微精选

1.系统概述

SMC无线阀岛系统代表了一种创新的工业自动化解决方案，它通过无线通信技术替代传统的硬连线连接方式，特别适合安装在需要高柔性化生产与频繁更换夹具的KUKA机器人应用场景中。该系统主要由无线基本模块（Base Module）和无线远程模块（Remote Module）两大部分组成，通过2.4GHz工业频段并采用跳频扩频技术（FHSS）建立稳定可靠的通信连接，有效避免了工业环境中常见的电磁干扰问题。

在KUKA机器人焊接、搬运、抓取等典型应用中，传统有线阀岛经常因机器人连续多轴运动以及不正当的轨迹导致通信线缆弯折、扭转甚至断裂，特别是机器人末端执行器与3轴连接板之间的连接部分。SMC无线阀岛系统通过无线化解决方案彻底消除了这类故障隐患。同时显著减少了因夹具更换所需的重新配线时间，极大提升了生产线的整体效率。并且联网时间大大缩短，实测能够做到物理意义上的秒连。

SMC目前主推的无线阀岛系统包括两个主要系列：EXW1系列和EX600-W系列。EXW1系列作为新一代产品，具有结构紧凑、通信距离长（最远100米）和多协议支持的特点；而EX600-W系列则在半径10米范围内支持多达127个无线远程模块的扩展，适合需要高密度分布式控制的应用场景。

表：SMC无线阀岛系列对比(本篇案例使用的型号为EXW1)

2.硬件组成与规格

2.1 系统组件详解

SMC无线阀岛系统是一个完整的无线控制生态，由多个功能各异的硬件组件协同工作，为KUKA机器人提供可靠的气动控制能力。

• 无线基本模块（Base Module）：作为系统的核心控制单元，该模块通常安装在KUKA机器人控制柜内或固定工位上，通过标准工业网络协议（如PROFINET、EtherNet/IP或EtherCAT）与KUKA机器人控制器建立通信。基本模块负责管理所有连接的无线远程模块，协调数据交换时序，并实施通信加密保障数据安全。EXW1系列基本模块采用紧凑型设计，体积比前代产品减小约81%，重量减轻约79%，非常适合空间受限的应用场景。

• 无线远程模块（Remote Module）：这些模块分布式安装在KUKA机器人末端执行器或移动工装上，与气动阀岛直接连接，接收来自基本模块的控制指令并执行阀片操作，同时将传感器反馈信号发送回基本模块。远程模块可根据实际需求配置数字量输入/输出、模拟量输入或专用阀岛控制等多种功能规格。在EX600-W系统中，一个基本模块最多可连接127个远程模块，形成了极为灵活的扩展能力。

• 气动阀岛：SMC无线系统支持与多种型号的阀岛配合使用，特别是JSY1000、JSY3000和JSY5000系列阀岛，这些阀岛具备不同的流量特性和响应速度，能够驱动ø50至更大尺寸的气缸执行器。JSY3000系列最大流量为1.6 dm³/(s·bar)，而JSY5000系列则可提供3.6 dm³/(s·bar)的流量容量，满足不同负载的需求。

• 天线与附件：系统提供内置天线和外置天线两种配置选项，当模块安装在金属密闭柜内时，应选择外置天线型产品以确保通信质量。所有无线模块均配备高品质接头和安装附件，简化机械集成过程。

2.2 技术规格说明

表：SMC无线阀岛系统详细技术规格

SMC无线阀岛系统采用了多层安全措施保障通信可靠性。在物理层，模块具备足够的抗振动和抗冲击能力，适应机器人工作环境的严格要求。在数据链路层，系统采用SMC特有通信协议并实施内部加密机制，确保数据传输的安全性。此外，2.4GHz通信频率结合最快每2ms的自动跳频技术，能有效避免其他设备及工业噪音的干扰，保证无线通信的稳定性。

接下来就是配置的过程，需遵循先配置无线远程模块，再配置无线基本模块，再进行机器人网络配置的顺序(配置十几次得出的经验，这样最稳定……)。

3.无线阀岛参数设置

3.1 无线远程模块配置

无线远程模块作为执行机构，需要与基本模块建立稳定的无线连接，并根据实际应用配置适当的I/O参数

3.1.1打开SMC配置工具IOConfigurator

• I/O功能配置：根据连接的传感器和执行器类型，配置每个远程模块的I/O参数。数字量模块可配置输入滤波时间，防止信号抖动；模拟量模块可配置量程范围和采样频率；对于阀岛控制模块，需配置阀片类型和响应时间参数。特别注意，对于机器人的抓手控制，需要正确配置电磁阀的最小脉冲时间，确保可靠动作但不过度磨损。

  3.1.6属性配置
     3.1.6.1单击属性

• 诊断与监控设置：启用模块的状态监测功能，配置通信质量报警阈值。建议设置信号强度指示(RSSI)监控，当通信质量低于预设值时触发机器人安全响应。配置模块的看门狗定时器，在通信中断时自动将输出设置为安全状态，防止机器人误动作。本案例中并未使用诊断功能，故在后续的模块配置中，也无需再分配用于诊断的字节。

