IO-LINK技术简介
第三版 IO-Link 手册说明书
IO-Link手册第三版请访问：/CN目录引言第4页第1部分：IO-Link简介第5页◆老派传感器第5页◆微型开关量传感器驱动第5页◆I O-Link：开放式低成本传感器接口第5页◆I O-Link节点第5页◆I O-Link系统第6页◆I O-Link接口在IEC 61131-9中被标准化为SDCI第6页◆物理层IO-Link标准化接口第6页◆物理层电气规范第7页◆自动化体系中的IO-Link第7页◆I O-Link：实现智能传感器第7页◆工业传感器生态系统第8页第6部分：提高系统性能第24页◆散热第24页◆测试A第24页◆测试B第24页◆测试C第24页◆热性能第24页◆分立解决方案第25页◆集成解决方案第25页◆选择TVS二极管第25页◆I O-Link保护电路第25页◆65 V（绝对最大值）如何帮助提供保护（对比40 V）第25页◆65 V绝对最大值的保护优势第25页◆小结第26页◆I O-Link信号摆率如何影响IO-Link电缆辐射？第26页引言当今的无风扇可编程逻辑控制器(PLC)和IO-Link®网关系统须消耗大量功率，具体取决于I/O配置（IO-Link、数字输入/输出、模拟输入/输出）。
随着这些PLC演变成新的工业4.0智能工厂，我们必须深谋远虑，实现更智能、更快速、更低功耗的解决方案。
这场革命的核心是一项名为“IO-Link”的新技术，能帮助实现灵活制造，从而改善工厂吞吐量，提高运营效率。
这项激动人心的新技术正使传统传感器转变为智能传感器。
ADI公司提供一系列先进的工厂自动化解决方案，并通过我们的IO-Link技术产品系列进一步改进性能，为实现工业4.0铺路架桥。
MAX22513是该产品系列的最新成员，这是一款微型双通道IO-Link收发器，集成了浪涌保护和DC-DC转换器，可减少热耗散并提高工厂车间传感器的稳定性。
为了帮助我们的客户缩短上市时间，我们与来自IO-Link联盟的软件协议栈供应商合作开发了一系列经过全面验证和测试的参考设计，本手册对此进行了详细说明。
IO-Link通信从站的设计
Ｋｅ ｒ ｓ １ 一Ｌｉ ｋ ｃ ｍｍｕ ｉａ ｉｎ；Ｏ —Ｌｉ ｋ ｓ ａ ｅ ｔ ｏ ｋ ｔ Ｉ —Ｌｉ ｋ ｓａ ｅ ｄ ｖ ｃ ； Ｏ —Ｌ ｎ ｒ ｎ ｃ ｉ ｅ ； ｙｗｏ ｄ ：０ ｎ ｏ ｎｃ ｔ ｏ Ｉ ｎ ｌ ｖ ｏ ｌ ｉ；Ｏ ｎ ｌ ｖ ｅ ｉｅ Ｉ ｉ ｋ ｔａ ｓ ｅｖ ｒ
ａ ａ ｙ ｉ ｔ ｏ ｓ ａ ｄ Ｉ —Ｌｉ ｋ ｓ ａ ｅ ｓ ａ ｋ ｃ ｎ ｂ ｅ ｉ ｎ ｄ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｌ ｎ Ｏ ｎ ｌｖ ｔ ｃ ａ ｅ ｄ ｓｇ ｅ ．Ｔｈ Ｏ —Ｌｉ ｋ ｓａ ｅ ｔ ｏ ｋ ｔｗａ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ， ｎ ｈ ｅＩ ｎ ｌｖ ｏ ｌ ｉ ｓ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ
摘 要 ： 了研 究 Ｉ — ｉｋ系统 结 构 、 为 Ｏ Ｌｎ 通信 机 制 以 及 开 发 应 用 ， 设 计 包 括 １ 可 ０一Ｌｎ ｉ ｋ通 用 开 发 模 块 （ １ 或 ０一
Ｌｎ ｉｋ通 信 从 站 ） 分 析工 具 以及 从 机 协 议 栈 在 内 的 １ 一 ｉｋ从 机 工具 包 。介 绍 了 Ｉ 、 ０ Ｌｎ Ｏ—Ｌ ｎ ｉｋ从 机 工 具 包 系 统 ， 给 出 了作 为 从 机 工 具 包 基础 和 核 心 模 块 的 Ｉ —Ｌ ｎ Ｏ ｉｋ从 站 的设 计 方 案 并 构 建 了 演 示 系 统 ， 试 结 果 验 证 了 测 １ 一 ｉｋ从 站 软硬 件设 计 的正 确 性 。Ｉ ０ Ｌｎ Ｏ—Ｌｎ ｉｋ从 站 的 设 计对 于研 究 Ｉ Ｏ—Ｌｎ ｉｋ系 统 、 信 模 式 以及 从 机 开 发 通 包 的后 续 开 发 有着 重要 意义 。 关 键 词 ： — ｉｋ通 信 ； — ｉｋ 机 工 具 包 ； — ｉｋ从 站 ； Ｉ Ｌｎ Ｏ Ｉ Ｌｎ 从 Ｏ Ｉ Ｌｎ Ｏ Ｉ Ｏ—Ｌ ｎ ｉｋ收 发器 ；Ｏ—Ｌ ｎ Ｉ ｉｋ从 站 协 议 栈
