IO-Link作为简单、串行、双向、点对点数字化通信协议,是工业物联网和工业4.0的支柱,是实现工厂/设备数字化转型的必要手段。本书介绍了IO-Link的物理特性和通信程序,以及标准参数和IO-Link诊断方式。IO-Link的规划、调试和服务以及与PLC控制的集成为实现自动化实践架起了桥梁。本书还将讨论IO-Link无线和IO-Link安全问题。在回顾了已经取得的成就的同时，展望了IO-Link技术未来可能的进一步发展。

1 IO-Link背后的理念
2智能传感器和执行器
2.1 电子传感器——工业3
2.2 20世纪90年代的“现场总线战争”和自动化金字塔
2.3 智能传感器
2.4 IO-Link作为智能传感器和执行器的全球标准
2.5 自动化工程中的IO-Link——总结
3 IO-Link和工业4
3.1工业4.0 ——有意义和无意义
3.2 信息金字塔的发展
3.3 信息物理生产系统（CPPS）
3.4 IO-Link与工业4.0 的对接
4从用户的视角看IO-Link
4.1 IO-Link对传感器或执行器制造商的意义
4.2 IO-Link对机器制造商的意义
4.3 IO-Link对制造型公司的意义
4.4 IO-Link对高级管理层的意义——优势总结
5工业4.0 和IO-Link的使用现状——应用案例
5.1 电子制造业的应用
5.2 在机械工程中的应用
5.3 制造企业的应用
5.4 IO-Link和工业4.0 作为改造解决方案
5.5 设计开发：IO-Link无线主站
5.6 客户/应用优势的总结
6回顾与展望
6.1 哪些预言成真了
6.2 IO-Link和工业4.0 的未来
6.3 IO-Link无线
7 IO-Link详解
7.1 性能特点与系统概述
7.2 IO-Link物理层（传输介质）
7.3 传输速率
7.4 通信架构/初始阶段
7.5 数据通道
7.6 数据传输时间
7.7 数据访问（ISDU）
7.8 兼容性
7.9规范1.0与规范1.1 之间的差异
8标准参数
8.1 IO-Link设备应用类
8.2 参数页面的结构和内容
8.3 扩展IO-Link参数
8.4 IO-Link设备参数化
8.5 IO-Link设备兼容性
9 IO-Link诊断
9.1 来自IO-Link设备应用程序的诊断消息
9.2 来自IO-Link通信的诊断消息
9.3 IO-Link主站的基本IO-Link诊断
9.4 系统相关的IO-Link诊断
9.5 兼容的诊断消息
9.6 简化的诊断消息
10 IO-Link主站端口配置
10.1 IO-Link端口的主要操作条件
10.2 IO-Link设备的识别
10.3 从属的附加操作模式（端口周期）
10.4 过程数据分配
10.5 检查配置
10.6 偏移时间
10.7 调试（项目规划和配置）
10.8 IO-Link数据存储
10.9 标准化的IO-Link主站接口
11 IO-Link行业规范
11.1 在IO-Link之前的普通传感器标准
11.2 IO-Link通用行规（CommonProfile）
11.3 智能传感器第二版
11.4 固件更新/BLOB
11.5 最新定义的行规ID、参数和系统命令的概述
12输入输出设备描述（IODD）
12.1 IO-Link IODD
12.2 IODD详解
12.3 为IO-Link设备获取IODD文件
12.4 IODD检查器
12.5 解释工具
12.6 IODD现状
13 IO-Link标准的品质
13.1 测试规范
13.2 规范集合和修订
13.3 互操作性
13.4 制造商声明
13.5 制造商声明的结构
13.6 测试、分析和诊断工具
13.7 测试工具
13.8 诊断工具
13.9 参数集分析
13.10 电磁干扰
14实际使用中的规划、调试和服务
14.1 规划、开发和建设的实用技巧
