IEC 61131-9:2022
(Main)Programmable controllers - Part 9: Single-drop digital communication interface for small sensors and actuators (SDCI)
Programmable controllers - Part 9: Single-drop digital communication interface for small sensors and actuators (SDCI)
IEC 61131-9:2022 specifies a single-drop digital communication interface technology for small sensors and actuators SDCI (commonly known as IO-Link™ ), which extends the traditional digital input and digital output interfaces as defined in IEC 61131-2 towards a point-to-point communication link for the exchange of complex data in both directions. This techno¬logy also enables the transfer of parameters to Devices and the delivery of identification and diagnostic information from the Devices to the automation system.
This technology is mainly intended for use with simple sensors and actuators in factory automation, which include small and cost-effective microcontrollers.
This document specifies the SDCI communication services and protocol (physical layer, data link layer and application layer in accordance with the ISO/OSI reference model) for both SDCI Masters and Devices.
This document also includes EMC test requirements.
This document does not cover communication interfaces or systems incorporating multiple point or multiple drop linkages, or integration of SDCI into higher level systems such as fieldbuses.
Automates programmables - Partie 9: Interface de communication numérique point à point pour les petits capteurs et actionneurs (SDCI)
L'IEC 61131-9:2022 spécifie une technologie d'interface de communication numérique point à point pour petits capteurs et actionneurs – SDCI – (généralement connue sous l'appellation IO-Link™[1]). Elle permet d'étendre les interfaces classiques d'entrées et de sorties numériques (telles que définies dans l'IEC 61131-2) en une liaison de communication point à point pour l'échange de données complexe dans les deux sens. Cette technologie permet également de transférer des paramètres aux Dispositifs et de fournir au système d'automatisation des informations de diagnostic et d'identification depuis les Dispositifs.
Cette technologie est principalement destinée à l’utilisation en automatisation d'usine avec de simples capteurs et actionneurs intégrant de petits microcontrôleurs économiques.
Le présent document spécifie les services et le protocole de communication SDCI (couche physique, couche de liaison de données et couche Application conformément au modèle de référence ISO/OSI) pour les Maîtres et Dispositifs SDCI.
Le présent document inclut également des exigences d'essai CEM.
Le présent document ne couvre pas les interfaces ou systèmes de communication comportant des connexions multipoints ou à liaisons multiples, ou encore l'intégration de SDCI dans des systèmes de niveau supérieur tels que les bus de terrain.
[1] IO-LinkTM est une marque commerciale de "IO-Link Community". Cette information est fournie pour la commodité des utilisateurs du présent document et ne signifie nullement que l'IEC recommande l'emploi exclusif de la marque ou de l’un quelconque de ses produits. La conformité au présent document ne nécessite pas l’utilisation des logos déposés pour IO-LinkTM. L’utilisation des logos déposés pour IO-LinkTM nécessite l’autorisation du "IO-Link Community".
General Information
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IEC 61131-9
Edition 2.0 2022-05
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
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inside
Programmable controllers –
Part 9: Single-drop digital communication interface for small sensors and
actuators (SDCI)
Automates programmables –
Partie 9: Interface de communication numérique point à point pour petits
capteurs et actionneurs (SDCI)
IEC 61131-9:2022-05(en-fr)
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IEC 61131-9
Edition 2.0 2022-05
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Part 9: Single-drop digital communication interface for small sensors and
actuators (SDCI)
Automates programmables –
Partie 9: Interface de communication numérique point à point pour petits
capteurs et actionneurs (SDCI)
INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
INTERNATIONALE
ICS 25.040.40; 35.240.50 ISBN 978-2-8322-1261-5
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– 2 – IEC 61131-9:2022 © IEC 2022
CONTENTS
FOREWORD ......................................................................................................................... 20
INTRODUCTION ................................................................................................................... 22
0.1 General ................................................................................................................. 22
0.2 Patent declaration ................................................................................................. 23
1 Scope ............................................................................................................................ 24
2 Normative references .................................................................................................... 24
3 Terms, definitions, symbols, abbreviated terms, and conventions .................................. 25
3.1 Terms and definitions ............................................................................................ 25
3.2 Symbols and abbreviated terms ............................................................................ 29
3.3 Conventions .......................................................................................................... 31
3.3.1 General ......................................................................................................... 31
3.3.2 Service parameters........................................................................................ 32
3.3.3 Service procedures ........................................................................................ 32
3.3.4 Service attributes ........................................................................................... 32
3.3.5 Figures .......................................................................................................... 33
3.3.6 Tables ........................................................................................................... 33
3.3.7 Transmission octet order ............................................................................... 33
3.3.8 Behavioral descriptions .................................................................................. 33
4 Overview of SDCI (IO-Link ) ........................................................................................ 35
4.1 Purpose of technology .......................................................................................... 35
4.2 Positioning within the automation hierarchy .......................................................... 35
4.3 Wiring, connectors and power ............................................................................... 36
4.4 Communication features of SDCI .......................................................................... 36
4.5 Role of a Master ................................................................................................... 39
4.6 SDCI configuration ................................................................................................ 40
4.7 Mapping to fieldbuses and/or other upper-level systems ....................................... 40
4.8 Standard structure ................................................................................................ 40
5 Physical Layer (PL) ....................................................................................................... 41
5.1 General ................................................................................................................. 41
5.1.1 Basics ........................................................................................................... 41
5.1.2 Topology ....................................................................................................... 41
5.2 Physical layer services.......................................................................................... 42
5.2.1 Overview ....................................................................................................... 42
5.2.2 PL services .................................................................................................... 43
5.3 Transmitter/Receiver ............................................................................................. 45
5.3.1 Description method ........................................................................................ 45
5.3.2 Electrical requirements .................................................................................. 45
5.3.3 Timing requirements ...................................................................................... 50
5.4 Power supply ........................................................................................................ 54
5.4.1 Power supply options ..................................................................................... 54
5.4.2 Port Class B .................................................................................................. 55
