SAI无线通讯模块适合于机床设备性能要求扩展的情况，或者利用总线电缆很不方便的情况

一家意大利的机械生产厂在其发动机缸盖装配机器人中，成功利用了Weidmüller公司研发的SAI无线通讯模块，荷兰的机器人企业在技术改造项目中采用无线通讯技术，使机器人成功升级。

面向未来的机床设备将不会继续以一成不变的刚性结构、不灵活的、预配置好的模块出现在用户的面前了。今天，它们将更加按照用户的使用要求进行设计和制造。其中，明显的发展趋势就是：按照结构和功能模块对机床设备进行设计。另外一个趋势就是：技术改造使现有的机床设备适应未来生产的要求。

Weidmüller公司研发生产了基于蓝牙技术的传感器-接收器无线通讯接口，能够简单方便、在不使用总线耦合器的条件下集成到Profibus DP现场总线系统之中，帮助企业实现可持续性的技术改造。

这种SAI无线网关能够与6个子工作组进行无线通讯，共计可有96个无线输入和输出端。Weidmüller公司研发生产的SAI无线通讯模块（图1）可以即插即用，也就是说：从它收到第一个无线信号起，网关就能够自动实现无线通讯。另外，其发射功率可以无级调节，从而保障了与多种不同系统很好的耦合。

图1  使用中的SAI模块

更多的通讯技术和电气技术附加值

分散式配置的现场总线系统借助于其模块化的特性，简化了整个系统规划设计和安装调试的复杂性。合理的设备结构构成了一个个功能单元，保障了机床设备运动的合理性。这样设计的机床设备能够按照模块化形式进行生产制造、测试和启动使用，标准化的现场总线系统把各个功能模块连接成一个整体或者一个系统。在机床设备制造领域中适用的宗旨是：把所有的机械和电气单元都相互匹配连接为一个整体，标准化的现场总线系统Profibus DP常常是实现这一宗旨的基础。在全球也有许多这样的技术项目，其中一些已经成功实现。现场总线系统保障能够迅速控制每个模块。

但长期以来，机床设备的制造者们一直都优先选用有线连接的通讯方式，这也激励了无线控制技术机床设备的研发制造。尽管在近期、中期还不可能大规模实现机床设备的无线通讯，但无线通讯的“生产加工岛”已经诞生，而且成功集成到标准化的现场总线网络系统中。蓝牙技术以及可靠且安全的通讯接口技术，今天已经在自动化领域中得到了越来越多的应用。蓝牙（IEEE802.15.1）为工业应用领域提供了一种抗干扰的数据通讯方式，一种短距离无线网络的连接方式。

图2  一家意大利公司研发生产的具有无线通讯模块功能的发动机缸盖装配线

现场使用的电气安全保护等级为IP67

Weidmüller公司研发生产的SAI无线通讯模块适用于有扩展性能的机床设备，或者由于其空间环境不易使用总线电缆的场合，包括移动的设备部件。即使那些旋转的机床设备部件，也可以简单方便、毫无问题的实现通讯。在机床设备的刀具更换时，也可以使用这种蓝牙通讯技术。SAI无线网关可以与6个子工作站建立无线通讯联系。在Profibus DP现场总线系统中，这一网关作为系统的一个成员设备参与其中，同时也在这一现场总线系统中担当一个子工作站的作用。各个SAI模块的工作时间循环都在15ms之内。这种子总线系统的信号传输（无线通讯）距离为50m。所有的工作站都作为现场总线仪器设备进行设计，其安全保护等级达到IP67。

减少电缆数量：这恰恰是一家意大利生产厂商在其装配线的自动化中所寻求的解决方案。在这条缸盖装配线上，装配不同缸距、不同气门中心距的发动机缸盖（图2）。这一装配线的功能，例如装配和上料是分别控制的。标准化的缸盖装配机械手可以实现三个坐标方向的运动，具有使用不同装配工具的能力，可以按照不同的缸盖类型完成润滑、气门装配、密封件装配、气门弹簧调整以及优化等工序。这些不同的装配工具、不同的装配操作工序都需要通过对装配机械手的控制来实现。

图3  利用IP67安全防护等级、基于SAI-Aktiv-Remote I/O系统的机器人的技术改造

复杂的生产工艺，尤其是装配机械手复杂的操作，强制性地要求在传感器和接收器之间有大量的信号线，以及众多的输入输出信号控制。生产厂商的要求和目的是：设备现场与电气控制柜之间大量的电缆，包括复杂的现场总线系统都要省略。就是在这种背景条件下，这家意大利生产厂找到了Weidmüller公司。Weidmüller公司采用基于蓝牙技术的SAI无线通讯模块的方案，不仅能够降低缸盖装配线的复杂性，而且也大大降低了装配线维修保养的复杂性。

