我最近遇到过一个比较容易把排查方向带偏的 ET 200SP Safety 故障。TIA Portal 中 Safety 模块持续出现 Supply voltage too low,也就是“电源电压过低”。第一反应自然是检查现场 24 V DC 电源。

但实际测量后,外部供电电压正常,供电线路也没有发现明显异常。继续围着开关电源排查没有得到结果,最后更换 Safety 模块后,故障恢复正常。

Supply voltage too low 是 F-module 的诊断结果,不应该简单等价为“开关电源输出不足”。

先把结论放在前面。现在再看到这条报警,我会固定按下面的顺序查:

顺序 检查什么 判断
1 外部 24 V DC 电源输出 只能证明电源本身正常,不能证明模块拿到了电
2 故障模块所在 BaseUnit 的 L+ / M 电压是否真的到了模块位置
3 BaseUnit 类型 F-DI 8x24VDC HF 要求 BU type A0,用错就会报这条
4 Potential Group 浅色/深色 BaseUnit 位置与 TIA Portal 组态是否一致
5 模块插接状态 插到位没有、触点有无异常
6 F-module 本体 交叉更换验证
7 重新集成与 Safety Function Test 报警消失不等于可以开机

下面按这个顺序展开,包括我走错的那一步。

一、先看 Siemens 对这个故障怎么定义

以当前 ET 200SP F-DI 8x24VDC HF、订货号 6ES7136-6BA01-0CA0 为例,其额定供电电压为 24 V DC,允许范围为 19.2~28.8 V DC。

参数 数值
Rated voltage 24 V DC
Permissible lower limit 19.2 V DC
Permissible upper limit 28.8 V DC

而在诊断信息中,Supply voltage too low 的错误码是 322H。Siemens 给出的可能原因并不只有供电电压过低,还包括 Wrong BaseUnit

这就意味着看到这条报警后,排查对象至少要覆盖:电源→配线→BaseUnit→Potential Group→F-module,而不是只检查开关电源。

ET 200SP F-DI 8x24VDC HF 安全输入模块

图 1:ET 200SP F-DI 8x24VDC HF 安全输入模块(图片来源:Siemens 官方资料)。

二、为什么电源端测到 24 V,模块仍可能报警

现场测量开关电源输出正常,只能说明电源输出端电压正常,不能证明 Safety 模块实际获得的电源条件正常。ET 200SP 的供电经过 BaseUnit 和内部电位总线后才到达具体模块。

对于浅色 BaseUnit,L+ 在这里被引入;后续深色 BaseUnit 则从左侧继续取得 P1/P2/AUX 电位。因此现场更有意义的测量位置,是发生故障的 BaseUnit 本身的 L+M

三、第一步:检查 BaseUnit 类型

这是很容易遗漏的一步。当前 F-DI 8x24VDC HF 明确要求使用 BU type A0。Siemens 在 322H 的解决措施里甚至直接要求检查并使用 A0 类型 BaseUnit。

因此先确认模块订货号,再查对应手册中的 usable BaseUnits,不要凭外观判断。

Siemens ET 200SP BaseUnit A0 产品图

图 2:ET 200SP BaseUnit A0 示例(图片来源:Siemens Industry Mall)。

四、第二步:检查 Potential Group

ET 200SP 中浅色 BaseUnit 用于建立新 Potential Group,深色 BaseUnit 用于延续左侧的电位组。如果电位组位置不对,或者实际硬件与 TIA Portal 的 Potential Group 参数不一致,也可能形成供电或组态问题。

特别是做过柜内改造、更换模块或移动 ET 200SP 模块位置之后,这一项应该重新核对。

五、第三步:不要只测电源,要测故障模块所在 BaseUnit

检查位置 目的
开关电源输出 确认电源本身
BaseUnit L+ / M 确认电压真正到达模块位置
相邻模块 判断是否为整个 Potential Group
更换模块 判断 F-module 本体
交叉更换 BaseUnit 判断 BaseUnit 与内部接触

如果整个电位组都报低压,首先应该怀疑电源和 Potential Group。如果只有某一块 Safety 模块报警,而同组其他模块完全正常,排查范围就可以逐渐缩小到 BaseUnit、模块插接状态以及 F-module 本体。

六、这次故障最后是怎么解决的

这次现场的特点是:外部 24 V DC 供电正常,TIA Portal 持续提示 Supply voltage too low,常规供电检查没有发现异常。最终更换该 Safety 模块后,报警消失,设备恢复正常。

从这次实际结果来看,原模块本身存在异常的可能性很高。不过不能仅凭一次更换就把所有类似故障都直接判断为“模块坏了”。更严谨的做法是做交叉验证:

测试 结果判断
新模块 + 原 BaseUnit 正常 原 F-module 可疑
原模块 + 新 BaseUnit 正常 原 BaseUnit 可疑
原模块换到另一正常槽仍报警 F-module 可疑
多个模块同一 Potential Group 报警 供电 / BaseUnit 组 / 电位组优先排查

七、为什么 Safety 模块恢复后还不能直接开机

Safety 模块和普通 I/O 的处理方式不同。当 F-module 检测到供电电压超出允许范围时,模块会进入 passivation(钝化)。即使电压后来恢复正常,F-module 仍可能保持钝化状态,需要按照 Safety 程序完成重新集成。

消除 Supply voltage too low 报警只是完成故障排除的一部分。重新投运前,还需要确认 F-I/O 已正确重新集成,并验证相关 Safety Function。

八、最后总结这次经验

最容易遗漏的是 BaseUnit 和 F-module 自身。Siemens 官方资料本身也已经把 Wrong BaseUnit 列为这条诊断的可能原因,所以遇到“外部 24 V 明明正常,但 Safety 模块一直报低电压”时,不应该继续把全部时间花在开关电源上。

资料来源

  1. Siemens Fail-safe modules Manual Collection V21:Technical specifications
  2. Siemens Fail-safe modules Manual Collection V21:Diagnostic messages
  3. Siemens BaseUnits Equipment Manual,06/2025,A5E03727049-AN