【導讀】過(guò)去，每種現場(chǎng)總線(xiàn)（如MODBUS、Profibus）都有各自的連接器，用于將傳感器或執行器連接到支持的協(xié)議，這意味著(zhù)自動(dòng)化工程師必須了解其工作原理的細節，并選擇正確的電纜和輸入卡。為了解決這些問(wèn)題，制造商在其設備中設計了現場(chǎng)總線(xiàn)接口，但隨著(zhù)傳感器和執行器尺寸不斷縮小，這種方法變得不切實(shí)際。
IO-Link?有望讓幾乎所有工廠(chǎng)傳感器或執行器實(shí)現“智能化”，從而能夠與過(guò)程控制器進(jìn)行通信并共享有價(jià)值的數據。這篇博文探討了IO-Link的開(kāi)發(fā)原因、工作原理、使用場(chǎng)合和局限性。
為什么要開(kāi)發(fā)IO-Link？
過(guò)去，每種現場(chǎng)總線(xiàn)（如MODBUS、Profibus）都有各自的連接器，用于將傳感器或執行器連接到支持的協(xié)議，這意味著(zhù)自動(dòng)化工程師必須了解其工作原理的細節，并選擇正確的電纜和輸入卡。為了解決這些問(wèn)題，制造商在其設備中設計了現場(chǎng)總線(xiàn)接口，但隨著(zhù)傳感器和執行器尺寸不斷縮小，這種方法變得不切實(shí)際。除了尺寸變得更小之外，制造流程還要求傳感器能夠傳輸溫度和壓力等物理量的讀數，并需可以通過(guò)過(guò)程控制器遠程配置（雙向通信）。這些因素是推動(dòng)IO-Link發(fā)展成為全球標準化接口的主要驅動(dòng)力，該接口能夠適配所有設備制造商生產(chǎn)的小型設備。這些設備可以輕松集成到任何使用IO-Link*主站的網(wǎng)絡(luò )（現場(chǎng)總線(xiàn)或工業(yè)以太網(wǎng)）中。IO-Link傳感器需要向后兼容傳統二進(jìn)制傳感器，以便更輕松地集成到現有工廠(chǎng)系統中。
IO-Link如何工作？
IO-Link系統由從站（傳感器或執行器）和IO-Link主站組成。參見(jiàn)圖1。每個(gè)從站只能連接到一個(gè)IO-Link主站，但IO-Link主站可以服務(wù)多個(gè)從站。
圖1 - IO-Link系統
IO-Link主站充當網(wǎng)關(guān)，橋接相連從站與過(guò)程控制器使用的上游工業(yè)網(wǎng)絡(luò )之間的鏈路（圖2）。
圖2 - IO-Link如何融入工廠(chǎng)自動(dòng)化架構
IO-Link是一種串行數字點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議，其中每個(gè)從站都連接到IO-Link主站上的一個(gè)物理端口。該協(xié)議不需要復雜的尋址，采用標準化連接器（通常是M8或M12）和非屏蔽三線(xiàn)電纜，安裝簡(jiǎn)單、成本低。
IO-Link主站端口有如下四種工作模式：
IO-Link：端口用于雙向IO-Link通信。
DI：端口的行為類(lèi)似于數字輸入。
DQ：端口的行為類(lèi)似于數字輸出。
停用：“停用”模式可用于未使用的端口
IO-Link數據通信可以是周期性的，也可以是非周期性的。
周期性通信發(fā)生在正常工作期間，IO-Link主站驅動(dòng)“過(guò)程數據”的傳輸。
非周期性數據是“應請求”傳輸的，可以包含配置或維護信息（服務(wù)數據）。例如，IO-Link主站可能會(huì )在從站上電后向其發(fā)送新配置，或在關(guān)斷前請求從站配置。事件數據也是非周期性的，出現在有意外情況發(fā)生時(shí)，并根據嚴重程度（通知、警告和錯誤）向控制器發(fā)出報告。
IO-Link可以用在哪里？
IO-Link非常適合工廠(chǎng)自動(dòng)化應用，包括：
自動(dòng)化裝配線(xiàn)：實(shí)現快速安裝和迅速轉換生產(chǎn)運行
機床：傳感器參數設置（溫度、壓力、氣流），實(shí)現快速設置并使故障傳感器更易于識別和更換
輸送帶：速度和停止點(diǎn)可以根據負載動(dòng)態(tài)改變
個(gè)性化制造/單件小批量生產(chǎn)：IO-Link易于遠程配置，為個(gè)性化制造賦予靈活性
液壓系統：IO-Link能夠滿(mǎn)足所有關(guān)鍵要求，包括可靠的信號傳輸、溫度、壓力和液位等
IO-Link有什么局限性？
務(wù)必注意，IO-Link并非設計用于支持所有類(lèi)型的傳感器或執行器。它每個(gè)周期只能傳輸最多32字節的過(guò)程數據，因此不適合傳輸工業(yè)成像設備所用攝像頭或掃描儀等裝置產(chǎn)生的大量數據。大約2ms（典型值）的生產(chǎn)周期足以滿(mǎn)足大多數工廠(chǎng)自動(dòng)化要求，但不適合高速應用。此外，連接從站和IO-Link主站的電纜不能超過(guò)20米。
IO-Link如何為傳感器或執行器賦能？
ADI公司提供IO-Link從站和IO-Link主站物理層接口/收發(fā)器(PHY)。我們的4端口/8端口IO-Link主站和從站收發(fā)器都集成了降壓調節器和LDO，同時(shí)擁有±60V電纜接口保護，可在惡劣工業(yè)環(huán)境中穩定可靠地工作。
請訪(fǎng)問(wèn)以下頁(yè)面，了解有關(guān)我們IO-Link解決方案的更多信息。
*此處使用的“主站”(master)一詞與IO-Link產(chǎn)品名稱(chēng)商標有關(guān)，因此我們允許使用該詞。
(來(lái)源：ADI公司，作者：Brian Condell和Michael Jackson）
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