Online ohne Kabel

Stefan Sittel

Bei vielen der heute üblichen Fertigungsschritte in der gesamten chemischen Industrie werden bereits maschinenlesbare Barcodes eingesetzt. Bisher sind im Ex-Bereich kabelgebundene Systeme üblich, die entweder an einem Bedienterminal (BDE-Terminal) mit Anzeige vor Ort angeschlossen werden oder über meist große Entfernung direkt die gelesenen Barcodes an ein Hostsystem übermitteln. Als störend hat sich dabei in manchen Anwendungen der begrenzte Arbeitsradius herausgestellt, bedingt durch die Länge des Anschlußkabels. Außerdem konnte sich das Anschlußkabel bei der Arbeit vor Ort an Behältern oder Maschinenteilen einklemmen. Ein mobiles System, zum Beispiel auf einem Gabelstapler oder die Datenerfassung vor Ort in einem Lager, war nur schwer zu realisieren. Eine Lösung für diese mobilen Einsatzfälle, oder wenn ein größerer Radius um den Arbeitsplatz zur Barcodeerfassung erforderlich ist, bietet der kabellose Funkscanner EXDLL 6110 der Scanex-Familie (Abb. 1). Dieses Barcodelesesystem vereinigt eine komfortabel zu handhabende Barcode-Laserpistole mit einem akkubetriebenen Datenfunksystem zur bidirektionalen Online-Datenübertragung zum Hostsystem. Das kleine, ergonomisch geformte Gehäuse der Laserpistole beinhaltet sowohl den Barcodeleser und das 4 x 16- Zeichen-LCD-Display als auch die Akkus und das Funksystem. Die Antenne ist unsichtbar im ergonomischen Handgriff untergebracht. Das ganze Gerät ist nicht größer als ein kabelgebundener Barcodeleser und wiegt weniger als 400 g. Das Gehäuse ist aus schlagfestem ABS-Kunststoff und mit Gummiformteilen an den Kanten geschützt. Der Laserscanner übersteht daher auch den wiederholten Fall aus 1,50 m Höhe auf Beton, ohne Schaden zu nehmen.

Für den Einsatz in Bereichen, die als Ex-Zone 1 klassifiziert sind, ist der Funk-Barcodeleser EXDLL 6110 in eigensicherer Technik ausgeführt und hat die Zulassung EEx ib IIC T4. Die Verwendung und der Umgang mit dem Barcodeleser ist daher ohne Einschränkungen auch im Ex-Bereich möglich.

Der Lesekopf des Funk-Barcodelesers hat einen Rotlicht-Laserscanner, der über ein Spiegelsystem den zu lesenden Barcode bis zu 36mal pro Sekunde erfaßt. Der Leseabstand liegt, je nach Strichstärke des Barcodes, im Bereich 5 cm bis 85 cm und der Leser hat eine große Tiefenschärfe. Der Leser benötigt einen minimalen Druckkontrast der Barcodeetiketten von nur 15%, kann also auch schlecht gedruckte oder teilweise verschmutzte Etiketten erkennen. Er ist unempfindlich gegen Licht im Industriebereich und auch gegen direktes Sonnenlicht. Erkannt werden alle in der Industrie gebräuchlichen Barcode-Familien, wie etwa Code 128, Code 39, 2/5 interleaved Familie, EAN und viele andere. Ist ein Barcode erkannt, wird dies durch ein akustisches Signal (Beeper) und eine grüne Good Read-LED angezeigt und der gelesene Barcodestring wird sofort über Funk an die Empfangsstation übertragen.

Der EXDLL 6110 bietet die Möglichkeit, eine bidirektionale Verbindung zur Bedienerführung und Quittierung mit dem Hostsystem aufzubauen. Das Hostsystem kann über Escape-Sequenzen (VT100 basierend) eine Vielzahl an Meldungen und akustischen Signalen zurücksenden. Das pixelorientierte Display ist frei programmierbar, ein integrierter Zeichensatz hat 4 x 16 Zeichen. Die ebenfalls vorhandenen drei Folientasten können frei verwendet werden, zum Beispiel zum Blättern, Bestätigen oder Auswählen. So kann der gelesene Barcode am Display dargestellt und auch manuell eingegeben werden.

Die Empfangsstation kann entweder ein mit einem eigensicheren Empfängermodul ausgerüstetes Bedienterminal der Termex-Reihe mit direkter Host- oder Feldbusanbindung sein (Abb. 2) oder eine reine Funk-Empfangsstation im Ex-Bereich mit Datenschnittstelle zum Hostsystem oder zu einem Feldbus. Hat die Empfangsstation den gesendeten Barcodestring richtig erhalten, wird dies durch ein zweites akustisches Signal und eine grüne Good Transmission-LED an der Lesepistole angezeigt.

