从IO-Link拓展到IO-Link Wireless竟有这么多优势？

在工业4.0工业环境中，设备和系统之间的高效通信对于优化生产力和确保无缝和增强的运营至关重要，这就是IO-Link如此重要的原因。作为一个革命性的标准化协议，IO-Link协议用于机器对机器的通信，旨在取代模拟量和数字量，并实现智能2路通信。随着IO-Link wireless（IO-Link的无线扩展）的出现，工业自动化领域在灵活性、敏捷性和附加优势方面取得了重大飞跃。在这篇文章中，我们将探讨IO-Link的技术特征和IO-Link Wireless为工业带来的优势，以及虹科IO-Link Wireless解决方案。

什么是IO-Link？

 

IO-Link是一种点对点的标准化通信协议，有助于工业自动化应用中传感器和执行器之间的监测和控制数据交换。它充当桥梁，将现场级别的设备与自动化级别的控制系统主站连接起来，从而实现集成和增强功能。与模拟或数字信号相反，IO-Link有助于双向通信，允许交换过程数据和有价值的诊断信息。

#01

IO-Link协议

IO-Link协议的核心是在主站设备（也称为控制器设备）架构上运行，其中主站设备充当中央控制器，并与单个网络中的多个IO-Link设备进行通信。通信通过标准的3芯电缆进行，该电缆为连接的设备供电并促进双向数据通信。IO-Link协议不仅确保了主站和设备之间的高速可靠通信，而且还支持各种数据传输模式，包括循环、非循环和事件驱动通信，以满足多样化的自动化需求。此外，IO-Link还支持实时诊断，可实现高效监控和预测性维护。

IO-Link协议是一种全面的通信标准，旨在实现工业自动化设备之间的高效灵活交互。该协议包含各种关键组件，包括通信端口、模式、数据类型和传输速度。这些通信端口位于主站上，用作与终端设备连接的物理接口，并便于桥接到现场总线或以太网网络。根据应用的不同，可以使用四种通信模式：IO-Link模式支持双向通信，DI模式将端口配置为输入，DQ模式配置为输出，停用模式仅停用端口。

 

 

#02

IO-Link的优势

作为一种先进的通信协议，IO-Link即使在其有线容量方面也具有一些独特的优势。而一旦切换到IO-Link wireless，这些优势都会得到增强。

 

 

增强的数据可用性和诊断功能

 

鉴于其双向信息特性，IO-Link提供高级诊断功能，能够实时监控设备状态、运行状况和性能。这样可以实现主动维护，减少计划外停机时间，并优化整体系统的可靠性和效率。它还提供对过程数据和传感器信息的实时访问，从而实现更快的决策和更高的操作可见性。这增强了整体系统性能，并允许采用智能自动化策略。

简化接线

 

IO-Link大大简化了工业自动化设置中的布线过程。通过使用单根标准电缆进行电源和数据通信，它降低了布线的复杂性，最大限度地减少了安装时间，并降低了材料成本。一旦发展到IO-Link Wireless，安装将变得更加简单，这将在后文中展开探讨。

远程设备参数化

 

IO-Link允许对设备进行远程配置和参数设置。这消除了手动调整的需要，简化了设备设置，并能够快速更改操作设置，从而增强了灵活性并减少了重新配置期间的停机时间。

互操作性和灵活性

 

与IO-Link Wireless一样，IO-Link遵循标准化的通信协议，确保不同制造商的设备之间的互操作性。这为选择和集成设备提供了灵活性，允许整个自动化系统的无缝通信。

#03

IO-Link传感器

IO-Link的多功能性使其能够用于连接各种传感器。IO-Link传感器提供先进的功能和诊断能力，为生产过程提供有价值的见解。这些传感器可以测量温度、压力、距离等变量，从而在工业应用中实现精确控制和监测。作为一种开放代码协议，IO-Link与供应商无关，这意味着机器制造商、系统集成商等可以使用不同供应商的IO-Link传感器，IO-Link Wireless同样如此。

IO-Link wireless

IO-Link的拓展

 

IO-Link Wireless建立在IO-Link协议的基础上，提供与IO-Link设备的无线连接。它利用先进的无线技术在工业环境中实现无缝可靠的通信。IO-Link Wireless保留了IO-Link的优势，同时引入了专为满足现代工业需求而定制的额外优势。

 

 

IO-Link wireless协议是作为全球无线通信标准而开发的，用于取代工厂自动化中的电缆，用于远程传感器/执行器控制和监控。它建立在现有的IO-Link协议（IEC 61131-9）之上，并扩展了其功能。IO-Link Wireless的可靠性级别为1e-9数据包错误率（PER），对关键数据使用重复机制来确保低延迟。该机制由无线电的物理层自动实现和控制，基于ACK\NACK启动，并受CRC32保护。

该协议使用高斯频移键控（GFSK）调制，该调制以其抗干扰的鲁棒性而闻名，这使得设备更不受噪声影响且更可靠。IO-Link Wireless 可确保每个无线主站与多达 40 个节点（传感器、执行器或 I/O 集线器）进行 5 毫秒的确定性延迟通信。每个5毫秒周期由3个子周期组成，每个子周期持续1.6毫秒，以不同的频率进行通信。下行链路部分由无线主站广播到所有无线设备，上行链路部分在定义的时间段内以时间多路复用消息的形式从设备发送。

