前言

今天我們繼續解讀IO-Link 1.1.4規范，本篇文章將給大家介紹IO-Link技術的概覽，包含IO-Link命名的含義、主從站交互方式、IO-Link的數據類型，還請各位童鞋前排落座，聽我娓娓道來。

1 IO-Link名稱的含義

IO-Link又叫做SDCI（Single-Drop Digital Communication Interface for small sensors and actuators），可以理解為一個是學名，一個是別名。在IEC 61131-9標準中的正式名稱就是SDCI，但我們通常叫的IO-Link，其實是一個注冊商標，一個市場化的名稱。

那為啥叫做SDCI呢？

S即Single-Drop，是單分支的概念，即每個從站設備是通過點到點連接到主站的。

DCI即Digital Communication Interface，是數字通信接口的含義，用來說明IO-Link本質是基于UART的數字通信協議，而非模擬量或者傳統的開關量信號。

最后特意加了for small sensors and actuators，也就是主要給小型的傳感器或者執行器使用，中大型的工控設備，應該還會考慮用以太網來傳輸。從這點來看，IO-Link本身主要從技術和成本兩方面考慮，且成本應當是重中之重。

2 IO-Link通信概覽

如下圖所示，傳統的IO-Link只規定了4芯接口，而非現在常見的5芯接口。IO-Link一開始包含了SIO和COMx兩種通信方式，也就是它兼容傳統的24V開關量，即可以從傳統的24V 開關量（DI/DO）接口遷移到點對點通信，并且可以替代模擬傳輸技術。

從市場和技術角度看，現場的遠程IO模塊都可以被IO-Link主從站模塊替換掉，這樣既能兼容原有的IO設備，也能支持IO-Link設備。

另外傳統模擬信號（如 4-20mA、0-10V）在工業自動化中廣泛使用，但存在信號衰減、精度損失、需要 A/D 或 D/A 轉換等問題。對比來看，IO-Link則可提供更可靠的全數字通信，抗干擾能力強、支持參數化和診斷功能、大大減少D/A和A/D轉換的復雜性。

關于布線，連接器和供電

默認連接（端口類別 A） 包含4個引腳，端口類別A 的默認布線符合IEC 60947-5-2，通常只使用3條線：

- 24V 電源

- 0V（地）

- 信號線（C/Q）

第四根線可以作為額外的信號線，需符合 IEC 61131-2 標準。

端口類別 B（Port Class B） 采用 5 引腳連接，適用于需要獨立 24V 電源的設備。一般來說，需要大負載，特別是IO-Link HUB設備的PIN2和PIN4輸出都是通過CLASS B來供給，當然也有通過CLASS A直接給PIN2和PIN4的DO供給的。

IO-Link電纜的最大長度 為 20 米，不需要屏蔽，當然這是理論值，現實情況有超過20米的，也有不到20米的，看具體是否有干擾的情況。

3數據交互類型

IO-Link通信分為兩部分，一個是過程數據，通常稱之為Process Data，簡稱PD數據，它又分為PDIn和PDOut。另外一個就是參數數據，術語稱為On-Request Demand Data，我們稱為OD數據，它包括了ISDU和事件。

01 ProcessData數據

PDIn是傳感器傳輸給IO-Link主站的數據，一般表示傳感器的當前狀態或者測量值；

PDOut是傳感器接收IO-Link主站的數據，一般指設備被控制的過程。

02 ISDU數據

參數數據，其稱為ISDU，另外還有一個概念是DPP（Direct Parameter Page），其實DPP是ISDU的一個子集。

ISDU其實就是一個二維數組，想象一下Excel表格，ISDU的index（索引）就是Excel的行號，查詢某個index，就是查詢Excel的某個行的數據，如果subindex（子索引）是0，就是查詢這個行的所有數據，如果subindex（子索引）不是0，就是查詢某一列的數據，只是這里的一列數據并不是等長的，而是根據設定，具備不同的長度。

03 EVENT數據/診斷數據

EVENT數據屬于OD的一種，它是由從站申請發送，主站主動來拉取的一種機制，有點像小學生舉手報告老師，我有問題要問，老師說，你問吧，然后小學生就把自己的問題問出來一樣。

根據規范，我們把核心內容整理如下：

過程數據（Process Data）

-設備可以接收過程數據輸出（Process Data Out） 以控制離散或連續的自動化過程。

- 設備可以發送過程數據輸入（Process Data In），表示其當前狀態或測量值。

參數配置

-設備通常提供參數（Parameters），用戶可通過參數配置設備的功能，以滿足特定需求。

-參數訪問方式：

· 頁面1：主要用于主站（Master）命令，如設備啟動、回退、設備運行狀態和標識信息檢索。

· 頁面2：用于存儲最多16字節的設備特定參數。

·使用索引（Index:0-65535）和子索引（Subindex:0 -255） 進行訪問。

· 索引0和1預留給 Direct Parameter 頁面1和2，每個最多16字節。

· 索引2-65535允許訪問記錄（Record），單個記錄最大 232 字節。

· 子索引0表示傳輸完整記錄，其他子索引表示傳輸記錄中的特定數據項。

記錄（Record）的數據結構

- 記錄中的數據項可以從任意比特偏移量開始，長度范圍從1 bit到232字節。

- 每個記錄最多包含 255 個數據項。

- 數據項的組織結構由IO設備描述文件（IODD, IO Device Description）指定。

事件（Event）處理

- 需要報告或干預的設備狀態變更會存儲在事件存儲器（Event Memory），然后再進行傳輸。

- 事件標志（Event Flag）會在循環數據交換中設置，以指示有事件發生。

4 主從站的角色

主站的管理作用

主站可以理解為一個管理者，對下面的從站進行管理。所有的通信都是主站主動發起，主站通過一個喚醒電流脈沖，把從站從SIO模式喚醒為IO-Link模式，然后在COM1/COM2/COM3三種速率下選擇一種進行通信，通信的速率取決于從站，主站只是無腦的每隔一段時間進行三種速率的重試，直到從站按照某種速率回應而已。

從站的參數是設置從站的關鍵要素，這個參數可以由從站自己來決定（比如自己從存儲里恢復自己的參數），也有可能由主站來決定（主站配置restore模式），所以從這里可以看出，主站掌握了從站的參數設置的大權，它來決定是放任不管，還是“你得聽我的”。主站每個端口可以保存的參數不超過2048字節，一般很少有從站有這么大字節量。

從站的參數配置

IO-Link既然有這么強大的功能，對其進行靈活的配置是進行IO-Link的必要手段，它可以通過PDCT工具進行配置，PDCT中導入IODD文件，可以非常方便的對IO-Link設備進行配置，當然IODD不是必備的，IODD可以理解為一個顯示的菜單，使得操作便捷一些；即使沒有IODD，專業的人員也可以對IO-Link從站進行配置。

結語

本期的內容先到這里，總結一下，今天我們介紹了IO-Link為啥叫SDCI這個學名，以及IO-Link的大致通信內容，主站和從站到底在交互什么內容。下期我們將扒開IO-Link的物理層，好好聊聊IO-Link在線纜里是怎么傳輸的！！！