IO-Link技术规范简介
主站请求帧
设备响应帧
主站请求帧
设备响应帧
图5：2.1类帧 下列表格显示了报文各位的含义。
图6：主站指令/检查序列
值
含义
写入通道
读取通道
表2：R/W值
值
含义
过程数据 参数数据 诊断数据
服务 PDU
7
表3：数据通道值
值
含义
0类 1类 2 类（注意）
预留
表4：帧类型值
图7：设备检查/状态序列
值
含义
无事件
2.1 上电后............................................................................................................................. 4 3 IO-Link 协议............................................................................................................................... 5
SD和PD可以同一报文传输，也可以不同报文传输。下图为典型的数据交换结构：
主站请求帧
设响应帧
主站请求帧
设备响应帧
图4：IO-Link报文结构 要了解详细的报文结构，请参见“报文类型和结构”。
5
3.3 事件
事件发生后，设备将设置“事件标志”，然后将其以过程数据报文CHECK/STAT字节中第7位进 行传输。主站探测到事件标志位后，读取该事件。读取事件时，无法交换服务数据。这意味着，事 件或设备状态（如污染、过热、短路等）能够通过IO-Link主站传输到PLC或可视化软件。 IO-Link主站能够生成自己的事件和状态，并在相应的现场总线中进行传输。这些事件包括开路、 通信中止、过载等。
IO LINK控制(中文)
I/O LINK轴（以Oi为例）例：X20 1.0.1.OC02I 此时x=20Y20 1.0.1.OC02O 此时y=20在设定I/O模块的同时，确定参数960#3为0 确保CNC与AMP之间的通信设置不当出现54#报警I/O模块没有连接上硬件接线：B 放大器 JA35 EX IO 中接线当不使用外部减速挡块时，默认设置为0，采用无挡块回零方式参数设置：与普通的伺服电机具有相同的伺服设定急停互锁+超程 —超程初始化信号：信号相对简单，进行简单动作的控制这里的Y地址是CNC--→AMP 控制AMP执行指定的动作作用相当于平时所用的G地址信号这里的X地址是AMP--→CNC AMP反馈给CNC的信息目前AMP处在何种状态作用相当于平时所用的F地址信号操作：IO LINK控制方式由信号DRC的状态决定在操作时两种接口可以切换，但是由于两种接口的时序不同，改变时梯形图也要相应改变，通常上电时不要进行切换。
IO LINK运行方式大部分操作都是在JOG 和AUTO 两种方式下进行 它的方式可以独立于系统本身（HOST ）方式的影响 通常与HOST 的工作方式串在一起 保持一致Y22 Y23Y26#7 #6 #5 #4 #3 #2 #1 #0|参数的保存：在参数画面的操作与常规的参数输入/输出相同1把参数以程序的形式，转到我们平时可以看到的程序画面2 把参数传到存储卡（960#1设1）操作如图所示：1．）选择要传出的参数画面2．按下软键[<OPRT>]按下菜单扩展键[ ]3．按下[READ]键但是它的输入/输出是AMP (B放大器) 与CNC MEMORY 之间。
当AMP-→CNC [ READ ]CNC-→AMP [ WRITE ]关于存储的程序号：在8760中设定所传出参数的程序号范围当8760中设定2000时传出的参数的程序号为2010 （即：2000+N x10 ）注：N为放大器组号当该程序号已存在时设定3201#2 REP 是否将该程序覆盖。
IO-Link 通信协议及其在工业物联网应用领域的用途
