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

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

　　1　智能機床的無線通信——IO-Link Wireless

　　機器制造商一直缺少能夠處理高性能和快速旋轉應用的無線通信技術。傳統(tǒng)的無線通信解決方案不適合低延遲、可擴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準而設計，有效滿足這個需求。

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

　　(1)對于機器制造商

　　l 為安裝在旋轉端的傳感器和執(zhí)行器提供無線通信;

　　l 為整機及其環(huán)境部署統(tǒng)一無線通信;

　　l 對機器設置和校準進行無線控制和監(jiān)測;

　　l 對實際工裝過程中進行實時控制和監(jiān)測;

　　l 無線傳感器數(shù)據(jù)收集，用于預測性維護、機器性能優(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)設置和精確的反饋信息設置機床動作;

　　l 監(jiān)控模具加工過程的質量和異常情況;

　　l 實時監(jiān)控工件質量并調(diào)整工藝參數(shù);

　　l 通過預測性維護減少停機時間;

　　l 及早發(fā)現(xiàn)有缺陷的設備;

　　l 為保證質量添加流程跟蹤參數(shù);

　　l 提高安全性。

　　2　應用案例——IO-Link Wireless

　　(1)無線智能夾具

　　智能機床綜合了機械、自動化、計算機等多種先進技術，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床提供多種優(yōu)勢：

　　l 在夾緊設置時，準確的力讀數(shù)可以使操作員能夠進行精確的夾緊，并避免夾緊過度而損壞工件，或夾緊不足導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量(因為異常夾緊力可能表明零件不合格或加工問題)和預測性維護(所需的力較高可能表明機器磨損)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，并有助于質量控制記錄和數(shù)據(jù)庫的建立。

　　(2)無線傳感

　　測量與設備相關的各種參數(shù)，如溫度、振動和濕度等，可以在磨削、銑削、鉆孔或其他設備功能的運行過程中提供幫助。設備操作員可以獲得有關工藝和質量的實時信息，并進行實時監(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)終端設備集成

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

　　(2)機器集成

　　在機器內(nèi)部旋轉端、移動組件或固定平臺中，集成著許多無線設備(最多時可能達到數(shù)百個)，通過網(wǎng)橋(TigoBridge)可以連接標準的IO-Link設備，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)字設備。

　　(3)解決方案

　　所有無線設備都通過 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)應用程序或云進行通信，以實現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)、數(shù)據(jù)分析和監(jiān)控 。

　　4　總結

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

　　無線 IO-Link是此類應用中唯一值得考慮的工業(yè)電纜級無線通信技術。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)場驗證的承受數(shù)千旋轉的能力。

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

　　公司介紹

　　南京誠達工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有限公司，創(chuàng)立于2012年，是工業(yè)實時通信和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領域整體解決方案提供商。作為中國第一批通過PROFINET認證的企業(yè)、第一家獲得西門門子PROFINET技術合作的伙伴企業(yè)、第一家IO-Link會員以及首批國際認證的PROFINET和IO-Link能力中心，誠達工業(yè)可以為各類主流工業(yè)實時通信協(xié)議提供整體的解決方案。誠達工業(yè)的核心團隊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，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，不斷追求誠的境界!誠達工業(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推進工業(yè)文明!