在工業(yè)4.0工業(yè)環(huán)境中，設備和系統(tǒng)之間的高效通信對于優(yōu)化生產力和確保無縫和增強的運營至關重要，這就是IO-Link如此重要的原因。作為一個革命性的標準化協(xié)議，IO-Link協(xié)議用于機器對機器的通信，旨在取代模擬量和數(shù)字量，并實現(xiàn)智能2路通信。隨著IO-Link wireless（IO-Link的無線擴展）的出現(xiàn)，工業(yè)自動化領域在靈活性、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是一種點對點的標準化通信協(xié)議，有助于工業(yè)自動化應用中傳感器和執(zhí)行器之間的監(jiān)測和控制數(shù)據(jù)交換。它充當橋梁，將現(xiàn)場級別的設備與自動化級別的控制系統(tǒng)主站連接起來，從而實現(xiàn)集成和增強功能。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備（也稱為控制器設備）架構上運行，其中主站設備充當中央控制器，并與單個網絡中的多個IO-Link設備進行通信。通信通過標準的3芯電纜進行，該電纜為連接的設備供電并促進雙向數(shù)據(jù)通信。IO-Link協(xié)議不僅確保了主站和設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)和事件驅動通信，以滿足多樣化的自動化需求。此外，IO-Link還支持實時診斷，可實現(xiàn)高效監(jiān)控和預測性維護。

IO-Link協(xié)議是一種全面的通信標準，旨在實現(xiàn)工業(yè)自動化設備之間的高效靈活交互。該協(xié)議包含各種關鍵組件，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，用作與終端設備連接的物理接口，并便于橋接到現(xiàn)場總線或以太網網絡。根據(jù)應用的不同，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

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

增強的數(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，能夠實時監(jiān)控設備狀態(tài)、運行狀況和性能。這樣可以實現(xiàn)主動維護，減少計劃外停機時間，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)和傳感器信息的實時訪問，從而實現(xiàn)更快的決策和更高的操作可見性。這增強了整體系統(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)自動化設置中的布線過程。通過使用單根標準電纜進行電源和數(shù)據(jù)通信，它降低了布線的復雜性，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。

遠程設備參數(shù)化

IO-Link允許對設備進行遠程配置和參數(shù)設置。這消除了手動調整的需要，簡化了設備設置，并能夠快速更改操作設置，從而增強了靈活性并減少了重新配置期間的停機時間。

互操作性和靈活性

與IO-Link Wireless一樣，IO-Link遵循標準化的通信協(xié)議，確保不同制造商的設備之間的互操作性。這為選擇和集成設備提供了靈活性，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傳感器提供先進的功能和診斷能力，為生產過程提供有價值的見解。這些傳感器可以測量溫度、壓力、距離等變量，從而在工業(yè)應用中實現(xiàn)精確控制和監(jiān)測。作為一種開放代碼協(xié)議，IO-Link與供應商無關，這意味著機器制造商、系統(tǒng)集成商等可以使用不同供應商的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)議的基礎上，提供與IO-Link設備的無線連接。它利用先進的無線技術在工業(yè)環(huán)境中實現(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準而開發(fā)的，用于取代工廠自動化中的電纜，用于遠程傳感器/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），對關鍵數(shù)據(jù)使用重復機制來確保低延遲。該機制由無線電的物理層自動實現(xiàn)和控制，基于ACK\NACK啟動，并受CRC32保護。

該協(xié)議使用高斯頻移鍵控（GFSK）調制，該調制以其抗干擾的魯棒性而聞名，這使得設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 40個節(jié)點（傳感器、執(zhí)行器或 I/O 集線器）進行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，以不同的頻率進行通信。下行鏈路部分由無線主站廣播到所有無線設備，上行鏈路部分在定義的時間段內以時間多路復用消息的形式從設備發(fā)送。

