在工業(yè)4.0工業(yè)環(huán)境中，設(shè)備和系統(tǒng)之間的高效通信對于優(yōu)化生產(chǎn)力和確保無縫和增強(qiáng)的運(yùn)營至關(guān)重要，這就是IO-Link如此重要的原因。作為一個革命性的標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議，IO-Link協(xié)議用于機(jī)器對機(jī)器的通信，旨在取代模擬量和數(shù)字量，并實(shí)現(xiàn)智能2路通信。隨著IO-Link wireless（IO-Link的無線擴(kuò)展）的出現(xiàn)，工業(yè)自動化領(lǐng)域在靈活性、敏捷性和附加優(yōu)勢方面取得了重大飛躍。在這篇文章中，我們將探討IO-Link的技術(shù)特征和IO-Link Wireless為工業(yè)帶來的優(yōu)勢，以及虹科IO-Link Wireless解決方案。

什么是IO-Link？

IO-Link是一種點(diǎn)對點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化通信協(xié)議，有助于工業(yè)自動化應(yīng)用中傳感器和執(zhí)行器之間的監(jiān)測和控制數(shù)據(jù)交換。它充當(dāng)橋梁，將現(xiàn)場級別的設(shè)備與自動化級別的控制系統(tǒng)主站連接起來，從而實(shí)現(xiàn)集成和增強(qiáng)功能。與模擬或數(shù)字信號相反，IO-Link有助于雙向通信，允許交換過程數(shù)據(jù)和有價(jià)值的診斷信息。

#01

IO-Link協(xié)議

IO-Link協(xié)議的核心是在主站設(shè)備（也稱為控制器設(shè)備）架構(gòu)上運(yùn)行，其中主站設(shè)備充當(dāng)中央控制器，并與單個網(wǎng)絡(luò)中的多個IO-Link設(shè)備進(jìn)行通信。通信通過標(biāo)準(zhǔn)的3芯電纜進(jìn)行，該電纜為連接的設(shè)備供電并促進(jìn)雙向數(shù)據(jù)通信。IO-Link協(xié)議不僅確保了主站和設(shè)備之間的高速可靠通信，而且還支持各種數(shù)據(jù)傳輸模式，包括循環(huán)、非循環(huán)和事件驅(qū)動通信，以滿足多樣化的自動化需求。此外，IO-Link還支持實(shí)時診斷，可實(shí)現(xiàn)高效監(jiān)控和預(yù)測性維護(hù)。

IO-Link協(xié)議是一種全面的通信標(biāo)準(zhǔn)，旨在實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動化設(shè)備之間的高效靈活交互。該協(xié)議包含各種關(guān)鍵組件，包括通信端口、模式、數(shù)據(jù)類型和傳輸速度。這些通信端口位于主站上，用作與終端設(shè)備連接的物理接口，并便于橋接到現(xiàn)場總線或以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)應(yīng)用的不同，可以使用四種通信模式：IO-Link模式支持雙向通信，DI模式將端口配置為輸入，DQ模式配置為輸出，停用模式僅停用端口。

#02

IO-Link的優(yōu)勢

作為一種先進(jìn)的通信協(xié)議，IO-Link即使在其有線容量方面也具有一些獨(dú)特的優(yōu)勢。而一旦切換到IO-Link wireless，這些優(yōu)勢都會得到增強(qiáng)。

增強(qiáng)的數(shù)據(jù)可用性和診斷功能

鑒于其雙向信息特性，IO-Link提供高級診斷功能，能夠?qū)崟r監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)、運(yùn)行狀況和性能。這樣可以實(shí)現(xiàn)主動維護(hù)，減少計(jì)劃外停機(jī)時間，并優(yōu)化整體系統(tǒng)的可靠性和效率。它還提供對過程數(shù)據(jù)和傳感器信息的實(shí)時訪問，從而實(shí)現(xiàn)更快的決策和更高的操作可見性。這增強(qiáng)了整體系統(tǒng)性能，并允許采用智能自動化策略。