14.2 关于工厂工程的要点
14.3 IO-Link网关的实际调试
14.4 IO-Link传感器的调试
14.5 IO-Link执行器的调试
14.6 IO-Link模块的调试
14.7 维护、维修、故障排除
14.8 Y路径
15进阶知识
15.1 IO-Link接口的结构
15.2 IO-Link设备接口结构
15.3 IO-Link主站中的接口结构
15.4 IO-Link通信
15.5 M序列及其用法

给读者朋友的一封信
亲爱的读者朋友：
非常感谢您对本书和IO-Link技术给予厚爱。本书
的德语版是关于IO-Link技术一书的第二次出版版本，
其内容包含一些技术更新和IO-Link主题以外的更多细
节信息。
您购买本书，或许是因为您之前没有听说过“IO-
Link”，想要了解一下这项技术的概念及其功能；或许
是因为您已经知道IO-Link技术是什么，但想要更深入
了解其技术细节；又或许是因为您想获取有关IO-Link
技术的最新进展和其应用前景的信息。
您可能会问，或者可能会被问到：“什么是IO-
Link？为什么我们需要一个新的通信标准？”将通信技
术深入现场层的想法早已有之，可以追溯到20世纪。而
实现这一想法的方法有很多，本书中有提及。
有时候，一项技术取得成功需要时间，或者说需要
正确的时间点。就IO-Link技术而言，它的成功一定是
因为找到了这个正确的时间点。不赘述，现在就由我带
您来了解一下促使IO-Link成为国际标准的前提条件。
随着20世纪90年代后期微控制器技术发展和小型化
趋势，人们获得了实现现场层通信的重要基础。有了这
些新的技术，即使是对最小的现场设备，也可以为其配
置更多功能。既然其具备了更多功能，就需要进行第二
步，即让用户可以访问这些功能。在工业环境中，让每
台设备都具备用户接口或显示器显然并非实现这一需求
的理想方案。一方面其成本高，另一方面用户难以操作
。最好的方法是让用户通过单个通信接口即可访问这些
新功能和新信息。有了这一基本构想，一些公司（特别
是传感器解决方案的供应商）便开始了自己的开发工作
。显然，利用专有解决方案很难为客户建立广泛的应用
。
2000年以后，人们逐渐达成一种共识，即“只有采
用通用标准的通信才能取得成功”。于是，以下三大因
素促成了IO-Link的诞生：
 已有的技术基础；
 控制系统需要更多的功能和访问权限；
 采用统一通信接口的共同意愿。
多家公司对此很感兴趣。在初步讨论后，其发现了
实现这一技术的一些要求：
 开放性和现场总线中立性；
 向后兼容性；
 易于安装性。
一小部分公司（包含系统供应商、传感器和执行器
供应商，以及服务供应商）最初的目标是，实现控制系
统（PLC）与现场设备之间的精益化通信，以处理配置
、参数化的问题以及实现典型自动化系统中的诊断功能
。IO-Link只是一种新的总线系统吗？人们在最初的阶
段就对这一问题展开了讨论。为了降低复杂性，特别是
相对于小型设备的复杂性，同时为了实现与现有设备的
兼容性，点对点通信架构被认为是一个可行的方案。基
于这些内容，在2008年前后，第一代版本的IO-Link规
范正式确定并被发布。根据第一批客户的反馈和要求，
在不久之后的2013年，IO-Link规范添加了一些与系统
相关的扩展信息，这一更新版本被确定为IO-Link 1.1
和国际标准IEC 61131-9（SDCI），并于同年发布。
这就是IO-Link的发展简史的部分内容。本书描述
了通信的基本技术细节。
成功通信的一个重要方面，不仅是定义如何通过介
质传输位和字节，还有明确如何构建内容，以及如何处
理数据和解释数据。同样，相关问题在开始部分讲述
IO-Link定义时已经被回答。
设备识别和诊断的一些基本功能被定义为标准参数
。此外，对IO-Link主站的端口配置进行了标准化。
IO-Link确切实现的一项重要功能是，针对设备的相应
