I/O-LINK，或是自动化行业的USB

 电子发烧友网报道（文/李宁远）在工业自动化行业里，I/O-LINK是通向各种执行器和传感器的最后一环。随着互联通信技术的发展，I/O-LINK正在助力工业4.0智能制造时代下的工业控制与通信、工业数字化与工业互联网的创新应用不断落地。现在工业自动化现场的各种测量传感器都需要具备足够的灵活性，能够简单快捷地对传感器参数进行修改，能够与其他传感器互连混合运行，这都需要灵活的通信接口技术支持，这也是为何I/O-LINK在工业自动化市场有如此巨大的应用潜力。

 

蓬勃发展的I/O-LINK市场

根据QYR发布的市场调查报告，2021年全球IO-Link技术市场销售额达到了24.03亿美元，预计2028年将达到47.42亿美元，年复合增长率为10.24%。从几个地区市场来看，目前全球市场最大的还是亚太和欧洲地区，尤其是中国市场，增速极快。中国2021年I/O-LINK市场规模大概在2.86亿美元，约占全球的11.88%，预计2028年将达到7.45亿美元，届时全球占比将达到15.70%。另外根据I/O-Link协会对I/O-LINK终端授权费的计算统计，I/O-LINK节点数量在近几年呈爆发式增长，2018到2019年的全球出货量维持在1140万左右的节点数量，到去年2021年，已经迅速增长到2100万，仅一年时间终端出货量就增长了接近一倍。不仅终端节点数量在迅猛增加，I/O-Link协会的成员数量也从2016年的100家发展至现在的400多家，而且成员数量还在持续增长中。市场的需求是很清晰的，I/O-Link作为一种点对点的串行数字通信协议给工业自动化强大的助力，I/O-Link技术越来越广泛地使用将打通底层现场设备通信的“最后一公里”。

 

I/O-LINK打通工业通信底层

在工业领域，PROFINET、CC-Link、EtherNet/IP 及EtherCAT 等工业以太网通讯想必都是大家很熟悉的。I/O-Link作为另一种通信技术，从欧洲市场席卷到亚太市场，有效地解决了传感器设计中的散热、大小和电流驱动能力等各种问题。可能大家会有觉得，那I/O-Link似乎跟PROFINET、CC-Link、EtherNet/IP 这些工业通信是互相竞争的关系。其实不然，在工业传感网络架构中，I/O-Link位处于整个架构中的最底层，可以说是一种专为传感网络而生的通信技术，它可以通过与控制层连接打开工业互联的大门，但是它最基础的能力是独立于现场总线不受其影响打通底层现场设备的通信困扰。传统的工业自动化控制系统的瓶颈是显而易见的，所有的传感器通过实体线向PLC汇报数据或者接受指令，想调整传感器参数需要很多步骤，配置能力很弱。而且这种路线基本上有很多都是专有协议，并且是单向和模拟的信息交换，缺乏诊断能力。模拟数据也容易受到噪声的影响，很难在工业现场各种电磁环境下不失真。I/O-Link打通工业通信底层架构，改变了这种传统工业自动化控制系统模式，简单来说给工业场景带来了灵活的传感配置、可靠的数字信号通讯，以及拓展性更强的双向通讯能力。I/O-Link分组传输的方式在PLC和底层传感之间分配了多个子站，子站对传感数据进行整合再向上传输，越往上通讯布线越简洁。I/O-Link这种独立于制造商且独立于现场总线的技术，即使是使用最简单的传感器和执行器也可以在整个工厂结构中提供过程数据以及识别诊断数据，还不需要复杂的连接。

 

半导体厂商对I/O-LINK的支持

很多半导体厂商也都为I/O-LINK开发了相匹配的主、从设备端的收发器IC，看好I/O-LINK在工业通信上的应用。意法半导体就推出了I/O-LINK主设备和从设备端的收发器IC，并为不同的传感器做了差异化的增强。比如L6360就在内部配置了高边+低边+推挽的电路设计，方便驱动I/O-Link的信号线。L6364则配有双通信信道，除了DC/DC转换器和双模式UART外，还允许可配置输出加倍以获得额外的驱动强度，方便使用者灵活配置终端设备的诊断。TI则尤其看重I/O-LINK收发器的可靠性，在所有推出的收发IC上都继承了浪涌保护功能，并配置可调驱动器进行过流限制，而且更低的驱动器压摆率减少了过冲影响。ADI收购整合了凌特和美信后补全了其在工业通信上的产品，像美信提供的MAX14819这类收发器IC，在电流限制、导通电阻和最高工作温度上等核心指标上都做了额外的增强，还提供额外组件，包括降压稳压器和LDO，能够更方便地为传感器和执行器中的电子元件提供电源。

 

小结

作为全球首个标准化的I/O技术，I/O-LINK很好地将设备层面和控制层面的协议结合起来，弥补了现场总线技术的弊端，保证了从底层现场级到控制级可靠的集成通信。IO-LINK技术有望成为“自动化行业的USB”。

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