IO-Link 通信协议及其在工业物联网应用领域的用途本文将简要介绍IO-Link 通信协议及其在工业物联网应用领域的用途。
然后，本文将介绍Maxim Integrated MAX14827A 收发器，以示范如何针对各种工业检测和安全应用来部署经济高效的工业物联网边缘层节点。
IO-Link 概述IO-Link (IEC 61131-9) 是一种点对点串行通信协议，针对包含传感器、执行器和低功耗微处理器的智能边缘层节点进行了优化。
它的基本形式是三线连接，可以切换模拟和数字信号（8 位、12 位和16 位）。
它简明、智能、高效且可配置，并具有提供更多信息和控制的能力，因而得到了广泛的工业支持。
在典型的工业安装中，多个IO-Link 主站可操作执行器，并从传感器收集数据；它们还能够动态地重新配置传感器和执行器。
可编程逻辑控制器(PLC) 可能包含多个IO-Link 主站，每个主站连接到一个或多个器件。
PLC 本身是局域网（例如现场总线）上的节点。
诸如工业以太网之类的更高速网络，在PLC 集线器和更高的企业或云级别之间传输数据和命令。
IO-Link 标准引脚分配根据M5、M8、M12 的圆形外形尺寸，将数据链路和电源连接组合在单个连接器中：其中M12 最为常用。
传感器连接器有四个引脚，执行器有五个引脚：IO-Link 主站器件通常有五引脚插座。
该标准定义了两个端口类，即端口A 和端口B：引脚1、3 和4 在两个端口类中执行相同的功能。
在端口A 中，引脚2 和5 未指定具体功能，但制造商通常使用引脚2 作为附加数字通信通道。
在端口 B 中，引脚 2 和 5 为具有较大需求的器件提供额外电源。
IO-Link 规范具有后向兼容性，并能够适应旧有设备。
主站可以使用标准输入输出(SIO) 功能来操作这些器件，将C/Q 串行链路转化为分立式数字I/O 端口。
SIO 还支持IO-link 传感器与传统输入模块结合使用。
【推荐下载】工业4.0时代IO-Link传感器是重要角色
张小只智能机械工业网张小只机械知识库工业4.0时代IO－Link传感器是重要角色传感器与其周围实现通信有哪些可能性，由于工业4.0的兴起这一问题变得越来越重要。
鉴于此，标准化的传感器也更多地配置了一些其他接口，如IO－Link通信接口。
超声波传感器适用于收放卷设备的监测，带有IO－Link接口的传感器还能提供传感器与目标物之间距离的数字信号 传感器的组网能力日益成为关键。
在工业4．0环境下，在传感器和执行器层面实现点对点通信终将成为IT支持的自动化最重要的核心技术之一。
Contrinex公司不仅提供各种各样的传感器，而且还提供标准化带IO－Link接口的传感器系列产品。
在不产生任何额外成本的前提下，用户可以决定是否希望利用IO－Link标准的优点或应用标准输出口。
除了IO－Link接口，Contrinex公司还提供带有传统PNP开关输出特性的，通用检测距离在0．6～40mm范围，直径从?3mm～M30以及方形外形的8mm×8mm～40mm×40mm的电感式传感器。
全金属的传感器Full－Inox系列也通过加装一个ASIC 芯片配备了满足工业4．0要求的IO－Link接口。
适用于恶劣条件的传感器 Contrinex新型全金属电感式传感器Full Inox Minature系列是市场上尺寸最小的全集成电感式传感器。
可供选择的产品的外形规格有M5和直径?4?mm两种，每种各有PNP或NPN两种版本，适用于任何狭窄环境和恶劣工况。
由于配备了ASIC带IO－Link－on－Chip，所有的PNP型均满足工业4．0的设计要求。
Contrinex公司不仅能提供带有IO－Link接口的一体化传感器，还形成了产品系列。
IO-Link技术规范简介
3.4 传输质量、重试、QoS
IO-Link是功能强大的数据传输系统，其运行电压为24V。某帧传输失败时，主站将重复发送两 次请求。只有第二次数据发送失败时，主站才会检测为通信中止，并向高层控制系统发送报告。主 站通过报文重复次数（重试次数）评估传输质量（QoS即服务质量）。
