DE102020113663A1 - Device unit, master unit and a connection arrangement for point-to-point communication according to the IO-Link communication standard - Google Patents

Device unit, master unit and a connection arrangement for point-to-point communication according to the IO-Link communication standard Download PDF

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Werner Hoch
Fabian Schorrer
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    • G08C19/02—Electric signal transmission systems in which the signal transmitted is magnitude of current or voltage
    • G08C19/06—Electric signal transmission systems in which the signal transmitted is magnitude of current or voltage using variable inductance

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Abstract

Bei einer Geräteeinheit, Mastereinheit und eine Verbindungsanordnung zur Punkt-zu-Punkt Kommunikation gemäß dem IO-Link Kommunikationsstandard ist eine Impedanz-Anpassungs-Schaltung vorgesehen, die eine Kommunikation über größere Kabellängen von mehr als 20 m ermöglicht, ohne dass dadurch Bitfehler entstehen.In the case of a device unit, master unit and a connection arrangement for point-to-point communication in accordance with the IO-Link communication standard, an impedance matching circuit is provided that enables communication over longer cable lengths of more than 20 m without causing bit errors.

Description

Die Erfindung betrifft eine Geräteeinheit, Mastereinheit und eine Verbindungsanordnung zur Punkt-zu-Punkt Kommunikation gemäß dem IO-Link Kommunikationsstandard, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, 2 bzw. 7.The invention relates to a device unit, master unit and a connection arrangement for point-to-point communication according to the IO-Link communication standard, according to the preamble of claims 1, 2 and 7, respectively.

IO-Link ist ein herstellerübergreifendes standardisiertes Kommunikationssystem zur Anbindung von intelligenten Sensoren und Aktoren an eine Steuerung. Dieses Kommunikationssystem ist in der Norm IEC 61131-9 unter der Bezeichnung Singledrop digital communication interface for small sensors and actuators (SDCI) normiert.IO-Link is a manufacturer-independent standardized communication system for connecting intelligent sensors and actuators to a controller. This communication system is in the IEC 61131-9 standard standardized under the designation Singledrop digital communication interface for small sensors and actuators (SDCI).

Dieser Standard definiert sowohl die elektrischen Anschlussdaten als auch ein digitales Kommunikationsprotokoll, über das die Sensoren und Aktoren mit dem Master in Datenaustausch treten.This standard defines both the electrical connection data and a digital communication protocol via which the sensors and actuators exchange data with the master.

Ein IO-Link-System besteht aus einem IO-Link-Master, der über eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung mit einem oder mehreren IO-Link-Devices (IO-Link Modulen), die nachfolgend auch als Geräteeinheiten bezeichnet werden, verbunden ist. Der IO-Link-Master stellt die Schnittstelle zur überlagerten Steuerung (z. B. SPS) über einen Feldbus zur Verfügung und steuert die Kommunikation mit den angeschlossenen IO-Link-Geräten (8).An IO-Link system consists of an IO-Link master, which is connected via a point-to-point connection to one or more IO-Link devices (IO-Link modules), which are also referred to as device units in the following is. The IO-Link master provides the interface to the higher-level controller (e.g. PLC) via a fieldbus and controls communication with the connected IO-Link devices ( 8th ).

Ein IO-Link-Master kann einen oder mehrere IO-Link-Ports haben, an jedem Port kann aber nur ein IO-Link-Device angeschlossen werden. IO-Link verwendet Punkt-zu-Punkt-Kommunikation und ist somit kein Feldbus im klassischen Sinne.An IO-Link master can have one or more IO-Link ports, but only one IO-Link device can be connected to each port. IO-Link uses point-to-point communication and is therefore not a fieldbus in the traditional sense.

Ein IO-Link-Device ist ein intelligenter Sensor oder Aktor. Intelligent heißt im Hinblick auf IO-Link, dass ein Gerät z. B. eine Seriennummer oder Parameterdaten (z. B. Empfindlichkeiten, Schaltverzögerungen oder Kennlinien) besitzt, die über das IO-Link-Protokoll lesbar bzw. schreibbar sind. Das Ändern von Parametern kann damit z. T. im laufenden Betrieb durch die SPS erfolgen.An IO-Link device is an intelligent sensor or actuator. With regard to IO-Link, intelligent means that a device can e.g. B. has a serial number or parameter data (e.g. sensitivities, switching delays or characteristics) that can be read or written via the IO-Link protocol. Changing parameters can thus be done, for. This is partly done by the PLC during operation.