数据结构和功能参数，定义了通用且标准的IO设备描述
（IODD）文件，通过任何能够解释IODD的工具，都可以
访问设备功能。
有关通信和集成选项的定义均已具备，加上作为一
项关键要求的系统标准，无疑促使IO-Link技术取得当
前成功。本书通过一些示例介绍了IO-Link设备和主站
集成的重要方面，并展示了一些工具。
通过在现场应用中“实际”使用IO-Link技术（设
备和主站），人们发现了一些需要改进的内容。随着现
场设备功能的增加，进一步标准化成为一个值得考虑的
内容。为什么不能针对特定的设备类别来协调数据表达
和参数呢？例如，从用户的角度看，其希望能够在不阅
读用户手册的情况下就能使用基本的传感器功能和参数
。通过定义配置文件，IO-Link满足了这些新需求，并
以此建立了应用层面的新标准。其中有一类行规，是大
家较熟悉的智能传感器配置文件。需要指出的重要一点
是，对于IO-Link而言，这种标准化只是一个演变（逐
渐发展的）过程，不需要对通信规范进行任何更改。
使IO-Link技术可随即用于安全应用，是该技术的
方向之一。而今，第一批IO-Link安全设备和主站已准
备完毕。在这里，IO-Link标准通信和作用仍然保持不
变。安全性只是IO-Link性能的一个延伸方面。
您可能会问：“IO-Link是否仅限于有线介质传输
？”基于IO-Link标准定义，IO-Link无线标准也可以满
足自动化行业要求，进行确定性数据传输。
几年前，当“工业4.0”和“智慧工厂”成为讨论
焦点之时，IO-Link

本书信息量大，全面、详细介绍了IO-Link的多种前沿内容，包括从通信和数据传输的技术细节和关于物联网集成的理念等。专业读者通过阅读本书，可以在深入了解IO-Link的基础之上，全面了解从物理连接层到整套网络系统的不同主题是如何关联的。

"IO-Link背后的理念
传感器产生需要分析、监测和存档的生产数据，它们要求提供信息和参数，从而可以对机器进行配置和控制。要做到这一点，必须将连续的生产数据从机器传输到生产数据库，并且在机器提出要求时，这些数据能够从生产数据库转发到机器。随着工业4.0的发展，现在基本的传感器只监测物理量或状态，如位置、距离、压力或温度等信息是不够的。
随着数字化的发展，新的强制性功能一方面是对传感器功能的内部监控，另一方面是对机器功能和生产进度的外部监控。IO-Link作为一种标准，回答了如何在不增加单个传感器和执行器成本的情况下额外编译和传输这些信息的问题。就解释传感器和执行器信息的共同标准达成一致是迟早的事情。
关于数字化和工业4.0，人们往往会抱怨自动化技术的标准缺失和标准的过度多样化。然而，IT界对此并没有任何理由抱怨。传感器就像机器和植物的感觉器官，是车间所有输入内容的来源，并且有一个全球标准：IO-Link。
就像在IT领域一样，测量结果通过IO-Link以数字方式传输，出现在模拟传输中的伪造值实际上是不现实的。其最大的优势在于额外信息的双向传输：IO-Link传感器可自我识别和诊断，传输过程参数和测量值。因此，如果温度和压力的测量单位是℃和K，办公桌上的显示器可以向用户显示哪个传感器集成在哪个机器上。人们可以直观地找到并理解相应的软件。它还能自动识别机器中的所有IO-Link传感器和执行器。
因此，整个工厂完全自动生成的虚拟映射成为“数字孪生”，这是一种创新，只有通过IO-Link才能实现。用于SAP等IT系统的传感器数据可与IO-Link一起使用，也适用于工业4.0，因为传感器的数据是不言自明的。现在，利用IO-Link（与通用IT接口相结合）可以实现透明度和过程优化，而其价格只是以前接口价格的一小部分。
IO-Link是成功实施工业4.0和技术数字化的基础。
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