給讀者朋友的一封信
親愛的讀者朋友：
非常感謝您對本書和IO-Link技術(shù)給予厚愛。本書的德語版是關(guān)于IO-Link技術(shù)一書的第二次出版版本，其內(nèi)容包含一些技術(shù)更新和IO-Link主題以外的更多細節(jié)信息。
您購買本書，或許是因為您之前沒有聽說過“IO-Link”，想要了解一下這項技術(shù)的概念及其功能；或許是因為您已經(jīng)知道IO-Link技術(shù)是什么，但想要更深入了解其技術(shù)細節(jié)；又或許是因為您想獲取有關(guān)IO-Link技術(shù)的最新進展和其應(yīng)用前景的信息。
您可能會問，或者可能會被問到：“什么是IO-Link？為什么我們需要一個新的通信標準？”將通信技術(shù)深入現(xiàn)場層的想法早已有之，可以追溯到20世紀。而實現(xiàn)這一想法的方法有很多，本書中有提及。
有時候，一項技術(shù)取得成功需要時間，或者說需要正確的時間點。就IO-Link技術(shù)而言，它的成功一定是因為找到了這個正確的時間點。不贅述，現(xiàn)在就由我?guī)�您來了解一下促使IO-Link成為國際標準的前提條件。
隨著20世紀90年代后期微控制器技術(shù)發(fā)展和小型化趨勢，人們獲得了實現(xiàn)現(xiàn)場層通信的重要基礎(chǔ)。有了這些新的技術(shù)，即使是對最小的現(xiàn)場設(shè)備，也可以為其配置更多功能。既然其具備了更多功能，就需要進行第二步，即讓用戶可以訪問這些功能。在工業(yè)環(huán)境中，讓每臺設(shè)備都具備用戶接口或顯示器顯然并非實現(xiàn)這一需求的理想方案。一方面其成本高，另一方面用戶難以操作。最好的方法是讓用戶通過單個通信接口即可訪問這些新功能和新信息。有了這一基本構(gòu)想，一些公司（特別是傳感器解決方案的供應(yīng)商）便開始了自己的開發(fā)工作。顯然，利用專有解決方案很難為客戶建立廣泛的應(yīng)用。
2000年以后，人們逐漸達成一種共識，即“只有采用通用標準的通信才能取得成功”。于是，以下三大因素促成了IO-Link的誕生：
�r 已有的技術(shù)基礎(chǔ)；
�r 控制系統(tǒng)需要更多的功能和訪問權(quán)限；
�r 采用統(tǒng)一通信接口的共同意愿。
多家公司對此很感興趣。在初步討論后，其發(fā)現(xiàn)了實現(xiàn)這一技術(shù)的一些要求：
�r 開放性和現(xiàn)場總線中立性；
�r 向后兼容性；
�r 易于安裝性。
一小部分公司（包含系統(tǒng)供應(yīng)商、傳感器和執(zhí)行器供應(yīng)商，以及服務(wù)供應(yīng)商）最初的目標是，實現(xiàn)控制系統(tǒng)（PLC）與現(xiàn)場設(shè)備之間的精益化通信，以處理配置、參數(shù)化的問題以及實現(xiàn)典型自動化系統(tǒng)中的診斷功能。IO-Link只是一種新的總線系統(tǒng)嗎？人們在最初的階段就對這一問題展開了討論。為了降低復(fù)雜性，特別是相對于小型設(shè)備的復(fù)雜性，同時為了實現(xiàn)與現(xiàn)有設(shè)備的兼容性，點對點通信架構(gòu)被認為是一個可行的方案。基于這些內(nèi)容，在2008年前后，第一代版本的IO-Link規(guī)范正式確定并被發(fā)布。根據(jù)第一批客戶的反饋和要求，在不久之后的2013年，IO-Link規(guī)范添加了一些與系統(tǒng)相關(guān)的擴展信息，這一更新版本被確定為IO-Link 1.1和國際標準IEC 61131-9（SDCI），并于同年發(fā)布。
這就是IO-Link的發(fā)展簡史的部分內(nèi)容。本書描述了通信的基本技術(shù)細節(jié)。
成功通信的一個重要方面，不僅是定義如何通過介質(zhì)傳輸位和字節(jié)，還有明確如何構(gòu)建內(nèi)容，以及如何處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)。同樣，相關(guān)問題在開始部分講述IO-Link定義時已經(jīng)被回答。
設(shè)備識別和診斷的一些基本功能被定義為標準參數(shù)。此外，對IO-Link主站的端口配置進行了標準化。IO-Link確切實現(xiàn)的一項重要功能是，針對設(shè)備的相應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和功能參數(shù)，定義了通用且標準的IO設(shè)備描述（IODD）文件，通過任何能夠解釋IODD的工具，都可以訪問設(shè)備功能。
有關(guān)通信和集成選項的定義均已具備，加上作為一項關(guān)鍵要求的系統(tǒng)標準，無疑促使IO-Link技術(shù)取得當前成功。本書通過一些示例介紹了IO-Link設(shè)備和主站集成的重要方面，并展示了一些工具。
