写在前面
输入/输出模块（I/O模块）是PLC控制系统的重要组成部分，用于连接传感器和执行器，采集现场信号和执行控制动作。如果将CPU比作PLC控制系统的大脑的话，那么IO模块就是PLC的眼睛、耳朵和手、脚。西门子提供了多种系列的SIMATIC PLC产品，这些产品及相对应的I/O模块，能满足用户不同应用场景的需求。常用的系列产品有S7-1500/ET200MP、ET200SP、ET200pro、ET200eco和ET200AL等，如下图所示。
在之前的推文中，我们重点给大家介绍了一下在模块选型和使用中一些常见的问题。今天，针对模块的功能，我们来看看I/O 模块除了基本的数据采集外，还有哪些更高级的应用功能。西门子I/O模块除了产品种类丰富外，同时具备强大的性能和功能，可满足用户不同的应用需求，除了常见的基本的功能外，还有一些附加功能，非常有用，这些功能如下：
快速响应 - 模块可以响应硬件中断，实现快速控制；
可编程参数 - 模块的参数可以通过编程随时进行修改和调整；
输出保持 - 当CPU停止时，模块输出可以选择保持上一个输出值或使用替代值 ；
共享I/O - 模块支持输入/输出信号的共享使用；
过采样 - 比PROFINET 周期还快的数据采集；
诊断功能 - 模块提供多样化的诊断功能，便于故障排查和维护。
这里我们来介绍几个常见的，调试过程中I/O模块应用的功能：
01 快捷故障诊断
I/O模块为用户提供多种方式的故障诊断方法，用户可以最直观的诊断出故障点，即从I/O模块指示灯查看，同时系统的诊断功能也十分强大，可从CPU的显示屏、TIA 软件监控、上位机等全方位查看故障诊断信息，让分析故障一目了然。
我们首先从模块自带的诊断功能说起，模块自带的诊断方式也有很多种，可从模块外观指示灯初步定位故障点，然后到借用TIA工具监控故障模块或CPU的诊断，查看具体的故障诊断原因。
注意：只有在组态中勾选诊断功能，才会有故障灯和故障诊断信息的显示。
其次，虽然模块可以通过自带诊断很直观的查看具体诊断信息，但是实际现场操作员关注的是上位机或显示屏上的信息，可能不方便（设备在现场）或者不会用TIA软件去监控诊断，所以很有必要将模块的诊断信息读出在上位机，或触摸屏上显示，从而方便快捷的排查故障，其实这些诊断信息可以通过OB82（诊断错误）、OB83（插拔错误）等组织块编程传递给上位机，或者用RDREC读数据记录编程的方式获得更详细的诊断信息。
02 模块输出停止保持
停机保持是指当CPU 停止时，AO/DO模块输出信号保持的功能，停机保持是CPU停止时模块三种响应方式中的一种功能。
应用场景：为了满足某些工艺控制需求，当CPU 停止，要求输出模块能保持输出；还有其他的工况，如从站掉站情况（如网线断开，现场干扰导致频繁掉站），默认情况下站点掉站的时候，输出模块是会断开，也就是输出为0，当站点恢复正常，模块则会正常输出，由于频繁掉站导致输出频繁切换，以上的情况都会影响控制的需求，这就可以使用停止保持的功能。
不是所有的DO和AO模块都支持CPU停止响应操作的功能，其次对于支持的输出模块，需要在组态中配置响应方式，如下图所示，ET200SP分布式从站上的 DO模块为例，DO模块对CPU STOP模式响应有三种方式：关断（不输出，即输出0）；保持上一个值；输出替代值。
除了CPU STOP时输出会响应，还有哪些情况也会有相同的效果？
对于分布式从站上的输出模块：在CPU断电：从站和CPU的网络连接线缆断开，这两种情况也会有上面相同的响应效果。
03 模块的快速响应
这里所说的模块快速响应，是指模块的硬件中断功能，在发生相关硬件事件（例如，开关量的沿信号，模拟量的限制信号等）时执行硬件中断 OB，可以立即中断主程序实现快速的响应并执行硬件中断 OB 中的程序（例如立即停止某些关键设备），如下图所示。
应用场景：对于某些关键设备需要快速响应，如果响应不及时，可能导致故障/危险情况，快速的响应需要独立于OB1主程序的循环周期；模块输入信号持续时间过短，在工厂应用中，CPU程序量较多时，执行的相关功能或通信的负载较大，会使得CPU扫描周期较长，例如长达100ms，对于某些现场的输入的关键信号，有可能持续时间短于一个扫描周期，那么就无法更新到过程映像输入区，进而导致OB1中相关逻辑没有执行；还有就是在一个扫描周期的短时间内，产生了多次信号，那OB1中的程序也顶多执行一次，其他信号就都丢失。
注意：一个硬件中断事件只能关联一个硬件中断 OB；但一个硬件中断 OB 可以分配给多个硬件中断事件。
在大多数的应用中，都是在硬件组态中激活事件并绑定OB组织块，而如果需要在CPU运行期间，禁用硬件中断功能，但又不想通过改组态下载硬件配置的方式，因为这么做需要重启CPU，那该怎么做呢？
可以使用“扩展指令集”中的 DETACH 指令，使得事件和中断OB分离。如再次需要激活事件和中断OB的关系，可以使用ATTACH指令。
04 过采样
过采样，又称细分采样，是指用 HS I/O模块在 1 个 PROFINET 发送时钟内完成多次采样，之后将采样的多个数据整体传给 PLC ，以实现高速、高频采样的功能，采样时间可达到μs的数量级，如AI HS模块最快采样可达 50μs /次。
从上图中可以看出，使用过采样功能时，模块将设置的 PROFINET 时钟（发送时钟）分割成16个子时钟，在每一个子时钟内模块记录下一个采样值，或者输出一个控制值。即将恒定的时间间隔分成许多小的时间片，在每个时间片内完成一次采样或输出，达到比PROFINET 周期还快的数据采集。
应用场景：对于一些特殊的应用场景，如喷油控制，快速脉冲检测，高速拍照等高精度、高实时性的场合，以及需要高速采集（如温度、压力）的场合，这些场景需要实现数据采集和控制输出的响应时间必须达到μs级别，但众所周知，PLC 系统最小扫描周期为 1 ms，利用常规方法无法做 μs 级响应，将造成信号精度丢失，严重影响工艺。对此，我们可以使用HS I/O模块的过采样功能加以实现。
西门子 PLC I/O模块的功能丰富而又强大，可以满足用户不同的应用需求，这里列举出几种常用的功能给大家介绍，更多关于输入/输出模块其他功能和相关详细的信息，我们已经为大家梳理出来，大家可参考我们推出的 "探秘SIMATIC PLC IO模块-功能篇"的系列视频，希望这些课程帮助您查漏补缺，帮助每一个自动化工程师扎实的掌握这门基本功。
更多内容请参考
SIMATIC PLC 电源选型（扫码观看）
SIMATIC PCS neo 轻松学（扫码观看）