Die Konfigurations-Parameter der Sensoren und Aktoren sind gerätespezifisch, daher gibt es für jedes Gerät Parameterinformationen in Form einer IODD (IO Device Description).The configuration parameters of the sensors and actuators are device-specific, so there is parameter information for each device in the form of an IODD (IO Device Description).

Mit Hilfe von IO-Link können Sensoren automatisch parametriert, Anlagenzustände diagnostiziert und Messwerte verlustfrei übertragen werden.With the help of IO-Link, sensors can be automatically parameterized, system states diagnosed and measured values transmitted without loss.

Aus den Druckschriften EP2211464A1 , DE102012009494A1 und DE102014106752A1 sind verschiedene IO-Link Kommunikationsschaltungen und IO-Link Kommunikationsverfahren bekannt.From the pamphlets EP2211464A1 , DE102012009494A1 and DE102014106752A1 various IO-Link communication circuits and IO-Link communication methods are known.

Aus der Druckschrift DE102007032845A1 sind ein Bus-Repeater und ein Verfahren zur Ankopplung zweier Bus-Segmente über einen Bus-Repeater allgemein für Feldbusse bekannt.From the pamphlet DE102007032845A1 a bus repeater and a method for coupling two bus segments via a bus repeater are generally known for field buses.

Aus der DE19710137A1 ist ein Verfahren zur Erweiterung eines ASi Bussystems bekannt.From the DE19710137A1 a method for expanding an ASi bus system is known.

IO-Link erlaubt gemäß Spezifikation eine Verbindung zwischen Master und Device von max. 20 m Kabellänge. Bei längeren Verbindungen kann es zu Bit-Fehlern kommen.According to the specification, IO-Link allows a connection between master and device with a maximum cable length of 20 m. Bit errors can occur with longer connections.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Geräteeinheit, Mastereinheit und eine Verbindungsanordnung zur Punkt-zu-Punkt Kommunikation gemäß dem IO-Link Kommunikationsstandard die den IO-Link Spezifikationen entspricht und die auch größere Kabellängen von mehr als 20 m ermöglicht, ohne dass dadurch Bitfehler entstehen könnenThe object of the invention is to provide a device unit, master unit and a connection arrangement for point-to-point communication according to the IO-Link communication standard which corresponds to the IO-Link specifications and which also enables longer cable lengths of more than 20 m without causing bit errors can

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1, 2, 7 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the features specified in the characterizing part of claims 1, 2, 7.

Eine wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, bei einer Geräteeinheit zur Punkt-zu-Punkt Kommunikation mit einer Mastereinheit gemäß dem IO-Link Kommunikationsstandard, am Signalanschluss C/Q der IO-Link-Schnittstelle eine Impedanz-Anpassungs-Schaltung vorgesehen ist, die das Schaltsignal im SIO-Modus nicht beeinträchtig und die Reflektionen der Kommunikationssignale im IO-Link-Modus verringert.An essential idea of the invention is that in a device unit for point-to-point communication with a master unit in accordance with the IO-Link communication standard, an impedance matching circuit is provided at the signal connection C / Q of the IO-Link interface Switching signal in SIO mode is not impaired and the reflections of the communication signals in IO-Link mode are reduced.

Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous further developments are given in the subclaims.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawings.

Es zeigen schematisch:

  • 1 Geräteeinheit und Mastereinheit
  • 1a Blockdiagramm IO-Link Device
  • 1b Pin Belegung am Port eines IO-Link Devices
  • 1c IO-Link Device als Sensor
  • 1d schematisierte Schaltungsanordnung zu 1
  • 2 Spannungs-Zeit-Diagramm
  • 3 Schaltungsanordnuung mit verbesserter Leitungsimpedanz
  • 4 Spannungs-Zeit-Diagramm
  • 5a ertes Ausführungsbeispiels der Erfindung
  • 5b zweites Ausführungsbeispiels der Erfindung
  • 6 Verbindungsanordnung mit Repeatereinheiten gemäß der Erfindung
  • 7 Spannungs-Zeit-Verlauf bei einem Wake-up-Request
  • 8 IO-Link-Gerät
They show schematically:
  • 1 Device unit and master unit
  • 1a Block diagram of the IO-Link device
  • 1b Pin assignment at the port of an IO-Link device
  • 1c IO-Link device as a sensor
  • 1d schematic circuit arrangement too 1
  • 2 Stress-time diagram
  • 3 Circuit arrangement with improved line impedance
  • 4th Stress-time diagram
  • 5a 1st embodiment of the invention
  • 5b second embodiment of the invention
  • 6th Connection arrangement with repeater units according to the invention
  • 7th Voltage-time curve for a wake-up request
  • 8th IO-Link device

1 zeigt eine Geräteeinheit (Device) und eine Mastereinheit (Master) gemäß den IO-Link-Spezifikationen. 1 shows a device unit and a master unit according to the IO-Link specifications.

