IO-Link技术规范简介
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。
第九节 IO Link轴控制
第九节I/O Link轴控制一、概述I/O Link轴的控制是通过系统的FANUC I/O Link对伺服电机进行控制的一种方法。
该控制方法的特点是通过PMC对该轴的动作进行控制，同时该轴不能与系统控制的其他伺服轴进行插补，另外该轴还需要占用系统I/O Link的输入输出点。
因此，该轴通常用来对系统的外围机构进行固定动作的控制，完成某种特定的动作和运动。
通常情况下，当系统提供的基本轴不够用时，为了增加CNC的控制轴数，但不需要该轴进行插补的情况下，利用FANUC系统提供的Power Mate CNC管理功能可以对I/O Link 轴进行控制，从而实现特定的运动。
常见的应用包括刀库控制、旋转工作台以及生产线上的点位控制等。
本节将就上述功能进行介绍，通过示例程序演示梯形图的编辑和功能的实现。
二、硬件连接1．接口I/O Link轴的驱动是通过βi系列放大器完成的。
该放大器通过I/O Link接口与系统相连，系统通过PMC梯形图对该接口的控制，完成对I/O Link轴的控制。
由于I/O Link轴的控制是通过FANUC I/O Link实现控制的，因此需要占用I/O Link的128个输入点和128个输出点。
图9.2.1 I/O Link轴放大器的连接示意图2．地址分配如上图2.1.1所示，当使用I/O Link作为系统与放大器之间的通讯时，需要设定通讯地址。
通过该通道完成通讯。
由于通过I/O Link对该轴的进行控制，因此该轴的地址分配符合系统对I/O地址分配的原则。
对于系统侧而言，进行I/O模块的地址分配时，需要分配一个16字节大小的模块。
例如：OC02I或者OC02O。
对于本书中关于I/O Link轴设定方面的地址表示方法，通常表示为：如果从Y50开始分配，则在Y50进行分配：1.0.1.OC02O ，此时y＝50。
也就是说“y”表示开始的地址值。
在本节后面的叙述中，都将以X50与Y50作为起始地址进行叙述，但是在实际使用当中可以对其进行修改。
IO-Link模块安全操作保养规定
IO-Link模块安全操作保养规定IO-Link是一种数字通信协议，可以实现传感器、执行器与控制器之间的通信。
IO-Link模块是IO-Link通信的基本组成部分，广泛应用于自动化设备、机械、仪器仪表等领域。
为了确保IO-Link模块的安全操作和长期正常运行，我们制定了以下操作保养规定。
1. 操作规定1.1 上电与断电操作•上电前，先检查IO-Link模块的电源线路是否连接正确，电源线路的标志是否清晰。
•上电时，先连接好通信线路，再连接电源线路，注意电源电压的合适性。
•断电时，先断开电源线路，再断开通信线路。
1.2 其他操作•在操作IO-Link模块前，先了解模块的性能参数和功能特点。
•操作时，不要使用金属工具和手指直接触摸模块，以免产生静电。
•不要在模块上磨擦或刮擦，避免刮伤表面。
•不要非正常操作模块，避免对模块造成损坏。
•操作完毕后，及时清理IO-Link模块，避免灰尘和杂物对模块的影响。
2. 保养规定2.1 清洁保养•定期用干净软布擦拭IO-Link模块，保持外部干净卫生。
•不要使用酸、碱等腐蚀性的溶剂来清洁模块，以免损坏模块表面。
2.2 维护保养•认真保护IO-Link通信标志，避免被撕掉或涂污。
•定期检查IO-Link模块的固定螺丝，并及时拧紧，避免松动。
•定期检查IO-Link模块内部的电子元件的连接和接插情况，确保连接牢固。
•定期检查IO-Link模块的线路和元件，确保正常工作和使用寿命。
•不要将IO-Link模块置于高温、潮湿、尘土多、化学品等异常环境中，以免影响模块的正常运行。
3. 注意事项•在操作IO-Link模块时，遵守产品说明书和技术规范标准，确保安全、可靠地运行。
•严格禁止非授权人员擅自拆卸IO-Link模块内部任何部件或组件，避免对模块造成损伤或人员伤害。
•在储存IO-Link模块时，应放置在干燥、通风、温度适宜的仓库中，避免受潮、受热或者过度振动损坏模块。
•超出IO-Link模块的功能规范范围，是非法操作行为，也是非常危险的行为，请勿尝试。
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。
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。
西门子 通信模块 IO-Link Master CM 4xIO-Link (6ES7137-6BD0
SIMATICET 200SP通信模块IO-Link Master CM4xIO-Link (6ES7137-6BD00-0BA0)设备手册法律资讯警告提示系统为了您的人身安全以及避免财产损失，必须注意本手册中的提示。
人身安全的提示用一个警告三角表示，仅与财产损失有关的提示不带警告三角。
警告提示根据危险等级由高到低如下表示。
危险表示如果不采取相应的小心措施，将会导致死亡或者严重的人身伤害。
警告表示如果不采取相应的小心措施，可能导致死亡或者严重的人身伤害。
小心表示如果不采取相应的小心措施，可能导致轻微的人身伤害。
注意表示如果不采取相应的小心措施，可能导致财产损失。
当出现多个危险等级的情况下，每次总是使用最高等级的警告提示。
如果在某个警告提示中带有警告可能导致人身伤害的警告三角，则可能在该警告提示中另外还附带有可能导致财产损失的警告。
合格的专业人员本文件所属的产品/系统只允许由符合各项工作要求的合格人员进行操作。
其操作必须遵照各自附带的文件说明，特别是其中的安全及警告提示。
由于具备相关培训及经验，合格人员可以察觉本产品/系统的风险，并避免可能的危险。
按规定使用 Siemens 产品请注意下列说明：警告Siemens 产品只允许用于目录和相关技术文件中规定的使用情况。
如果要使用其他公司的产品和组件，必须得到 Siemens 推荐和允许。
正确的运输、储存、组装、装配、安装、调试、操作和维护是产品安全、正常运行的前提。
必须保证允许的环境条件。
必须注意相关文件中的提示。
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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。
主站每个端口都能够通过参数设置不同的响应时间。设备应用可以与主站循环同步，也可以使 同一主站不同端口的设备应用同步。
3.6 报文类型和结构
IO-Link根据过程输入数据以及过程输出数据的长度定义不同的报文类型。
要 建 立 通信 ， 主站 必 须确定 设 备 的通 信 参数 。 其中之 一 是 过程 数 据长 度 。根据 该 信 息， IOLink主站确定将何种报文用于该循环数据交换。在通信建立阶段，主站使用0类报文。报文类型包 括以下几种：
图3：IO-Link的SIO模式和通讯模式 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。