簡化接線

IO-Link大大簡化了工業(yè)自動化設(shè)置中的布線過程。通過使用單根標(biāo)準(zhǔn)電纜進(jìn)行電源和數(shù)據(jù)通信，它降低了布線的復(fù)雜性，最大限度地減少了安裝時間，并降低了材料成本。一旦發(fā)展到IO-Link Wireless，安裝將變得更加簡單，這將在后文中展開探討。

遠(yuǎn)程設(shè)備參數(shù)化

IO-Link允許對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程配置和參數(shù)設(shè)置。這消除了手動調(diào)整的需要，簡化了設(shè)備設(shè)置，并能夠快速更改操作設(shè)置，從而增強(qiáng)了靈活性并減少了重新配置期間的停機(jī)時間。

互操作性和靈活性

與IO-Link Wireless一樣，IO-Link遵循標(biāo)準(zhǔn)化的通信協(xié)議，確保不同制造商的設(shè)備之間的互操作性。這為選擇和集成設(shè)備提供了靈活性，允許整個自動化系統(tǒng)的無縫通信。

#03

IO-Link傳感器

IO-Link的多功能性使其能夠用于連接各種傳感器。IO-Link傳感器提供先進(jìn)的功能和診斷能力，為生產(chǎn)過程提供有價(jià)值的見解。這些傳感器可以測量溫度、壓力、距離等變量，從而在工業(yè)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)精確控制和監(jiān)測。作為一種開放代碼協(xié)議，IO-Link與供應(yīng)商無關(guān)，這意味著機(jī)器制造商、系統(tǒng)集成商等可以使用不同供應(yīng)商的IO-Link傳感器，IO-Link Wireless同樣如此。

IO-Link wireless

IO-Link的拓展

IO-Link Wireless建立在IO-Link協(xié)議的基礎(chǔ)上，提供與IO-Link設(shè)備的無線連接。它利用先進(jìn)的無線技術(shù)在工業(yè)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)無縫可靠的通信。IO-Link Wireless保留了IO-Link的優(yōu)勢，同時引入了專為滿足現(xiàn)代工業(yè)需求而定制的額外優(yōu)勢。

IO-Link wireless協(xié)議是作為全球無線通信標(biāo)準(zhǔn)而開發(fā)的，用于取代工廠自動化中的電纜，用于遠(yuǎn)程傳感器/執(zhí)行器控制和監(jiān)控。它建立在現(xiàn)有的IO-Link協(xié)議（IEC 61131-9）之上，并擴(kuò)展了其功能。IO-Link Wireless的可靠性級別為1e-9數(shù)據(jù)包錯誤率（PER），對關(guān)鍵數(shù)據(jù)使用重復(fù)機(jī)制來確保低延遲。該機(jī)制由無線電的物理層自動實(shí)現(xiàn)和控制，基于ACK\NACK啟動，并受CRC32保護(hù)。

該協(xié)議使用高斯頻移鍵控（GFSK）調(diào)制，該調(diào)制以其抗干擾的魯棒性而聞名，這使得設(shè)備更不受噪聲影響且更可靠。IO-Link Wireless 可確保每個無線主站與多達(dá) 40個節(jié)點(diǎn)（傳感器、執(zhí)行器或 I/O 集線器）進(jìn)行5毫秒的確定性延遲通信。每個5毫秒周期由3個子周期組成，每個子周期持續(xù)1.6毫秒，以不同的頻率進(jìn)行通信。下行鏈路部分由無線主站廣播到所有無線設(shè)備，上行鏈路部分在定義的時間段內(nèi)以時間多路復(fù)用消息的形式從設(shè)備發(fā)送。