Die Geräteeinheit weist einen IO-Link-Schnittstelle mit zwei Versorgungsanschlüssen L+/L- zur Energieversorgung der Geräteeinheit sowie einen Signalanschluss C/Q zur Signalübertragung auf.The device unit has an IO-Link interface with two supply connections L + / L- for supplying energy to the device unit and a signal connection C / Q for signal transmission.

Schematisch ist die Verbindung zwischen der Geräteeinheit und der Mastereinheit, als Kabel mit 3 Adern dargestellt, jedoch nicht längengetreu sondern nur für jede Ader als reine Kapazität. Die Signallaufzeiten variieren mit der Länge der Verbindung.The connection between the device unit and the master unit is shown schematically as a cable with 3 wires, but not true to length, but only as pure capacitance for each wire. The signal propagation times vary with the length of the connection.

Die Endstufen sind sowohl geräteseitig wie auch masterseitig jeweils als Stromquellen dargestellt, deren Auslegung in den Spezifikationen definiert sind. Im Prinzip handelt es sich bei den Stromquellen um Schalter mit einer definierten Strombegrenzung.The output stages are represented on the device side as well as on the master side as current sources, the layout of which is defined in the specifications. In principle, the power sources are switches with a defined current limit.

Die Impedanz einer ungeschirmten Verbindung beträgt ca. 60-80 Ohm (C/Q-Leitung gegenüber L+ und L-)The impedance of an unshielded connection is approx. 60-80 Ohm (C / Q line compared to L + and L-)

Die Impedanzen der IO-Link-Schnittstellen sind nicht an diese Leitungsimpedanzen angepasst. Bei der Kommunikation kommt es aufgrund der fehlenden Anpassungen bei dem jeweiligen Sender bzw. Empfänger (Geräteeinheit bzw. Mastereinheit) zu Leitungsreflexionen.The impedances of the IO-Link interfaces are not adapted to these line impedances. During communication, line reflections occur due to the lack of adaptations at the respective transmitter or receiver (device unit or master unit).

Diese Leitungsreflexionen können mehrere Ursachen:

  • • Impedanz des Senders ist niedrig (sehr viel kleiner als die Leitungsimpedanz)
  • • Impedanz des Empfängers ist niedrig (sehr viel kleiner als die Leitungsimpedanz)
  • • Impedanz des Empfängers ist sehr hoch (sehr viel größer als die Leitungsimpedanz)
These line reflections can have several causes:
  • • The transmitter's impedance is low (much smaller than the line impedance)
  • • The receiver's impedance is low (much smaller than the line impedance)
  • • The impedance of the receiver is very high (very much greater than the line impedance)

Der IO-Link-Empfänger ob Geräteeinheit oder Mastereinheit ist per Definition ein hochohmiger Eingang.The IO-Link receiver, whether device unit or master unit, is by definition a high-resistance input.

Reflexionen oder Überschwinger werden ggf. über Schutzbauelemente (z.B. Zener- und Suppressordioden) abgeleitet. Sendet die Mastereinheit über den niederohmigen Ausgang ein digitales Signal an die Geräteeinheit, die einen hochohmigen Eingang besitzt, dann wird das Signal mit der gleichen Polarität zurückreflektiert. Da der Ausgang der Mastereinheit niederohmig ist, wird das digitale Signal mit der entgegengesetzten Polarität zurückreflektiert. Dadurch können Mehrfachreflexionen entstehen, die je nach Gegebenheiten langsam abklingen.If necessary, reflections or overshoots are diverted via protective components (e.g. Zener and suppressor diodes). If the master unit sends a digital signal via the low-resistance output to the device unit that has a high-resistance input, the signal is reflected back with the same polarity. Since the output of the master unit has a low resistance, the digital signal is reflected back with the opposite polarity. This can result in multiple reflections, which, depending on the circumstances, slowly fade away.