IO-Link至少定义了两种传输速率（波特率），即4.8和38.4kbaud。通常情况下，IO-Link设备 支持其中一种波特率，而IO-Link主站必须支持两种波特率。
循环时间由报文长度、主站和设备延时构成。波特率为38.4kbaud时，循环时间一般为2ms。 总时间取决于设备最短循环时间和主站后来允许的或通过参数设置的实际循环时间。
4
3 IO-Link 协议
系统数据交换包括三种基本数据类型：
循环数据（即过程数据） 非循环数据，即服务数据 事件
只有在收到IO-Link主站请求后，IO-Link设备才发送数据。非循环数据和事件由主站直接发送 明确请求，而循环数据请求将在主站IDLE报文之后发送。
3.1 过程数据（PD）
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
设备响应帧
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”。
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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技术规范简介
菲尼克斯电气中国公司 自动化产品经理：孙林宝
1 目录
1 目录 ........................................................................................................................................... 2 2 IO-Link 系统概述 ....................................................................................................................... 3
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பைடு நூலகம் 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
2 IO-Link 系统概述
IO-Link系统由IO-Link设备、标准的3线传感器/执行器电缆以及IO-Link主站构成，IO-Link设备 通常包括传感器、执行器或其组合。IO-Link主站能够具有不同设计，并具有不同的防护等级。IOLink系统架构举例如下：
图1：系统架构举例 IO-Link主站可配备一个或多个端口。每个端口只能连接一台IO-Link设备。因此，IO-Link属于
3.1 过程数据（PD）............................................................................................................. 5 3.2 服务数据（SD）............................................................................................................. 5 3.3 事件 ................................................................................................................................ 6 3.4 传输质量、重试、QoS ................................................................................................... 6 3.5 传输速率和同步率 .......................................................................................................... 6 3.6 报文类型和结构 .............................................................................................................. 6 4 参数数据交换............................................................................................................................. 8 5 IO-Link 系统结构 ..................................................................................................................... 10 5.1 IO-Link 设备.................................................................................................................. 10 5.2 IODD 和翻译工具 ......................................................................................................... 10 5.3 IO-Link 主站...................................................................................................................11 6 图 ............................................................................................................................................. 13 7 表 ............................................................................................................................................. 13 8 索引 ......................................................................................................................................... 13