SIMATIC Safety 系列：F-DI 差异时间与输入延时

双通道开关先后断开，两路相差一小段时间：程序会在第一路变化时得到 0，还是等到差异时间结束才得到 0？只知道差异时间设了多少，回答不了这个问题。还要看输入延时、差异期间的供值方式，以及这次不同步有没有发展成故障。 [1] [2] [3]

这是「SIMATIC Safety 工程笔记」的时间机制篇，面向已经理解 1oo1／1oo2、正在核对输入参数或排查偶发差异报警的读者。以 F-DI 8x24VDC HF、6ES7136-6BA01-0CA0 的一组等价输入为主线；评估模式、供电接线和完整重新集成流程分别留给相邻专题。

模块依据为 Siemens《Fail-safe modules Manual Collection》V20（12/2024），恢复及变更原则另参考 SIMATIC Safety V21（11/2025）。示例中的时间是明确假设，不是现场测量；配图采用有可追溯出处的历史诊断画面，单独标明型号和版本。本文为资料解析，未进行接线、仿真或实机验证。

调整前：先保存工程和诊断，落实维护授权、危险能量控制及变更影响评估。不能用不断加大时间、短接触点或自动确认来掩盖故障；在线测试与输出恢复必须有设备适用的批准方案。 [9]

一、先把触点动作、过程值变化和故障诊断分开

从一个此前有效的两路 1 状态开始，等价输入出现 (0,1) 时不再符合相同关系，模块启动差异分析；非等价模式则在出现相同电平时进入这一步。只要关系在允许时间内恢复，这次计时就不必走完。差异时间不是每次动作都固定附加的一段延时。 [1]

理解一次记录时，至少区分三个观察点：现场两路电气信号何时变化、模块向 F-CPU 提供的过程值何时变化、什么时候形成差异错误。诊断消息出现得较晚，不表示在此之前安全程序一定还得到 1；同样，过程值已经为 0，也不能证明差异计时已经超时。 [1] [2]

输入延时又使现场边沿与程序可见变化之间多了一层处理。它会抑制持续时间小于设定值的干扰脉冲，这些被抑制的变化不会显示在安全程序中。因而，用程序监控画面看不到某个短脉冲，不能反证端子上从未发生过它。 [3]

建议先确认记录来自哪个位置：端子测量、传感器诊断、模块状态还是 PLC 监控。它们可以相互补充，但不能把画面刷新间隔当作两只触点的实际动作差。测量工具及采样条件没有记录时，先保留“观察到什么”，不要反推毫秒级结论。

二、同一组信号，两种差异行为会给出不同结果

以下固定采用等价评估、此前有效值为 1，且没有其他故障。Supply value 0 表示“提供值 0”，Supply last valid value 表示“提供最后有效值”。表内比较的是模块的供值行为，不表示 PLC 或执行器在物理边沿处零延时动作；“到期”从模块开始差异计时算起。 [1] [2]

同一组输入经历的事件	Supply value 0	Supply last valid value
尚未出现差异，两路都是 1	提供有效值 1。	提供有效值 1。
模块已检测到一边为 0、另一边仍为 1	提供 0，不等差异计时到期。	保持此前的有效值 1。
到期前第二路也变为 0，恢复等价关系	提供对应的 0；这次差异未形成超时错误。	不再因差异而保持旧值，转为对应的 0。
另一分支：直到计时到期仍为一边 0、一边 1	判定差异错误；相应故障反应仍需处理。	结束差异期间的旧值保持，判错并进入相应故障反应。

表中最后两行是不同分支，不是每次都会依次发生。手册规定，Supply last valid value 的旧值保持持续到差异消失或到期判错；Supply value 0 则在检测到差异时提供 0。故障导致通道钝化后，系统使用规定的安全替代值。 [2] [10]

假设差异时间为 30 ms，模块识别到的两路变化相隔 8 ms。若第二路在这个窗口内正确跟随，旧值方案只等待这段差异消失，不是每次都等满 30 ms；若第二路始终未跟随，才进入到期判错分支。30 ms 和 8 ms 只用于演示大小关系，不是参数推荐。这里把模块识别到差异的时刻当作计时起点，不能把 8 ms 直接当成现场触点的机械时间差；本例也未计算传感器到执行器的总响应。 [1] [2]

“保留旧值”也不等于“保持运行”。若此前的有效值为 0，恢复过程中发生差异，保留的仍是 0。检查时需要带上差异发生前的状态，不能根据选项名称推断当前过程值应该是哪一个。 [2]

还有一种情境值得单独记录：两路从 (1,1) 短暂变成 (0,1)，随后又回到 (1,1)。假定这段变化已被模块识别、且没有到期判错，提供 0 的策略仍可能使下游逻辑观察到一次停止条件。这说明没有留下差异超时报警，并不等于从未提供过 0；是否导致某个功能块等待确认，应再查该实例。 [1] [2]

三、输入延时不是两路之间的允许时间差

Input delay（输入延时）处理单路信号的持续时间，Discrepancy time（差异时间）处理相关两路的关系。前者较大，可以过滤更长的干扰脉冲，也会增加响应时间；后者较大，则给已出现的不同步留下更长窗口。两者不能互相替代。作为理解例子，持续 2 ms 的干扰脉冲短于 3.2 ms 输入延时，会被该滤波规则抑制；这不表示差异时间也应该设置为 2 ms，更不代表所有需要检测的真实动作都可以过滤掉。 [1] [3]