通過在現(xiàn)場應(yīng)用中“實際”使用IO-Link技術(shù)（設(shè)備和主站），人們發(fā)現(xiàn)了一些需要改進的內(nèi)容。隨著現(xiàn)場設(shè)備功能的增加，進一步標準化成為一個值得考慮的內(nèi)容。為什么不能針對特定的設(shè)備類別來協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)表達和參數(shù)呢？例如，從用戶的角度看，其希望能夠在不閱讀用戶手冊的情況下就能使用基本的傳感器功能和參數(shù)。通過定義配置文件，IO-Link滿足了這些新需求，并以此建立了應(yīng)用層面的新標準。其中有一類行規(guī)，是大家較熟悉的智能傳感器配置文件。需要指出的重要一點是，對于IO-Link而言，這種標準化只是一個演變（逐漸發(fā)展的）過程，不需要對通信規(guī)范進行任何更改。
使IO-Link技術(shù)可隨即用于安全應(yīng)用，是該技術(shù)的方向之一。而今，第一批IO-Link安全設(shè)備和主站已準備完畢。在這里，IO-Link標準通信和作用仍然保持不變。安全性只是IO-Link性能的一個延伸方面。
您可能會問：“IO-Link是否僅限于有線介質(zhì)傳輸？”基于IO-Link標準定義，IO-Link無線標準也可以滿足自動化行業(yè)要求，進行確定性數(shù)據(jù)傳輸。
幾年前，當“工業(yè)4.0”和“智慧工廠”成為討論焦點之時，IO-Link委員會展開了全面分析，探索這兩者對于IO-Link技術(shù)的影響。這兩者將會對IO-Link技術(shù)提出哪些新要求？需要解決哪些問題？后來，通過分析，大家很快發(fā)現(xiàn)IO-Link早已為“工業(yè)4.0”做好了準備。通過此前的定義，尤其是標準的設(shè)備系統(tǒng)描述文件（IODD）的集成以及定義設(shè)備配置文件的活動，工業(yè)4.0應(yīng)用所需的數(shù)據(jù)已經(jīng)存在�；�于這些事實，達成了“IO-Link是工業(yè)4.0的賦能技術(shù)”這一共識。
您可能還會問：“IO-Link技術(shù)支持物聯(lián)網(wǎng)嗎？”當然！對于物聯(lián)網(wǎng)支持協(xié)議而言，重要的是數(shù)據(jù)可用、設(shè)備功能可以輕松尋址并映射到任何合適的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。同時其具備了將IO-Link集成到開放性生產(chǎn)控制和統(tǒng)一架構(gòu)（OPC UA），以及將IO-Link映射到JSON在REST API或MQTT中使用的規(guī)范，這些都突顯了IO-Link支持物聯(lián)網(wǎng)的能力。在本書中，您將會找到有關(guān)在物聯(lián)網(wǎng)和自動化應(yīng)用中結(jié)合使用IO-Link架構(gòu)的信息。
如今的IO-Link已涵蓋IO-Link技術(shù)創(chuàng)始人曾經(jīng)想到的方方面面。特別是無縫集成到物聯(lián)網(wǎng)世界的可能性，為未來的技術(shù)強化和擴展提供了廣泛的機會。IO-Link的成功是以開放性、系統(tǒng)中性、國際標準、易于集成和可擴展性為基礎(chǔ)的。目前已經(jīng)出現(xiàn)的2萬多個不同的IO-Link設(shè)備（小到傳感器，大到擁有數(shù)百個參數(shù)的大型復(fù)雜設(shè)備）以及種類繁多的主站解決方案，均展示了對該項技術(shù)的接受程度。
這本書主題廣泛，涵蓋了從通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)細節(jié)到關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)集成的理念。本書的作者一直是IO-Link委員會的活躍成員。因此，書中的信息建立在對該技術(shù)深入了解的前提之上。編制本書的初衷不是取代一項規(guī)范，而是讓您全面了解從物理連接層到整套網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間的不同主題是如何關(guān)聯(lián)的。
在未來，IO-Link技術(shù)還會不斷發(fā)展。因此，我想這本書還會更新迭代，新的改進內(nèi)容和擴展內(nèi)容將會在適當?shù)臅r間呈現(xiàn)給大家。
希望您能喜歡本書，也希望它能滿足您的期望。


Hartmut Lindenthal
Pepperl+Fuchs SE，IO-Link指導(dǎo)委員會成員
2022年1月6日于柏林