工业4.0的关键：基于STM32G0/G4的低成本IO-Link级联HUB方案

IO-Link：工业4.0的关键技术

作为工业4.0“最后一米”的通信技术，IO-Link已成为现场传感器与执行器的标准接口。在这一体系中，IO-Link Hub扮演着至关重要的角色，负责将分散的信号集中管理并传输至上层控制系统。

行业应用场景

1. 汽车制造

IO-Link Hub可接入现场成千上万的传统开关信号（如光电开关、接近开关），通过总线与PLC连接，大幅减少布线复杂度与成本。

2.食品包装

在食品包装生产线中，IO-Link Hub可与RFID系统并行工作，实现开关信号的快速切换，提升产线灵活性，满足多样化包装需求。

3. 饮料罐装

在饮料罐装行业，IO-Link Hub可确保执行器在突发情况下的安全运行。例如，当通信信号中断时，控制罐装流体的执行器会立即关闭，避免安全事故并减少停机风险。

IO-Link的核心优势

三线打天下：采用标准非屏蔽电缆，替代传统复杂总线，降低布线成本并简化安装过程。

拓扑自由：支持星型、级联等多种拓扑结构，单主站最多可接入256路信号，提供灵活的设备连接方案。

协议透明：主站可无缝对接PROFINET、EtherCAT等上层网络，实现多协议互联互通，增强系统扩展性。

供电弹性：A类/B类端口支持不同功耗设备，满足多样化供电需求，提升系统适应性。

展示板照片正面

展示板照片背面

核心技术亮点

1. 自研IO-Link从站协议栈：支持二级级联，理论上可实现31级级联（受限于电源供电能力）。

2. 固件在线升级：支持远程更新，提升维护效率。

3. 多重监测功能：支持短路监测与欠压监测，保障系统稳定性。

4. 灵活信号配置：支持16路数字信号，自定义输入/输出模式。

5. 安全与信号反转：支持端口安全状态与信号反转功能，增强系统可靠性。

方案方块图

方案规格与技术参数

核心器件

- IOLD-16DIO-R200：基于STM32G0，搭配4×VNQ500、L6362、L6360。

- IOLD-16DIO-R300：基于STM32G4，搭配2×IPS8200、2×SCLT3、L6362、L6360。

IO-Link通信

- 协议版本：IO-Link V1.1.4

- 传输速率：COM3=230.4kBaud

- 最小通信周期：0.4ms

- 过程数据长度：非级联模式为2字节输入/2字节输出，级联模式为4字节输入/4字节输出。

电气参数

- 工作电压：18-30VDC

- 开关电流：16×350mA

- 传感器总电流（US）：4A

- 执行器总电流（UA）：4A

- 最大静态电流：≤50mA

通过基于STM32G0和STM32G4的低成本IO-Link级联HUB方案，工业现场的设备连接与管理变得更加高效、灵活，为工业4.0的全面落地提供了强有力的技术支持。

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