1a zeigt ein Blockdiagramm eines IO-Link Devices mit einer Sensor/Aktor-Einheit, einem Mikrocontroller µC und einer IO-Link-Schnittstelle (IO-Link PHY) mit einer Port-Einheit für die externen Anschlüssen L+, L- (GND)und C/Q. 1a shows a block diagram of an IO-Link device with a sensor / actuator unit, a microcontroller μC and an IO-Link interface (IO-Link PHY) with a port unit for the external connections L +, L- (GND) and C. / Q.

1c zeigt ein typisches IO-Link Device als Sensor mit einem Mikrocontroller. Im SIO-Modus ist entweder der oberer oder der untere Schalter So, Su der output stage geschlossen. 1c shows a typical IO-Link device as a sensor with a microcontroller. In SIO mode, either the upper or lower switch So, Su of the output stage is closed.

In dieser Figur wird die Problematik erkennbar. Der Receiver erkennt die Digitalsignale nur wenn die beiden Schalter So, Su offen sind.The problem can be seen in this figure. The receiver only recognizes the digital signals when the two switches So, Su are open.

Die Aufforderung an das IO-Link-Device vom SIO-Modus in den IO-Link Modus umzuschalten erfolgt masteseitig über den Wakeup Request.The request to the IO-Link device to switch from SIO mode to IO-Link mode is made on the mast side via the wakeup request.

Liegt der C/Q Ausgang auf L+ Potential so legt der Master seinen C/Q Ausgang auf L- Potential. Dadurch fließt ein Kurzschlusstrom in der output stage, der detektierbar ist.If the C / Q output is at L + potential, the master puts its C / Q output at L- potential. As a result, a short-circuit current flows in the output stage, which can be detected.

Gleiches gilt wenn der C/Q Ausgang auf L- Potential liegt!The same applies if the C / Q output is at L potential!

1b zeigt die Pin Belegung am Port eines IO-Link Devices. 1b shows the pin assignment at the port of an IO-Link device.

1d zeigt eine gegenüber 1 vereinfachte schematisierte Schaltungsanordnung einer herkömmlichen IO-Link Kommunikation zwischen einem IO-Link Master und einem IO-Link Device mit jeweils einer herkömmlichen Endstufe hE1 bzw. hE2 1d shows one opposite 1 simplified schematic circuit arrangement of a conventional IO-Link communication between an IO-Link master and an IO-Link device, each with a conventional output stage hE1 or hE2

2 zeigt ein Spannungs-Zeit-Diagramm gemäß der Schaltungsanordnung gemäß 1 bzw. 1c Das zeitlich verzögerte Signal, ist das reflektierte Signal mit Oszillationen, die auch als Überschwinger bezeichnet werden. Da erste Signalmaximum nach der abfallenden Flanke könnte beim Empfänger zu einem Bitfehler führen, wenn die zeitliche Verschiebung ca- ½ Bit beträgt. 2 FIG. 11 shows a voltage-time diagram according to the circuit arrangement according to FIG 1 respectively. 1c The time-delayed signal is the reflected signal with oscillations, which are also known as overshoots. The first signal maximum after the falling edge could lead to a bit error at the receiver if the time shift is approx. ½ bit.

3 zeigt eine Schaltungsanordnung, die besser an die Leitungsimpedanz der Verbindungsleitung angepasst wäre. Sowohl auf der Senderseite als auch auf der Empfängerseite ist jeweils ein Widerstand R26, R27 vorgesehen. Der Wert der Widerstände beträgt jeweils ca. 40 Ω was in etwa der Leitungsimpedanz von 60 Ω entspricht. 3 shows a circuit arrangement which would be better adapted to the line impedance of the connecting line. There is a resistor on both the transmitter side and the receiver side R26 , R27 intended. The value of Resistance is approx. 40 Ω each, which roughly corresponds to the line impedance of 60 Ω.

4 zeigt die entsprechenden Signalverläufe ebenfalls in einem Spannungs-Zeit-Diagramm. Überschwinger, die zu Bitfehler führen könnten, sind nicht mehr vorhanden. Es sind zwar noch Überschwinger vorhanden, aber keine der Signalspannungen übersteigt die Schaltschwellen des IO-Link-Empfängers. 4th shows the corresponding signal curves also in a voltage-time diagram. There are no longer any overshoots that could lead to bit errors. There are still overshoots, but none of the signal voltages exceeds the switching thresholds of the IO-Link receiver.

Diese Schaltungsanordnung entspricht jedoch nicht den IO-Link-Spezifikationen.However, this circuit arrangement does not correspond to the IO-Link specifications.

