egyszerűsíthető, gyorsítható, ezáltal kapacitásuk fokozható. A probléma első sorban a csomagok azonosításából ered, hiszen, ha vonalkódot használnak minden csomagot szükségszerűen külön kell azonosítani, ami meglehetősen sok időt és energiát vesz igénybe, ezenfelül sérülékeny, ami kérdésessé teszi az alkalmazhatóságot is. Mennyivel egyszerűbb a csomagok csoportos, szállítás közbeni azonosítás, nyilvántartás.

(3. ábra)

Miközben a csomagok egy raklapon áthaladnak az antenna előtt az összes csomag azonosításra kerül (lásd: 3. ábra). A DHL már számos országban bevezette az EMS RFID azonosító rendszert. A rendszer alkalmas kisebb csomagok, levelek azonosítására is, ezt az alkalmazást postai területen először az Olasz posta vette használatba. Ezek a rendszerek alkalmasak a küldemények/küldemény csoportok teljes logisztikai nyomon követésére is.

Személyazonosító rendszerek:

Egyre több cég életében játszik fontos szerepet a személyazonosítás belépési jogosultság, eltöltött munkaidő, beléptetés, és egyéb biztonsági, szabadidős, szórakoztató ipari szempontokból. Fontos a gyors hatékony és megbízhatóan működtethető rendszerek alkalmazása. Egy amerikai „water park” részére kifejlesztett alkalmazásban a belépőjegy helyett már egy csuklóra rögzíthető karpántot adnak (4. ábra). A karpántba integrált RFID címkére írják fel, hogy a karpánt viselője, mennyi időre

(4. ábra)

szerzett jogosultságot a park csúszdáinak és egyéb szórakoztató eszközeinek használatára. Minden csúszdába beépítettek egy olvasó antennát, amely alkalmas a kiépített információs rendszeren keresztül karpánt viselője, a biztonsági szolgálat és a parkban szórakozók számára  információt szolgáltatni, hogy a karpánt viselője túl lépte a rendelkezésére álló időkeretet .

Gyártás nyomon követés:

A gyártósorokon csökkenő ciklusidők, gyors, pontos adatátvitelt igényelnek. Az adott termékhez tartozó gyártási adatok száma viszonylag nagy, és ezen adatokat a pontos termék, termék minőség, nyomon követhetőség érdekében célszerű a terméken elhelyezett, vagy a termékbe integrált adathordozón tárolni a gyártás folyamán. A vonalkóddal történő azonosítás az ipari környezetben (magas hőmérséklet, por, oldószerek, víz, nyomás,…) nehéz feladat, így az ipari gyártás nyomon követésére, termék azonosításra számos cég használ EMS RFID rendszert. (Dunlop, Ford, Dell, Toyota, P&G …) Az egzakt nyomon követéshez a különböző termékekhez a legkülönbözőbb RFID címkéket kellet kifejleszteni

(5. ábra)

Az egyszer használatos eldobható címkéktől az integrálható címkékig, ez a széles sprektum jellemzi a címkék memória kapacitását is. A felhasználói igények függvényében léteznek csak írható és írható/olvasható címkék is, a memória állomány címezhető és többször írható/olvasható. 

Termék nyomon követés:

A gyártók nagy értékű termékek esetén garanciális és garancián túli javítások nyomon követésére szintén alkalmaznak RFID rendszereket. A Dunlop teher abroncsaiba beintegrálja (vulkanizálja) az RFID címkét így a termék teljes élet tartama alatt nyomon követhető. Ezen felül a fuvarozó vállalatok számára is jelentős előnyöket kínál, mint például: Dél Afrikában a teher autó vezetők rendszeresen értékesítették a fuvarozó vállalat által felszerelt új gumi abroncsokat. A cégnek szemet szúrt, hogy az abroncsok túl hamar kopnak el. A Dunlop megoldotta a problémájukat, mivel a gumikról hamar kiderült, hogy nem egyeznek meg a fuvarozó cég által felszereltekkel.

Az amerikai Ford cég az azonosításhoz egy csavarba integrált RFID címkét használ, amely biztosítja a 3,7 és a 4,2 literes motorok gyártásának és a készterméknek a nyomon követését.   

Korábban a Ford vonalkódot használt az azonosításhoz, de ezek rendszeresen elkoszolódtak, leestek, és így a gyártmány azonosíthatatlanná vált. Ezután döntöttek, hogy a környezeti hatásoknak jól ellenálló RFID címkékkel kell az azonosítást végezni. A motorok összeszerelésének első lépcsőiben kerül be a csavarba integrált címke. A címkébe felírják a gyártási számot, a gyártás további állomásain beírják a címkébe a mérési eredményeket, ezáltal a végellenőrzésnél gyorsan behatárolódnak az előírt értékhatárokon kívül eső termékek, melyek javítással korrigálhatók. A motorban a gyártás után is benne marad az RFID címke, amely segítséget nyújt a későbbi hiba kereséshez, és a szervízeléskor további adatok írhatók bele.