IO-Link Wireless在未經許可的2.4GHz工業(yè)、科學和醫(yī)療（ISM）頻段運行，旨在與現(xiàn)有無線網絡共存。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跳頻機制。黑名單通過使用約80個1MHz寬的頻道來防止與Wi-Fi網絡發(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頻段運行的Wi-Fi網絡共存。跳頻進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步，這得益于改變游戲規(guī)則的IO-Link wireless技術。在有線標準協(xié)議IO-Link的成功基礎上，IO-Link Wireless在工業(yè)控制系統(tǒng)領域開辟了新的可能性，提高了生產力。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：

提高可擴展性

與有線IO-Link相比，IO-LinkWireless提供了更高的可擴展性。其無線連接的方式允許更靈活、適應性更強的安裝和網絡擴展。將額外的IO-Link設備集成到網絡中不再需要大量重新布線，從而確保快速擴展以適應不斷變化的運營需求。IO-Link Wireless經過精心設計，即使在支持大量設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40個IO-Link Wireless設備，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8個IO-Link Wireless設備。

為了優(yōu)化介質利用率，無線主站的所有軌道同時在不同的頻率上運行，從而保證了最佳的通信環(huán)境。IO-Link Wireless單元進一步擴展了系統(tǒng)的功能，最多可容納3個主站和總共120個IO-Link Wireless設備，突出了這項尖端技術提供的卓越可擴展性。

提高裝配線效率

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

事實證明，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，實時數(shù)據(jù)交換可以及時調整，優(yōu)化生產流程。由于無需布線，簡化了安裝和維護過程，減少了設置時間，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備，可提高生產率并最大限度地減少停機時間。操作人員可以輕松重新定位傳感器和執(zhí)行器，實現(xiàn)動態(tài)調整，并促進敏捷且適應性強的制造流程。因此，裝配線效率顯著提高，從而提高了生產率并減少了停機時間。

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線。這種靈活性使制造商能夠優(yōu)化其工藝，適應不斷變化的生產要求，并實現(xiàn)更好的整體系統(tǒng)性能。

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

降低部署和維護成本

消除與傳統(tǒng) IO-Link 相關的物理電纜和連接器，降低了材料和人工成本。IO-Link Wireless 無需專用布線基礎設施，可實現(xiàn)經濟高效的部署。無線架構還降低了電纜損壞的風險，從長遠來看減少了維護和更換費用。

高級傳感器診斷

IO-Link Wireless通過從機器或生產線上的任何位置提供實時傳感器數(shù)據(jù)來增強診斷功能。這樣可以進行主動維護，因為可以及時識別和解決潛在問題，從而最大限度地減少計劃外停機時間。詳細的診斷信息（如溫度、振動、旋轉、濕度、電壓和信號質量）可以被無線監(jiān)控，提高整體系統(tǒng)的可靠性，并實現(xiàn)預測性維護策略。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)應用，以便立即進行過程和分析。

虹科

IO-Link wireless解決方案

虹科IO-Link Wireless解決方案正在為機器和生產線帶來新的可能性，提高其靈活性和產能，同時保持成本效益。通過在工廠內實施智能和超可靠的無線通信，工廠可以實現(xiàn)以前無法實現(xiàn)的應用，從而提高了運營效率、優(yōu)化了生產并增強了適應性。虹科解決方案適用于工業(yè)環(huán)境中的一系列關鍵領域，如運輸軌道和輸送系統(tǒng)、機器人和協(xié)作機器人、改造和狀態(tài)監(jiān)測、智能機床、轉臺和轉盤，以及機器優(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營、促進可持續(xù)發(fā)展和實現(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——如改進的可擴展性、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的傳感器診斷，使其成為希望優(yōu)化其運營和產品的制造和工業(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，為工業(yè)自動化領域提供可靠、高效的無線通信平臺。通過采用IO-Link Wireless技術，制造商可以將效率和生產力提升到新的水平，推動其運營進入工業(yè)自動化的未來。