Mit einem Serienwiderstand R26 am C/Q Signalanschluss könnte eine Geräteeinheit das Schaltsignal nicht mehr entsprechend der SPS Norm IEC61131-2 generieren, weil der Spannungsabfall mit dem zusätzlichen Widerstand zu groß wäre.With a series resistor R26 At the C / Q signal connection, a device unit could no longer generate the switching signal in accordance with the PLC standard IEC61131-2 because the voltage drop with the additional resistor would be too great.

Außerdem könnte die Mastereinheit kein sensorseitig als Wake-Up-Request interpretierbares Signal generieren, weil bei einem Strom von 500 mA die gesamte Spannung am Serienwiderstand R27 abfallen würde Bei 500mA und 400hm → 20V Spannungsabfall. Das ist zwar nicht die gesamte Spannung, aber der Spannungsabfall ist einfach zu groß. Der Zweite Widerstand auf der Gegenseite ist u.U. auch noch vorhanden, was die Signalspannung weiter verringert.In addition, the master unit could not generate a signal that could be interpreted as a wake-up request on the sensor side, because with a current of 500 mA, the entire voltage across the series resistor R27 would drop at 500mA and 400hm → 20V voltage drop. That's not all of the voltage, but the voltage drop is just too big. The second resistor on the opposite side may still be present, which further reduces the signal voltage.

5a zeig ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Sowohl in der Geräteeinheit wie auch in der Mastereinheit sind zwei Endstufen E1, E2 vorgesehen. Die eine Endstufe E1 ist für den SIO-Modus die andere Endstufe E2 für den IO-Link-Modus vorgesehen. 5a show a first embodiment of the invention. There are two output stages in the device unit as well as in the master unit E1 , E2 intended. The one output stage E1 is the other output stage for SIO mode E2 intended for IO-Link mode.

Befindet sich die Geräteeinheit im SIO-Modus und die Mastereinheit generiert einen Wakeup-Request so nimmt die Geräteeinheit diesen Wakeup-Request wahr und beide Einheiten versetzen die beiden Endstufen E1 in einen hochohmigen Zustand. Damit erfolgt die IO-Link Kommunikation ausschließlich über die Endstufen E2, die jeweils einen Serienwiderstand R26 bzw. R27 aufweisen.If the device unit is in SIO mode and the master unit generates a wakeup request, the device unit perceives this wakeup request and both units move the two output stages E1 in a high resistance state. This means that IO-Link communication takes place exclusively via the output stages E2 each having a series resistor R26 respectively. R27 exhibit.

5b zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. In der Schaltung ist jeweils der Serienwiderstand R28 bzw. R29 mittels eines Schalters U4, U5 überbrückbar. 5b shows a second embodiment of the invention. In the circuit there is always the series resistance R28 respectively. R29 by means of a switch U4 , U5 bridgeable.

Im SIO-Modus sind die beiden Schalter U4, U5 geschlossen, im IO-Link Modus jeweils offen.The two switches are in SIO mode U4 , U5 closed, open in IO-Link mode.

Im SIO-Modus wird der masterseitig generierte Wakeup-Request detektiert und beide Einheiten schalen in den IO-Link Modus um.In SIO mode, the wakeup request generated by the master is detected and both units switch to IO-Link mode.

Der wesentliche Vortei, den die Erfindung bietet, ist dass sowohl die Schaltsignale im SIO-Modus wie auch die Digitalsignale im IO-Link Modus entsprechend der IO-Link Spezifikation übertragen werden und gleichzeitig störende Reflektionen bei der Übertragung der Digitalsignale vermieden werden.The main advantage offered by the invention is that both the switching signals in SIO mode and the digital signals in IO-Link mode are transmitted in accordance with the IO-Link specification and, at the same time, disruptive reflections are avoided when the digital signals are transmitted.

6 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung. Hierbei besteht eine Verbindungsanordnung für eine Punkt-zu-Punkt Kommunikation zwischen einer Geräteeinheit, mit einer Mastereinheit gemäß dem IO-Link Kommunikationsstandard, aus einer ersten Repeatereinheit und einer zweiten Repeatereinheit, die über eine Verbindungsleitung L3 miteinander verbunden sind. Die Länge des Kabels L3 ist dabei nicht auf 20 m begrenzt. 6th shows a further embodiment of the invention. Here, a connection arrangement for point-to-point communication between a device unit, with a master unit according to the IO-Link communication standard, consists of a first repeater unit and a second repeater unit, which are connected via a connection line L3 are connected to each other. The length of the cable L3 is not limited to 20 m.