3.5 传输速率和同步率
帧类型
0 1 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 表1：报文类型
过程输入数据长度 [byte] 0 见下文 1 2 0 0 1
过程输出数据长度 [byte] 0 见下文 0 0 1 2 1
6
设备过程输入数据和输出数据之和超过两个字节时，使用1类报文。此时报文结构包括若干IOLink循环。
“服务数据”一节中的报文属于2.1类。设备发送一个字节的过程数据。在上方的图中，设备除了 发送一个字节过程数据外还发送一个字节服务数据。在下方的图中，主站向设备发送一个字节的服 务数据。
点对点通信系统，而不是现场总线。 主站
端口
设备
图2：IO-Link点对点连接
3
2.1 上电后
设备最初处于SIO模式（标准I/O模式）。主站端口可具有不同组态。端口设置为SIO模式时， 主站将其用作常规数字量输入端口。端口设置为通信模式时，主站将探测端口所连接的IO-Link设 备。该过程称为唤醒。
总线中。这就是现场总线中的IO-Link映射。如果IO-Link主站通过专用背板总线直接连接PLC（见 图1），IO-Link数据映射到该总线，然后传输到PLC，或从PLC传到IO-Link主站，再由主站继续传 输到IO-Link设备。IO-Link映射适用于PROFIBUS、Profinet、INTERBUS、AS-i和EtherCAT。
FANUC IO-LINK的设定
IO-LINK的设定一实习目的了解和掌握FANUC的IO单元和系统之间的硬件连线，掌握IO-LINK的软件设定，以及在调试或维修工作中进行信号强制的方法。
二 IO-LINK的相关概念对于对连接到IO单元的信号地址的定义，系统需要先确定每个IO单元在串行回路中的物理位置。
然后确定每个IO单元Xm/Yn的m、n单元的起始地址（当每个IO单元的起始地址定义好后，对应于IO单元上每个物理输入点就都具备了确定的地址）。
物理地址的表示含义：组、座、槽组：系统的JDIA到IO单元的JD1B、IO单元的JD1A到下一单元的JD1B，形成串行通讯。
每个从属的IO单元就一个组，组的顺序以离系统的连线顺序而依次定义为0、1···· 、n（n=15）座：对于特殊模块IO-UNIT来说，在一个组中可以连接有扩展单元。
因此，对于基本模块和扩展模块可以分别定义成0座、1座，对于其他的通用IO模块来说都是默认的0座。
槽：对于特殊模块IO-UNIT来说，在每个座上都有相应的模块插槽，定义时要分别以安装的插槽顺序1、2···、10来定义每个插槽的物理位置。
如图确定了IO 单元的物理连接顺序后，其相应的组号就确定了，然后可以通过系统的IO-LINK 的设定画面来定义每个IO 单元所对应的起始地址m/n 。
三：具体实习操作：1） 查看实际系统和外部IO 单元的连接顺序，确定每个IO 单元的组号。
2） 检查系统画面所诊断出的IO 单元的数量和实际的单元的数量是否一致。
操作：[SYSTEM ]→[PMC]→[PMCDGN]→[IOCHCK]→[IOLNK]3） 确定每个每个IO 单元的起始地址后，进入IO-LINK 的设定画面进行设定。
确定数量0座1槽2槽第0组第1组第2组操作：[SYSTEM]→[PMC]→[PMCPRM]→[SETTING]设定此参数为1，然后进入IO-LINK设定画面。
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IO-LINK技术简介
合肥安胜智能电子有限公司
2018-08-04
内容
•一、发展背景
•二、IO-LINK介绍
•三、IO-LINK系统组成•四、IO-LINK协议
•五、IO-LINK技术方案•六、小结
一、发展背景
•工业4.0
•是指利用物联信息系统(Cyber—Physical System 简称CPS)将生产中的供应，制造，销售信息数据化、智慧化，最后达到快速，有效，个人化的产品供应。
•工厂转型升级是一个复杂的过程，很多企业要考虑在旧和自动化设备引入新技术时遇到的兼容问题。
