特種設(shè)備制造商們了解如何評價那些既能加速簡化生產(chǎn)程序又能降低成本的解決方案，如果在具有I/O Link功能的傳感器和組件外，還有大量的標(biāo)準(zhǔn)傳感器投入使用，成套組裝設(shè)備制造商們便能清楚地看到，I/O Link作為E/A和現(xiàn)場層間的數(shù)字通信接口具有的優(yōu)勢。

安裝技術(shù)中尚有大量潛力有待發(fā)掘，它們能夠進(jìn)一步降低設(shè)備制造成本，同時提高生產(chǎn)效力。傳感器和驅(qū)動器當(dāng)今依然是通過大量的單芯、多芯、屏蔽或非屏蔽電纜、接線端子、連接器、接口模塊、網(wǎng)關(guān)及I/O組件與E/A 層相連接。這樣在電子裝配和調(diào)試過程中便產(chǎn)生了巨大的耗費，以及安裝材料會帶來高額的成本。人們由于擔(dān)心附加電纜會增加成本，便從一開始就放棄了。

圖1 在SMR公司中，Balluff的閥插頭按進(jìn)程將安裝在上面閥島的8個雙閥利用I/O Link方式與控制層連接，靠一根經(jīng)由I/O Link 控制箱的普通三芯標(biāo)準(zhǔn)電纜，開通電源即可運行
出乎人們意料的是，新標(biāo)準(zhǔn)I/O Link接受簡單的低成本解決方案。如果人們想在原有的信號處理外加入?yún)?shù)、診斷和狀態(tài)數(shù)據(jù)，往往會不斷地出現(xiàn)排序錯誤的數(shù)據(jù)瓶頸情況。I/O Link的實質(zhì)在于點對點連接，其可以有效地去除現(xiàn)場總線間的這些瓶頸。一切只需通過一條普通的三芯電纜，I/O Link就可以和I/O Link控制箱相連接（圖1）。這時系統(tǒng)已不再需要多芯特殊電纜和附加接口，其中包括通常所需的場間電源箱，昂貴的操控系統(tǒng)插入卡也失去了用場。

I/O Link在機(jī)械制造現(xiàn)場總線連接中所起的作用猶如USB標(biāo)準(zhǔn)對計算機(jī)外部設(shè)備的即插即用式連接：標(biāo)準(zhǔn)化低成本系列的點對點連接對于信號的傳輸來說是一樣的。對機(jī)械制造業(yè)中的傳感器、驅(qū)動器、操作和顯示部分的連接而言，I/O Link將成為對制造商具有指導(dǎo)意義的標(biāo)準(zhǔn)。而對于不具備I/O Link性能的標(biāo)準(zhǔn)傳感器來說，I/O Link也可以向下兼容，完全不受干擾因素的影響。

I/O Link需要完美連接

“曾經(jīng)機(jī)器設(shè)備采用平行布線，這極其耗時還隨時可能出錯，且成本高昂，多虧有了I/O Link，費時又費力的布線在我們這里已成為歷史。”SMR特種設(shè)備的主管項目經(jīng)理和設(shè)計師Rainer Erbe介紹了其自身使用現(xiàn)場總線接口的體驗。這家企業(yè)建立于于1991年，擁有23名員工，位于德國圖林根州Wutha-Farnroda的這家工廠既生產(chǎn)單獨的自動化組件，也生產(chǎn)成套的自動組裝裝置。SMR為某家知名家用電器供貨商生產(chǎn)的第二套設(shè)備用于組裝閥門，該種閥由12種部件組成，例如：塑料件、O型環(huán)和壓縮彈簧。在經(jīng)過密封測試后，共有20道前后銜接的環(huán)節(jié)，整個生產(chǎn)全部自動化。之前的一套自動組裝裝置還是按照舊日方法進(jìn)行布線，而第二套則采用了I/O Link.。Rainer Erbe表示說：“系統(tǒng)的好處直接顯現(xiàn)出來：安裝明顯變得簡單且一目了然。每一環(huán)節(jié)都清清楚楚。除此之外，具有診斷能力的組件能夠迅速方便地與設(shè)備結(jié)為一體，為未來的使用提供了保障。”

