編者語：迄今為止，與智能接近傳感器進行通信的唯一方法，是把它們直接連接到一臺單獨的PC上，因為這種新型智能只能停留在接口上，它無法進一步發(fā)展，因為已沒有了發(fā)展余地?，F(xiàn)代自動化系統(tǒng)不具備傳感器與控制級之間標準雙向通信的優(yōu)點。
新的通信技術(shù)使得自動化系統(tǒng)電纜更通暢、更智能化。
傳感器，例如接近開關(guān)等，已經(jīng)產(chǎn)生了很大的變化。它們體積更小，通信距離更長。用于對傳感器進行精確設(shè)置的微控制器驅(qū)動“示范”過程，取代了繁瑣而粗略的電位計同步，診斷功能也得到了擴展，包括了對污垢沾染的預警功能。
不過，為了充分利用這些診斷和參數(shù)信息中的新進展，必須把它們運用到自動化系統(tǒng)中。除了基本的開關(guān)轉(zhuǎn)換信號，i/o模塊和傳感器之間的接口必須能對診斷及參數(shù)數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換。只有這樣，傳感器的性能才能得到最大限度的發(fā)揮。
迄今為止，與智能接近傳感器進行通信的唯一方法，是把它們直接連接到一臺單獨的PC上，因為這種新型智能只能停留在接口上，它無法進一步發(fā)展，因為已沒有了發(fā)展余地。現(xiàn)代自動化系統(tǒng)不具備傳感器與控制級之間標準雙向通信的優(yōu)點。
因此，傳感器安裝之后，在新機械進行傳輸之前或試運行階段，必須手動對其進行參數(shù)設(shè)置。
用于控制傳感器參數(shù)的PC，也正是存貯這些參數(shù)的地方。由此帶來的問題顯而易見：當傳感器（或執(zhí)行器）需要更換時，若技師不能找到參數(shù)文件的備份，那就麻煩了。他必須在新設(shè)備中重新鍵入這些數(shù)據(jù)。
傳感器的診斷功能如何呢？
很少有技師會讓自己的小型電腦一直連接在運行的傳感器上，因此通常不太可能進行持續(xù)診斷。一些傳感器的確提供了診斷輸出信號，但這需要一根獨立的I/O線路。很多終端用戶不愿意增加機械I/O線路的數(shù)量，但不這么做，就不能實現(xiàn)有效的傳感器預維護。
雙向通信
為了在自動化系統(tǒng)中使用智能傳感器，Profibus組織發(fā)明了一項稱為I/O Link的新技術(shù)。出于需要，IO連接通信是依附于存在已久的標準二進制傳感器接口之上。通過IO Link，標準傳感器接口實際上具備了一個附加的雙向通信功能，使用戶能發(fā)送參數(shù)和“指導”信號到傳感器，并接收傳感器回饋的診斷信息。
這是傳感器控制方法上的重大變革。在過去，使用者不得不將他們的PC（或一些專用工具）直接連接到傳感器上以交換參數(shù)值。現(xiàn)在他們可以挪走自己的PC并通過自動化系統(tǒng)與傳感器進行直接通信。
通過與獨立傳感器或執(zhí)行器進行工廠范圍的綜合通信，IO Link使得用戶能利用自動化方案來解決問題。而且，傳感器或執(zhí)行器與I/O模塊之間的線路仍同原來一樣，為點對點連接。它并不包括新總線系統(tǒng)。傳感器仍然通過電纜供電。供電電壓的一個簡單疊加便能實現(xiàn)傳感器與控制系統(tǒng)間的雙向數(shù)據(jù)傳輸。
IO Link傳感器可直接連接到具有IO連接卡的PLC系統(tǒng)，或通過現(xiàn)場總線模塊連接到現(xiàn)場總線系統(tǒng)。
IO Link是一種低成本的通信機制。開發(fā)商對傳感器和執(zhí)行器接口的經(jīng)濟應(yīng)用投入的特殊關(guān)注不亞于I/O模塊。第一個組件在2006年由Hannover Fair進行了展示，如今很多歐洲制造商將它們IO連接傳感器及連接模塊首次投入了市場。
安裝
在安裝階段，由于只需在控制層和傳感器/執(zhí)行器之間安裝一條標準無屏蔽三芯電纜，這便簡化了工程師的操作。且老式傳感器和新型IO連接傳感器可同時連接到這條標準三線電纜上。這樣，二進制交換設(shè)備和多層次信號燈便可連接到相同的電纜上?，F(xiàn)有的傳感器接口仍維持其兼容性，使IO連接傳感器可與老式傳感器并行工作。然后,便可在具有全IO連接范圍功能的IO Link主機或諸如標準數(shù)字I/O設(shè)備這樣的標準組件上對其進行操作。
模擬信號線路也變得更簡單，它不必再連接屏蔽電纜，而是連接到同一根三芯電纜上。這便節(jié)省了對不同電纜類型進行儲備的花費，也降低了線路開銷。它還顯著降低了安裝過程中的錯誤發(fā)生風險。IO Link接口是源自接近開關(guān)標準接口（IEC 60947-5-2），安裝時無需使用其他工具。
工程，試運轉(zhuǎn)
在過去，必須在PC上利用制造商提供的軟件對智能傳感器和執(zhí)行器進行本地設(shè)置及參數(shù)化。如今，對IO Link設(shè)備的設(shè)置和參數(shù)化，可以通過在PC工作站或控制室使用工程工具，例如西門子的STEP7軟件來實現(xiàn)。由于傳感器及執(zhí)行器參數(shù)以相同的數(shù)據(jù)格式存貯在工程中心，這就確保了參數(shù)的可復制性。