IO-Link Wireless在未经许可的2.4GHz工业、科学和医疗（ISM）频段运行，旨在与现有无线网络共存。为了避免与Wi-Fi等其他无线系统发生空中碰撞，它采用了黑名单和自适应跳频机制。黑名单通过使用约80个1MHz宽的频道来防止与Wi-Fi网络发生潜在冲突。通过将列入黑名单的Wi-Fi信道映射到定义的格式，IO-Link Wireless可以与在2.4GHz ISM频段运行的Wi-Fi网络共存。跳频进一步确保了最佳性能并减少了干扰影响。它为每次传输改变频道，因此PER值为1e-9，在可靠性方面可与有线连接相媲美。

 

IO-Link wireless

近年来，工业自动化取得了显著的进步，这得益于改变游戏规则的IO-Link wireless技术。在有线标准协议IO-Link的成功基础上，IO-Link Wireless在工业控制系统领域开辟了新的可能性，提高了生产力。因此，IO-Link Wireless提供的优势超越了IO-Link，这主要表现在以下方面：

 

 

提高可扩展性

与有线IO-Link相比，IO-LinkWireless提供了更高的可扩展性。其无线连接的方式允许更灵活、适应性更强的安装和网络扩展。将额外的IO-Link设备集成到网络中不再需要大量重新布线，从而确保快速扩展以适应不断变化的运营需求。IO-Link Wireless经过精心设计，即使在支持大量设备的情况下也能保持低延迟和高可靠性。单个IO-Link Wireless主站可以无缝处理多达40个IO-Link Wireless设备，巧妙地分为5个轨道。反过来，无线主站中的每个轨道可以有效地管理多达8个IO-Link Wireless设备。

 

 

为了优化介质利用率，无线主站的所有轨道同时在不同的频率上运行，从而保证了最佳的通信环境。IO-Link Wireless单元进一步扩展了系统的功能，最多可容纳3个主站和总共120个IO-Link Wireless设备，突出了这项尖端技术提供的卓越可扩展性。

 

 

提高装配线效率

无线通信消除了IO-Link设备之间的物理连接需求，降低了装配线上布线的复杂性。这种简化的设置不仅节省了时间，还降低了安装和维护过程中人为错误的风险。

 

 

事实证明，IO-Link Wireless可以显著提高制造业的装配线效率。通过消除对传统电缆的需求，该技术在装配过程中提供了更高的灵活性和移动性。通过传感器、执行器和中央控制系统之间的无缝通信，实时数据交换可以及时调整，优化生产流程。由于无需布线，简化了安装和维护过程，减少了设置时间，并有助于更快地重新配置装配线。IO-Link Wireless能够同时连接多个设备，可提高生产率并最大限度地减少停机时间。操作人员可以轻松重新定位传感器和执行器，实现动态调整，并促进敏捷且适应性强的制造流程。因此，装配线效率显著提高，从而提高了生产率并减少了停机时间。

 

 

灵活集成IO-Link传感器

IO-Link Wireless在传感器放置和重新定位方面提供了更大的灵活性。不受有线连接的限制，传感器可以根据需要轻松移动或重新定位，从而更快地重新配置生产线。这种灵活性使制造商能够优化其工艺，适应不断变化的生产要求，并实现更好的整体系统性能。

 

 

由于虹科IO-Link Wireless设备能够将IO-Link、数字和模拟信号转换为IO-Link Wireless信号，因此可以无缝集成此类传感器和执行器，同时与供应商无关。由于不受束缚，这些部件现在几乎可以安装在机器上的任何位置——包括移动部件和难以触及的地方。

 

 

降低部署和维护成本

消除与传统 IO-Link 相关的物理电缆和连接器，降低了材料和人工成本。IO-Link Wireless 无需专用布线基础设施，可实现经济高效的部署。无线架构还降低了电缆损坏的风险，从长远来看减少了维护和更换费用。

 

 

高级传感器诊断

IO-Link Wireless通过从机器或生产线上的任何位置提供实时传感器数据来增强诊断功能。这样可以进行主动维护，因为可以及时识别和解决潜在问题，从而最大限度地减少计划外停机时间。详细的诊断信息（如温度、振动、旋转、湿度、电压和信号质量）可以被无线监控，提高整体系统的可靠性，并实现预测性维护策略。作为一种工业协议，IO-Link Wireless可以将这些数据直接发送到PLC和其他基于云的本地工业应用，以便立即进行过程和分析。

虹科

IO-Link wireless解决方案

虹科IO-Link Wireless解决方案正在为机器和生产线带来新的可能性，提高其灵活性和产能，同时保持成本效益。通过在工厂内实施智能和超可靠的无线通信，工厂可以实现以前无法实现的应用，从而提高了运营效率、优化了生产并增强了适应性。虹科解决方案适用于工业环境中的一系列关键领域，如运输轨道和输送系统、机器人和协作机器人、改造和状态监测、智能机床、转台和转盘，以及机器优化和数据收集.通过采用这些创新的无线解决方案，企业可以提升他们在管理运营、促进可持续发展和实现整体绩效提升方面的智能。

IO-Link Wireless代表了工业自动化的重大进步，为已建立的IO-Link协议提供了无线替代方案。它提供的优势——如改进的可扩展性、更高的装配线效率、IO-Link传感器的灵活集成、降低的制造成本和先进的传感器诊断，使其成为希望优化其运营和产品的制造和工业专业人士的有力选择。虹科IO-Link Wireless解决方案将这些优势变为现实，为工业自动化领域提供可靠、高效的无线通信平台。通过采用IO-Link Wireless技术，制造商可以将效率和生产力提升到新的水平，推动其运营进入工业自动化的未来。