Da die Digitalsignale auf dem Kabel L3 quasi reflexionsfrei übertragen werden, weil die Impedanzen der jeweiligen Schnittstellen auf die Impedanzen des Übertragungskabels angepasst sind, können einfach auch längere Entfernungen überbrückt werden.As the digital signals on the cable L3 are transmitted quasi-reflection-free, because the impedances of the respective interfaces are adapted to the impedances of the transmission cable, longer distances can easily be bridged.

In 7 zeigt den Spannungs-Zeit-Verlauf bei einem masterseitigen Wake-up-Request. Ist der Port des Masters auf IO-Link Modus eingestellt, versucht der IO-Link Master mit dem angeschlossenen IO-Link Device zu kommunizieren. Dazu sendet der IO-Link Master ein definiertes Signal (Wake up Impuls) und wartet auf die Antwort des IO-Link Devices. Die Wake-up-Prozedur ist u. a. in den IO-Link Communication Specification Version 1.0 January 2009 Order No: 10.002 beschrieben.In 7th shows the voltage-time curve for a master-side wake-up request. If the port of the master is set to IO-Link mode, the IO-Link master tries to communicate with the connected IO-Link device. To do this, the IO-Link master sends a defined signal (wake up pulse) and waits for the response from the IO-Link device. The wake-up procedure is described in the IO-Link Communication Specification Version 1.0 January 2009 Order No: 10.002.

Ist der Sensor im IO-Link Modus, dann gilt Folgendes für eine typische Wake-up-Prozedur:

  • IO-Link sieht prinzipiell nur schaltende Ausgänge vor.
If the sensor is in IO-Link mode, the following applies to a typical wake-up procedure:
  • In principle, IO-Link only provides switching outputs.

Der Schaltausgang C/Q am IO-Link Device liefert maximal 200 mA.The switching output C / Q on the IO-Link device supplies a maximum of 200 mA.

Der zugehörige IO-Link Master weist einen digitalen Eingang nach IEC 61131-2 auf. Dieser digitale Eingang arbeitet als Stromsenke von 5 bis 15 mA, je nach anliegendem Spannungspegel.The associated IO-Link master has a digital input according to IEC 61131-2. This digital input works as a current sink of 5 to 15 mA, depending on the applied voltage level.

Die Erkennungspegel für ein High / Low Signal liegen zwischen 10,5 bis 13 V (High) und 8 bis 11,5 V (Low).The detection level for a high / low signal is between 10.5 to 13 V (high) and 8 to 11.5 V (low).

Um die C/Q Leitung in den hochohmigen Zustand zu überführen, wird ein Strom / Spannungsereignis von 80µs Dauer und maximal 500 mA in der entgegengesetzten Polarität auf der C/Q-Leitung vom Master eingeprägt.In order to transfer the C / Q line to the high-resistance state, a current / voltage event of 80 µs duration and a maximum of 500 mA in the opposite polarity is impressed on the C / Q line by the master.

Das IO-Link Device erkennt dies als Kurzschluss und deaktiviert die Treiberstufe des Ausganges. Damit ist die Leitung hochohmig, d.h. nur die Stromsenke im IO-Link Master ist aktiv. Die Kommunikation kann jetzt gestartet werden.The IO-Link device recognizes this as a short circuit and deactivates the driver stage of the output. This means that the line is high-resistance, ie only the Current sink in the IO-Link master is active. Communication can now be started.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • EP 2211464 A1 [0009]EP 2211464 A1 [0009]
  • DE 102012009494 A1 [0009]DE 102012009494 A1 [0009]
  • DE 102014106752 A1 [0009]DE 102014106752 A1 [0009]
  • DE 102007032845 A1 [0010]DE 102007032845 A1 [0010]
  • DE 19710137 A1 [0011]DE 19710137 A1 [0011]

Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited

  • Norm IEC 61131-9 [0002]Standard IEC 61131-9 [0002]

Claims (10)