以下是一个典型的无线模块配置表示例：

表：SMC无线远程模块配置参数

3.2 无线基本模块配置

SMC无线阀岛的基本模块需要经过详细参数配置，才能与KUKA机器人系统建立稳定通信。EXW1系列基本模块支持通过Web界面或专用配置工具进行参数设置。

• 模块注册与配对：每个无线远程模块必须在基本模块中注册并获得授权，才能加入无线网络。使用SMC配置工具，在基本模块的’设备管理’界面中扫描并添加远程模块。模块注册成功后，系统会为其分配一个唯一的网络标识符，用于数据路由和管理。EX600-W系列支持最多127个远程模块的配对，而EXW1系列的具体数量需参考最新技术规格。

3.2.1打开SMC配置工具IOConfigurator

3.2.2连接无线基本模块

   1.24V直流电供电

   2.网线通网

   3.连接天线

   4.读卡器连接电脑并放在无线基本模块上

3.2.3登录管理员并更新数据

3.2.4系统设置

3.2.5注册从机

更改模式后就可以看到我们配置过的无线远程模块

选择频道001(这里对应的频道1就是插槽1)

理解“机架”（Rack）和“插槽”（Slot）是正确进行硬件组态的基础。你可以把它们想象成一个大型立体书架的框架和每一层的具体位置。

3.2.5切换到工作模式

• 网络参数配置：通过以太网连接至基本模块，访问其内置的Web服务器界面。在网络设置选项卡中，配置模块的IP地址、子网掩码和网关地址，这些参数必须与KUKA机器人PROFINET配置中的设置一致。选择适当的PROFINET设备名称，该名称应与在KUKA机器人控制器中分配的设备名称完全匹配。
  

3.2.6打开Netnames+

根据无线基本模块的MAC地址去分配设备名称，IP地址，子网掩码

• 通信参数优化：在无线设置菜单中，配置基本模块的无线通信参数。信道选择建议设置为’自动’，使模块能够自动选择干扰最小的通信信道。传输功率可根据实际通信距离调整，在通信质量良好的情况下，建议使用较低功率以减少无线网络干扰。数据更新周期应根据应用需求设置，对于机器人抓取等快速应用，建议设置为最短通信间隔(250ms)以确保实时性。

• 安全设置：启用SMC特有通信协议的内部加密功能，防止未授权访问。配置访问密码并设置MAC地址过滤，只允许预先授权的远程模块连接。这些安全措施在汽车焊装等大型自动化系统中尤为重要，可防止恶意干扰或误操作。

4.机器人系统配置

4.1 KUKA机器人PROFINET网络配置

将SMC无线阀岛集成到KUKA机器人系统中，需要正确配置PROFINET网络，这是确保通信稳定性的关键步骤。KUKA机器人通常作为PROFINET主站，而SMC无线阀岛作为从站设备。

4.1.1导入GSD文件：

从SMC官方资源获取最新版的GSDML（通用站描述）文件，该文件描述了SMC无线阀岛的设备特性与参数。

4.1.2设备添加：

   在PROFINET配置界面中，从设备列表中找到SMC无线阀岛对应的设备型号（EXW1），将其添加到设备组态区域。为无线阀岛分配唯一的设备名称和IP地址。

设备名称和IP地址以及子网掩码需要和我们用Netnames+给无线基本模块分配的一致

   1.勾选始终可用，在冷启动后会自动连接此设备，无需再手动联网

   2.用IOCTL函数联网时，对应的地址就是这里的用户识别号，建议用户识别号填IP地址最后一位

   3.将诊断报警作为提示信息发出需要勾选，否则断网不会报错。上文的诊断和这里的诊断不是一个概念，此处勾选只有断网时会报错，异常时不会。

4.1.3模块配置：

   根据实际使用的无线远程模块类型和数量，在设备槽位中添加相应的IO模块。例如，如果配置了16点数字量输出模块，则选择相应的子模块并确认其输入输出数据长度。务必记录每个模块的起始地址和数据长度，这些信息将在后续的机器人编程中使用。

   4.1.3.1配置诊断的模块

对应上文，这里选择无诊断

   4.1.3.2配置输入输出的模块

这里对应无线远程模块里的配置：

   输入点数8字节

   输出点数4字节

• 通信参数优化：针对机器人应用的特殊要求，需要优化PROFINET通信参数。在KUKA机器人PROFINET配置中，为SMC无线阀岛设置适当的看门狗时间（通常设置为100-200ms）和更新时间。对于需要快速响应的应用，可将更新时间设置为4-8ms，但需平衡网络负载与性能需求。

4.2 KUKA机器人I/O信号映射

完成PROFINET网络配置后，需要在KUKA系统中建立与SMC无线阀岛的I/O信号映射，使机器人程序能够访问这些信号。

4.2.1数字量输入/输出配置：

4.2.3打开设备列表，查看连接状态

   使用此功能前需要选择网卡