IO-Link物理层：接线、供电与唤醒机制详解

张开发
• 2026/4/8 2:21:09 • 15 分钟阅读

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IO-Link物理层：接线、供电与唤醒机制详解
物理层定义电气、接线、供电、时序、唤醒机制是IO-Link兼容传统I/O的基础。接线与端口类型ClassA标准端口4针M123芯线L、L-、C/Q适合普通传感器。ClassB大功率端口5针M12增加独立辅助电源P24/N24给阀岛等大功率执行器供电电源1与电源2电气隔离。引脚定义1L24V。3L-0V。4C/Q通信/开关信号复用。2/5ClassB辅助电源。信号与速率基于24V电平的UART串行通信采用半双工模式。设备只支持一种固定速率主站自动向下遍历检测。规范明确定义了三种传输波特率COM1(4.8kbit/s) 长距离、强干扰COM2(38.4kbit/s) 通用传感器COM3(230.4kbit/s) 高速数据、大量诊断唤醒机制首先主站设备Master通过 C/Q 线路发送一个特定时长的唤醒电流脉冲WURQ该脉冲宽度为 75~85μs。从站设备Device检测到该脉冲后会从原有的 SIO 模式切换到支持 IO-Link 通信的工作模式。随后主站会自动进行波特率匹配尝试与从站建立通信。匹配顺序固定为从最高波特率 COM3 开始依次降至 COM2最后尝试 COM1直至双方成功建立通信链路。这一过程保证了设备在未知对方通信速率的情况下能可靠、自动地完成初始化与连接。电气规范与信号传输IO-Link 通信基于 24V 直流工业电源环境其物理层采用三线制设计其中 C/Q 线是核心通信线路。在 SIO 模式下该线路可作为标准的数字输入DI或数字输出DQ使用而在 IO-Link 模式下则切换为半双工串行通信线路。数据传输采用 UART 协议以不归零NRZ格式编码。每帧数据由 1 个起始位、8 个数据位、1 个奇偶校验位和 1 个停止位构成共 11 位结构简明可靠适用于工业现场通信回退机制通信异常或主站下发命令时设备可切回SIO模式保证兼容与安全。回退机制是 IO-Link 协议中保障设备可靠运行的核心安全机制用于实现设备从 IO-Link 通信模式SDCI向传统标准 I/O 模式SIO的安全切换。该机制可确保设备在通信异常或主站主动控制下仍能以最基础的数字量 I/O 方式工作维持系统兼容性与现场安全性。回退机制的触发条件包含两类典型场景一是通信链路出现异常包括通信丢失、报文校验错误、连续重传失败等情况二是主站通过参数通道主动下发 Fallback 专用控制命令对设备执行模式切换。当触发回退后设备将按照协议规范的时序要求关闭 IO-Link 协议栈并完成硬件电路切换将 C/Q 信号引脚恢复为标准 24V DI/DO 电平模式停止 UART 编码通信与相关数据交互。完成回退后设备将以传统数字量传感器或执行器的状态运行仅保留基础开关量信号传输功能不再响应 IO-Link 通信帧与唤醒脉冲。设备只有在主站重新发起完整的唤醒与通信建立流程后才能再次进入 IO-Link 正常通信状态。

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