在工業(yè)自動化領(lǐng)域，自動化網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展讓我們對“一網(wǎng)到底”充滿了向往，期望通過一個網(wǎng)絡(luò)，全面、詳細(xì)地讀取網(wǎng)絡(luò)中各部件信息并進(jìn)行故障診斷。然而，現(xiàn)實(shí)技術(shù)條件和經(jīng)濟(jì)成本給這一“期望”帶來了諸多挑戰(zhàn)。 以常用的PROFInet為例子，假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一網(wǎng)到底，那么小到每個限位開關(guān)、光電開關(guān)，大到每臺電機(jī)驅(qū)動器都需要集成PROFInet端口和協(xié)議。這一點(diǎn)無論是從技術(shù)性還是經(jīng)濟(jì)性來看，似乎都有些不切實(shí)際。

從技術(shù)性的角度，以S7-1515系列為例，其最大能夠支持256個PROFInet從站，而大型自動化場景中，各類開關(guān)、傳感器、驅(qū)動器等的數(shù)量總和遠(yuǎn)超256這個數(shù)字。從經(jīng)濟(jì)性來看，若讓普通的傳感器和開關(guān)都集成PROFInet接口，這意味著成本將大幅度上升而且外觀尺寸也需要重新設(shè)計。

IO-Link協(xié)議的“橫空出世”

早在2008年，IO Link協(xié)議就被納入IEC 61131-9標(biāo)準(zhǔn)中，正式成為工業(yè)自動化領(lǐng)域的開放通信協(xié)議，其采用2線制的通信方式可將簡單傳感器上的狀態(tài)信息和診斷信息傳遞給IO Link主站，然后再由IO Link主站轉(zhuǎn)換為上一層的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，例如PROFInet, EtherCAT等，這樣就能從技術(shù)性上和經(jīng)濟(jì)性上實(shí)現(xiàn)“一網(wǎng)到底”的目標(biāo)。

2022年IO Link Safety正式亮相德國紐倫堡SPS展會，把功能安全納入到了IO  Link的范疇，這樣一來設(shè)備上與功能安全相關(guān)的傳感器、開關(guān)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等就能夠通過IO Link Safety協(xié)議并入自動化網(wǎng)絡(luò)中。IO Link Safety協(xié)議遵循IEC 61139-2（工業(yè)網(wǎng)絡(luò) - 單點(diǎn)數(shù)字通信接口 - 第2部分：功能安全擴(kuò)展）標(biāo)準(zhǔn)，能夠滿足EN ISO 13849-1 PLe和IEC 61508/62061 SIL 3的安全等級要求。

傳統(tǒng)安全網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的痛點(diǎn)

IO Link Safety推出以前，我們通常是將安全相關(guān)的傳感器、開關(guān)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接到1個現(xiàn)場總線/網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)（IP67或者IP20）上，由這個站點(diǎn)向上再傳輸每個器件的簡單狀態(tài)信息（ON/OFF）或者控制每個執(zhí)行部件（ON/OFF）。從通信層面來看并未到達(dá)傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)這一現(xiàn)場層，因此現(xiàn)場層上的很多診斷信息都是無法被控制器獲取的，例如安全開關(guān)的溫度、安全光幕的供電電壓、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的剩余動作次數(shù)壽命等。

IO-Link Safety的優(yōu)勢

有了IO Link Safety協(xié)議后，安全傳感器、安全執(zhí)行機(jī)構(gòu)廠家可以輕松地利用2線制原理將IO Link Safety協(xié)議集成在安全部件上。這些安全部件通過簡易的2線制電纜連接到IO Link Safety Master站點(diǎn)后就能輕易地連入自動化網(wǎng)絡(luò)中，例如PROFInet, EtherCAT等，這樣的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不會過多占用上層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的站點(diǎn)數(shù)量—僅IO Link Safety Master站點(diǎn)會占用，也不會使得原有的安全部件價格成本大幅度提高。

IO-Link Safety能夠?yàn)楣I(yè)自動化帶來更優(yōu)化的通信與安全保障，它解決了傳統(tǒng)安全網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的痛點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性與功能安全的有效融合，是工業(yè)自動化領(lǐng)域邁向“一網(wǎng)到底”與智能化、安全化發(fā)展的重要一步。作為安全自動化領(lǐng)域的知名品牌，皮爾磁PILZ針對IO Link Safety協(xié)議的硬件產(chǎn)品將于今年陸續(xù)上市，包括IO Link Safety Master主站，帶有IO Link Safety接口的高級安全光幕以及集成IO Link Safety接口的按鈕單元PITgatebox等，讓我們期待一下吧！