IO-Link助力工厂设备数字化智能化升级
一、IO-Link的基本概念
1、IO-Link：
与现场总线和工业以太网不同，IO-Link是新的技术协议，它不是一种现场总线，而是一种点到点的通讯。使设备层（传感器、执行器）与控制器的连接能够实现标准化IO，这样控制器就能直接访问到设备层，而不是仅仅停留在远程IO模块或者扩展IO模块，能够将传统的和智能的传感器/执行器集成在自动化系统中。
一般来说，IO-Link系统由IO-Link从站和IO-Link主站构成。IO-Link从站有IO-Link设备、传感器、执行器等等，通过标准三芯/五芯电缆连接到IO-Link主站设备上。
2、标准三芯/五芯电缆：
连接IO-Link主站和IO-Link从站的电缆。标准三芯电缆用于连接传感器，标准五芯电缆用于连接执行器（多出来的两根线用于连接电源）。
3、IO-Link master：IO-Link主站
①接收和获取通过三芯/五芯电缆传递过来的传感器/执行器的数据，然后再通过总线/协议等传递给控制器（PLC/MCU/CPU等）进行处理；
②接收和获取控制器传递过来的控制指令等等，将它转换成IO-Link协议，最终传递给传感器/执行器。
4、IO-Link slave：IO-Link从站
①具有IO-Link协议的传感器/执行器，此时直接连接到IO-Link master
②IO模块，用于连接传统的传感器/执行器，将传统的传感器/执行器转换成具有IO-Link协议的传感器/执行器，然后跟IO-Link master连接。相当于传统的传感器/执行器+IO模块=具有IO-Link协议的传感器/执行器。
二、传统传输模式&IO-Link传输模式
1、传统信号的传输模式
底层设备（传感器等）连接到远程IO模块或者扩展IO模块连接，再通过现场总线连接到控制层（控制层再通过工业以太网连接到信息层），或者直接通过工业以太网连接到信息层。
这些传感器有可能是开关类（数字开关信号）的，也有可能是过程类（模拟量信号，如电压、电流等），传统的传感器信号类型很多。
在传统的信号传输过程的致命弊端：
所有底层设备的信号要经过远程I/O模块或者扩展I/O模块的转换，经过转换之后，才把数据传给控制层或者信息层。所以控制层和信息层没有直接访问到底层设备的数据，实际上访问的是现场的I/O或者扩展I/O的数据，传统的传输方式有数据隔离。
尽管底下的传感器有很多信息，但是它只能获取到测量值，传感器的参数、诊断信息等等获取不到。
2、IO-Link全数字化传输——IO-Link解决了传统信号传输模式的弊端
IO-Link从站（底层设备）通过IO-Link标准电缆连接到IO-Link主站，再通过现场总线连接到控制层（控制层再通过工业以太网连接到信息层），或者直接通过工业以太网连接到信息层。
IO-Link全数字化的传输方式优势：
底层设备，不管是开关类的还是过程类的，都具备统一的IO-Link接口，所以信号传输过程是数字化传输过程，控制层或者信息层可以直接访问到底层传感器的过程值、参数、诊断信息等，传输过程是双向的，控制层和信息层能够给直接对远程的传感器进行参数配置。IO-Link解决了控制层、信息层与底层传感器的数据隔离，接口统一。
三、IO-Link的技术规范
四、IO-Link的技术优势
1、传统数据传输过程
五、IO-Link自动化系统结构
最底层：传统的数字量和模拟量I/O信号，有相应的IO-Link扩展模块去兼容。
IO-Link设备：IO-Link扩展模块、IO-Link智能传感器/执行器。
IO-Link 主站：必不可少的，通过现场总线与控制器通讯、数据交互，控制器再通过工业以太网把数据反馈给MES等信息层。
传统的数据流是从最底层依次往上一级一级往上传输，有了IO-Link之后，IO-Link主站有数据分享能力，除了将数据实时传输给控制器之外，可以通过主站上面的IoT接口，直接把数据传给信息层。
六、IO-Link应用
1、汽车行业的应用——电池装配线涂胶机器人
传统的信号传输：
压力传感器的损坏，都是由于压力冲击，导致压力冷膜片出现破裂，因此造成损坏。产生压力冲击的原因是阀门的开始停止、泵的开启停止，但是它持续的时间很短，是ms级别的，传统的信号传输无法检测和传输，所以设备的寿命无法得到保证。
IO-Link：
配置IO-Link压力传感器后，它可以对压力峰值进行检测记录并且计数，对于管道、罐体、液压系统内的压力冲击、水锤检测，有助于提示和改善工艺的结构，延长了设备的使用寿命。
4、医药行业——恒温恒压冷却系统
传统的信号传输：
回璐可能是24路或者48路，需要同时监控温度和流量，需要采用温度传感器、流量计，才能同时采集累计流量、瞬时流量和温度。
IO-Link：
配置带有温度检测的IO-Link电磁流量计，就可以同时采集和传输累计流量、瞬时流量和温度。只需要接一个IO-Link的端口到IO-Link的主站，布线简单、安装简单，优化了系统，节省了成本。
5、汽车零部件装配线快速布线应用
用来做快速布线，项目中有20个操作站，都需要对工位进行识别，装了具有IO-Link接口（RFID），每个操作站有很多的数字量I/O，加入了数字量IO-Link扩展I/O模块，再加上IO-Link主站，再通过现场总线接入控制器，布线简洁化。
6、柔性化生产
现在很多工厂都要求在同一条产线上生产不同的产品，而且时间无间隔。
例如检测温度，红外测温仪，需要检测不同材料的温度，每种不同的材料需要设置不同的参数，以前需要停下生产线去设置参数，然后再进行下一个产品的加工，有了IO-Link，再切换材料的时候，直接在屏幕上设置参数，可以提高设备的工作效率。
7、OEM设备远程维护
在疫情影响的背景下，OEM设备商（离心机等），对于OEM等大型厂，对于非标、传统的维护方式由维修人员到现场进行维修，耗时耗力。有了IO-Link可以将状态、故障诊断等等信息远程地传递到设备维护站，实现远程智能维护，降低维护成本。
注:文中图片来自来自IO-Link协会公开直播课
