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Network and Fieldbus Component Technology

Net­work and field­bus com­po­nen­ts ena­ble smooth com­mu­ni­ca­tion bet­ween de­vi­ces and en­su­re ef­fi­cient data ex­chan­ge and con­trol in the net­work. These in­clu­de IO-​Link ma­sters, junc­tion boxes, swit­ches and ga­teways that re­lia­bly tran­smit data via In­du­strial Ether­net or IO-​Link.

The Most Important Facts at a Glance
Industrial Communication
Definition of IO-Link
IO-Link 的优点
IO-Link 通信
工业以太网
工业 4.0

The Most Im­por­tant Facts at a Glan­ce

  • IO-​Link is a stan­dar­di­zed com­mu­ni­ca­tion pro­to­col for sen­sors and ac­tua­tors.

  • The sy­stem com­po­nen­ts in­clu­de IO-​Link de­vi­ces, stan­dard ca­bles and IO-​Link ma­ster.

  • IO-​Link ma­sters from wen­glor ena­ble con­nec­tion to In­du­stry 4.0 and IIoT sy­stems.

  • IO-​Link 1.1 of­fers en­han­ced func­tio­na­li­ty, im­pro­ved dia­gno­stics and broa­der de­vi­ce sup­port.

  • In­du­strial Ether­net is con­si­de­red to be the suc­ces­sor to the tra­di­tio­nal field­bu­ses.

  • wen­glor pro­duc­ts that com­ply with the de­gree of pro­tec­tion IP67 are sui­ta­ble for de­cen­tra­li­zed in­stal­la­tion ou­tsi­de the con­trol ca­bi­net.

What Does In­du­strial Com­mu­ni­ca­tion Mean?

In in­du­stry, it is cru­cial to tran­smit in­for­ma­tion re­lia­bly. This data trans­fer ena­bles ma­chi­nes to com­mu­ni­ca­te with each other, con­trol pro­ces­ses, and al­lo­ws peo­ple to work ef­fi­cien­tly with ma­chi­nes. A sen­sor re­cords data such as tem­pe­ra­tu­re or pres­su­re in a sy­stem and for­wards it to a con­trol­ler. The con­trol sy­stem pro­ces­ses this in­for­ma­tion and sends com­mands to so-​called ac­tua­tors. Ac­tua­tors then per­form ac­tions, such as star­ting a motor or tur­ning on a light. They con­vert elec­tri­cal si­gnals into me­cha­ni­cal mo­ve­men­ts or other phy­si­cal ac­tions. The com­mu­ni­ca­tion paths and con­nec­tions in the data trans­fer can be dif­fe­rent. 

What Is IO-​Link?

IO-​Link (Input-Out­put-Link) is the first stan­dar­di­zed IO tech­no­lo­gy that ena­bles bi­di­rec­tio­nal com­mu­ni­ca­tion with sen­sors and ac­tua­tors. The sy­stem is based on a point-​to-point con­nec­tion bet­ween an IO-​Link ma­ster and a sen­sor, with each port of the ma­ster ha­ving a uni­que ad­dress.

With IO-​Link, dif­fe­rent data types such as pro­cess, dia­gno­stic and pa­ra­me­ter data can be read out, pro­vi­ding a com­pre­hen­si­ve over­view of the con­di­tion and func­tion of the sen­sors. Com­mu­ni­ca­tion bet­ween the IO-​Link ma­ster and the sen­sor is bi­di­rec­tio­nal, which al­lo­ws both the de­tec­tion of data and the pa­ra­me­te­ri­za­tion of the sen­sors. IO-​Link is sui­ta­ble for both new con­struc­tion of in­du­strial plan­ts (green­field) and for mo­der­ni­za­tion and main­te­nan­ce of exi­sting plan­ts (bro­wn­field). Even in exi­sting sy­stems, IO-​Link can be ea­si­ly in­te­gra­ted to be­ne­fit from the many ad­van­ta­ges.

Com­mu­ni­ca­tion Rou­tes and Con­nec­tions for Data Trans­fer

Point-​to-Point Ca­bling

With this tra­di­tio­nal con­nec­tion, the sen­sors are wired di­rec­tly to the con­trol­ler. 
 
Ana­log si­gnals are su­scep­ti­ble to noise in­ter­fe­ren­ce
Sen­sors with mul­ti­ple mea­su­red va­lues re­qui­re a se­pa­ra­te out­put cable for each value
Con­ver­ting di­gi­tal to ana­log si­gnals re­du­ces si­gnal qua­li­ty and ac­cu­ra­cy

IO-​Link Con­trol Sy­stem

The sen­sor is con­nec­ted to an IO-​Link ma­ster and com­mu­ni­ca­tes with the con­trol sy­stem in a su­pe­ror­di­na­te net­work. IO-​Link itself is not a field­bus.
 
