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SAI無線通訊模塊適合于機床設備性能要求擴展的情況，或者利用總線電纜很不方便的情況

一家意大利的機械生產廠在其發動機缸蓋裝配機器人中，成功利用了Weidmüller公司研發的SAI無線通訊模塊，荷蘭的機器人企業在技術改造項目中采用無線通訊技術，使機器人成功升級。

面向未來的機床設備將不會繼續以一成不變的剛性結構、不靈活的、預配置好的模塊出現在用戶的面前了。今天，它們將更加按照用戶的使用要求進行設計和制造。其中，明顯的發展趨勢就是：按照結構和功能模塊對機床設備進行設計。另外一個趨勢就是：技術改造使現有的機床設備適應未來生產的要求。

Weidmüller公司研發生產了基于藍牙技術的傳感器-接收器無線通訊接口，能夠簡單方便、在不使用總線耦合器的條件下集成到Profibus DP現場總線系統之中，幫助企業實現可持續性的技術改造。

這種SAI無線網關能夠與6個子工作組進行無線通訊，共計可有96個無線輸入和輸出端。Weidmüller公司研發生產的SAI無線通訊模塊（圖1）可以即插即用，也就是說：從它收到第一個無線信號起，網關就能夠自動實現無線通訊。另外，其發射功率可以無級調節，從而保障了與多種不同系統很好的耦合。

圖1  使用中的SAI模塊

更多的通訊技術和電氣技術附加值

分散式配置的現場總線系統借助于其模塊化的特性，簡化了整個系統規劃設計和安裝調試的復雜性。合理的設備結構構成了一個個功能單元，保障了機床設備運動的合理性。這樣設計的機床設備能夠按照模塊化形式進行生產制造、測試和啟動使用，標準化的現場總線系統把各個功能模塊連接成一個整體或者一個系統。在機床設備制造領域中適用的宗旨是：把所有的機械和電氣單元都相互匹配連接為一個整體，標準化的現場總線系統Profibus DP常常是實現這一宗旨的基礎。在全球也有許多這樣的技術項目，其中一些已經成功實現。現場總線系統保障能夠迅速控制每個模塊。

但長期以來，機床設備的制造者們一直都優先選用有線連接的通訊方式，這也激勵了無線控制技術機床設備的研發制造。盡管在近期、中期還不可能大規模實現機床設備的無線通訊，但無線通訊的“生產加工島”已經誕生，而且成功集成到標準化的現場總線網絡系統中。藍牙技術以及可靠且安全的通訊接口技術，今天已經在自動化領域中得到了越來越多的應用。藍牙（IEEE802.15.1）為工業應用領域提供了一種抗干擾的數據通訊方式，一種短距離無線網絡的連接方式。

圖2  一家意大利公司研發生產的具有無線通訊模塊功能的發動機缸蓋裝配線

現場使用的電氣安全保護等級為IP67

Weidmüller公司研發生產的SAI無線通訊模塊適用于有擴展性能的機床設備，或者由于其空間環境不易使用總線電纜的場合，包括移動的設備部件。即使那些旋轉的機床設備部件，也可以簡單方便、毫無問題的實現通訊。在機床設備的刀具更換時，也可以使用這種藍牙通訊技術。SAI無線網關可以與6個子工作站建立無線通訊聯系。在Profibus DP現場總線系統中，這一網關作為系統的一個成員設備參與其中，同時也在這一現場總線系統中擔當一個子工作站的作用。各個SAI模塊的工作時間循環都在15ms之內。這種子總線系統的信號傳輸（無線通訊）距離為50m。所有的工作站都作為現場總線儀器設備進行設計，其安全保護等級達到IP67。

減少電纜數量：這恰恰是一家意大利生產廠商在其裝配線的自動化中所尋求的解決方案。在這條缸蓋裝配線上，裝配不同缸距、不同氣門中心距的發動機缸蓋（圖2）。這一裝配線的功能，例如裝配和上料是分別控制的。標準化的缸蓋裝配機械手可以實現三個坐標方向的運動，具有使用不同裝配工具的能力，可以按照不同的缸蓋類型完成潤滑、氣門裝配、密封件裝配、氣門彈簧調整以及優化等工序。這些不同的裝配工具、不同的裝配操作工序都需要通過對裝配機械手的控制來實現。

圖3  利用IP67安全防護等級、基于SAI-Aktiv-Remote I/O系統的機器人的技術改造

復雜的生產工藝，尤其是裝配機械手復雜的操作，強制性地要求在傳感器和接收器之間有大量的信號線，以及眾多的輸入輸出信號控制。生產廠商的要求和目的是：設備現場與電氣控制柜之間大量的電纜，包括復雜的現場總線系統都要省略。就是在這種背景條件下，這家意大利生產廠找到了Weidmüller公司。Weidmüller公司采用基于藍牙技術的SAI無線通訊模塊的方案，不僅能夠降低缸蓋裝配線的復雜性，而且也大大降低了裝配線維修保養的復雜性。

