工业传感偏爱IO-Link，收发器IC如何选择？

电子发烧友网报道（文/李宁远）工业应用的传感在智能化的发展中，总是试图能够随时获取目标的测量数据、诊断信息以及安全警报。IO-Link是第一个实现让工业级传感更智能的通信协议，当时是使用TEDS传感器与IO-Link进行了配合。作为一种点对点的串行数字通信协议，它在传感器与控制器PLC之间进行了周期性的数据交换。

在目前全球工业传感器产品中，IO-Link已经占据了很大的份额，并且还在不断增长。就目前IO-Link的增长率而言，已经很接近以太网节点的增长率了，这一趋势很大程度上受到了现场总线节点大幅增长的促进。

为什么工业传感如此青睐IO-Link？

IO-Link技术协议是以工业传感器为中心的，它的协议架构定义了其是一种简单的点对点协议而不是现场总线，目的是从传感器更好地接收信息并接入更高级的控制设备。IO-Link技术在所有基于传感器的工厂级应用中都有极好的适配性。

在这些应用中通常会要求将各类终端，例如传感器、电机起动器或RFID读取器，作为最底层网络的一部分。信息被收集并提供给更上层的现场总线，从而能够将这种基本的点对点通信从现场融入智能工业环境中。可以说它释放了传感器蕴藏的潜能。

（图源：ST）

IO-Link对于机器制造商来说，其简化的布线方案将传感器、输出和控制的布线硬件降低了 30%-60%。考虑到工业传感一般有较高的成本，IO-Link的成本可以说十分划算了，这也是工业传感青睐IO-Link的原因之一。IO-Link在配合获取目标的测量数据、诊断信息以及安全警报之外，其高可靠性以及热插拔和反极性保护之类的功能也是工业厂商极为看重的。

IO-Link通信物理层主设备IC技术趋势

IO-Link通信在物理层实现的主设备一般称为主收发器IC，这一类IC的技术趋势往往取决于芯片和协议栈头部厂商的合作趋势。

符合PHY3线的单片IO-Link主收发器仍是最主流的IO-Link物理层IC，可以支持COM1 、COM2和COM3模式。C/QO输出模式可调高边、低边或推挽模式。关断电流和关断电流延迟时间以及热关断和自动重启功能可防止器件过载和短路（如果能可编程则更好），这是所有主设备收发IC都必需的。C/QO和L+输出级能够驱动电阻、电感和电容负载，对感性负载的驱动能力体现了主收发IC的硬实力，一般最高驱动高达10 mJ的感性负载属于顶尖的技术水平。

主设备IC会通过UART来接收MCU发来的数据，并将其传输至C/QO引脚。而从C/QI引脚接收到的从站数据是通过UART发送给MCU的。为实现完整的IC控制、配置和监控，MCU与主设备IC之间的通信就显得尤为重要，例如快速模式两线I2C就能够在MCU与主设备IC间完成快速的数据交换。

对器件状态的管理也是不可缺少的，这一类收发器IC通过寄存器来管理参数及其状态，寄存器数量是否满足功能需求是首先要考量的。状态监测的故障条件需要囊括L+线路、过热、C/Q过载、线性调节器欠压和奇偶校验。

配对的从属收发IC该注意什么

如果主设备收发IC按照上述的技术趋势做得很好，那么其配对的从属收发IC又该注意些什么？首先肯定是符合PHY3线，支持COM1、COM2和COM3模式。其输出配置需要与主设备IC一致，如果主设备允许高边、低边或推挽输出，那从属收发IC也需要满足三类输出配置。

功率级是否有效是从属收发IC较为看重的一点，其输出电流能力，驱动上限与R（DSON）是很重要的指标。除此之外，最重要的就是从属收发IC的保护功能。如果能提供即VCC、GND、OUTH、OUTL和I/Q引脚之间的反极性保护，这在工业传感器实际应用时会起到很好的保护效果。器件的ESD、抗冲击能力、抗浪涌能力则关联着器件的EMC鲁棒性，大大影响稳定性。

输出短路、过电压和快速瞬态条件这一类保护措施，虽然是老生常谈但也的确重要。补充说一点那就是，从属收发IC的线性稳压器最好能够可选，用于通过的总线为传感器独立供电。

上述单通道的IO-Link从属收发IC在设计上会简单许多，着重于保护与维持可靠性。双通道的收发IC则会在额外的驱动能力以及灵活性上更进一步，会更加适合对于功耗要求严苛的应用双通道设备无疑可以为现场控制带来附加价值。同样，双通道收发IC更高的集成性意味着在保护上也将更为严格。

“高铁医生”日检近160列高铁动车组

来源:新京报

还要为途经其他高铁列车“实时监测”；北京动车段有针对性地制订各动车所动车组临时替换方案

1月13日，北京动车段南所，一级修车间高铁机械师皮春成（左）和杨雪松（右）在检查油迹。

北京动车段南所一级修车间，正在等待检修的列车们。

春节前的春运客流高峰就将来临，这几日，中国铁路北京局集团有限公司北京动车段北京南动车运用所(以下简称“北京动车段南所”)的“高铁医生”又开始了每年一度的忙碌时刻。

去年年底京张高铁通车后，各个部门抽调了不少“老师傅”和技术骨干组成了新部门。今年春运，在北京动车段南所的一级修车间，有不少新员工首次承担起春运保障的重任。

春运前开展库停动车组一级检修

根据北京铁路局的部署，北京动车段在春运期间平均日上线157列216组，远程监控大概1600组标准组。也就是说每天要为近160列高铁动车组做常规体检，还要为途经北京动车段负责范围内的其他高铁列车的健康状况进行“实时监测”。