Geräteeinheit zur Punkt-zu-Punkt Kommunikation mit einer Mastereinheit gemäß dem IO-Link Kommunikationsstandard, wobei im IO-Link Kommunikationsstandard zwei Arbeitsmodi definiert sind, einem ersten SIO-Modus bei dem ein Schaltsignal von der Geräteeinheit zur Mastereinheit übertragen wird und einem zweiten IO-Link-Modus bei dem die Mastereinheit über Digitalsignale mit der Geräteeinheit kommuniziert wobei im laufenden Betrieb die Mastereinheit eine Änderung des Arbeitsmodus vom SIO-Modus auf IO-Link-Modus durch einen Request-Signal anfordern kann, wobei die Geräteeinheit eine IO-Link Schnittstelle mit zwei Versorgungsanschlüssen L+/L- zur Energieversorgung der Geräteeinheit und einen Signalanschluss C/Q zur Signalübertragung entsprechend dem gewählten Arbeitsmodus aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass am Signalanschluss C/Q eine Impedanz-Anpassungs-Schaltung vorgesehen ist, die das Schaltsignal im SIO-Modus nicht beeinträchtig und die Reflektionen der Kommunikationssignale im IO-Link-Modus verringert, damit auch bei Entfernungen von über 20 m zwischen Geräteeinheit und Mastereinheit bei der digitalen Kommunikation keine Bitfehler auftreten.Device unit for point-to-point communication with a master unit according to the IO-Link communication standard, whereby two working modes are defined in the IO-Link communication standard, a first SIO mode in which a switching signal is transmitted from the device unit to the master unit and a second IO- Link mode in which the master unit communicates with the device unit via digital signals, with the master unit being able to request a change of the working mode from SIO mode to IO-Link mode by means of a request signal during operation, with the device unit having an IO-Link interface has two supply connections L + / L- for supplying energy to the device unit and a signal connection C / Q for signal transmission according to the selected working mode, characterized in that an impedance matching circuit is provided at the signal connection C / Q which does not use the switching signal in SIO mode and the reflections of the communication signals in the IO-Link Mode reduced so that no bit errors occur in digital communication even at distances of more than 20 m between the device unit and master unit. Mastereinheit zur Punkt-zu-Punkt Kommunikation mit einer Geräteeinheit gemäß dem IO-Link Kommunikationsstandard, wobei im IO-Link Kommunikationsstandard zwei Arbeitsmodi definiert sind, einem ersten SIO-Modus bei dem ein Schaltsignal von der Geräteeinheit zur Mastereinheit übertragen wird und einem zweiten IO-Link-Modus bei dem die Mastereinheit über Digitalsignale mit der Geräteeinheit kommuniziert wobei im laufenden Betrieb die Mastereinheit eine Änderung des Arbeitsmodus vom SIO-Modus auf IO-Link-Modus durch einen Request-Signal anfordern kann, wobei die Mastereinheit eine IO-Link Schnittstelle mit zwei Versorgungsanschlüssen L+/L- zur Energieversorgung einer Geräteeinheit und einen Signalanschluss C/Q zur Signalübertragung entsprechend dem gewählten Arbeitsmodus aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass am Signalanschluss C/Q eine Impedanz-Anpassungs-Schaltung vorgesehen ist, die das Schaltsignal im SIO-Modus nicht beeinträchtig und die Reflektionen der Kommunikationssignale im IO-Link-Modus verringert, damit auch bei Entfernungen von über 20 m zwischen Geräteeinheit und Mastereinheit bei der digitalen Kommunikation keine Bitfehler auftreten.Master unit for point-to-point communication with a device unit according to the IO-Link communication standard, whereby two working modes are defined in the IO-Link communication standard, a first SIO mode in which a switching signal is transmitted from the device unit to the master unit and a second IO- Link mode in which the master unit communicates with the device unit via digital signals, with the master unit being able to request a change of the working mode from SIO mode to IO-Link mode by means of a request signal during operation, with the master unit having an IO-Link interface has two supply connections L + / L- for supplying energy to a device unit and a signal connection C / Q for signal transmission according to the selected working mode, characterized in that an impedance matching circuit is provided at the signal connection C / Q which does not use the switching signal in SIO mode and the reflections of the communication signals in the IO-Li Reduced nk mode so that no bit errors occur in digital communication even at distances of more than 20 m between the device unit and the master unit. Einheit gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch, gekennzeichnet, da die Impedanz-Anpassungs-Schaltung bewirkt, dass im IO-Link Modus die Impedanz an die Leitungsimpedanz der Signalleitung angepasst ist und im geschalteten Zustand im SIO-Modus (Ein-Zustand) die Impedanz niederohmig ausgeführt ist.Unit according to one of the Claims 1 or 2 characterized in that the impedance matching circuit has the effect that in IO-Link mode the impedance is matched to the line impedance of the signal line and in