5.4.3 Power-on requirements .................................................................................. 56
5.5 Medium ................................................................................................................. 56
5.5.1 Connectors .................................................................................................... 56
5.5.2 Cable ............................................................................................................. 57
6 Standard Input and Output (SIO) ................................................................................... 58
---------------------- Page: 4 ----------------------IEC 61131-9:2022 © IEC 2022 – 3 –
7 Data link layer (DL) ........................................................................................................ 59
7.1 General ................................................................................................................. 59
7.2 Data link layer services ......................................................................................... 60
7.2.1 DL-B services ................................................................................................ 60
7.2.2 DL-A services ................................................................................................ 71
7.3 Data link layer protocol ......................................................................................... 75
7.3.1 Overview ....................................................................................................... 75
7.3.2 DL-mode handler ........................................................................................... 76
7.3.3 Message handler ........................................................................................... 84
7.3.4 Process Data handler .................................................................................... 92
7.3.5 On-request Data handler ............................................................................... 95
7.3.6 ISDU handler ................................................................................................. 98
7.3.7 Command handler ....................................................................................... 102
7.3.8 Event handler .............................................................................................. 105
8 Application layer (AL) .................................................................................................. 108
8.1 General ............................................................................................................... 108
8.2 Application layer services ................................................................................... 109
8.2.1 AL services within Master and Device .......................................................... 109
8.2.2 AL Services ................................................................................................. 110
8.3 Application layer protocol .................................................................................... 118
8.3.1 Overview ..................................................................................................... 118
8.3.2 On-request Data transfer ............................................................................. 118
8.3.3 Event processing ......................................................................................... 124
8.3.4 Process Data cycles .................................................................................... 127
9 System Management (SM) ........................................................................................... 128
9.1 General ............................................................................................................... 128
9.2 System Management of the Master ..................................................................... 128
9.2.1 Overview ..................................................................................................... 128
9.2.2 SM Master services ..................................................................................... 130
9.2.3 SM Master protocol ...................................................................................... 135
9.3 System Management of the Device ..................................................................... 143
9.3.1 Overview ..................................................................................................... 143
9.3.2 SM Device services ..................................................................................... 145
9.3.3 SM Device protocol...................................................................................... 151
10 Device ......................................................................................................................... 158
10.1 Overview............................................................................................................. 158
10.2 Process Data Exchange (PDE) ........................................................................... 159
10.3 Parameter Manager (PM) .................................................................................... 159
10.3.1 General ....................................................................................................... 159
10.3.2 Parameter Manager state machine .............................................................. 159
10.3.3 Dynamic parameter ..................................................................................... 162
10.3.4 Single parameter ......................................................................................... 162
10.3.5 Block Parameter .......................................................................................... 163
10.3.6 Concurrent parameterization access ............................................................ 166
10.3.7 Command handling ...................................................................................... 166
10.4 Data Storage (DS) .............................................................................................. 167
10.4.1 General ....................................................................................................... 167
10.4.2 Data Storage state machine ......................................................................... 167
---------------------- Page: 5 ----------------------– 4 – IEC 61131-9:2022 © IEC 2022
10.4.3 DS configuration .......................................................................................... 169
10.4.4 DS memory space ....................................................................................... 169
10.4.5 DS Index_List .............................................................................................. 169
10.4.6 DS parameter availability ............................................................................. 170
10.4.7 DS without ISDU .......................................................................................... 170
10.4.8 DS parameter change indication .................................................................. 170
10.5 Event Dispatcher (ED) ........................................................................................ 170
10.6 Device features ................................................................................................... 170
10.6.1 General ....................................................................................................... 170
10.6.2 Device backward compatibility ..................................................................... 170
10.6.3 Protocol revision compatibility ..................................................................... 171
10.6.4 Visual SDCI indication ................................................................................. 171
10.6.5 Parameter access locking ............................................................................ 171
10.6.6 Data Storage locking ................................................................................... 171
10.6.7 Locking of local parameter entries ............................................................... 171
10.6.8 Locking of local user interface ..................................................................... 171
10.6.9 Offset time ................................................................................................... 171
10.6.10 Data Storage concept .................................................................................. 172
10.6.11 Block Parameter .......................................................................................... 172
10.7 Device reset options ........................................................................................... 172
10.7.1 Overview ..................................................................................................... 172
10.7.2 Device reset ................................................................................................ 173
10.7.3 Application reset .......................................................................................... 173
10.7.4 Restore factory settings ............................................................................... 174
