睿远研究院丨IO-Link通信技术简介
IO-Link 技术通识
- IO-Link Technical Knowledge -
前言
前几篇内容，我们对于IO-link技术的概述与优势，做了简要的介绍，收到了许多读者的关注。从本篇开始，我们将就IO-Link的技术本身展开介绍，欢迎大家阅读并留言交流。
1 Pin definition
引脚定义
前面我们介绍，IO-Link一大优势就是统一，它统一了通讯协议与物理接口，这其中就包含每个引脚的定义。根据IEC 60974-5-2，IO-Link设备接口的引脚定义如下：
引脚1：24v电源+极
引脚3： 0v
引脚4：IO-Link通信或SIO模式（标准DI/DO信号）
在我们日常使用中，主要将IO-link接口分为两类，区别体现在供电能力上：
1）Class A：常规传感器或执行器使用
此时，除了引脚1、3、4的定义外，一般会将引脚2定义为额外的数字量信号，而引脚5预留，不具体定义
2）Class B：针对大功率的传感器或执行器，提供一路额外的供电
此时，除了引脚1、3、4的定义外，将引脚2、5分别作为额外一路供电的+极和-极
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Data type
数据类型
我们前面提到过，IO-Link是点对点的双向数字通信，那在通信过程中，传输的数据类型有哪些呢？
从整体来看，IO-Link数据分为周期性数据与非周期数据两大类。
顾名思义，周期性数据是每次通信过程都会进行数据传输的数据，比如测量值的过程数据；
而非周期数据，主要是需要读写的一类数据，比如设备的循环周期、设备ID等，以及出现异常问题时，设备的诊断报警等事件信息。
我们通过IO-Link所实现的智能传感器功能，许多都是通过周期性数据和非周期数据组合起来实现的。
比如SSP4.0智能传感器行规（下篇文章展开聊聊）的示教功能，就是利用周期性数据里的过程测量值，与非周期数据中所设置的开关点位和迟滞范围，共同作用下实现的。
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Communication process
通信过程
主站和从站（传感器或执行器）之间的所有通信都以主站发出请求为开始，并遵循固定的时间表，而从站必须应答所有主站请求，这种来回通信被统称为称为M序列（消息序列）。
M序列有许多不同的形式，各种形式的总长度也不相同。尽管M序列通信可能有所不同，但主站和从站之间的所有通信都按照该固定时间表进行。
唤醒请求
1）唤醒周期典型值为80 μs（最小值为75 μs，最大值为85 μs）。
2）主站将会提供（或吸收）该电流以生成唤醒脉冲；如果线路为低电平，主站将提供电流拉高电平；如果线路为高电平，主站将吸收电流拉低电平。
3） IO-Link从站会检测线路上的电流，检测从低到高或从高到低的电压变化，由此检测唤醒脉冲。
4）当收到唤醒请求时，IO-Link从站必须将自身配置为接收模式；此动作必须在收到请求后的500 μs内完成，否则主站将产生错误信号。
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Communication rate
通信速率
在IO-Link V1.1的规范中，IO-Link有三种通信速率：
COM 1 = 4.8 kbaud
COM 2 = 38.4 kbaud
COM 3 = 230.4 kbaud
根据v1.1的规范，每个IO-Link从站设备都只支持所定义的一种通信速度，而IO-Link主站支持所有通信速度，并能在通信建立的过程中，自动适应设备所支持的通信速度。
在此过程中，主站会以COM3、COM2和COM1数据速率（从最快到最慢）发送多条消息，并在每次发送后等待从站响应。
从站将以其额定数据速率响应，当从站响应时，主站便可与从站通信；然后，主站可以得知IO-Link从站的最小周期时间能力。
主站最多可以重试两次唤醒序列以建立IO-Link通信， 如果唤醒请求在第二次尝试后仍然失败（最大重试次数为2次），则从站必须将C/Q线设置为SIO（DI/DO开关量）模式。
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Rasight
南京睿远工业互联专注于IO-Link研发、智能传感器方案应用
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