I/O-LINK，或是自動(dòng)化行業(yè)的USB

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠）在工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)里，I/O-LINK是通向各種執行器和傳感器的最后一環(huán)。隨著(zhù)互聯(lián)通信技術(shù)的發(fā)展，I/O-LINK正在助力工業(yè)4.0智能制造時(shí)代下的工業(yè)控制與通信、工業(yè)數字化與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng )新應用不斷落地。

現在工業(yè)自動(dòng)化現場(chǎng)的各種測量傳感器都需要具備足夠的靈活性，能夠簡(jiǎn)單快捷地對傳感器參數進(jìn)行修改，能夠與其他傳感器互連混合運行，這都需要靈活的通信接口技術(shù)支持，這也是為何I/O-LINK在工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)有如此巨大的應用潛力。

蓬勃發(fā)展的I/O-LINK市場(chǎng)

根據QYR發(fā)布的市場(chǎng)調查報告，2021年全球IO-Link技術(shù)市場(chǎng)銷(xiāo)售額達到了24.03億美元，預計2028年將達到47.42億美元，年復合增長(cháng)率為10.24%。從幾個(gè)地區市場(chǎng)來(lái)看，目前全球市場(chǎng)最大的還是亞太和歐洲地區，尤其是中國市場(chǎng)，增速極快。中國2021年I/O-LINK市場(chǎng)規模大概在2.86億美元，約占全球的11.88%，預計2028年將達到7.45億美元，屆時(shí)全球占比將達到15.70%。

另外根據I/O-Link協(xié)會(huì )對I/O-LINK終端授權費的計算統計，I/O-LINK節點(diǎn)數量在近幾年呈爆發(fā)式增長(cháng)，2018到2019年的全球出貨量維持在1140萬(wàn)左右的節點(diǎn)數量，到去年2021年，已經(jīng)迅速增長(cháng)到2100萬(wàn)，僅一年時(shí)間終端出貨量就增長(cháng)了接近一倍。不僅終端節點(diǎn)數量在迅猛增加，I/O-Link協(xié)會(huì )的成員數量也從2016年的100家發(fā)展至現在的400多家，而且成員數量還在持續增長(cháng)中。

市場(chǎng)的需求是很清晰的，I/O-Link作為一種點(diǎn)對點(diǎn)的串行數字通信協(xié)議給工業(yè)自動(dòng)化強大的助力，I/O-Link技術(shù)越來(lái)越廣泛地使用將打通底層現場(chǎng)設備通信的“最后一公里”。

I/O-LINK打通工業(yè)通信底層

在工業(yè)領(lǐng)域，PROFINET、CC-Link、EtherNet/IP 及EtherCAT 等工業(yè)以太網(wǎng)通訊想必都是大家很熟悉的。I/O-Link作為另一種通信技術(shù)，從歐洲市場(chǎng)席卷到亞太市場(chǎng)，有效地解決了傳感器設計中的散熱、大小和電流驅動(dòng)能力等各種問(wèn)題?？赡艽蠹視?huì )有覺(jué)得，那I/O-Link似乎跟PROFINET、CC-Link、EtherNet/IP 這些工業(yè)通信是互相競爭的關(guān)系。

其實(shí)不然，在工業(yè)傳感網(wǎng)絡(luò )架構中，I/O-Link位處于整個(gè)架構中的最底層，可以說(shuō)是一種專(zhuān)為傳感網(wǎng)絡(luò )而生的通信技術(shù)，它可以通過(guò)與控制層連接打開(kāi)工業(yè)互聯(lián)的大門(mén)，但是它最基礎的能力是獨立于現場(chǎng)總線(xiàn)不受其影響打通底層現場(chǎng)設備的通信困擾。

傳統的工業(yè)自動(dòng)化控制系統的瓶頸是顯而易見(jiàn)的，所有的傳感器通過(guò)實(shí)體線(xiàn)向PLC匯報數據或者接受指令，想調整傳感器參數需要很多步驟，配置能力很弱。而且這種路線(xiàn)基本上有很多都是專(zhuān)有協(xié)議，并且是單向和模擬的信息交換，缺乏診斷能力。模擬數據也容易受到噪聲的影響，很難在工業(yè)現場(chǎng)各種電磁環(huán)境下不失真。

I/O-Link打通工業(yè)通信底層架構，改變了這種傳統工業(yè)自動(dòng)化控制系統模式，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)給工業(yè)場(chǎng)景帶來(lái)了靈活的傳感配置、可靠的數字信號通訊，以及拓展性更強的雙向通訊能力。I/O-Link分組傳輸的方式在PLC和底層傳感之間分配了多個(gè)子站，子站對傳感數據進(jìn)行整合再向上傳輸，越往上通訊布線(xiàn)越簡(jiǎn)潔。

I/O-Link這種獨立于制造商且獨立于現場(chǎng)總線(xiàn)的技術(shù)，即使是使用最簡(jiǎn)單的傳感器和執行器也可以在整個(gè)工廠(chǎng)結構中提供過(guò)程數據以及識別診斷數據，還不需要復雜的連接。

半導體廠(chǎng)商對I/O-LINK的支持

很多半導體廠(chǎng)商也都為I/O-LINK開(kāi)發(fā)了相匹配的主、從設備端的收發(fā)器IC，看好I/O-LINK在工業(yè)通信上的應用。

意法半導體就推出了I/O-LINK主設備和從設備端的收發(fā)器IC，并為不同的傳感器做了差異化的增強。比如L6360就在內部配置了高邊+低邊+推挽的電路設計，方便驅動(dòng)I/O-Link的信號線(xiàn)。L6364則配有雙通信信道，除了DC/DC轉換器和雙模式UART外，還允許可配置輸出加倍以獲得額外的驅動(dòng)強度，方便使用者靈活配置終端設備的診斷。

TI則尤其看重I/O-LINK收發(fā)器的可靠性，在所有推出的收發(fā)IC上都繼承了浪涌保護功能，并配置可調驅動(dòng)器進(jìn)行過(guò)流限制，而且更低的驅動(dòng)器壓擺率減少了過(guò)沖影響。

ADI收購整合了凌特和美信后補全了其在工業(yè)通信上的產(chǎn)品，像美信提供的MAX14819這類(lèi)收發(fā)器IC，在電流限制、導通電阻和最高工作溫度上等核心指標上都做了額外的增強，還提供額外組件，包括降壓穩壓器和LDO，能夠更方便地為傳感器和執行器中的電子元件提供電源。

小結

作為全球首個(gè)標準化的I/O技術(shù)，I/O-LINK很好地將設備層面和控制層面的協(xié)議結合起來(lái)，彌補了現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的弊端，保證了從底層現場(chǎng)級到控制級可靠的集成通信。IO-LINK技術(shù)有望成為“自動(dòng)化行業(yè)的USB”。