圖2 裝配的核心部件是Balluff 的I/O Link現(xiàn)場總線控制裝置，其具有I/O Link功能，此處案例中，Balluff的BIS L識別系統(tǒng)和閥島及閥插頭是為控制層所用
每個工件架上均有兩個閥門組件，它們以6s的間隔同時快速穿過沿著一條運輸帶設(shè)立的安裝場地。BIS L識別系統(tǒng)是為極端惡劣的環(huán)境而設(shè)計，并且還有經(jīng)過傳感技術(shù)專家和連接供貨商Balluff驗證過的RFID解決方案，都為物流和控制系統(tǒng)間信息的順暢交流提供了保障（圖2）。一旦系統(tǒng)識別出一個錯誤，控制系統(tǒng)就會在下一站時中斷該閥的組裝。同時，在生產(chǎn)線的終端還設(shè)有3個檢查環(huán)節(jié)，能分別對閥門處于基本狀態(tài)與工作狀態(tài)時的密封性以及彈性進(jìn)行全自動檢驗。在此之后系統(tǒng)才將部件交付裝配。在閥門組裝裝置上同時還應(yīng)用了大量二進(jìn)制標(biāo)準(zhǔn)傳感器。對此，I/O Link也有一個非常簡單、節(jié)時且優(yōu)化成本的解決方案：由于I/O Link可以向下兼容，Balluff生產(chǎn)的I/O Link傳感器集線器便可以把普通傳感器，例如叉式光電傳感器、電或磁場感應(yīng)傳感器發(fā)出的信號收集起來，并按照不同的類型，以8～16個入徑為一組接至I/O Link連接端口上（圖3）。

圖3 Balluff傳感集線器能將開關(guān)傳感器的信號收集起來，并按照不同的類型，以8～16個入徑為一組接至I/O Link的連接端口
I/O Link創(chuàng)造巨大的時間優(yōu)勢

企業(yè)利用標(biāo)準(zhǔn)三芯電纜可以獲取設(shè)備控制數(shù)據(jù)，從而不再需要特殊的或附加的電纜，也不需要接線端子或額外的I/O組件，因此節(jié)約能力可觀。“I/O Link讓我們在時間上領(lǐng)先了一大步，節(jié)省下來的時間可以用來做最后的設(shè)備檢驗和最終的驗收準(zhǔn)備工作。”項目經(jīng)理解釋：“早在立項之初我們便清楚地發(fā)現(xiàn)了，將Balluff公司的銷售代理Knut V?lker盡早地與項目捆綁在一起是有好處的，這樣無需浪費時間即可制定出正確的成本優(yōu)化方案。”

安裝入設(shè)備的每個模塊都擁有其自身的傳感集線器和針對各傳感器及驅(qū)動器的控制裝置（圖4）。Rainer Erbe得出以下結(jié)論：“這對我們大有好處，邏輯上講，我們可以將電子組件組合到一起，隨后只需開啟少數(shù)幾個連接器，就可以為各個模塊的運輸作準(zhǔn)備了。由于系統(tǒng)采用I/O Link既不需要為電纜上夾固定，又不需要批量生產(chǎn)接連器，全部組裝工作只需一個技工當(dāng)場就能獨自進(jìn)行，因為對于這個技工來說，只是把電氣部分的傳感器及設(shè)備上的配電部分轉(zhuǎn)到一個標(biāo)準(zhǔn)傳感器線路的三芯電纜上，非常簡明易懂。”

圖4 安裝設(shè)備的每個模塊都是完全的自給自足，其擁有和各傳感器及驅(qū)動器連接在一起后自身的傳感集線器和控制裝置
I/O Link控制裝置：現(xiàn)場總線的核心

Balluff的BIS L識別系統(tǒng)由每個組件基座上的一個牢固的圓形數(shù)據(jù)載體、各個處理站上的閱讀器，以及包括I/O Link的分析單位組成。閱讀磁頭可發(fā)出125kHz的能量信號，進(jìn)而獲取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)載體可在無接觸狀態(tài)時從中獲取能量，并將識別號碼發(fā)回到閱讀器上。I/O Link的分析單位在控制器和數(shù)據(jù)載體之間發(fā)揮著數(shù)據(jù)傳輸鏈接的作用。

裝配的核心部件是Balluff 的I/O Link現(xiàn)場總線控制裝置。I/O Link-閥插頭（BNI IOL-75x）能通過I/O Link控制箱把Festo CPV閥島的8個雙閥和控制層進(jìn)行連接。閥島不必進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)氣動驅(qū)動器，接通時只需把閥的插頭推向閥島即可。而另一端，一個可以旋擰的M12插頭與一個普通的標(biāo)準(zhǔn)四芯電纜完成對接，完整的電氣控制和全部進(jìn)程與服務(wù)數(shù)據(jù)間的交換都可實現(xiàn)。