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网络和现场总线组件技术

网络和现场总线组件可实现设备之间的无缝通信，确保高效的数据交换和网络控制。其中包括通过工业以太网或 IO-Link 可靠传输数据的 IO-Link 主站、接线盒、交换机和网关。

重要信息概述
工业通信
IO-Link 的定义
Advantages of IO-Link
Communication from IO-Link
工业以太网
工业 4.0

重要信息概述

  • IO-Link 是传感器和执行器的标准化通信协议。

  • 系统配件包括 IO-Link 设备、标准电缆和 IO-Link 主站。

  • wenglor 的 IO-Link 主站可连接工业 4.0 和工业物联网系统。

  • IO-Link 1.1 提供增强功能、改进的诊断功能和更广泛的设备支持。

  • 工业以太网被视为传统现场总线的后续产品。

  • 符合 IP67 防护等级的 wenglor 产品适合分散安装在开关柜之外。

工业通信是指什么？

在工业上，可靠地传输信息至关重要。这种数据传输可使机器相互通信，控制过程，并使人员与机器高效地协作。传感器采集设备中的温度或压力等数据，并将其传送给控制器。控制器处理这些信息并向所谓的执行器发送指令。然后执行器执行启动电机或打开灯等操作。它们将电信号转换为机械运动或其他物理运动。这时，数据传输中的通信路径和接口可能不同。 

什么是 IO-Link？

IO-Link（输入 - 输出链路）是实现与传感器和执行器双向通信的首款标准化 IO 技术。该系统基于 IO-Link 主站与传感器之间的点对点连接，其中主站的每个端口都有一个唯一的地址。

通过 IO-Link 可以读取过程、诊断和参数数据等不同类型的数据，从而全面了解传感器的状态和功能。IO-Link 主站与传感器进行双向通信，既可以检测数据，也可以设置传感器参数。IO-Link 既适用于新建工业设备 (Greenfield)，也适用于现有设备的现代化改造和维护 (Brownfield) 。IO-Link 甚至可以轻松地集成到现有设备中，以从各种优势中获益。

数据传输的通信路径和接口

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 System Components

An IO-Link system consists of three main components: the master, the sensor and an unshielded cable that makes the connection. This simple yet powerful solution enables flexible and efficient integration of sensors and actuators in industrial applications. The IP67 degree of protection makes wenglor products suitable for decentralized use outside the control cabinet.
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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

*
+ = supply voltage +
– = Supply voltage 0 V
O = Analog output
nc = Not connected
 = Switching output normally closed (NC) 
A/= IO-Link

IO-Link Advantages

Trust-based working hours icon white

Quick sensor replacement

Tutorials icon white

Simple initial start-up

Condition monitoring

Product selector icon white

Multiple measured values per device

Language selection icon white

Remote access to sensor parameters

Capital-formation benefits icon white

High system availability

The Difference between IO-Link 1.0 and 1.1

IO-Link 1.1 was released in 2013 as a further development of the original version 1.0 and brought significant improvements in flexibility and efficiency, especially in applications with complex sensors and actuators. The new version also enabled greater scalability and paved the way for future-proof automation solutions.

 

The difference between IO-Link 1.0 and IO-Link 1.1 is particularly evident in the extended functionality, flexibility and performance of the newer version. The most important new features are:
 

  • Introduction of COM3 (230.4 kBaud) for faster data transfer

  • Extension of the maximum process data length to 32 bytes

  • Implementation of the data storage function for saving and automatic transfer of existing parameterizations to replacement devices

How Does IO-Link Communicate?

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。

What Is Industrial Ethernet?

Industrial Ethernet is a further development of the traditional LAN (Local Area Network) used to connect multiple devices in a local network. Numerous devices can be uniquely identified using IP addresses, enabling fast communication and the exchange of large amounts of data. In contrast to standard Ethernet, Industrial Ethernet has been specially developed for use in industrial environments. Among other things, it offers increased security and the possibility of real-time communication, which meets the requirements of modern automation technology.

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

The Industrial Internet of Things (IIoT) forms the basis for the intelligent networking and digitization of industrial processes. Efficient and transparent production is achieved through the use of state-of-the-art technologies. IIoT connects devices, machines, and sensors, enabling real-time data and information, such as from manufacturing, to be captured and collected.

IIoT Protocols for Flexible Integration

IIoT can be flexibly adapted to different requirements thanks to modern interfaces and communication standards. Common protocols include:

JSON

JSON enables flexible access to data, including via REST API, which facilitates access via web services. MQTT is a lightweight protocol that ensures efficient communication between devices and applications.

OPC UA

A standardized, manufacturer-independent protocol for secure data exchange in industrial automation.
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