利用無線通訊技術改造缸蓋裝配機器人

在很多情況下，荷蘭的Irmato公司都是利用機器人技術來實現工業自動化解決方案的，在現有機器人的技術改造中也是如此。利用基于SAI-Aktiv-Remote I/O系統（圖3）、Weidmüller公司研發生產的、具有IP67安全防護等級的無線通訊模塊來發送控制信息，使得這家意大利生產廠的自動化控制方案變得非常簡單，電纜的數量也更少。

Irmato集團是一家在機床設備制造領域中從事工程項目設計和技術咨詢的企業，承擔著從工程設計、工程項目管理直至項目施工的全部任務。Irmato經營業務中的一個項目就是自動化機器人的技術改造，其目的就是使工業機器人這一生產設備的核心工作起來更加靈活，能夠適應不同產品生產的需要。Irmato公司設計生產和服務的機器人不僅僅只是新機器人，也有使用過的老舊機器人。對老舊機器人在技術改造中心里進行技術更新，使其能夠完成新任務。

圖4  機器人技術改造的結果表明：在機床設備制造領域中，無線通訊模塊是非常經濟、高效的解決方案

在對老舊機器人進行徹底的清理之后，按照需要進行檢修、大修，并按用戶的規定進行性能檢驗。隨后，這種更新改造后的機器人進入自動化應用領域。其中一個非常重要的要求就是：機器人應在很短的時間內完成執行新任務的技術改造，并完成相應的電纜布線。一般情況下，僅電纜布線就需要兩天時間。為了縮短這一時間，Irmato公司選擇了Weidmüller公司的SAI無線通訊技術。機器人技術改造的結果表明：在機床設備制造領域中，無線通訊模塊是非常經濟、高效的解決方案（圖4）。

可靠傳遞數據信號

Irmato的工程師們對無線技術非常滿意。這樣，他們只需考慮24V供電電源，在必要的情況下再加上機械手運動所需的壓縮空氣供應即可。過去，Irmato公司的工程技術人員們曾經使用過有線信號傳輸的系統，但在機器人領域中這種有線信號傳輸的方式往往穩定性不足，易出故障。隨著機器人的運動，電纜使用一段時間之后其屏蔽層開始破損，這就必須更換電纜了。如此不僅帶來了很高的原材料費用支出，而且也耽誤了大量寶貴的時間。在采用了SAI無線通訊模塊之后，實現了不用電纜也能夠可靠傳遞數據信息的目標。

由Irmato公司提出的一個特殊要求是：不僅是一個無線連接的數據傳輸方式，而且是一個非常堅固耐用的數據傳輸方式。在當前已經實現的應用項目中，機器人把四個鋼質零件放入CNC數控加工機床中，數控機床加工后再把它們從機床中取出，送入另一檢測設備中，對數控機床加工的結果進行質量檢驗。另一個機器人把檢測合格的零件從檢測設備中取出，整齊排放在運輸零件的托板上。利用激光傳感器，機器人能夠精確地知道托板的位置。經SAI無線通訊模塊內部的評判分析單元，可以把傳感器檢測到的數據發送給上一級主控系統，保證了各個零件在托板上都有準確的位置。

在機器人從CNC數控機床上取出工件時，機器人的手臂首先進行的是旋轉運動，以便零件上的冷卻潤滑液能夠從機械手上全部流淌出去。這就要求無線通訊模塊能夠可靠的防水。另外，機器人工作環境中的粉塵也相當高。因此，Weidmüller公司IP67安全防護等級的無線通訊模塊非常適合于Irmato公司防水、防塵的要求。

無線通訊模塊通過初次應用考驗

在機床和設備制造領域中，連接電纜已經不再“一統天下”了。例如，在移動式應用設備中，在動態性能要求的安裝中，數據信號都可以利用無線傳輸儀器設備傳輸到運動中的、旋轉著的設備和部件中。但其中時間控制要求嚴格、周期性的信號只能可靠地傳輸較短距離，大多數只有幾米。

無線信號傳輸技術是一種無磨損的數據信號傳輸技術，還具有降低維護保養費用、提高可靠性等優點。但也要求在工業自動化環境下工作的無線通訊技術是一種堅固耐用的技術，如同有線電纜信號傳輸技術一樣可靠。Weidmüller公司研發成功的SAI無線通訊模塊已經成功地通過了第一次工業化應用的實踐考驗。