Ether­net com­mu­ni­ca­tion bet­ween IO-​Link ma­ster and PLC ena­bles bi-​directional di­gi­tal data trans­fer
A 3-core in­du­strial cable tran­smi­ts mul­ti­ple pro­cess va­lues via a sin­gle cable
No EMC in­ter­fe­ren­ce or si­gnal los­ses

IO-​Link 系统的组件

IO-​Link 系统由以下三个主要部件组成：主站、传感器和用于连接的非屏蔽电缆。这种简单但功能强大的解决方案可灵活高效地将传感器和执行器集成到工业应用中。wen­glor 产品采用 IP67 防护等级，适用于开关柜外的分散式应用。
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IO-Link 主站
IO-Link 集线器
IO-Link 转换器
带有模拟输出端的传感器
支持 IO-Link 的传感器
控制器 (PLC)
云连接

从传统传感器到智能传感器

带有模拟输出端的传感器提供的信息有限，因为测量值在大多数情况下仅限于单个测量值。传输更多数据需要更多的输入端，这不仅会增加布线工作量，而且会提高成本。

而 IO-​Link 技术可将传感器高效、无缝地集成到 PLC 系统和工业物联网应用中。它可减少布线工作量，提高数据多样性，并确保连续通信。如此可使现代自动化系统更加灵活并且面向未来。

以下示例清楚地说明了模拟输出端、数字输出端以及支持 IO-​Link 的传感器提供的数据之间的区别。
 

带有模拟输出端的传感器接线图

过程数据信息，例如：

  • 开关量输出端

  • 测量值

  • 错误信息

  • 污染信息

数字传感器的接线图

  • 输出端只能呈现两种状态：开启或关闭

  • 无附加数值或信息，仅有“开启”或“关闭”状态

IO-​Link 传感器的接线图

  • 周期性数据：间隔值、强度、距离值

  • 非周期数据：模拟模式、配置参数、序列号、标识

  • 事件：切换点、示教值

*
+ = 电源电压 +
– = 电源电压 0 V
O = 模拟输出端
nc = 未连接
 = 开关量输出端常闭触点 (NC) 
A/ = IO-Link

IO-​Link 的优点

基于信任的工作时间图标 白色

传感器更换快

教程图标 白色

调试简便

状态监测

产品选择器图标 白色

每台设备多个测量值

语言选择图标 白色

远程访问传感器参数

储蓄津贴图标 白色

设备利用率高

IO-​Link 1.0 与 1.1 的区别

IO-​Link 1.1 于 2013 年作为原始版本 1.0 的升级版本发布，在灵活性和效率方面得到了显著的改进，尤其是在复杂传感器和执行器的应用中。新版本还实现了更高的扩展性，为面向未来的自动化解决方案铺平了道路。

 

IO-​Link 1.0 与 IO-​Link 1.1 的区别尤其体现在新版本的扩展功能、灵活性和性能上。最重要的创新包括：
 

  • 引入 COM3（230.4 kBaud），保证数据更快的传输

  • 将最大过程数据长度扩大到 32 字节

  • 应用数据存储功能，用来存储现有参数设置并将其自动传输到备用设备

IO-​Link 如何进行通信？

IO-​Link 可实现设备与控制器的可靠连接，并确保稳定的通信。通信协议的选择通常取决于控制器，因为不同的协议具有不同的特性，如传输速度和数据传输量。

wen­glor 支持与常见协议（如 Ether­Net/IP、PRO­FI­NET 和 Ether­CAT）兼容的 IO-​Link 主站。此外，wen­glor 的产品系列还包括与工业以太网直接连接的传感器，例如 PNBC 系列等。

板载 IODD 和数据保存用于参数传输

IO-​Link 利用数据保存功能可以在更换传感器时将传感器参数设置传输到结构相同的更换设备上。必须在主站中激活和配置该功能。

EP8P001 wen­glor IO-​Link 主站为 PRO­FI­NET 网络提供附加的板载 IODD 功能，用于为传感器设置参数。GSDML 中存储了 wen­glor 的相关 IODD，可直接在配置工具中用于为传感器设置参数。这样可以将 PLC 上存储的参数数据快速、简便地传输到更换传感器上。

这就是工业以太网

工业以太网是传统局域网 (LAN) 的进一步发展，用于在局域网中连接多个设备。借助 IP 地址，可以明确识别多个设备，从而实现快速的通信和大量数据的交换。与标准以太网不同，工业以太网专为工业环境使用而开发。此外，它还具有更高的安全性和实时通信功能，从而满足现代自动化技术的要求。

具有哪些工业以太网协议？

对于工业以太网来说，大约有 20 种不同的协议基于 IEEE 802.3 标准（电气与电子工程师协会）。每种协议都有其独特的特性和优点，因此选择适当的协议至关重要。wen­glor 提供用于以下协议的 IO-​Link 主站： 
 
控制系统制造商示例 Sie­mens Bec­khoff Roc­k­well Au­to­ma­tion
区域 欧洲，全球 欧洲，全球 美国，全球
对于工业以太网来说，大约有 20 种不同的协议基于 IEEE 802.3 标准（电气与电子工程师协会）。每种协议都有其独特的特性和优点，因此选择适当的协议至关重要。wen­glor 提供用于以下协议的 IO-​Link 主站： 
 

工业以太网与现场总线

工业以太网支持跨越所有层级的通信，而不仅仅是现场层级。其特点是灵活性很大，可以传输大量数据。相比之下，现场总线专门针对实时应用进行了优化，以安装更加简便而令人信服。

为工业 4.0 做好工业物联网准备

工业物联网 (Indu­strial Inter­net of Things、IIoT) 是工业过程智能联网和数字化的基础。通过使用最先进的技术实现高效、透明的生产。工业物联网将设备、机器和传感器连接在一起，从而可以记录和收集生产等实时数据和信息。

工业物联网协议可实现灵活的集成

工业物联网可以通过现代化的接口和通信标准灵活地适应不同的要求。常用的协议包括：

JSON

通过 JSON 可以灵活地访问数据，包括通过 REST API 进行访问，它可简化通过 Web 服务的访问。MQTT 是一种轻量化协议，可确保设备与应用程序的高效通信。

OPC UA

一种标准化的、不受制造商影响的协议，用于工业自动化中数据的安全交换。
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