TIA博途V18将要发布了，除了支持性能大幅提升的V3.0版本S7-1500 CPU（不包含S7-1517/18 CPU）外，还支持我们一直期待的R1模式的PROFINET IO设备ET200SP！这样使S7-1500H 冗余系统的PN IO设备配置更加灵活。

1.  PN 设备接口模式

以前的S7-1500R/H冗余系统只能使用S1和S2模式的PN IO设备，S1模式中，S即英文Single的首字母，表示只有1个PN接口；1表示只有一个连接关系，所谓的连接关系，就是只能与1个CPU建立应用关联，通常我们使用标准CPU连接的PN IO设备都是S1模式，连接示意图参考图1。

图1

S1模式的PN IO设备是否可以连接到S7-1500R/H系统呢？回答是肯定的，但是只能与冗余系统中的一个CPU建立应用关联，例如连接到主CPU，如果主从CPU切换了，该IO设备不切换，所以就不能与切换过来的主CPU（原从CPU）进行关联了，也就不可用了。

S7-1500R/H冗余系统推荐使用的是S2模式的PN IO设备，即1个PN接口但是可以有2个连接关系，可以同时与主从CPU建立关系，与主CPU的通信是有效的，与从CPU的通信是备份的，连接示意图参考图2。

图2

主从CPU切换后，S2模式的IO设备也会立即切换，这样PN IO设备不会丢失或者掉站。由于大部分的PN IO设备都只支持S1模式，为了可以将这些设备有效连接到冗余系统中，从TIA博途V17及以后版本，S7-1500R/H系统增加了新的功能，在主从CPU切换后，S1模式PN IO设备先断开原有应用关联，然后再与切换后的主CPU重新建立通信关联，这样PN IO设备会有一个先掉站然后再恢复的阶段，导致站点上的输出点清零，连接的控制设备发生抖动，为了保证切换的平稳过渡，需要将S1模式 PN IO设备上的输出设置为保持模式。

不管是S1模式还是S2模式的，接口都是1个，是不冗余的，而原来使用S7-400H通过DP网络连接站点的接口是冗余的，在运行中可以更换故障的接口设备，这也是为什么有的项目中还使用S7-400H的原因。与TIA博途V18一起推出的PN IO设备ET200SP将支持R1模式， R即英文Redundancy的首字母，表示PN接口是冗余的；1表示只有一个连接关系，这样每一个接口与一个CPU进行应用关联，连接示意图参考图3。

图3

有了R1设备的加入，使S7-1500H系统PN IO的配置更加灵活，可以完全替代S7-400H 各种网络连接IO站点的方式。

2.  PN IO设备灵活的连接方式

从TIA 博途V15~V17，S7-1500H连接PN IO使用的是MRP（Media Redundancy Protocol）协议，经典的配置如4所示。

图4

     使用MRP协议，网络必须是一个环网，即使主从CPU之间没有站点也必须连接，这样才能形成环网。大家可能还记得S7-400H可以使用系统冗余方式连接IO设备，就是主从CPU间可以不连接，数据通过光纤进行同步。从TIA博途V18开始，S7-1500H也支持这样的配置方式，在这种连接方式下就不能使能MRP了，否则就要报断线错误了，连接示意图参考图5。

图5

   早期的环网由交换机搭建而成，称为高速冗余环网HRS（High Speed Ring）,与现有的MRP环网是相互独立的，不能混用。而之前的S7-1500H与PN IO设备只支持MRP环网，所以不能接入到现有的HRS环网中。使用TIA博途V18，S7-1500H冗余系统（需要更新到V3.0版本）将可以接入到HSR环网中，如图6所示。

图6

   使用支持R1模式的PROFINET IO设备ET200SP，可以与S7-1500H 搭建一个双环的PN IO 网络，这将大大增加系统的可用性。R1模式PN IO设备与S7-1500H典型的网络配置参考图7。

图7

  从图7中可以看到，ET200SP带有冗余的接口，两个接口分别与主从CPU的PN接口形成环网，PN网络不能合并，主从CPU通过光纤进行数据同步。

   S7-400H通过DP连接ET200M时，网络拓扑是线性的，S7-1500H与支持R1模式的PN IO设备ET200SP同样支持线性拓扑网络，这样可以不受限于从站的安装位置，灵活布线，连接示意图参考图8。这里是不是可以在扩展地想一想，两个S7-1500H-CPU能否可以通过星型拓扑连接PN IO 设备？

图8

使用线性拓扑连接PN IO设备将降低系统的可用性，例如PN网络中一个站点故障需要掉电更换接口模块，那么网络将从该站点截止，后面的站点将丢失，而PROFIBUS-DP接头由于是并行连接则不会受到影响，所以从图8中看，表面上网络拓扑是相同的，但是可用性降低了。

使用R1 PN IO设备连接S7-1500H，接口和网络（图7的网络1和2）都是冗余的，但是两个网络是完全独立的。原先连接S2设备时，考虑的是怎么连接S1设备，现在使用R1设备后，又要考虑怎么将S1和S2设备接入到冗余系统中。从目前的资料上看，可以使用Y -Switch连接S1和S2设备，如图9所示。

图9

      Y -Switch的功能是否与DP网络的Y-LINK功能完全一样？现在还不得而知，等测试后再分享给各位网友。

   从目前的资料上看，R1的PN IO设备还支持I/O冗余，但是没有说明R1设备是否可以连接S7-1500R系统，我认为，S7-1500R连接R1设备还是比较困难，因为R1的两个网络是独立的，这样S7-1500R的两个CPU就无法通过PN网络进行数据同步了。还有就是功能上，标准CPU的OPC UA通信、S7 双边通信、WEB以及Trace功能是否可以在S7-1500H CPU中应用？等软硬件发布后，这些小问题将迎刃而解！