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
1. 网关单通道可切换 IO-Link / SIOIN / SIOOUT 三种工作模式；
2. IO Link 模式下：读写 IO Link 光电传感器过程数据、Service data 参数；
3. 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；
4. 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；
5. 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：
1. 通过索引 1 设置端口工作模式：0x20 IOLINK、0x30 SIOIN、0x40 SIOOUT；
2. 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；
3. 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；
4. 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
1. 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；
2. 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；
3. 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；
4. 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；
5. 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；
6. 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。