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► I/O冗余

所谓的I/O冗余是指传感器/执行器的信号要连接到位于不同I/O站上的两个模块上。其中，传感器/执行器可以是一个——信号分成两路；也可以是两个——各自提供一路信号。也就是说，信号是冗余的，IO模块也是冗余的。

S7-1500R/H系统已经在控制器层，网络层都实现了冗余，可以满足大多数应用的需求。但仍然有一些领域，需要在现场层或者模块层提高可用性，本文将介绍基于TIA博途的库功能实现I/O冗余。

*特别提示：本文所介绍的I/O冗余解决方案，具有经济性和便利性的优点，基于TIA博途的库以及常规的I/O模块即可实现。

以ET200SP为例，具体信号连接形式如下：

基本原理及软件实现：

利用ET 200SP/MP I/O模块具有的值状态功能，即信号质量标识，来检测信号的质量。标准型（ST）以上的模块都具有该功能，在博途软件中勾选启用，一个通道的信号质量用一个位表示。这样就可以判断每对冗余I/O通道的状态。

LRedIO库中的Red_IO块对冗余I/O的两个通道值状态进行评估：

• 如果冗余的两个通道信号质量都正常，则按双通道操作
• 如果只有一个通道信号质量OK，则切到单通道工作
• 如果双通道信号都不正常，则按预定义的状态操作（保持上次的值状态/替换值/钝化）

四种RedIO的块如下，分别对应DI，DO，AI，AO：（具体管脚参数，请参考附件中的手册）

可能大家会对实际冗余的I/O硬件如何工作感到疑惑，冗余的通道如何协调工作？
对于开关量来说，不管是DI还是DO，双通道工作还是比较容易理解。正常工作的两个输入通道得到的数据是没有差异的，都是’0’或者’1’，程序处理起来很容易；对于输出来说‘0’代表输出没有电压（实际当中有弱电流输出，用于检测线路），输出为‘1’，则是并联的两路24V信号，额定电流是0.5A*2=1A，一般对负载来说也没问题。
对于模拟量来说则有些不同，尤其是两个AI的传感器的测量值会存在一些偏差，那如何取值呢？在RedAI的块中，可以配置为采用平均值、较小值或较大值3种不同的选择；对于AO来说，以4-20mA信号为例，两路冗余的输出通道平均分配输出，相当于各自输出2~10mA的电流。
以上就是对I/O冗余原理上的一个简单介绍，这套解决方案不仅适用于S7-1500R/H系统，也可用于标准的S7-1500CPU；采用的I/O模块可以是ET 200SP或者ET200MP，根据实际需要可以选择标准型(ST)或者高性能型(HF)。

在2023年工博会上展出的S7-1500H R1 Demo中，也有I/O冗余功能的展示：