如果中央工程工具中沒有傳感器數(shù)據(jù)，可以從制造商提供的GSD或IODD文件夾中將其輸入。然后，用戶可選擇使用中央工程工具來執(zhí)行參數(shù)化。用STEP7作為例子，參數(shù)化是通過端口設(shè)置器或使用TCI（工具調(diào)用接口），在傳感器制造商提供的工具的協(xié)助下完成的。當經(jīng)由TCI來進行參數(shù)化時，數(shù)據(jù)即可存貯為制造商支持的格式。
IO Link也為試運行階段帶來了重大改進。由于標準三芯電纜的使用，線路故障幾乎可以完全排除，工程師只需在起動階段檢查IO Link的連接狀況即可。另外，他/她可使用工程工具對IO Link設(shè)備的可達性進行測試。當機械中有若干設(shè)備使用相同的配置時，可復制這一配置并發(fā)送給另外的設(shè)備。
試車工程師對設(shè)備進行參數(shù)化是具有高度靈活性的。他們能現(xiàn)場地對設(shè)備進行直接編輯和“指導”。稍后，他們將決定把哪些設(shè)定數(shù)據(jù)讀入中央工程工具，并存儲在工具中。
透明診斷
現(xiàn)在，可在運行過程中對IO Link傳感器進行設(shè)置，進一步提高了機械效率。這使得試車工程師可在系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時將其調(diào)整到最優(yōu)性能——這是一個重大的改進。并且，由于可通過總線對數(shù)據(jù)進行直接訪問，而不必在設(shè)備上進行參數(shù)調(diào)整，設(shè)置過程也將縮短。當運行某項操作時，用戶能接收整個全透明系統(tǒng)的診斷信息，上到控制層，下到傳感器及執(zhí)行器層。
例如，當一臺機械故障時，就可以在控制層精確地識別導致機械停轉(zhuǎn)的傳感器。這對維護工程師很有幫助，因為他們能帶上適當?shù)奶鎿Q部件前去維修。新安裝的傳感器能自動從控制系統(tǒng)接收其參數(shù)值，自動參數(shù)化及傳感器故障預警大大縮短了機械的停轉(zhuǎn)時間。
IO連接接口的關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)
●連續(xù)的點對點接口
●符合IEC 60947-5-2的3/2
●線路接口
●最大電纜長度：20m，非屏蔽標準傳感器電纜
●傳感器/執(zhí)行器平均電流消耗：200mA
●遵照連續(xù)U
ART協(xié)議，通信貫穿于24V DC脈沖調(diào)制
通信模式
●過程數(shù)據(jù)（循環(huán)）：
典型值：2字節(jié)輸入數(shù)據(jù)及2字節(jié)輸出數(shù)據(jù)
最大值：32字節(jié)輸入數(shù)據(jù)及32字節(jié)輸出數(shù)據(jù)
●確定性時間響應(yīng)：
典型值：2ms周期，16位分辨率（過程數(shù)據(jù)）
●不干擾開關(guān)信號所需的數(shù)據(jù)
（診斷數(shù)據(jù)，參數(shù)數(shù)據(jù)）
●完整性等級：2
可選模式：開關(guān)模式
●實時開關(guān)信號
●只能在通信期間參數(shù)化
世界首家采用IO Link接技術(shù)的工廠
德國Bramsche的Dunni GmbH是世界首家采用了IO連接技術(shù)的工廠。這個餐桌裝飾品制造公司在其包裝線上采用了IO連接工藝。這種系統(tǒng)由包裝系統(tǒng)綜合公司meurer Verpackungssysteme代理。
在新包裝線上，有若干光電追蹤接近開關(guān)在與Profibus環(huán)境中的控制器進行通信。室內(nèi)型觸摸屏界面顯示出傳感器信號。操作員認為，結(jié)合了IO連接通信技術(shù)的HMI大大簡化了機械操作，為終端用戶提供了更大的適應(yīng)性、操作可靠性以及實用性。
諸如傳感器掃描間隔之類的參數(shù)，可在運轉(zhuǎn)過程中從自動控制系統(tǒng)調(diào)出，傳送到傳感器并在必要時顯示在面板上。
meurer工程師指出，設(shè)備運行時，IO Link傳感器通信在兩個區(qū)域中較為重要，一是當系統(tǒng)轉(zhuǎn)換于不同包裝工序間需要實時進行調(diào)節(jié)時；二是在作預防性維護和故障糾正時。
有了自動化系統(tǒng)，就不必在每次工序改變時對傳感器做機械的再調(diào)整，它們的設(shè)置將全部從一個工序復制到另一工序。再者，出現(xiàn)問題時，機械操作員通過觸摸面板上傳感器的圖像和讀取診斷信息（用條線圖形表示的傳感器信號品 質(zhì)），就能立即診斷出問題所在。同時也能讀取到開關(guān)輸出狀態(tài)、污染等級、短路電路顯示以及偏差信息或其他傳感器的干擾等信息。
（轉(zhuǎn)載）