利用无线通讯技术改造缸盖装配机器人

在很多情况下，荷兰的Irmato公司都是利用机器人技术来实现工业自动化解决方案的，在现有机器人的技术改造中也是如此。利用基于SAI-Aktiv-Remote I/O系统（图3）、Weidmüller公司研发生产的、具有IP67安全防护等级的无线通讯模块来发送控制信息，使得这家意大利生产厂的自动化控制方案变得非常简单，电缆的数量也更少。

Irmato集团是一家在机床设备制造领域中从事工程项目设计和技术咨询的企业，承担着从工程设计、工程项目管理直至项目施工的全部任务。Irmato经营业务中的一个项目就是自动化机器人的技术改造，其目的就是使工业机器人这一生产设备的核心工作起来更加灵活，能够适应不同产品生产的需要。Irmato公司设计生产和服务的机器人不仅仅只是新机器人，也有使用过的老旧机器人。对老旧机器人在技术改造中心里进行技术更新，使其能够完成新任务。

图4  机器人技术改造的结果表明：在机床设备制造领域中，无线通讯模块是非常经济、高效的解决方案

在对老旧机器人进行彻底的清理之后，按照需要进行检修、大修，并按用户的规定进行性能检验。随后，这种更新改造后的机器人进入自动化应用领域。其中一个非常重要的要求就是：机器人应在很短的时间内完成执行新任务的技术改造，并完成相应的电缆布线。一般情况下，仅电缆布线就需要两天时间。为了缩短这一时间，Irmato公司选择了Weidmüller公司的SAI无线通讯技术。机器人技术改造的结果表明：在机床设备制造领域中，无线通讯模块是非常经济、高效的解决方案（图4）。

可靠传递数据信号

Irmato的工程师们对无线技术非常满意。这样，他们只需考虑24V供电电源，在必要的情况下再加上机械手运动所需的压缩空气供应即可。过去，Irmato公司的工程技术人员们曾经使用过有线信号传输的系统，但在机器人领域中这种有线信号传输的方式往往稳定性不足，易出故障。随着机器人的运动，电缆使用一段时间之后其屏蔽层开始破损，这就必须更换电缆了。如此不仅带来了很高的原材料费用支出，而且也耽误了大量宝贵的时间。在采用了SAI无线通讯模块之后，实现了不用电缆也能够可靠传递数据信息的目标。

由Irmato公司提出的一个特殊要求是：不仅是一个无线连接的数据传输方式，而且是一个非常坚固耐用的数据传输方式。在当前已经实现的应用项目中，机器人把四个钢质零件放入CNC数控加工机床中，数控机床加工后再把它们从机床中取出，送入另一检测设备中，对数控机床加工的结果进行质量检验。另一个机器人把检测合格的零件从检测设备中取出，整齐排放在运输零件的托板上。利用激光传感器，机器人能够精确地知道托板的位置。经SAI无线通讯模块内部的评判分析单元，可以把传感器检测到的数据发送给上一级主控系统，保证了各个零件在托板上都有准确的位置。

在机器人从CNC数控机床上取出工件时，机器人的手臂首先进行的是旋转运动，以便零件上的冷却润滑液能够从机械手上全部流淌出去。这就要求无线通讯模块能够可靠的防水。另外，机器人工作环境中的粉尘也相当高。因此，Weidmüller公司IP67安全防护等级的无线通讯模块非常适合于Irmato公司防水、防尘的要求。

无线通讯模块通过初次应用考验

在机床和设备制造领域中，连接电缆已经不再“一统天下”了。例如，在移动式应用设备中，在动态性能要求的安装中，数据信号都可以利用无线传输仪器设备传输到运动中的、旋转着的设备和部件中。但其中时间控制要求严格、周期性的信号只能可靠地传输较短距离，大多数只有几米。

无线信号传输技术是一种无磨损的数据信号传输技术，还具有降低维护保养费用、提高可靠性等优点。但也要求在工业自动化环境下工作的无线通讯技术是一种坚固耐用的技术，如同有线电缆信号传输技术一样可靠。Weidmüller公司研发成功的SAI无线通讯模块已经成功地通过了第一次工业化应用的实践考验。