【導讀】過去，每種現場總線（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議，這意味著自動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。為了解決這些問題，制造商在其設備中設計了現場總線接口，但隨著傳感器和執行器尺寸不斷縮小，這種方法變得不切實際。
IO-Link?有望讓幾乎所有工廠傳感器或執行器實現“智能化”，從而能夠與過程控制器進行通信并共享有價值的數據。這篇博文探討了IO-Link的開發原因、工作原理、使用場合和局限性。
為什么要開發IO-Link？
過去，每種現場總線（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議，這意味著自動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。為了解決這些問題，制造商在其設備中設計了現場總線接口，但隨著傳感器和執行器尺寸不斷縮小，這種方法變得不切實際。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，并需可以通過過程控制器遠程配置（雙向通信）。這些因素是推動IO-Link發展成為全球標準化接口的主要驅動力，該接口能夠適配所有設備制造商生產的小型設備。這些設備可以輕松集成到任何使用IO-Link*主站的網絡（現場總線或工業以太網）中。IO-Link傳感器需要向后兼容傳統二進制傳感器，以便更輕松地集成到現有工廠系統中。
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。參見圖1。每個從站只能連接到一個IO-Link主站，但IO-Link主站可以服務多個從站。
圖1 - IO-Link系統
IO-Link主站充當網關，橋接相連從站與過程控制器使用的上游工業網絡之間的鏈路（圖2）。
圖2 - IO-Link如何融入工廠自動化架構
IO-Link是一種串行數字點對點協議，其中每個從站都連接到IO-Link主站上的一個物理端口。該協議不需要復雜的尋址，采用標準化連接器（通常是M8或M12）和非屏蔽三線電纜，安裝簡單、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：端口的行為類似于數字輸入。
DQ：端口的行為類似于數字輸出。
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。
周期性通信發生在正常工作期間，IO-Link主站驅動“過程數據”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（服務數據）。例如，IO-Link主站可能會在從站上電后向其發送新配置，或在關斷前請求從站配置。事件數據也是非周期性的，出現在有意外情況發生時，并根據嚴重程度（通知、警告和錯誤）向控制器發出報告。
IO-Link可以用在哪里？
IO-Link非常適合工廠自動化應用，包括：
自動化裝配線：實現快速安裝和迅速轉換生產運行
機床：傳感器參數設置（溫度、壓力、氣流），實現快速設置并使故障傳感器更易于識別和更換
輸送帶：速度和停止點可以根據負載動態改變
個性化制造/單件小批量生產：IO-Link易于遠程配置，為個性化制造賦予靈活性
液壓系統：IO-Link能夠滿足所有關鍵要求，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？
務必注意，IO-Link并非設計用于支持所有類型的傳感器或執行器。它每個周期只能傳輸最多32字節的過程數據，因此不適合傳輸工業成像設備所用攝像頭或掃描儀等裝置產生的大量數據。大約2ms（典型值）的生產周期足以滿足大多數工廠自動化要求，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/收發器(PHY)。我們的4端口/8端口IO-Link主站和從站收發器都集成了降壓調節器和LDO，同時擁有±60V電纜接口保護，可在惡劣工業環境中穩定可靠地工作。
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*此處使用的“主站”(master)一詞與IO-Link產品名稱商標有關，因此我們允許使用該詞。
(來源：ADI公司，作者：Brian Condell和Michael Jackson）
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