同一个安全开关有两路信号,两根线也都接进了 F-DI,为什么正常动作还会出现差异故障?问题可能不在“有没有两路”,而在于两路是否属于同一过程、接入了哪一对通道,以及模块期待它们相同还是相反。输入数量、评估关系和程序取得的结果,是三个需要分别回答的问题。 [1] [2]
这是「SIMATIC Safety 工程笔记」的输入评估篇,面向已经会读普通开关量、理解 F-DI 供电的读者。以 F-DI 8x24VDC HF、6ES7136-6BA01-0CA0 为对象,沿一组双通道信号解释 Sensor evaluation(传感器评估);不展开安全垫模式,也不将硬件评估等同于某个安全功能块的调用。
模块规则依据 Siemens《Fail-safe modules Manual Collection》V20(12/2024);程序访问与有效性另用 SIMATIC Safety V21(11/2025)说明。文中的状态序列是依据规则整理的逻辑例子,不是现场测得的波形或已经复现的工程。既有接线图的来源记录与本轮核验范围分别注明,不用旧图反推未核对的端子号和位偏移。
修改或测试之前:先落实安全功能要求、工程备份、维护权限和危险能量控制。不能为了空出通道或消除报警,将双通道方案改成单通道、短接输入或关闭必要诊断;模式、接线和地址变更应进入影响分析与相应验证流程。 [11]
一、1oo1 与 1oo2,先看几路输入服务于同一个过程
在本模块的 1oo1 评估中,一个传感器使用一个输入通道;1oo2 则将两路输入组合为通道对,在模块内部比较后提供评估结果。两路可以来自一个双通道传感器,也可以来自测量同一过程变量的两个单通道传感器;不能只按外壳数量计算通道数。 [1]
例如,一个急停装置的两个触点随同一机构动作,可以成为需要关联评估的两个信号;两扇互相独立的门,则不能因为目前都关着,就被视为同一过程变量。这是对“关联输入”条件的解释:先说明两路为何应该共同变化,再谈怎样比较。
1oo2 也不能按字面写成“两个输入有一个为 1,就允许运行”。本篇讨论的是带有关系检查和差异分析的模块评估,不是普通 OR 运算;把两个 1oo1 输入在程序里做一次 AND,同样不能据此声称已经实现了模块内部的整套评估。 [1]
另一方面,选择 1oo1 不等于把 F-DI 变成没有诊断的普通 DI。它描述的是传感器使用一路输入这一层;模块仍有其支持的诊断和钝化机制。实际能达到什么安全性能,要回到具体应用、传感器、接线及诊断条件,不能只用 1oo1 或 1oo2 两个词作结论。 [5] [6]
二、通道对是固定的,供电编号和程序地址另行对应
本型号参数表按 Channel n, n+4 组织通道对,而传感器供电、输入延时等还具有各自的参数作用范围。下面列的是物理输入配对,不是接线端子号,也不是 PLC 的绝对字节地址。 [2]
| 物理通道对 | 采用 1oo2 时的用途 |
|---|---|
DI0 / DI4 |
两路共同评估一组过程信号。 |
DI1 / DI5 |
两路共同评估一组过程信号。 |
DI2 / DI6 |
两路共同评估一组过程信号。 |
DI3 / DI7 |
两路共同评估一组过程信号。 |
所以,将信号接到 DI0 与 DI1,不会因为两路相邻就组成这里的 1oo2 通道对。若 DI0、DI4 属于同一对,也不能把其中一路另分配给一个无关的开关,再期待它们各自独立工作。核对时把传感器线号、物理通道和对应通道对写在同一行。
八路全部采用 1oo2 时可形成四组评估信号。手册允许使用不同连接方式;举一个仅用于通道预算的例子,两组 1oo2 占四路,其余四路分别按 1oo1 使用,则有六组过程信号。这个算术不代替架构选型,也不是建议为了节省模块降低输入要求。 [1] [5]
供电对应还要另查。Sensor supply 属于通道设置,“使用哪路 VS 供电”不会改变 n/n+4 的比较关系。供电路径及其检测条件见 F-DI 输入与传感器供电。 [2]
原文保留了下面的等价接线参考图。这里仅用它保留原文章的接线阅读入口;本轮未完成与原始应用图的独立比对,固定配对以已核对的参数表为依据,不据此图给出端子级实施步骤。

三、等价与非等价,判断的是关系,不是“安全/危险”
1oo2 evaluation, equivalent(等价)期待两路电平相同;1oo2 evaluation, non-equivalent(非等价)期待两路相反。对等价模式,出现不同电平会进入差异分析;对非等价模式,触发差异分析的是相同电平。 [1]
设 A、B 表示同一通道对的两路输入。下表只判断某个组合是否符合所选关系,不是最终过程值表,更不是机器运行许可表;它不包含转换期间的计时、钝化和恢复状态。
| A、B 的组合 | 等价关系 | 非等价关系 |
|---|---|---|
(0,0) |
符合相同关系 | 不符合相反关系 |
(0,1) |
不符合相同关系 | 符合相反关系 |
(1,0) |
不符合相同关系 | 符合相反关系 |
(1,1) |
符合相同关系 | 不符合相反关系 |
这意味着,“关系符合”不等于“装置未动作”。等价的两路全为 0 可以是一次正常的停止输入,而不是线路差异。非等价的两种相反组合也不能同时被解释为允许运行;哪种物理状态对应哪个过程含义,要保留传感器方向和通道定义。
