作為新工業(yè)革命的一部分，傳統(tǒng)機(jī)床正在迅速發(fā)展為智能機(jī)床。在工業(yè) 4.0 新技術(shù)的驅(qū)動下，新的創(chuàng)新應(yīng)用使得機(jī)床的效率更高、功能更強(qiáng)。要實(shí)現(xiàn)這些功能，需要在整個機(jī)床上集成傳感器和執(zhí)行器，進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)監(jiān)測和自動化控制。

　　然而，由于機(jī)床一直處于高速的旋轉(zhuǎn)、運(yùn)動中，很難連接線纜，因而在旋轉(zhuǎn)端集成傳感器和執(zhí)行器幾乎是不可能的。此外，為了提高機(jī)床效率、提升安全性、提高生產(chǎn)率和可追溯性，從實(shí)際加工點(diǎn)收集實(shí)時數(shù)據(jù)，也非常具有價值。

　　1　智能機(jī)床的無線通信——IO-Link Wireless

　　機(jī)器制造商一直缺少能夠處理高性能和快速旋轉(zhuǎn)應(yīng)用的無線通信技術(shù)。傳統(tǒng)的無線通信解決方案不適合低延遲、可擴(kuò)展性和電纜級可靠性的苛刻要求。無線IO-Link是專為高性能無線工廠自動化通信標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計，有效滿足這個需求。

　　無線IO-Link 可用于在惡劣的工廠環(huán)境中對快速旋轉(zhuǎn)的機(jī)器部件進(jìn)行實(shí)時控制和監(jiān)測。因此，它可以在智能機(jī)床的整個設(shè)計和開發(fā)階段以及日常運(yùn)行中用于各種應(yīng)用，并具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)對于機(jī)器制造商

　　l 為安裝在旋轉(zhuǎn)端的傳感器和執(zhí)行器提供無線通信;

　　l 為整機(jī)及其環(huán)境部署統(tǒng)一無線通信;

　　l 對機(jī)器設(shè)置和校準(zhǔn)進(jìn)行無線控制和監(jiān)測;

　　l 對實(shí)際工裝過程中進(jìn)行實(shí)時控制和監(jiān)測;

　　l 無線傳感器數(shù)據(jù)收集，用于預(yù)測性維護(hù)、機(jī)器性能優(yōu)化和分析。

　　(2)對于生產(chǎn)商和終端用戶

　　l 通過精確的參數(shù)設(shè)置和精確的反饋信息設(shè)置機(jī)床動作;

　　l 監(jiān)控模具加工過程的質(zhì)量和異常情況;

　　l 實(shí)時監(jiān)控工件質(zhì)量并調(diào)整工藝參數(shù);

　　l 通過預(yù)測性維護(hù)減少停機(jī)時間;

　　l 及早發(fā)現(xiàn)有缺陷的設(shè)備;

　　l 為保證質(zhì)量添加流程跟蹤參數(shù);

　　l 提高安全性。

　　2　應(yīng)用案例——IO-Link Wireless

　　(1)無線智能夾具

　　智能機(jī)床綜合了機(jī)械、自動化、計算機(jī)等多種先進(jìn)技術(shù)，并部署了大量的傳感器、執(zhí)行器。在夾具中集成的力傳感器可以為機(jī)床提供多種優(yōu)勢：

　　l 在夾緊設(shè)置時，準(zhǔn)確的力讀數(shù)可以使操作員能夠進(jìn)行精確的夾緊，并避免夾緊過度而損壞工件，或夾緊不足導(dǎo)致工件在加工過程中松動甚至彈出;

　　l 在加工過程中，監(jiān)控夾緊力可以為加工質(zhì)量(因?yàn)楫惓A緊力可能表明零件不合格或加工問題)和預(yù)測性維護(hù)(所需的力較高可能表明機(jī)器磨損)提供各種有價值的參數(shù);

　　l 加工后，存儲夾緊力數(shù)據(jù)可以增加制造過程的可追溯性，并有助于質(zhì)量控制記錄和數(shù)據(jù)庫的建立。

　　(2)無線傳感

　　測量與設(shè)備相關(guān)的各種參數(shù)，如溫度、振動和濕度等，可以在磨削、銑削、鉆孔或其他設(shè)備功能的運(yùn)行過程中提供幫助。設(shè)備操作員可以獲得有關(guān)工藝和質(zhì)量的實(shí)時信息，并進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和自動調(diào)整，還能支持異常工件和形狀變化。

