前两篇把 SIMATIC Safety 的系统结构 和 ET 200SP F-DI 8x24VDC HF 的基本能力讲清楚了。这一篇只解决一个问题:同样是安全输入,TIA Portal 里为什么还要区分 1oo11oo2、等价评估和非等价评估。

这四个名词看着像四种平行选项,实际上是两层决策:先定用一路还是两路,再定两路在正常状态下应该相同还是相反。

现场选型只看传感器,先把表拿走:

传感器情况 Sensor evaluation 结果
单通道输出 1oo1 每路一个过程信号,最多 8 路
双通道,两路正常时状态相同 1oo2 equivalent 两路合成一个过程信号,最多 4 路
双通道,两路正常时状态相反 1oo2 non-equivalent 同上

选完还没完——Discrepancy time、输入延时、短路测试和重新集成策略跟它是同一套诊断链路,不能分开配。下面说清楚每一项背后是什么。

一、1oo1 与 1oo2 在评估什么

1oo1 可以理解为一个输入通道形成一个过程信号。模块读取该通道,并结合自身诊断机制,把结果提供给安全程序。

1oo2 会占用两个输入通道。两路信号先在 F-I/O 内部进行比较,再形成一个过程信号。所以同一块 8 路 F-DI 在 1oo2 使用方式下,可用过程信号数量会减半。

关键在于:交给安全程序的是比较之后的结果,不是两个互不相关的布尔量。双通道的价值就在这次比较上。

二、F-DI 的固定通道对

ET 200SP F-DI 8x24VDC HF 的 1oo2 通道不是任意组合,而是固定配对。接线前就要按这个表规划端子,否则接完才发现配不上就得重接。

通道对 组成 结果
1 DI0 + DI4 1 个 1oo2 过程信号
2 DI1 + DI5 1 个 1oo2 过程信号
3 DI2 + DI6 1 个 1oo2 过程信号
4 DI3 + DI7 1 个 1oo2 过程信号
ET 200SP F-DI 8x24VDC HF 双通道等价传感器 1oo2 接线示意

图 1:F-DI 8x24VDC HF 的双通道等价传感器 1oo2 接线示例(图片来源:Siemens Fail-safe modules Manual Collection)。

三、等价与非等价评估

1oo2 还需要定义两路输入在正常逻辑下应该是什么关系。Siemens 将其分为 equivalent 和 non-equivalent 两种评估。

评估方式 作用 配置要点
1oo2 equivalent 比较两个输入是否保持等价关系 两路输入在正常状态下应满足相同逻辑关系;不一致持续超过差异时间会形成 discrepancy error
1oo2 non-equivalent 比较两个输入是否保持非等价关系 两路输入在正常状态下应满足相反逻辑关系;关系不再满足并超过差异时间会报错

选哪一种不是看“是不是双通道”,而是看传感器两路输出在正常工作时的逻辑关系。两个常闭触点是等价,一常开一常闭就是非等价,选反了会在正常状态下直接报差异错误。

四、过程信号数量与安全等级

以 ET 200SP F-DI 8x24VDC HF 为例,Siemens 给出的模块能力会随传感器评估方式变化。

模式 可形成的过程信号 模块能力范围
1oo1 最多 8 路 最高 SIL3 / Cat.3 / PLd
1oo2 最多 4 路 最高 SIL3 / Cat.4 / PLe

换句话说,用 1oo2 换到更高的架构等级,代价是一块模块能接的安全回路减半。选型阶段就要把这个折半算进去,不要等到接线时才发现通道不够。

模块支持到某个 SIL/PL,不代表整条安全功能自动达到该等级。传感器、接线、逻辑、执行器和验证都必须共同满足要求。

五、常见错误

常见说法 实际情况
两路安全输入随便配成一组就行 F-DI 8x24VDC HF 的 1oo2 通道对固定为 DI0/DI4DI1/DI5DI2/DI6DI3/DI7
只要是双通道就选 equivalent 应依据传感器两路输出的预期逻辑关系选择 equivalent 或 non-equivalent
使用 1oo2 就一定达到 PLe 1oo2 只是安全功能架构的一部分,最终等级取决于整条安全链

六、总结

1oo1 关注单个输入通道,1oo2 则通过两个输入通道共同形成一个安全过程信号。等价与非等价评估决定模块内部应该比较“相同”还是“相反”的逻辑关系。

理解这四个概念后,后面的 Discrepancy time、双通道急停、安全门以及差异错误处理才有清晰基础。

本文用于解释 1oo1/1oo2 及等价、非等价评估关系,不替代具体设备的风险评估和安全等级验证。

资料来源

  1. Siemens Fail-safe modules Manual Collection:F-DI 8x24VDC HF Parameters
  2. Siemens Fail-safe modules Manual Collection V21:Sensor evaluation