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一文IO-Link技术详解



       如今,所有的工业制造商,无论规模大小,都在升级生产设施、制造能力和工程服务,向工业4.0概念或智能工业转型。目前有许多技术可以促进这种转型,使工作环境变得更安全,网络安全性和覆盖率更高,提高能源利用率。
 
       在工业现代化改造方面,IO-Link技术在所有的基于传感器的工厂级应用中占有显著的地位,该技术的优势是能够让普通工业传感器(即生产线中的接近传感器或压力传感器)实现智能化,热插拔连接,更换简便,支持多跳网络和预测性维护系统。
 
IO-Link是什么?
 
       IO-Link是首个连接工业网络底层传感器及执行器的标准化通信协议,遵从IEC 61131-9国际标准,可编程控制器和相关外围设备是该标准的基本内容。该技术本身的概念是,传感器或执行器与主控制器(即PLC)交换通信数据(诊断和配置信息),同时确保向下兼容工业IO模块。
 
       IO-Link位于工业网络体系架构的底层:PLC 控制器(或工业网关)与位于网络架构高层的工业现场总线相连,可以远程传输工业网络高层的数据信息。
 
IO-Link通信协议是什么?
 
       IO-Link是能够驱动工厂自动化环境中的数字传感器及执行器(标准IO设备)的点对点(半双工)数字通信协议。协议具有简单易用和即插即用的特点,以防故障传感器更换或向下兼容问题。因此,这是一个简单的串行通信协议,只需3根线,无需专用连接器及电缆:IO-Link使用传统的M5、M8或M12规格的标准工业连接器,可以连接最常见的任何工业传感器。从安装工作量和成本角度看,IO-Link技术对工业网络升级的影响很小。实际上,甚至可以继续使用以前的布线基础设施安装IO-Link设备。
 
       关于协议栈:按照最新的标准定义,IO-Link主站和设备收发器必须支持三种通信速度(COM1: 4.8 kbit/s、COM2: 38.4 kbit/s、COM3: 230.4 kbit/s),并且主站收发器具有模拟和数字(8位、12位或16位)两种通信模式。在COM3通信模式下,主站与设备之间传送一个典型的数据帧是2个字节,周期是400μs。
 
为什么可以即插即用?
 
       即插即用的实现方式是将所有参数都存储在主站,这样,在更换传感器时,即使是热插拔,传感器(在更好的情况下,是智能传感器,即设备)也会接收到设备配置所需的全部信息。主站存储的文件通常为.xml格式,包含有关传感器的所有信息(即型号、制造商、功能等),这个文件被称为IODD(IO-Link设备描述符)。一个传感器或执行器对应一个IODD。
 
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