隨著工業4.0的到來，智能自動化已經被定義為先進的控制、監控和診斷。然而，只有通過工業連接才能實現這種功能，因為工業連接可以將控制和機器設備統一在同一個平臺上，以實現連續的數據交換。
支撐工業連接的關鍵使能技術，是標準化的網絡和具有板載通信功能的設備。支持這些功能的協議很多。然而，并不是所有的工業協議都能滿足當今自動化所需的數據交換和智能要求，而IO-Link協議的創建就是為了滿足這些現代應用的廣泛需求。
IO-Link是一種有線點對點通信協議，便于設備之間進行智能雙向數據通信。通常情況下，IO-Link 主站(本地控制器)具有多個IO-Link端口，各種IO-Link設備可以分別插入其中。這些節點到節點的端點連接使IO-Link成為一種點對點通信協議。統一的IO-Link接口由IEC 61131-9標準定義。
01 與應用相關的通信模式
IO-Link通信協議使IO-Link控制器上的每個連接器端口都能夠實現四種通信模式。其中包括完全停用模式以及IO-Link、數字輸入(DI)和數字輸出(DQ)運行模式。
IO-Link運行模式支持與現場設備的雙向數據通信，在數據采集過程中通常被用于監測、測試和診斷。DI模式下的本地控制器端口接受數字輸入，在端口與傳感器連接時起作用，在這種情況下，端口充當輸入設備。相比之下，DQ模式的端口則作為數字輸出，通常在端口連接到執行器(在這種情況下，實際上是輸出設備)或系統可編程邏輯控制器 (PLC) 設置為直接向另一個IO-Link設備發送指令時使用。
值得注意的是，IO-Link主站上的端口可以隨時在不同模式之間切換。例如，連接到傳感器的控制器端口可以運行在DI模式下，然后在控制器請求來自傳感器的診斷和監測數據時，切換到IO-Link通信模式。
02 可操作的狀態通信
通過設置IO-Link設備來報告狀態，進而告知系統進行必要的調整和修正，從而可以實現機器監控。例如，在機床行業中，IO-Link壓力傳感器的用途之一就是驗證工件的夾緊壓力是否合適，以便在卸下材料的操作過程中實現無損且安全的夾持。在這里，IO-Link傳感器主要支持機床任務的優化，以減少故障的發生。
IO-Link設備還可以進行可操作的狀態通信，以支持增強的維護例程，從而最大限度地減少停機時間。例如，裝配機上的IO-Link位置傳感器可以持續報告末端執行器的位置，以確保沒有任何位置超出范圍或不對齊。
通過分析IO-Link設備提供的診斷數據，工廠的技術人員可以在錯誤和潛在故障發生之前進行預測和糾正。技術人員還可以識別機器或工廠中的薄弱環節，為未來企業層面的運營變化、采購決策和專屬機器的設計提供依據。
03 高級控制和自動化
在IO-Link裝置支持無需人工干預即可運行的功能的情況下，IO-Link控制器通常連接到主機系統或更高級別的PLC，以處理接收到的數據，然后直接或間接地命令執行機構做出適當的協調響應。這種自動化控制要求IO-Link系統通過標準化現場總線或以太網協議和布線連接到更高級別的控制器上。事實上，大多數IO-Link控制器都具有用于此類連接的現場總線或以太網端口。
涉及 IO-Link 系統的高級控制應用中的設備采用以下三種方式之一進行集成：
1. 直接連接到主機或PLC。
2. 連接到IO-Link主站并通過IO-Link協議進行通信。
3. 使用與IO-Link兼容的通信，并通過IO-Link集線器連接到IO-Link主站。
具有現場總線和以太網通信連接的IO-Link系統的另一個好處是允許遠距離連接，這反過來使安裝人員能夠將IO-Link控制器安裝在控制柜中或最外面的機器上，這對某些特定應用很有用。
IO-Link控制器可以用作能夠處理數字和模擬信號的低級控制器，為高級的組合應用帶來益處。在這里，它們可以：
■ 接收由XY平臺軸上IO-Link線性編碼器產生的數據。
■ 作為網關來處理數據。
■ 將處理后的IO-Link現場設備數據提交給PLC或其它系統控制器。
04 設備智能化
IO-Link的一個重要應用是使設備智能化。在類似于沒有(或只有少量)編程的傳統傳感器的設計中，這些支持IO-Link的設備尤其常見，它們可以接收指令、監控和執行自檢例程并產生數據。由于IO-Link除了提供基礎雙值(是、否或通過、失敗)數據外，還允許設備提供更多數據，因此也可以報告精確值。例如，過程自動化任務受益于IO-Link溫度傳感器，它可以連續報告監測區域或空間的精確溫度值，而不是簡單的高溫或低溫狀態報警。
IO-Link 用于智能現場設備的另一個好處是其物理連接的緊湊。這與現場總線和以太網接口的物理連接形成鮮明對比，后者有時會因體積過大而無法在現場微型設備上安裝。IO-Link智能組件也可以進行精確控制。例如，一旦場景滿足一組條件，就可以命令驅動器關閉，而不是基本的關閉和打開控制。
不過，在智能設備應用中使用IO-Link也有一些注意事項。盡管無線形式的IO-Link正在開發中，但它目前仍然主要是一種有線通信協議——因此它仍然受到硬布線的限制。為保持數據完整性，IO-Link主站到設備的布線不得超過20米。此外，由于IO-Link協議每個周期最多只能傳輸32字節的數據，因此不能與攝像機等現場設備一起使用，因為攝像機每分鐘可以生成許數MB的數據。
IO-Link 系統的用途非常廣泛，可以補充現有協議的不足，為幾乎無限的控制和數據采集系統提供支持。IO-Link系統簡單易用，只需一個IO-Link主站、應用設備以及與其連接的三線或五線電纜，因此得到了廣泛應用。即插即用的安裝和高性價比也是IO-Link的優勢所在。
關鍵概念：
■ IO-Link提供了將設備集成到高級控制系統中的三種方式。
■ 精確控制和緊湊性是應用IO-Link實現設備智能化的好處。
所有評論僅代表網友意見，與本站立場無關。