本文主要介紹工業(yè)系統(tǒng)中用到的ST IO-Link 通信主站整體解決方案，包含以下5個方面的內容：

首先是IO-Link 在工業(yè)自動化中的應用；第二是ST IO-Link 主站收發(fā)器的介紹；第三是我們ST的IO-Link 主站評估板的介紹；第四是對IO-Link 主站參考設計方案的一些介紹；第五就是IO-Link 主站參考設計的演示。

工業(yè)自動化系統(tǒng)可以說由很多個層級組成，最頂層通常是工業(yè)以太網傳輸數據到工廠上層的控制中心或者監(jiān)控中心，中間層通常為一些PLC系統(tǒng)，進行一些專業(yè)化的過程處理，比如控制一條專門的流水線或者生產線。而在最底層，通常是很多的工業(yè)傳感器，比如溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器，或者是接近距離傳感器以及一些執(zhí)行器，比如閥門、動燈、繼電器或者接觸器等，這些皆用來進行物理量的收集和控制。

在這些層級之間，也會有一些模塊或者網關進行轉換和處理工作。因此，在傳統(tǒng)的工業(yè)系統(tǒng)之中，現(xiàn)場有很多不同的電平標準和通信協(xié)議，這樣的模塊化和通用性就會比較差。因為現(xiàn)場既有模擬信號，比如說是4到20毫安電流環(huán)，以及模擬電壓信號，同時又有數字信號。在這樣的環(huán)境中，模擬信號會特別容易受到惡劣現(xiàn)場環(huán)境的干擾。與此同時，模擬量傳輸的傳感器或者執(zhí)行器也無法進行現(xiàn)場的遠程配置或校準診斷等工作。 為了解決工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中最后一段數據到傳感器和執(zhí)行器的傳輸，如前面所描述的一些類似痛點，我們引入了專門的數字接口IO-Link,在傳感器和工業(yè)現(xiàn)場總線的接口模塊之間實現(xiàn)了全數字化的傳輸。雙向的數據傳輸就使得現(xiàn)場量的參數化交互和信息的診斷以及回傳具有了可能性。使用這種技術，就可以實現(xiàn)遠程的條件監(jiān)控和終端設備的可預見性維護，從而很好緩解生產線的停線問題。

它的優(yōu)點包括：

第一，無論是純數字式的傳感器，或者是經過數字量化之后的模擬傳感器，以及不同類型的執(zhí)行器，都可以實現(xiàn)統(tǒng)一接入，從而實現(xiàn)簡單化和標準化的系統(tǒng)構架。 第二，數字信號的傳輸會比模擬信號的傳輸抗干擾能力更強，因此系統(tǒng)的可靠性也會更強。 第三，通過數字信號的雙向傳輸，可以使用更智能、更先進的執(zhí)行器或傳感器，就可以更容易地實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)控和系統(tǒng)診斷保護功能。這樣的話，生產線的任何問題和狀態(tài)都可以得到實時的監(jiān)控和維護，保證整個生產線的可靠性、可維護性和可升級性，從而保證實現(xiàn)最小的停線時間。

下面是有關IO-Link 技術的具體內容

首先，IO-LINK標準的定義實現(xiàn)了傳感器或執(zhí)行器到控制系統(tǒng)之間的數據傳輸、處理、配置以及診斷信息的交互。其次，這是一種簡單的點對點的通信構架，即一個master 端口對接一個設備端口。然后，它可以實現(xiàn)現(xiàn)有的一些通信構架的兼容，比如線纜和接口實現(xiàn)復用。同時，IO-Link 系統(tǒng)也具有向后兼容的升級能力，因為該系統(tǒng)master 端都是使用數字二進制的串行通信方式與設備進行交互，反之亦然。

可以說IO-link 使系統(tǒng)變得更簡單：

第一，這是一個通用化的標準通信方式，遵從IEC61131-9。 第二，IO-Link 是智能化的通信系統(tǒng)的，解決了控制主機到終端設備的最后一段距離的數字化信息交互和傳輸。 第三，IO-Link 簡單即用，它可以說是即插即用，可以與現(xiàn)有的一些系統(tǒng)設備實施兼容。

ST在IO-Link通信解決方案中所提供的一些相關產品及方案

首先，在這個通信系統(tǒng)里，連接上位機控制器端的被稱之為IO-Link Master，即為后續(xù)會提到的一些主要關鍵方案。其次，ST在IO-Link Master項目上能提供一些通信芯片，如L6360。在另外一面的傳感器或者執(zhí)行器端，即IO-Link Slave端， ST在這個IO-Link Slave從站項目上可提供的通信芯片為L6362A和L6364。 根據標準，這種三線點對點的通信方式很容易就能夠與一些現(xiàn)有的傳感器執(zhí)行器的標準端口相兼容，比如M12的標準的工業(yè)連接器和M12標準的接頭線。另外，它的優(yōu)勢還包括可以在一個線纜里既實現(xiàn)點對點的雙向的信號傳輸，還實現(xiàn)master端對傳感器執(zhí)行器的一般供電需求。根據目前工業(yè)的一般要求，這個線纜的最大長度為20米，里面的三根線分別是24v、0v以及數據線。 該芯片的L+最大可以支持500毫安。如果還需要更大的電流，也有其他的一些L+驅動器，包括Load Switch IPS等產品，可以提供更大的電流，也可以進行外加。IO-Link通訊速度一般可以達到230.4K一個COM3的波特率，同時還具有狀態(tài)指示及檢測等功能。

對于IO-Link 的一些具體應用特點，L6360和L6362A所組成的通信收發(fā)器系統(tǒng)，可以支持IO-Link的三種標準數據，分別是COM1(4.8k)、 COM2 (38.4K)和COM3（230.4K）模式。這樣的通信系統(tǒng)可以滿足所有現(xiàn)代標準，工業(yè)化傳感器的和執(zhí)行器的要求: 第一，它可以快速并非常簡單地對傳感器或執(zhí)行器進行配置，或者是再重新配置。 第二，它可以廣泛地應用于各種標準化的傳感器或者執(zhí)行信息的系統(tǒng)。 第三，作為一個數字化的通信系統(tǒng)，相比于傳統(tǒng)的模擬信號傳輸系統(tǒng)，可以降低功耗以及提高系統(tǒng)的效率。 第四，它有完整的診斷和保護功能，可以提高相關系統(tǒng)的可靠性。因此，它可以非常廣泛地應用于驅動各種數字化的傳感器和執(zhí)行器，以及PLC的輸入和輸出模塊，從而實現(xiàn)并滿足工業(yè)4.0的各種需求。