另一个逻辑检查是交换 A、B:(1,0) 与 (0,1) 交换后仍相反。因此,即使没有差异报警,也不足以证明两根线的方向和下游过程含义正确。不要只以“改成另一种评估以后不报警”判断选项,必须同时解释正常状态与动作状态。
下面的非等价接线图仍沿用旧文;旧文将出处记为 V21 的 Application 3.2,与本篇采用的 V20 规则基线分开保存。本轮没有取得该应用页的重新核验结果,不将这张图与前图拼成一套经过验证的可互换接法。

四、常开、常闭名称不能代替完整的机械动作关系
触点类型描述未受操作时的接点形式,装置状态还取决于安装和机械触发方式。为了看清这一层,可对照 SFDOOR 官方示例:一只常闭位置开关在门打开时被操作,另一只常开位置开关在门关闭时被操作。门关好时,两路可同为 1;完全打开时,两路可同为 0。 [10]
这个例子说明,一常闭加一常开并不自动等于送到程序的两路信号相反。它只是机械位置与输入逻辑的对照,不是本模块 1oo2 的接线推荐。SFDOOR 有自己的两路输入和开关过程要求,不能把它的程序互连图当成 F-DI 硬件评估图。 [10]
阅读自己的项目时,先记录“装置正常、装置动作、返回途中”三个阶段各对应什么电平。电子式传感器还需要按其输出定义及测试条件判断,不应把所有两路输出都想象成两个简单触点。传感器供电测试也另有适用条件,不由等价/非等价选项一并决定。 [6]
如果两路分别测量独立事件,先回到功能设计确认是否应该配成一个过程信号。若它们确实测量同一过程,但一直保持与组态相反的关系,就检查器件定义、安装、线号和参数记录;不要在程序里先反转一个位,让结果暂时符合预想。
五、短暂不一致、差异故障与故障恢复是不同阶段
两路输入在转换过程中不一定同时变化。按手册定义,差异分析先判断不符合关系的状态是否在所设差异时间内消失;持续到期仍存在,才形成差异故障。不能把每一次瞬时不一致都写成模块损坏。 [1]
例如,等价输入可能经历 (1,1) → (0,1) → (0,0);非等价输入可能经历 (1,0) → (0,0) → (0,1)。中间状态是否成为故障,要结合持续时间和实际评估条件。以上仅为逻辑序列,不规定两路的固定先后,也没有指定可照抄的毫秒数。
等待差异消失时,程序得到什么值由 Discrepancy behavior 决定:Supply value 0 在发现差异时提供 0;Supply last valid value 则保持此前有效值,直到差异消失或到期判错。后者会将这一等待带入响应时间考虑,不能说两种设置只是报警显示不同。 [3]
差异故障消除的判据还与 Reintegration after discrepancy error 有关。选择 Test 0-Signal necessary 时,等价评估要求相关两路出现 0;非等价评估则要求通道对的结果回到 0。不能把“零信号测试”统一写成“任何模式都要把两根输入线同时变成 0”。 [4]
选择 Test 0-Signal not necessary 时,手册以差异不再存在作为该错误已纠正的判据。这回答的是“何时视为差异错误消除”,不是对全部重新集成、人工确认和启动条件的豁免。具体时序留在 F-DI 差异时间与输入延时;完整恢复流程见 F-I/O 钝化、重新集成与启动保护。 [4] [9]
六、程序应读取评估后的通道,而不是再造两路原始输入
模块内部已经将两路组合为一组结果以后,F-CPU 使用的是相应过程映像数据。V21《Addressing F-I/O》说明,1oo2 结果通常提供在通道号较低一侧,并要求只访问该结果通道及其值状态;具体位置仍以相应 F-I/O 手册为准。“通常较低一侧”是查表线索,不是适用于全部型号的绝对地址公式。 [7]
因此,以 DI0/DI4 这一对为例,应查清评估结果在本工程中的地址和符号,不能把“DI4”直接写成某个字节的第 4 位,再将两路当成独立过程值接入程序。本轮未取得本型号地址空间页的完整核验结果,不在这里列具体字节偏移或非等价结果的极性映射。
访问方式也有边界:安全程序通过过程映像读取 F-I/O,BOOL 通道按位访问;不能用一次整字读取把协议保留区也当成普通开关量。通道值与其值状态还必须在同一 F 运行组内使用。 [7]
Value Status(值状态)另外说明数据是否有效:1 表示有效过程值,0 表示故障安全值。一个过程值为 0、值状态为 1 的结果,可以是正确的现场状态;过程值为 0、值状态为 0 时,则应结合诊断查安全替代值的原因。输入灯和最终程序位不是同一层证据。 [8]
不能为了让下游许可保持为 1,在质量无效时改用先前保存的值。数字安全输入必须继续处理系统提供的过程映像值,这是 S009 的要求。诊断用于理解当前停止,不用于取消该停止。 [9]
七、核对模式时,同时留下选择依据和验证范围
这里有三个独立判断:两路关系是否符合评估设置、规定的线路故障能否被检测、整条安全功能是否满足要求。前一个成立,并不能自动证明后两个。例如,两路同时错误地停在相同电平,单凭“它们相同”不能区分这是一种正常状态还是共同受到故障影响;还需要应用规定的诊断措施。