　　3　無線IO-Link系統(tǒng)的集成

　　(1)終端設(shè)備集成

　　CoreTigo 的TigoAir SOM模塊可以直接集成到傳感器設(shè)備中，并像智能夾具一樣連接到傳感器或執(zhí)行器。專門設(shè)計的天線提供連接，電池提供所需的電力。

　　(2)機(jī)器集成

　　在機(jī)器內(nèi)部旋轉(zhuǎn)端、移動組件或固定平臺中，集成著許多無線設(shè)備(最多時可能達(dá)到數(shù)百個)，通過網(wǎng)橋(TigoBridge)可以連接標(biāo)準(zhǔn)的IO-Link設(shè)備，也可以通過多端口I/O集線器和網(wǎng)橋連接其他模擬/數(shù)字設(shè)備。

　　(3)解決方案

　　所有無線設(shè)備都通過 IO-Link無線協(xié)議與主站(TigoMaster)通信。主站通信是在OT層面上通過工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議或OPC-UA與PLC進(jìn)行自動化通信，并在IT層面上通過MQTT或OPC-UA 協(xié)議與企業(yè)應(yīng)用程序或云進(jìn)行通信，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)、數(shù)據(jù)分析和監(jiān)控 。

　　4　總結(jié)

　　無線通信對于機(jī)器制造商的價值體現(xiàn)在機(jī)器設(shè)計、開發(fā)、交付、部署以及制造商工廠持續(xù)支持的各個階段。 對于智能機(jī)床來說，可靠的通信是連接旋轉(zhuǎn)設(shè)備的關(guān)鍵且必要的組成部分。

　　無線 IO-Link是此類應(yīng)用中唯一值得考慮的工業(yè)電纜級無線通信技術(shù)。它具有 5 毫秒確定性低延遲、比其他無線協(xié)議(例如 Wi-Fi、Zigbee 和 BLE)高一百萬倍的可靠性和抗干擾能力，以及經(jīng)過現(xiàn)場驗(yàn)證的承受數(shù)千旋轉(zhuǎn)的能力。

　　誠達(dá)工業(yè)攜手CoreTigo 打造的無線 IO-Link 解決方案是一種標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議，也是 IO-Link 產(chǎn)品的一部分，是為下一代智能機(jī)床提供動力的最佳技術(shù)。

　　公司介紹

　　南京誠達(dá)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有限公司，創(chuàng)立于2012年，是工業(yè)實(shí)時通信和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域整體解決方案提供商。作為中國第一批通過PROFINET認(rèn)證的企業(yè)、第一家獲得西門門子PROFINET技術(shù)合作的伙伴企業(yè)、第一家IO-Link會員以及首批國際認(rèn)證的PROFINET和IO-Link能力中心，誠達(dá)工業(yè)可以為各類主流工業(yè)實(shí)時通信協(xié)議提供整體的解決方案。誠達(dá)工業(yè)的核心團(tuán)隊(duì)成員來自全球頂尖企業(yè)，擁有工業(yè)自動化和通信行業(yè)超過10年的研發(fā)和管理經(jīng)驗(yàn)，公司的專家級研發(fā)工程師、產(chǎn)品經(jīng)理和管理人士均具備全球協(xié)作能力。

　　心至誠，路通達(dá)，不斷追求誠的境界!誠達(dá)工業(yè)始終注重科技創(chuàng)新及人才培養(yǎng)，不斷探索，勇于開拓，持續(xù)致力于以信息通訊技術(shù)推進(jìn)工業(yè)文明!