電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）在工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)里，I/O-LINK是通向各種執(zhí)行器和傳感器的最后一環(huán)。隨著互聯(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(shù)字化與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新應(yīng)用不斷落地。

現(xiàn)在工業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)場的各種測量傳感器都需要具備足夠的靈活性，能夠簡單快捷地對(duì)傳感器參數(shù)進(jìn)行修改，能夠與其他傳感器互連混合運(yùn)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)化市場有如此巨大的應(yīng)用潛力。

蓬勃發(fā)展的I/O-LINK市場

根據(jù)QYR發(fā)布的市場調(diào)查報(bào)告，2021年全球IO-Link技術(shù)市場銷售額達(dá)到了24.03億美元，預(yù)計(jì)2028年將達(dá)到47.42億美元，年復(fù)合增長率為10.24%。從幾個(gè)地區(qū)市場來看，目前全球市場最大的還是亞太和歐洲地區(qū)，尤其是中國市場，增速極快。中國2021年I/O-LINK市場規(guī)模大概在2.86億美元，約占全球的11.88%，預(yù)計(jì)2028年將達(dá)到7.45億美元，屆時(shí)全球占比將達(dá)到15.70%。

另外根據(jù)I/O-Link協(xié)會(huì)對(duì)I/O-LINK終端授權(quán)費(fèi)的計(jì)算統(tǒng)計(jì)，I/O-LINK節(jié)點(diǎn)數(shù)量在近幾年呈爆發(fā)式增長，2018到2019年的全球出貨量維持在1140萬左右的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，到去年2021年，已經(jīng)迅速增長到2100萬，僅一年時(shí)間終端出貨量就增長了接近一倍。不僅終端節(jié)點(diǎn)數(shù)量在迅猛增加，I/O-Link協(xié)會(huì)的成員數(shù)量也從2016年的100家發(fā)展至現(xiàn)在的400多家，而且成員數(shù)量還在持續(xù)增長中。

市場的需求是很清晰的，I/O-Link作為一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的串行數(shù)字通信協(xié)議給工業(yè)自動(dòng)化強(qiáng)大的助力，I/O-Link技術(shù)越來越廣泛地使用將打通底層現(xiàn)場設(shè)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)，從歐洲市場席卷到亞太市場，有效地解決了傳感器設(shè)計(jì)中的散熱、大小和電流驅(qū)動(dòng)能力等各種問題?？赡艽蠹視?huì)有覺得，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(gòu)中，I/O-Link位處于整個(gè)架構(gòu)中的最底層，可以說是一種專為傳感網(wǎng)絡(luò)而生的通信技術(shù)，它可以通過與控制層連接打開工業(yè)互聯(lián)的大門，但是它最基礎(chǔ)的能力是獨(dú)立于現(xiàn)場總線不受其影響打通底層現(xiàn)場設(shè)備的通信困擾。

傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的瓶頸是顯而易見的，所有的傳感器通過實(shí)體線向PLC匯報(bào)數(shù)據(jù)或者接受指令，想調(diào)整傳感器參數(shù)需要很多步驟，配置能力很弱。而且這種路線基本上有很多都是專有協(xié)議，并且是單向和模擬的信息交換，缺乏診斷能力。模擬數(shù)據(jù)也容易受到噪聲的影響，很難在工業(yè)現(xiàn)場各種電磁環(huán)境下不失真。

I/O-Link打通工業(yè)通信底層架構(gòu)，改變了這種傳統(tǒng)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)模式，簡單來說給工業(yè)場景帶來了靈活的傳感配置、可靠的數(shù)字信號(hào)通訊，以及拓展性更強(qiáng)的雙向通訊能力。I/O-Link分組傳輸?shù)姆绞皆赑LC和底層傳感之間分配了多個(gè)子站，子站對(duì)傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行整合再向上傳輸，越往上通訊布線越簡潔。

I/O-Link這種獨(dú)立于制造商且獨(dú)立于現(xiàn)場總線的技術(shù)，即使是使用最簡單的傳感器和執(zhí)行器也可以在整個(gè)工廠結(jié)構(gòu)中提供過程數(shù)據(jù)以及識(shí)別診斷數(shù)據(jù)，還不需要復(fù)雜的連接。

半導(dǎo)體廠商對(duì)I/O-LINK的支持

很多半導(dǎo)體廠商也都為I/O-LINK開發(fā)了相匹配的主、從設(shè)備端的收發(fā)器IC，看好I/O-LINK在工業(yè)通信上的應(yīng)用。

意法半導(dǎo)體就推出了I/O-LINK主設(shè)備和從設(shè)備端的收發(fā)器IC，并為不同的傳感器做了差異化的增強(qiáng)。比如L6360就在內(nèi)部配置了高邊+低邊+推挽的電路設(shè)計(jì)，方便驅(qū)動(dòng)I/O-Link的信號(hào)線。L6364則配有雙通信信道，除了DC/DC轉(zhuǎn)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(qū)動(dòng)強(qiáng)度，方便使用者靈活配置終端設(shè)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(hù)功能，并配置可調(diào)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行過流限制，而且更低的驅(qū)動(dòng)器壓擺率減少了過沖影響。

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

小結(jié)

作為全球首個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的I/O技術(shù)，I/O-LINK很好地將設(shè)備層面和控制層面的協(xié)議結(jié)合起來，彌補(bǔ)了現(xiàn)場總線技術(shù)的弊端，保證了從底層現(xiàn)場級(jí)到控制級(jí)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”。