“今年春运、春节的开始时间早，恰逢各大高校开始放寒假，学生潮、民工潮高度重叠，每日开行的旅客列车数量多，随之而来的检修压力也就更大，要求我们维修保养工作不能有任何的疏忽，要确保列车能以最佳的面貌服务旅客。”北京动车段相关负责人表示，今年春运前夕，北京动车段提前组织各动车所开展库停动车组的一级检修，具备随时上线条件，并根据各动车所担当交路特点，有针对性地制订各动车所动车组临时替换方案，保证动车组发生故障后的及时响应，做好动车组备用保障。

同时，北京动车段严格卡控动车组专项修工作，详细制订并落实动车组专项检修计划，采取提前施修、在线检修、提前申请其他车型动车组替换修等措施，杜绝专项修超期，确保动车组按时完成专项修后上线运行。根据春运开行方案，制订担当临客动车组整修计划，组织相关作业人员开展全面整修，确保动车组足量上线。

大量工作需人工肉眼对两组照片进行判别

左手在键盘上娴熟地敲击，右手握着鼠标不断滑动，双眼目不转睛地盯着显示屏，一张张照片快速地在屏幕上滚动，遇到需要留意的区域还要点开来反复放大看。这些照片拍摄的是高铁动车组列车的局部细节，底盘、车轮和裙板。

“这里就是我们的检修车间，工作人员正在进行的是TEDS检测，它是‘动车组动态运行故障检测系统’的缩写，主要是对线路上正在跑的高铁动车组的安全状态进行动态检测。” 北京动车段检测车间副主任张友印告诉记者，在这里，每天需要对千余列行驶中的高铁动车组进行“实时检测”。“每个高铁站在进站和出站的地方都安装了摄像头，列车驶过后，会从7个角度对车底和两侧进行拍摄，并与上一个站拍摄下的图片进行对比，观察列车的车门、转向架和裙板在运行途中是否发生了磕碰、划伤，便于铁路部门在第一时间掌握信息。”张友印告诉记者，经过检测，如果发现了可能影响行车安全的隐患，他们就会在第一时间上报信息，通知客运部门对该趟列车进行拦停换车。

据了解，2016年开始，北京动车段成立了检测车间，通过图片比对、数据分析等信息技术的手段检测、预判列车存在的伤情和安全隐患，但还是有很多工作需要人工肉眼对着两组照片进行判别，除了需要有充足的经验外，耐得住寂寞和责任心也必不可少。张友印告诉记者，“我们这个车间的工作人员每天有十个小时要牢牢地坐在工位上，反复对比，就像是电脑上玩儿的‘找不同’游戏一样。”记者了解到，目前铁路部门正在进行TEDS自动报警的课题研究，未来，对运行中列车的安全检测将变得更加智能。

■ 讲述

师徒齐上阵 “铁路新人”首迎春运

在北京动车段南所一级修车间，有不少新员工首次承担起春运保障的重任。北京动车段南所一级修车间副主任李松告诉记者，目前，虽然车间内的老职工数量有限，但他们都凭借着丰富的实际操作经验承担起了更重的传帮带任务，一批学历更高的年轻人也补充了进来，虽然有不少人都是第一次服务春运的“新人”，但大家迎战春运的热情丝毫也不输给“老师傅”。

带好安全防护帽、拿上能拍摄视频的作业手电筒，北京动车段南所一级修车间高铁机械师皮春成和他的徒弟杨雪松进入了检修车间，在架高于地面一米多高的检修轨道上，数列复兴号、和谐号动车组正静静地等候着做一次“全身体检”。

从检修轨道下钻入车底后，他们师徒二人就开始了对列车的常规检查，手脚并用娴熟地登高爬低。对于高铁动车组来说，“一级修车间”的检查更像是常规体检，每隔几天或是行驶到一定的公里数后，就要来上一次，在经过系统对列车故障的初筛后，皮春成和徒弟杨雪松的任务是，通过肉眼判断列车的牵引、制动系统有无明显的硌伤、擦伤和其他的异常情况。

“这样的油泥是正常，但如果它旁边的传感器也渗出了油泥，我们就得注意了。”检查到牵引电机的齿轮箱时，皮春成指着它旁边的一个乒乓球大小的圆形突起物跟徒弟说，“这个齿轮箱温度传感器探针，功能是检测有齿轮箱的温度有无异常，一些隐蔽的伤损，通过技术手段看不出来，只能通过外观上的蛛丝马迹去判断，得不断积累经验。”皮春成告诉记者，今年春运自己的徒弟杨雪松就将要独自完成一些列车的日常检修任务，趁着白天不算特别忙，自己还是想多带他走上几趟。

除了业务上的传授，精神上的言传身教也是铁路“师徒制”的特点。去年除夕夜，皮春成就带着杨雪松奋战在保障春运的第一线，他常常跟徒弟说，“咱们铁路人就不能太把过年过节当回事儿，如果心浮气躁了，没准儿该检查出的毛病就会被漏检，有可能影响到列车的正常运行。”2020年，已经是皮春成进入铁路行业的第九个年头，兜兜转转干过好几个岗位。几年前，当他作为随车机械师值守完除夕夜的末班车，从北京南站返回动车段时，透过车窗看到了满天的烟花，“虽然我没陪在家人身旁，但作为铁路人能安全地将旅客送回家乡，那一刻就觉得很自豪。”（记者 裴剑飞 摄影/记者 陈婉婷）

相关问答

你这个问题有一点模糊,现在铁路发展的很快,可以说一年一个台阶甚至更快,铁路系统五大工种车、机、工、电、辆,再加上近几年来诞生的新部门动车段,基本上已经...