工业自动化网络架构的“新宠儿”：IO Link Safety有何魔力？

    在工业自动化领域，自动化网络的不断发展让我们对“一网到底”充满了向往，期望通过一个网络，全面、详细地读取网络中各部件信息并进行故障诊断。然而，现实技术条件和经济成本给这一“期望”带来了诸多挑战。 以常用的PROFInet为例子，假设要实现一网到底，那么小到每个限位开关、光电开关，大到每台电机驱动器都需要集成PROFInet端口和协议。这一点无论是从技术性还是经济性来看，似乎都有些不切实际。

    从技术性的角度，以S7-1515系列为例，其最大能够支持256个PROFInet从站，而大型自动化场景中，各类开关、传感器、驱动器等的数量总和远超256这个数字。从经济性来看，若让普通的传感器和开关都集成PROFInet接口，这意味着成本将大幅度上升而且外观尺寸也需要重新设计。

01 IO-Link协议的“横空出世”

    早在2008年，IO Link协议就被纳入IEC 61131-9标准中，正式成为工业自动化领域的开放通信协议，其采用2线制的通信方式可将简单传感器上的状态信息和诊断信息传递给IO Link主站，然后再由IO Link主站转换为上一层的工业网络协议，例如PROFInet, EtherCAT等，这样就能从技术性上和经济性上实现“一网到底”的目标。

    2022年IO Link Safety正式亮相德国纽伦堡SPS展会，把功能安全纳入到了IO  Link的范畴，这样一来设备上与功能安全相关的传感器、开关、执行机构等就能够通过IO Link Safety协议并入自动化网络中。IO Link Safety协议遵循IEC 61139-2（工业网络 - 单点数字通信接口 - 第2部分：功能安全扩展）标准，能够满足EN ISO 13849-1 PLe和IEC 61508/62061 SIL 3的安全等级要求。

02 传统安全网络架构的痛点

    IO Link Safety推出以前，我们通常是将安全相关的传感器、开关和执行机构连接到1个现场总线/网络站点（IP67或者IP20）上，由这个站点向上再传输每个器件的简单状态信息（ON/OFF）或者控制每个执行部件（ON/OFF）。从通信层面来看并未到达传感器和执行机构这一现场层，因此现场层上的很多诊断信息都是无法被控制器获取的，例如安全开关的温度、安全光幕的供电电压、执行机构的剩余动作次数寿命等。

03 IO-Link Safety的优势         

    有了IO Link Safety协议后，安全传感器、安全执行机构厂家可以轻松地利用2线制原理将IO Link Safety协议集成在安全部件上。这些安全部件通过简易的2线制电缆连接到IO Link Safety Master站点后就能轻易地连入自动化网络中，例如PROFInet, EtherCAT等，这样的网络架构不会过多占用上层网络协议的站点数量—仅IO Link Safety Master站点会占用，也不会使得原有的安全部件价格成本大幅度提高。

04 写在最后的话

    IO-Link Safety能够为工业自动化带来更优化的通信与安全保障，它解决了传统安全网络架构的痛点，实现了技术性、经济性与功能安全的有效融合，是工业自动化领域迈向“一网到底”与智能化、安全化发展的重要一步。作为安全自动化领域的知名品牌，皮尔磁PILZ针对IO Link Safety协议的硬件产品将于今年陆续上市，包括IO Link Safety Master主站，带有IO Link Safety接口的高级安全光幕以及集成IO Link Safety接口的按钮单元PITgatebox等，让我们一期期待一下吧！