短路测试章节明确列出了内部供电测试的检测条件;不使用该测试时,仍要按应用落实防短路/交叉短路布线或适用的连接及检测方式。不能把非等价模式宣传成“可以不再查任何短路”,也不能由双通道数量直接宣布整机达到某个 SIL 或 PL。 [6]
先用记录核对,再在受控条件下验证
建议先完成下面的离线对应记录。它用于发现信息缺口,不是接线许可,也没有预填任何实测结果。
| 核对项 | 需要能指向的依据 |
|---|---|
| 两路为什么关联 | 同一过程变量、装置动作及传感器输出定义。 |
| 接到了哪一对 | 图纸线号、实际 DI 通道与本型号固定配对。 |
| 为什么选这种关系 | 正常与动作两种状态的电平组合,以及所选 Sensor evaluation。 |
| 程序用的是什么 | 评估结果通道、地址/符号、对应值状态和 F 运行组。 |
| 异常如何反应与恢复 | 差异行为、差异时间、零信号测试、诊断及确认策略的依据。 |
受控验证至少要区分正常转换、某一路未跟随、故障后的返回。每次同时记录现场动作、模块诊断、评估结果和有效性,而不是只保存最终两路相同或相反的截图。没有可靠时间记录时,可以说明观察到的状态,不能把监控表刷新间隔当作两触点的真实动作差。
修改评估模式、通道分配、接线或相关时间参数后,应检查有意和无意变更,评估受影响的安全功能;涉及地址与接线对应变化时,还要按要求进行接线测试。确认程序编译通过,不等于已完成这些验证。 [11]
本篇到哪里结束
读到这里,应能沿同一组信号说明:两路为何关联、模块比较什么关系、转换时为何允许短暂差异,以及程序为什么应使用评估结果和对应质量。供电能力、完整差异时序与恢复接口分别由相邻专题承担;本文没有把未核对的地址或未执行的测试补写成确定结论。
资料来源
前六项来自 Siemens《Fail-safe modules Manual Collection》V20(12/2024)的 6ES7136-6BA01-0CA0 章节;第七至第九、第十一项为 SIMATIC Safety V21(11/2025);第十项只提供机械触发的对照例子。以下是本轮核对的文字资料,既有配图的旧来源记录另见图注。
1. Siemens:Sensor evaluation。V20,12/2024;1oo1、1oo2 equivalent/non-equivalent 及差异分析。仅采用本型号的数字输入评估说明。
2. Siemens:Parameters。V20,12/2024;Channel n, n+4、参数作用范围、供电及恢复设置。
3. Siemens:Discrepancy behavior。V20,12/2024;Supply value 0 与 Supply last valid value 的作用阶段和响应影响。
4. Siemens:Reintegration after discrepancy error。V20,12/2024;需要/不需要零信号测试,以及非等价评估的通道对结果条件。
5. Siemens:Properties。V20,12/2024;订货号、过程信号数量、不同连接方式及 6BA00 兼容组态警告。
6. Siemens:Short-circuit test。V20,12/2024;内部供电测试、检测条件及不采用该测试时的布线/连接要求。
7. Siemens:Addressing F-I/O。SIMATIC Safety V21,11/2025;过程映像访问、BOOL 按位访问、1oo2 结果通道及同组访问规则。原文使用 usually,不将其扩大为全部模块的固定地址表。
8. Siemens:Value status (S7-1200, S7-1500)。SIMATIC Safety V21,11/2025;有效过程值与故障安全值的状态含义,不移植其 16 通道地址示例。
9. Siemens:Process Data or Fail-Safe Values。SIMATIC Safety V21,11/2025;钝化条件、数字输入警告 S009 与恢复过程值的含义。
10. Siemens:SFDOOR: Safety door monitoring。STEP 7 Safety V21 Instructions,11/2025;Interconnection example。仅借机械触发例子解释常开/常闭与输入关系的区别,不作为本模块 1oo2 接线方案。
11. Siemens:Acceptance of Changes。SIMATIC Safety V21,11/2025;变更定位、影响分析、S072 及地址/接线变化的 S071 要求。
图片说明:两张接线图沿用旧文媒体与来源记录,本轮未完成图片文件独立加载、解码及原图比对,不能作为已经核验的实施图。未生成或改绘图片,原媒体与特色图保留。第三方图片权利归原权利人,不随本站原创文字的 CC BY-NC-SA 许可重新授权。
修订说明:补充输入关系对照、机械触发例子、零信号恢复条件,以及结果通道与有效性的区别;不设正文目录。资料复核:2026-09-10。本文为文档解读与明确标识的逻辑举例,未进行接线、仿真或实机验证。
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