10.7.5 Back-to-box ................................................................................................. 174
10.8 Device design rules and constraints .................................................................... 174
10.8.1 General ....................................................................................................... 174
10.8.2 Process Data ............................................................................................... 174
10.8.3 Communication loss .................................................................................... 175
10.8.4 Direct Parameter ......................................................................................... 175
10.8.5 ISDU communication channel ...................................................................... 175
10.8.6 DeviceID rules related to Device variants .................................................... 175
10.8.7 Protocol constants ....................................................................................... 176
10.9 IO Device description (IODD) .............................................................................. 176
10.10 Device diagnosis ................................................................................................. 176
10.10.1 Concepts ..................................................................................................... 176
10.10.2 Events ......................................................................................................... 177
10.10.3 Visual indicators .......................................................................................... 178
10.11 Device connectivity ............................................................................................. 179
11 Master ......................................................................................................................... 179
11.1 Overview............................................................................................................. 179
11.1.1 Positioning of Master and Gateway Applications .......................................... 179
11.1.2 Structure, applications, and services of a Master ......................................... 180
11.1.3 Object view of a Master and its Ports ........................................................... 181
11.2 Services of the Standardized Master Interface (SMI) ........................................... 182
11.2.1 Overview ..................................................................................................... 182
11.2.2 Structure of SMI service arguments ............................................................. 183
11.2.3 Concurrency and prioritization of SMI services ............................................ 184
11.2.4 SMI_MasterIdentification ............................................................................. 185
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11.2.5 SMI_PortConfiguration................................................................................. 186
11.2.6 SMI_ReadbackPortConfiguration ................................................................. 187
11.2.7 SMI_PortStatus ........................................................................................... 189
11.2.8 SMI_DSToParServ ...................................................................................... 190
11.2.9 SMI_ParServToDS ...................................................................................... 191
11.2.10 SMI_DeviceWrite ......................................................................................... 193
11.2.11 SMI_DeviceRead ......................................................................................... 194
11.2.12 SMI_ParamWriteBatch ................................................................................. 195
11.2.13 SMI_ParamReadBatch ................................................................................. 197
11.2.14 SMI_PortPowerOffOn .................................................................................. 198
11.2.15 SMI_DeviceEvent ........................................................................................ 200
11.2.16 SMI_PortEvent ............................................................................................ 201
11.2.17 SMI_PDIn .................................................................................................... 201
11.2.18 SMI_PDOut ................................................................................................. 203
11.2.19 SMI_PDInOut .............................................................................................. 204
11.2.20 SMI_PDInIQ ................................................................................................ 205
11.2.21 SMI_PDOutIQ .............................................................................................. 207
11.2.22 SMI_PDReadbackOutIQ .............................................................................. 208
11.3 Configuration Manager (CM) ............................................................................... 209
11.3.1 Coordination of Master applications ............................................................. 209
11.3.2 State machine of the Configuration Manager ............................................... 212
11.4 Data Storage (DS) .............................................................................................. 217
11.4.1 Overview ..................................................................................................... 217
11.4.2 DS data object ............................................................................................. 217
11.4.3 Backup and Restore .................................................................................... 217
11.4.4 DS state machine ........................................................................................ 217
11.4.5 Parameter selection for Data Storage .......................................................... 224
11.5 On-request Data exchange (ODE) ....................................................................... 224
11.6 Diagnosis Unit (DU) ............................................................................................ 225
11.6.1 General ....................................................................................................... 225
11.6.2 Device specific Events ................................................................................. 226
11.6.3 Port specific Events ..................................................................................... 226
11.6.4 Dynamic diagnosis status ............................................................................ 227
11.6.5 Best practice recommendations ................................................................... 227
11.7 PD Exchange (PDE)............................................................................................ 228
11.7.1 General ....................................................................................................... 228
11.7.2 Process Data input mapping ........................................................................ 228
11.7.3 Process Data output mapping ...................................................................... 229
11.7.4 Process Data invalid/valid qualifier status .................................................... 230
12 Holistic view on Data Storage ...................................................................................... 231
12.1 User point of view ............................................................................................... 231
12.2 Operations and preconditions ............................................................................. 232
12.2.1 Purpose and objectives ............................................................................... 232
12.2.2 Preconditions for the activation of the Data Storage mechanism .................. 232
12.2.3 Preconditions for the types of Devices to be replaced .................................. 232
12.2.4 Preconditions for the parameter sets ........................................................... 232
12.3 Commissioning ................................................................................................... 233
12.3.1 On-line commissioning................................................................................. 233
12.3.2 Off-site commissioning ................................................................................ 233
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12.4 Backup Levels .................................................................................................... 234
12.4.1 Purpose ....................................................................................................... 234
12.4.2 Overview ..................................................................................................... 234
12.4.3 Commissioning ("Disable")........................................................................... 235
12.4.4 Production ("Backup/Restore") ...................................
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.