the switched state in SIO mode (on state) the impedance is low-resistance. Einheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanz-Anpassungs-Schaltung einen Serienwiderstand mit einer schaltbaren Überbrückung aufweist, wobei im SIO-Mode der Serienwiderstand überbrückt und im IO-Link-Modus nicht überbrückt ist.Unit after Claim 3 , characterized in that the impedance matching circuit has a series resistor with a switchable bridge, the series resistor being bridged in SIO mode and not bridged in IO-Link mode. Einheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei parallel geschalteten Endstufen vorgesehen sind, wobei die Endstufen alternativ betrieben werden, und eine erste Endstufe für den SIO-Modus aktivierbar ist und eine zweite Endstufe für den IO-Link-Modus aktivierbar ist, wobei der Signalanschluss C/Q der zweiten Endstufe zur Impedanz-Anpassung einen Serienwiderstand aufweist.Unit after Claim 3 , characterized in that two output stages connected in parallel are provided, the output stages being operated alternatively, and a first output stage can be activated for the SIO mode and a second output stage can be activated for the IO-Link mode, the signal connection C / Q the second output stage has a series resistance for impedance matching. Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanz-Anpassungs-Schaltung einen Kondensator aufweist, der mit dem Schaltungsnullpunkt verbunden ist.Unit according to one of the preceding claims, characterized in that the impedance matching circuit has a capacitor which is connected to the circuit zero point. Verbindungsanordnung für eine Punkt-zu-Punkt Kommunikation zwischen einer Geräteeinheit mit einer Mastereinheit gemäß dem IO-Link Kommunikationsstandard dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsanordnung aus einer ersten Repeaterteileinheit und einer zweiten Repeaterteileinheit besteht, die jeweils eine IO-Link Schnittstelle mit zwei Versorgungsanschlüssen L+/L- zur Energieversorgung der Geräteeinheit und einen Signalanschluss C/Q zur Signalübertragung entsprechend dem gewählten Arbeitsmodus aufweist, wobei am Signalanschluss C/Q eine Impedanz-Anpassungs-Schaltung vorgesehen ist, die das Schaltsignal im SIO-Modus nicht beeinträchtig und die Reflektionen der Kommunikationssignale im IO-Link-Modus verringert, damit auch bei Entfernungen von über 20 m zwischen den Repeaterteilen bei der digitalen Kommunikation keine Bitfehler auftreten.Connection arrangement for point-to-point communication between a device unit with a master unit according to the IO-Link communication standard, characterized in that the connection arrangement consists of a first repeater subunit and a second repeater subunit, each of which has an IO-Link interface with two supply connections L + / L - For the power supply of the device unit and a signal connection C / Q for signal transmission according to the selected working mode, with an impedance matching circuit being provided at the signal connection C / Q, which does not affect the switching signal in SIO mode and the reflections of the communication signals in IO -Link mode reduced so that no bit errors occur in digital communication even at distances of more than 20 m between the repeater parts. Verbindungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanz-Anpassungs-Schaltung bewirkt, dass im IO-Link Modus die die Impedanz an die Leitungsimpedanz der Signalleitung angepasst ist und im geschalteten Zustand im SIO-Modus (Ein-Zustand) niederohmig ausgeführt ist.Connection arrangement according to Claim 7 , characterized in that the impedance matching circuit has the effect that in the IO-Link mode the impedance is matched to the line impedance of the signal line and in the switched state in the SIO mode (on state) has a low resistance. Verbindungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanz-Anpassungs-Schaltung einen Serienwiderstand mit einer schaltbaren Überbrückung aufweist, wobei im SIO-Mode der Serienwiderstand überbrückt und im IO-Link-Modus nicht überbrückt ist.Connection arrangement according to Claim 7 , characterized in that the impedance matching circuit has a series resistor with a switchable bridge, the series resistor being bridged in SIO mode and not bridged in IO-Link mode. Verbindungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei parallel geschalteten Endstufen vorgesehen sind, wobei die Endstufen alternativ betrieben werden, und eine erste Endstufe für den SIO-Modus aktivierbar ist und eine zweite Endstufe für den IO-Link-Modus aktivierbar ist, wobei der Signalanschluss C/Q der zweiten Endstufe zur Impedanz-Anpassung einen Serienwiderstand aufweist.Connection arrangement according to Claim 7 , characterized in that two output stages connected in parallel are provided, the output stages being operated alternatively, and a first output stage can be activated for the SIO mode and a second output stage can be activated for the IO-Link mode, the signal connection C / Q the second output stage has a series resistance for impedance matching.
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