IO-Link Wireless在未經(jīng)許可的2.4GHz工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療（ISM）頻段運(yùn)行，旨在與現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)共存。為了避免與Wi-Fi等其他無線系統(tǒng)發(fā)生空中碰撞，它采用了黑名單和自適應(yīng)跳頻機(jī)制。黑名單通過使用約80個1MHz寬的頻道來防止與Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)發(fā)生潛在沖突。通過將列入黑名單的Wi-Fi信道映射到定義的格式，IO-Link Wireless可以與在2.4GHz ISM頻段運(yùn)行的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)共存。跳頻進(jìn)一步確保了最佳性能并減少了干擾影響。它為每次傳輸改變頻道，因此PER值為1e-9，在可靠性方面可與有線連接相媲美。

IO-Link wireless

近年來，工業(yè)自動化取得了顯著的進(jìn)步，這得益于改變游戲規(guī)則的IO-Link wireless技術(shù)。在有線標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議IO-Link的成功基礎(chǔ)上，IO-Link Wireless在工業(yè)控制系統(tǒng)領(lǐng)域開辟了新的可能性，提高了生產(chǎn)力。因此，IO-Link Wireless提供的優(yōu)勢超越了IO-Link，這主要表現(xiàn)在以下方面：

提高可擴(kuò)展性

與有線IO-Link相比，IO-LinkWireless提供了更高的可擴(kuò)展性。其無線連接的方式允許更靈活、適應(yīng)性更強(qiáng)的安裝和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展。將額外的IO-Link設(shè)備集成到網(wǎng)絡(luò)中不再需要大量重新布線，從而確保快速擴(kuò)展以適應(yīng)不斷變化的運(yùn)營需求。IO-Link Wireless經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，即使在支持大量設(shè)備的情況下也能保持低延遲和高可靠性。單個IO-Link Wireless主站可以無縫處理多達(dá)40個IO-Link Wireless設(shè)備，巧妙地分為5個軌道。反過來，無線主站中的每個軌道可以有效地管理多達(dá)8個IO-Link Wireless設(shè)備。

為了優(yōu)化介質(zhì)利用率，無線主站的所有軌道同時在不同的頻率上運(yùn)行，從而保證了最佳的通信環(huán)境。IO-Link Wireless單元進(jìn)一步擴(kuò)展了系統(tǒng)的功能，最多可容納3個主站和總共120個IO-Link Wireless設(shè)備，突出了這項(xiàng)尖端技術(shù)提供的卓越可擴(kuò)展性。

提高裝配線效率

無線通信消除了IO-Link設(shè)備之間的物理連接需求，降低了裝配線上布線的復(fù)雜性。這種簡化的設(shè)置不僅節(jié)省了時間，還降低了安裝和維護(hù)過程中人為錯誤的風(fēng)險(xiǎn)。

事實(shí)證明，IO-Link Wireless可以顯著提高制造業(yè)的裝配線效率。通過消除對傳統(tǒng)電纜的需求，該技術(shù)在裝配過程中提供了更高的靈活性和移動性。通過傳感器、執(zhí)行器和中央控制系統(tǒng)之間的無縫通信，實(shí)時數(shù)據(jù)交換可以及時調(diào)整，優(yōu)化生產(chǎn)流程。由于無需布線，簡化了安裝和維護(hù)過程，減少了設(shè)置時間，并有助于更快地重新配置裝配線。IO-Link Wireless能夠同時連接多個設(shè)備，可提高生產(chǎn)率并最大限度地減少停機(jī)時間。操作人員可以輕松重新定位傳感器和執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)動態(tài)調(diào)整，并促進(jìn)敏捷且適應(yīng)性強(qiáng)的制造流程。因此，裝配線效率顯著提高，從而提高了生產(chǎn)率并減少了停機(jī)時間。

靈活集成IO-Link傳感器

IO-Link Wireless在傳感器放置和重新定位方面提供了更大的靈活性。不受有線連接的限制，傳感器可以根據(jù)需要輕松移動或重新定位，從而更快地重新配置生產(chǎn)線。這種靈活性使制造商能夠優(yōu)化其工藝，適應(yīng)不斷變化的生產(chǎn)要求，并實(shí)現(xiàn)更好的整體系統(tǒng)性能。