智慧型工厂需要连接工业现场所有的设备，如传感器、变送器、执行器、PLC控制器等。
因此，通信技术是这场升级的关键。
内容
•说到工业通信，我们会想起：EtherNet/IP、PROFINET、EtherCat、Modbus、TCP/IP、CC-Link等，这些协议已有15多年，且成本较高。
•IO-Link是一个动态的新开放协议标准，在点对点串口通信获得更大使用。
它是2008年由西门子研发并开始投用，在近年获得飞速的发展。
它的目标是在于工业4.0智能化生产，它特别适合与执行器和传感器的通信。
•PLC和传感器制造商联合在一起组成国际联盟共同推进IO-Link通信。
便IO-Link得到了很多公司的支持，如Allen Bradley和西门子。
很多大玩家都是这个联盟的一部分。
•IO-Link背后有一个很好的推动。
截至去年4月，已经有124家公司已经加入这个联盟，并在工业现场占有350万个节点。
因此，IO-Link技术将为传感器及工业4.0的发展带来新的发展。
内容
•在高度自动化的智能工厂场景中，IO-Link的优势已被证明而且它非常有用。
IO-Link通信标准使得从控制器到传感器的传输过程变得更加透明，尤其在工业4.0的发展趋势下，业界对IO-Link兴趣日益增大。
IO-Link通信标准提供了许多好处，最重要的是降低了机器的成本，使生产流程更有效，并能显著提高了机器和系统的可用性。
二、IO-LINK介绍
•什么是IO-Link？
•IO-Link（IEC 61131-9）是一种开放式标准串行通信协议，允许支持IO-Link的传感器、设备进行双向数据交换，并连接到主站。
IO-Link 主站可以通过各种网络，如现场总线进行传输。
每个IO-Link传感器都有一个设备描述（也叫IODD），PLC、HMI等工业信息系统可以使用这些数据进行即时操作或长期分析。
二、IO-LINK介绍•IO-LINK is simple.
二、IO-LINK介绍
二、IO-LINK介绍
二、IO-LINK介绍
•值得注意的是，IO-Link不是一种现场总线，而是兼容IO系统和现场设备之间的点对点通信协议。
因为IO-Link是一个开放的标准，所以设备可以集成到几乎任何现场总线或自动化系统中。
IO-Link 系统有很多优点，包括标准化和降低布线，增加数据可用性，远程配置和监控，简单的设备更换和高级诊断等等。
二、IO-LINK介绍
•技术特点与优势•(1) 标准化和降低布线•(2) 增加数据可用性•(3) 远程配置和监控•(4) 简单的设备更换•(5) 扩展诊断
三、IO-LINK系统组成
•IO-LINK主站
•IO-LINK设备(传感器、执行器、IO模块等 ) •非屏蔽3芯或5芯标准电缆
•IO-LINK设置工具
三、IO-LINK系统组成
三、IO-LINK系统组成
•IP65/67标准连接线：M12四芯或五芯
四、IO-LINK协议
•IO-Link接口(SDCI)：
•Single-drop digital communicaiton interface
四、IO-LINK协议
•上电后
•设备最初处于SIO模式（标准I/O模式）。
主站端
口可具有不同组态。
端口设置为SIO模式时，主
站将其用作常规数字量输入端口。
端口设置为通
信模式时，主站将探测端口所连接的IO-Link设备。
该过程称为唤醒。
四、IO-LINK协议
•唤醒过程中，主站发送一个已定义的信号并等待设备响应。
主站进行该工作时采用最高波特率，如果不成功将转向较低的波特率。
在每个波特率下，主站将尝试访问设备三次。
如果主站收到响应（即设备已被唤醒），两者将开始通信。
最初，两者交换通信参数，接着交换循环过程数据。
如果运行过程中移除了设备，主站将探测到通信中断，并像现场总线特有的功能一样，向控制系统发送报告，重复设备唤醒过程。
再次唤醒后，如有必要，将读取通信参数，使其生效，然后开始循环数据交换。
•如果主站中止通信，主站和设备都将回到初始模式，即SIO模式。
这称为回落。
四、IO-LINK协议
•SDCI技术在工业自动化中的应用地位.