Die Reichweite des Datenfunks beträgt bis zu 50 m um die Empfangsstation. Gesendet wird über ein gesichertes bidirektionales Protokoll im 433-MHz-Band und ist damit lizenzfrei. Die Sendeleistung des eigensicheren Funk-Barcodelesers beträgt 10 mW. Es können bis zu 32 Barcodeleser an einer Empfangsstation gleichzeitig angemeldet und betrieben werden. Sind mehrere Empfangsstationen vor Ort im Einsatz, so können sich deren Bereiche auch durchaus überlappen, da die Funk-Barcodeleser während der Konfiguration des Systems an einer Empfangsstation angemeldet werden und damit eindeutig identifizierbar und zugeordnet sind. Das Funksystem des Barcodelesers kann als Kabelersatz mit bis zu 50 m Länge betrachtet werden.

Ein weiterer wichtiger Aspekt eines kabellosen Funkscanners ist seine Energieversorgung im Ex-Bereich. Beim EXDLL 6110 wird hierzu ein Ex-zugelassener Nickel Metal Hydrid (NiMH)-Akkumulator verwendet. Seine Energie erlaubt es, bis zu 40 000 Scans im Funkbereich auszuführen. Aufgrund der Schnelladefähigkeit kann der Akku innerhalb von ca. zwei Stunden wieder aufgeladen werden. Gemäß den Bestimmungen für den Ex-Bereich wird der Akku an einer Ladestation im sicheren Bereich aufgeladen.

Barcodeleser stehen nie für sich allein, sondern sind ein Eingabemedium für Computer, Steuerungen und Prozeßrechner, oder kurz Hostsysteme. Daher müssen die unterschiedlichsten Protokolle und Anbindungstopologien der heute üblichen Hostsysteme unterstützt werden. Der kabellose Barcodeleser liefert an der Datenschnittstelle seiner Empfängerstation einen String der gelesenen Barcodedaten im ASCII-Format an. Diese können noch mit frei programmierbaren Zusatzzeichen vor und nach den eigentlichen Nutzdaten versehen sein.

Ist die Empfangsstation in einem ebenfalls eigensicheren Bedienterminal im Ex-Bereich integriert (Abb. 2a), so werden die Daten des oder der bis zu 32 Barcodeleser dort intern wie jede andere Variable behandelt und an das Hostsystem übertragen. Dabei können die vielfältigen Protokolle und Feldbusanbindungen des Terminals verwendet werden.

Für sogenannte „stand alone“-Applikationen, bei denen die Daten von der Empfangsstation im Ex-Bereich direkt an eine Schnittstelle des Hostsystems übertragen werden, stehen verschiedene Alternativen zur Wahl. Kann direkt über die serielle Schnittstelle des Hostsystems angekoppelt werden (z. B. RS232), ist kein weiterer Aufwand notwendig (Abb. 2b). Handelt es sich beim Hostsystem um einen PC, besteht außerdem mit einem zusätzlichen Interface die Möglichkeit zum Einschleifen in die Tastaturschnittstelle. Soll direkt an eines der üblichen Feldbussysteme Profibus-DP oder Modbus/RTU angebunden werden, sind auch hier die notwendigen Interfaces erhältlich.

Der kabellose Barcodeleser wird überall dort eingesetzt, wo ein Kabel oder dessen begrenzte Länge ein Problem darstellen.

Das kann die Anwendung im Ex-Bereich der chemischen Verfahrenstechnik sein, bei der um einen Kessel herum die angelieferten Gebinde zur manuellen Zugabe von Einsatzstoffen zuerst mittels Barcodeleser verifiziert werden müssen. Da die Gebinde in großem Umkreis um den Kessel gelagert sind und zum Beispiel auf Paletten stehen, reicht zum einen die übliche Kabellänge nicht aus, zum anderen verhakt sich ein eventuell verlängertes Kabel ständig zwischen den Gebinden und an den Ecken der Paletten. Außerdem wiegt dann das robuste trittfeste Kabel mehr als der Leser selbst. Eine mechanische Konstruktion mittels selbstaufrollender Kabeltrommel oder einem Kabelschlepp an einem Galgen ist sehr aufwendig und mechanisch wie elektrisch anfällig. Hier kann der Funkscanner angebunden an einem Bedienterminal zur Bedienerführung zu einer Erhöhung der Produktivität bei gleichzeitiger Senkung der Kosten führen.

Eine weitere klassische Anwendung für einen kabellosen Barcodeleser sind alle mobilen Systeme wie etwa auf einem Gabelstapler. Für Anwendungen im Laborumfeld und an Arbeitstischen im Ex-Bereich bietet sich ein kabelloser Barcodeleser zum Beispiel in Verbindung mit eigensicheren PC-Monitoren an, auf denen die Applikation visualisiert wird.

Ganz allgemein können Fertigungssysteme im Ex-Bereich mit einem Barcodeleser nachgerüstet werden, ohne dafür Kabel in den Ex-Bereich verlegen zu müssen, wenn die Empfangsstation im sicheren Bereich innerhalb der Reichweite des Datenfunks installiert werden kann.

Halle 12, Stand B29

Weitere Informationen cav-290