2 有线有弊端，IO-Link无线应运而生
IO-Link成功的主要原因之一是用一根简单的、标准化的三线传感器电缆，就能够很容易地将智能的、复杂的传感器/执行器连接起来。
2.1 IO-Link无线的产生——基于工业需求，解决有线的痛点
随着工业物联网(IIoT)的发展，通信需求也在迅速变化。机器对机器(M2M)通信(如连接的机器人、仓库自动化和工厂处理机器)变得越来越普遍，这要求更高的可用性、更好的稳健型、更低的延迟性和确定性。在这种发展中，基于电缆的通信根本无法满足连接设备在灵活性、移动性和监控等方面日益增长的需求，由此就产生了IO-Link无线标准。
2.2 IO-Link无线技术
IO-Link无线技术是IO-Link标准的扩展，它定义了在工厂自动化环境中，传感器/执行器和控制器(一般是PLC)之间的无线网络通信，是第一个满足灵活性、移动性、延迟性等这些需求并向传感器/执行器提供可靠且确定性的无线通信的无线协议。IO-Link无线的设计目的是提供与电缆类似的性能水平和向后兼容接口，因此从有线系统迁移到无线系统非常容易。
IO-Link无线支持漫游功能，并有可能在实时网络中包含低能耗的电池供电或能量采集传感器。IO-Link无线的关键特性之一是与工厂和过程自动化协议的兼容性，可采用IO-Link的系统规划、设置、运维标准工程工具，保证与有线IO-Link解决方案的向后兼容。
2.3 IO-Link无线的挑战及特点
要在无线应用中实现像有线传感器/执行器系统一样的性能，必须考虑不同的要求：
（1）更新IO数据所需的周期时间低于10毫秒。
（2）在可靠性方面的要求与有线应用一样高甚至更高。
（3）30多个设备能通过1个无线频道与1个主设备进行通信。
（4） 通信应使用开放的2.4 GHz频段，在这个频段上与其他无线系统共存。
（5）在一个RF区域内，最多3个主站能同时与多达120个设备进行通信。
IO-Link无线由于具有以下特性，很好地解决了其所面临的挑战：
（1）提供与40个节点（传感器或执行器）5毫秒通信的确定性延迟。
（2）其可靠性优于10e^（-9）包错误率（PER）。例如，在工业环境中，其他无线标准如WLAN、蓝牙和Zigbee，可靠性降低了6个数量级（~1e^（-3））。
（3）每个主站高达5个通道接口，每个通道接口高达8个设备，即一个主站最多可以与40个无线设备进行通讯。
（4）具有2.4 GHz ISM波段射频收发器，可以与其他无线系统共存。
（5）1个主站最多可带40个节点（设备），即在一个RF区域内，3个主站能同时与120个设备进行通信。
IO-Link无线分布方案如下图3所示。
2.4 IO-Link无线系统组成与体系
一个IO-Link无线系统，通常由一个IO-Link无线现场总线网关(主站)和IO-Link无线设备组成。设备可以是传感器、执行器、RFID读取器、阀门、电机启动器或简单的I/O模块。此外， 标准的IO-Link无线系统包括用于传感器/执行器配置和参数分配的工程工具。
图4是基于IO-Link无线和有线的系统架构示例。无线IO-Link的架构看起来类似于有线(星形拓扑)，但没有通信电缆。IO-Link无线也支持连接IO-Link有线到IO-Link无线之间的桥接功能。这个特性是标准的一部分，它允许快速的IO-Link设备与主站进行无线连接。
2.5 IO-Link无线特点及其优势
特点
（1）低延时：1.6ms（循环3次，5ms）。
（2）可靠性：确定性，比任何无线系统都要可靠6 个数量级。
（3）可伸缩：每个主站最多有40 个无线设备，每个单元有 120 个。
（4）工业级：专为工厂自动化设计，符合国际标准IEC 61131-9。
（5）灵活性：增加灵活性和移动性。
（6）成本效益：电缆简化设置。
优势
减少布线成本、减少停机时间、减少维护成本、提高平均无故障时间、降低复杂性、规模数据收集、增加灵活性、提高安全性
关于虹科工业通讯：
虹科是一家在工业自动化领域，特别是工业总线通讯行业经验超过10年的高科技公司。虹科工业通讯事业部与世界知名的工业通讯专家【PEAK-System，Hilscher，Kunbus，SYS TEC，Koenig-Pa，Port，Copa-data，TenAsys，SoC-e、RELYUM】等深度合作，提供业内顶尖水平的工业总线协议软硬件解决方案，协议类型包含【CAN、CANopen、EtherCAT、Profibus、Profinet、EtherNET/IP、TSN】等，产品类型包含代码、软件、芯片、板卡、模块等。虹科工业通讯以客户需求为导向，以技术能力为基础，为国内企业提供最适合的产品和最满意的服务。特别是在工业4.0的大环境下，虹科工业通讯与时俱进，推出了TSN（时间敏感网络）的解决方案，后者将在推动万物互联的潮流中扮演着如高速公路般的连接作用。
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作者：虹科工业通讯---江丽凤
排版：虹科工业通讯---黄怡