四、IO-LINK协议
•IO-Link 操作模式：•IO-LINK
•DI
•DQ •Deactivated
四、IO-LINK协议
•IO-Link aprotocal
•传送速率：COM1,COM2,COM3
四、IO-LINK协议
•IO-Link aprotocal
•传送速率：COM1,COM2,COM3
四、IO-LINK协议
•IO-LINK设备(IODD文件)
•通过IO-Link协议，IO-Link设备提供过程数据和设备功能变量访问路径。
为便于设备识别或其它原因，某些变量已经定义。
生产商须通过已定义的索引区域创建设备变量。
这些信息都包含在IODD中。
四、IO-LINK协议
IODD文件:
描述了传感器设备的通用和强制属性,是作为一个包提供给用户的，它包括一个或者多个xml描述设备文件，和用png格式的图象文件。
四、IO-LINK协议IODD文件:
四、IO-LINK协议
IODD文件: 子元素DocumentInfo
四、IO-LINK协议
IODD文件: 子元素ProfileHeader
四、IO-LINK协议
IODD文件: 子元素ProfileBody
四、IO-LINK协议
IODD文件: 子元素ProfileBody
四、IO-LINK协议
IODD文件: 子元素CommNetworkProfile
四、IO-LINK协议
IODD文件: 子元素ExternalTextCollection
四、IO-LINK协议
IODD文件: 子元素Stamp
四、IO-LINK协议IODD文件: Data types
四、IO-LINK协议
IODD文件: Direct Parameter
四、IO-LINK协议SDCI接口
四、IO-LINK协议
Data of various categories are transmitted through separate communication channels within the data link layer
四、IO-LINK协议
四、IO-LINK协议
主站作用：
A Master accommodates 1 to n ports and their associated data link
layers. During start-up it changes the ports to the user-selected port modes, which can be INACTIVE, DI, DO, FIXEDMODE, or
SCANMODE. If communication is requested, the Master uses a
special wake-up current pulse to initiate communication with the
Device. The Master then auto-adjusts the transmission rate to
COM1, COM2, or COM3 (see Table 8) and checks the "personality"
of the connected Device, i.e. its VendorID, DeviceID, and
communication 544 properties.
四、IO-LINK协议PL层：
四、IO-LINK协议PL层：
四、IO-LINK协议DL层：
四、IO-LINK协议AL层：
四、IO-LINK协议AL层：
四、IO-LINK协议
主机与设备之间的数据读写：M-sequence
四、IO-LINK协议
索引的服务数据单元：ISDU
五、IO‐LINK技术方案
五、IO‐LINK技术方案
五、IO‐LINK技术方案
五、IO‐LINK技术方案
五、IO‐LINK技术方案
自主研制?借助外力快速成长?
ST已推出IO-Link的低成本应用解决方案：中央为传统PLC，周围一共有四个不同的传感器节点。
在PLC上可以使用ST的L6360作为主控制器(Master)，在每个传感器节点上配置一个L6362A收发器(slave)，通过IO-Link协议，即可实现双向通信。