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什么是IO-Link协议?其接口如何定义?

IO-Link是一种点对点的、串行数字通信协议,它的目的是在传感器/执行器与控制器(PLC)之间进行周期性的数据交换。IO-Link协议最早由西门子提出,现在已经成为国际标准 IEC 61131-9。随着工业4.0的推进,IO-Link的使用越来越广泛。今天这篇文章,我们就来介绍下IO-Link协议及其接口的定义。

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工厂自动化按照功能的划分,可以分成执行层、现场层、现场控制层、车间控制层及管理层。如下图所示:

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执行层包括各种执行机构(阀、泵、电机等)和传感器,是工厂自动化的肌肉和末梢神经,它们接收来自上层的命令并完成指定的动作。

现场层包括各种分布式IO系统,它是工厂自动化的中枢神经系统。它把来自上层的控制指令,传达给执行层;并将执行层的信号反馈给控制层,起着信息中枢的作用;

现场控制层包括各种PLC系统,它是工厂自动化的大脑。它根据内部程序的要求及执行层的信号反馈,发出相应的指令,指挥执行层完成相应的动作;

车间控制层(MES)和管理层在管理层面上与各PLC系统进行通信,完成车间及工厂级的管理任务。

本文要介绍的IO-Link协议,是一种在执行层和现场层之间传递数据的协议。一个IO-Link系统由如下几个部分组成:
1)IO-Link主管(IO-Link Master);
2)IO-Link设备(IO-Link Device);
3)非屏蔽3-5芯标准线缆;
4)用于IO-Link参数配置的工具;

IO-Link主管(IO-Link Master)在IO-Link设备和PLC之间传递数据。它通常是一种分布式IO模块,模块上有IO-Link的连接通道。IO-Link设备(IO-Link Device)通过线缆连接到IO-Link主管的通道上,IO-Link主管(IO-Link Master)通过总线与PLC进行数据交换。如下图所示:

IO-Link

每一个IO-Link设备都要连接到IO-Link主管的一个通道上,因此IO-Link是一种点对点的通信协议,而不是一种总线协议。

IO-Link设备分为传感器和执行器两种:传感器通常是M12的四针接口,执行器通常是M12的五针接口。

根据IEC 60974-5-2,IO-Link设备(IO-Link Device)针脚的定义遵循如下规定:

1)针脚1(PIN1):24V电源正极;

2)针脚3(PIN3):0V

3)针脚4(PIN4):IO-Link通信或者标准IO输出;

IO-Link设备的针脚定义如下图:

IO-Link-Device-pin_def.PNG/

IO-Link主管(IO-Link Master)的针脚定义有两种:类型A(Port Class A)和类型B(Port Class B)。

在类型A中,针脚1、针脚3和针脚4与IO-Link设备的定义相对应。针脚2和针脚5未明确定义,通常IO-Link设备的厂家可根据需要自行定义。如下图:

port_class_A.png/

在类型B中,针脚1、针脚3和针脚4与IO-Link设备的定义相对应。针脚2和针脚5被用来提供额外的电源:其中针脚2为电源的正极,针脚5为电源的负极;如下图:

port_class_B.png/

当连接类型A的IO-Link主管时,可以使用三芯电缆;连接类型B的IO-Link主管时,要使用五芯的电缆。

好了,关于IO-Link协议及其针脚定义就先介绍到这里。欢迎扫描下方的二维码关注我们的微信公众号。

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什么是IO-Link协议?其接口如何定义?

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