電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）I/O-Link是一種標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議，用于調(diào)節(jié)工業(yè)系統(tǒng)中的傳感器并與控制器進(jìn)行交互，被譽(yù)為通向各種執(zhí)行器和傳感器的最后一環(huán)。

現(xiàn)在工業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)的各種測(cè)量傳感器都需要具備足夠的靈活性，能夠簡(jiǎn)單快捷地對(duì)傳感器參數(shù)進(jìn)行修改，能夠與其他傳感器互連混合運(yùn)行，這都需要靈活的通信接口技術(shù)支持，I/O-LINK正在助力工業(yè)4.0智能制造時(shí)代下的工業(yè)控制與通信、工業(yè)數(shù)字化與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新應(yīng)用不斷落地。

從老式傳感到I/O-Link智能傳感

工業(yè)場(chǎng)景中，傳統(tǒng)的典型的傳感器流程由模擬傳感元件獲取傳感信息，經(jīng)過模數(shù)/數(shù)模等一系列轉(zhuǎn)換后，將數(shù)據(jù)傳給PLC，PLC再對(duì)傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)通常都是以模擬格式傳輸?shù)街髟O(shè)備或控制器，并且從設(shè)備單向傳輸?shù)街髟O(shè)備。

可以很明顯地看到，此間有多個(gè)模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換的步驟，這既增加了流程復(fù)雜度，增加了數(shù)據(jù)被干擾的可能，限制了功能的使用，同時(shí)這樣的流程成本和空間占用都很高。隨著場(chǎng)景需求的不斷變化，工業(yè)自動(dòng)化需要傳感器可以將更多功能集成到流程中，解決更多問題。

后來工業(yè)場(chǎng)景引入了二進(jìn)制傳感器網(wǎng)絡(luò)，并在IEC標(biāo)準(zhǔn)中做了定義。二進(jìn)制傳感器網(wǎng)絡(luò)的引入解決了一些傳統(tǒng)傳感器通信的物理層上的問題，但數(shù)據(jù)仍然局限于從傳感器到主機(jī)的單向通信。而且，這種架構(gòu)下的傳感器也必須手動(dòng)校準(zhǔn)，并不方便。

隨著時(shí)代的發(fā)展，數(shù)據(jù)變得越來越重要，數(shù)據(jù)可以在工廠智能中心被機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)加以利用，使整個(gè)工廠能夠更有效地獲取對(duì)設(shè)備制造過程的新見解，并提供實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)。為了應(yīng)對(duì)工廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求，I/O-Link鏈路開始引領(lǐng)工業(yè)自動(dòng)化的轉(zhuǎn)型。

I/O-Link傳感器架構(gòu)保留了二進(jìn)制傳感器架構(gòu)能提供的所有優(yōu)點(diǎn)，并添加了雙向數(shù)據(jù)傳輸，傳感器不再局限于向上位傳送數(shù)據(jù)，還能接收主機(jī)的信息。I/O-Link鏈路主控提供二進(jìn)制傳感器數(shù)字輸入、數(shù)字輸出和I/O-Link鏈路通信。這種靈活性也讓I/O-Link能夠輕松加入到現(xiàn)有的工業(yè)傳感器系統(tǒng)中。進(jìn)而與網(wǎng)關(guān)功能相結(jié)合，系統(tǒng)即可成為現(xiàn)場(chǎng)總線I/O節(jié)點(diǎn)。

I/O-Link打通底層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信的“最后一公里”

工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)的需求選擇了I/O-Link，I/O-Link也的確給工業(yè)自動(dòng)化提供了強(qiáng)大的助力，I/O-Link越來越廣泛地被使用到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，被譽(yù)為打通了底層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信的“最后一公里”。

在工業(yè)傳感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，I/O-Link位處于整個(gè)架構(gòu)中的最底層，不與任何其他工業(yè)通信協(xié)議沖突，是一種專為傳感網(wǎng)絡(luò)而生的通信技術(shù)，I/O-Link通過與控制層連接打開工業(yè)互聯(lián)的大門，但是它最基礎(chǔ)的能力是獨(dú)立于現(xiàn)場(chǎng)總線不受其影響打通底層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的通信困擾。

具體來看，系統(tǒng)中的I/O-Link鏈路功能減少了維護(hù)所需的時(shí)間并增加了正常運(yùn)行時(shí)間，這些傳感器設(shè)備可以通過從控制器下載的參數(shù)設(shè)置進(jìn)行及時(shí)配置。機(jī)器停機(jī)不再需要重新配置設(shè)備。這節(jié)省了大量現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)間，是極具成本效益的。

I/O-Link還允許持續(xù)診斷并改進(jìn)數(shù)據(jù)記錄和錯(cuò)誤檢測(cè)。這對(duì)于整個(gè)工廠能夠更有效地獲取對(duì)設(shè)備制造過程的新見解，并提供實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)很有幫助。

當(dāng)然I/O-Link最重要的還是打通了工業(yè)通信底層架構(gòu)，帶來了靈活的傳感配置、可靠的數(shù)字信號(hào)通訊，以及拓展性更強(qiáng)的雙向通訊能力。I/O-Link分組傳輸?shù)姆绞皆赑LC和底層傳感之間分配了多個(gè)子站，子站對(duì)傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行整合再向上傳輸，越往上通訊布線越簡(jiǎn)潔。

此外工業(yè)環(huán)境有時(shí)惡劣，需要一些特殊防護(hù)以確保I/O-Link設(shè)備和集群可以在這些條件下運(yùn)行。I/O-Link在這方面設(shè)定了最低EMC/電磁兼容性性能要求，確保I/O-Link設(shè)備能夠承受一些常見的瞬態(tài)問題。

小結(jié)

隨著工業(yè)自動(dòng)化升級(jí)，部署的傳感器數(shù)量仍在不斷增加，更多傳感器和更多端口也讓工業(yè)控制系統(tǒng)上需要更多的I/O接口，I/O Link將在其中不斷發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，助力工業(yè)通信。