一、项目背景与通讯痛点
某自动化设备集成商开发一套非标检测设备，设备同时搭载IO‑Link光电传感器，同时还有两路普通开关量信号（无源DI）。设备上位软件基于TCP开发，希望一套网关同时实现两类信号采集：1）IO‑Link光电传感器，读取IO‑Link过程数据、设备参数：2）普通开关量信号接入网关PIN2、PIN4引脚，作为SIO数字IO采集；
传统方案需要采购独立IO‑Link主站模块外加单独远程IO模块，两套硬件，两套通讯协议，上位软件需要同时对接两套设备，硬件成本高，软件对接工作量大；调试阶段需要频繁切换IO‑Link设备参数，同时监控开关量输入状态。 项目需求：单台设备同时支持IO‑Link总线模式与SIO开关量模式；上位TCP软件既可以读写IO‑Link从站，又可以读写PIN2/PIN4开关量状态；可切换端口工作模式，不需要额外增加远程IO硬件。
二、现场工况与改造需求
网关单通道可切换IO‑Link / SIOIN / SIOOUT三种工作模式；
IO‑Link模式下：读写IO‑Link光电传感器过程数据、Service data参数；
SIO模式：PIN4、PIN2作为开关量输入输出，读取电平状态，可输出控制；
全部功能基于TCP自定义协议，上位软件统一一套报文完成所有交互；
支持查询端口状态、SIO引脚电平，事件记录，方便设备调试排错。
三、系统整体解决方案
采用IO‑Link转TCP网关，设备通道做混合使用：通道1接入IO‑Link光电传感器设置为IO‑LINK模式；通道2切换为SIOIN模式，PIN2、PIN4接入外部无源开关量信号。
协议调用逻辑：
通过索引1设置端口工作模式：0x20 IOLINK、0x30 SIOIN、0x40 SIOOUT；
索引2获取SIO状态，读取PIN2、PIN4引脚电平；支持写操作设置PIN4输出电平；
IO‑Link通道使用索引5读取输入过程数据；索引7/8读写Service data修改光电传感器参数；
索引9‑41捕获端口通讯异常、SIO电平跳变事件，用于调试分析。
四、现场调试与功能实现
网关上电，上位TCP发送写指令（索引1，子索引1）将通道1设置IO‑Link模式；通道2设置SIOIN输入模式；
通道1：发送索引5报文读取光电传感器输入过程数据；使用索引8写Service data远程修改传感器开关阈值；
通道2：调用索引2读取SIO状态报文，解析bit0 (PIN4)、bit1 (PIN2)电平状态；短接引脚，观察返回报文bit位跟随电平变化；
将通道2切换为SIOOUT模式，通过写索引2设置PIN4输出高/低电平，外接指示灯验证输出动作；
人为断开IO‑Link传感器接线，网关生成事件，读取事件内容，上位软件弹窗提示IO‑Link设备断线；
切换各个模式反复测试，验证模式切换、读写、事件记录功能正常。
五、项目应用成效与价值总结
IO‑Link转TCP网关同时兼顾IO‑Link智能从站采集与普通开关量SIO输入输出，省去额外远程IO硬件，降低非标设备物料成本。上位软件只需要实现一套TCP自定义协议，就可以完成IO‑Link参数配置、过程数据读取、开关量采集输出，同时具备事件排错能力，大幅简化非标自动化设备的软件开发和现场调试工作。适用于非标设备集成、实验室测试台、小型自动化检测装置。
审核编辑 黄宇