由于虹科IO-Link Wireless設(shè)備能夠?qū)O-Link、數(shù)字和模擬信號轉(zhuǎn)換為IO-Link Wireless信號，因此可以無縫集成此類傳感器和執(zhí)行器，同時與供應(yīng)商無關(guān)。由于不受束縛，這些部件現(xiàn)在幾乎可以安裝在機(jī)器上的任何位置——包括移動部件和難以觸及的地方。

降低部署和維護(hù)成本

消除與傳統(tǒng) IO-Link 相關(guān)的物理電纜和連接器，降低了材料和人工成本。IO-Link Wireless 無需專用布線基礎(chǔ)設(shè)施，可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效的部署。無線架構(gòu)還降低了電纜損壞的風(fēng)險(xiǎn)，從長遠(yuǎn)來看減少了維護(hù)和更換費(fèi)用。

高級傳感器診斷

IO-Link Wireless通過從機(jī)器或生產(chǎn)線上的任何位置提供實(shí)時傳感器數(shù)據(jù)來增強(qiáng)診斷功能。這樣可以進(jìn)行主動維護(hù)，因?yàn)榭梢约皶r識別和解決潛在問題，從而最大限度地減少計(jì)劃外停機(jī)時間。詳細(xì)的診斷信息（如溫度、振動、旋轉(zhuǎn)、濕度、電壓和信號質(zhì)量）可以被無線監(jiān)控，提高整體系統(tǒng)的可靠性，并實(shí)現(xiàn)預(yù)測性維護(hù)策略。作為一種工業(yè)協(xié)議，IO-Link Wireless可以將這些數(shù)據(jù)直接發(fā)送到PLC和其他基于云的本地工業(yè)應(yīng)用，以便立即進(jìn)行過程和分析。

虹科

IO-Link wireless解決方案

虹科IO-Link Wireless解決方案正在為機(jī)器和生產(chǎn)線帶來新的可能性，提高其靈活性和產(chǎn)能，同時保持成本效益。通過在工廠內(nèi)實(shí)施智能和超可靠的無線通信，工廠可以實(shí)現(xiàn)以前無法實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用，從而提高了運(yùn)營效率、優(yōu)化了生產(chǎn)并增強(qiáng)了適應(yīng)性。虹科解決方案適用于工業(yè)環(huán)境中的一系列關(guān)鍵領(lǐng)域，如運(yùn)輸軌道和輸送系統(tǒng)、機(jī)器人和協(xié)作機(jī)器人、改造和狀態(tài)監(jiān)測、智能機(jī)床、轉(zhuǎn)臺和轉(zhuǎn)盤，以及機(jī)器優(yōu)化和數(shù)據(jù)收集.通過采用這些創(chuàng)新的無線解決方案，企業(yè)可以提升他們在管理運(yùn)營、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)整體績效提升方面的智能。

IO-Link Wireless代表了工業(yè)自動化的重大進(jìn)步，為已建立的IO-Link協(xié)議提供了無線替代方案。它提供的優(yōu)勢——如改進(jìn)的可擴(kuò)展性、更高的裝配線效率、IO-Link傳感器的靈活集成、降低的制造成本和先進(jìn)的傳感器診斷，使其成為希望優(yōu)化其運(yùn)營和產(chǎn)品的制造和工業(yè)專業(yè)人士的有力選擇。虹科IO-Link Wireless解決方案將這些優(yōu)勢變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，為工業(yè)自動化領(lǐng)域提供可靠、高效的無線通信平臺。通過采用IO-Link Wireless技術(shù)，制造商可以將效率和生產(chǎn)力提升到新的水平，推動其運(yùn)營進(jìn)入工業(yè)自動化的未來。