本型号还有一个实际关联：采用 1oo2 时，较低编号通道 n 的输入延时自动作用于对应的 n+4 通道。以 DI0／DI4 为例，应核对通道对实际采用的延时，不将两个界面字段误当成彼此独立的补偿量。 [3]

下表摘取本篇涉及的 V20 参数范围。默认值表示工程初始设置，不是对当前急停开关的测量结论；输入延时的可选范围还受所用传感器供电参数影响。 [4]

参数	该资料列出的范围／选项	默认值与作用范围
Discrepancy time	5 ms～30 s	5 ms；通道对。
Input delay	0.4、0.8、1.6、3.2、6.4、10.0、12.8、20 ms	3.2 ms；1oo2 时按上述通道关联生效。
Time for short-circuit test	0.5 ms～2 s	4.2 ms；相关传感器供电测试。
Startup time of sensor after short-circuit test	0.5 ms～2 s	4.2 ms；测试后传感器启动阶段。

选择候选值时，还要同时满足文档依赖。对本篇普通 1oo2 评估，差异时间必须大于输入延时。采用相关内部供电短路测试时，还要核对输入延时小于短路测试时间，并小于测试后传感器启动时间。这里都是严格不等式，不把“等于”写成满足条件。安全垫模式有专门设置，不纳入本篇。 [1] [3]

差异时间 > 输入延时
适用短路测试时：
输入延时 < 短路测试时间
输入延时 < 短路测试后的传感器启动时间

例如，把输入延时从默认的 3.2 ms 改为 6.4 ms，却保留 5 ms 差异时间，已经不满足第一项；若仍使用各为 4.2 ms 的两项测试时间，也不满足另外两项。这只是依赖核对示例，不是建议把其余参数一并调大。需要先查干扰来源、传感器特性和允许响应，再决定是否调整。满足不等式只说明通过了这部分参数依赖检查，不能证明传感器已经兼容、最不利响应时间合格或整机已经可以投运。 [1] [3] [4]

参数表将这些项目的 Parameter reassignment in RUN 列为 No。不能把它们描述成运行中可随意旋动的调节旋钮；实际编译、下载和设备状态应按该工程的批准流程处理。 [4]

四、评估响应时间时，不能只算两个输入参数

提供 0 的差异行为不等待差异窗口结束，手册据此说明差异时间本身不影响该响应；保留旧值时，最不利的传感器—执行器响应则需考虑差异等待。这个区别只回答差异处理这一项，不会让输入滤波、通信、程序和执行机构的其他时间消失。 [2] [8]

短路测试还有一段容易遗漏的供值行为：模块短暂切断内部传感器供电，在“短路测试时间＋测试后启动时间”执行期间传送测试开始前的最后有效值。传感器需要更长的恢复时间时，调整这一项也会影响相关通道或通道对的响应考虑。 [5]

因此，同样设为“差异期间提供 0”的两个工程，若供电测试条件不同，仍不能只用相同的差异时间认定总响应相同。反过来，正常测试阶段的规定旧值保持，也不允许用户程序在故障后拿旧的 1 覆盖系统给出的安全值 0。两种机制分别查各自的条件。 [5] [10]

F-monitoring time（F 监控时间）监视 F-CPU 与 F-I/O 之间的 PROFIsafe 通信，不是触点同步窗口。系统手册要求监控设置同时满足正常运行可用性和过程安全时间；修改它既不能修复触点不同步，也不能替代对输入参数的核对。 [8]

本篇不给出把所有默认值简单相加的整机公式。实际计算应使用对应模块、CPU 和通信条件的响应时间资料，区分正常路径与需要考虑的故障路径，避免把同一段时间重复计入，或漏掉供电测试。这里建立的是核算范围，不是完成了某台机器的停止时间计算。

五、差异超时以后，恢复关系不一定立即恢复过程值

先保存通道号和诊断，再确认实际错误来源。图 1 是 Siemens 历史例程中的通道诊断：原例程通过其中一路断线展示差异错误及通道钝化。画面同时列出“不一致错误，通道状态 0/0”和 F-I/O channel passivated；它没有时间轴，不能据此还原最初两路触点的先后，也不能把 0/0 当成等价模式下触发差异的组合。它能帮助找到“哪一路、什么状态”的信息，但报警本身不能在实际项目中区分断线、触点未跟随或其他原因。 [11]

官方例程中的 F-DI 通道 0 差异错误和 F-I/O channel passivated 诊断 — 图 1：先把差异诊断对应到目标通道，再检查产生原因与恢复条件（图片来源：Siemens，S7-1500F 与 ET200SP 配置例程，V14 SP1，第 4 节原图 4-1；图中为 6BA00 历史模块，不作为本篇 6BA01 的计时或参数证据，资料 [11]）。

Reintegration after discrepancy error（差异错误后的重新集成）决定何时把该错误视为已经纠正。它与选择手动或自动重新集成不是同一项；前者先判断错误纠正条件，后续再按适用的模块及通道策略恢复过程数据。 [6] [7]

错误纠正设置	等价评估	非等价评估
Test 0-Signal necessary	相关两路需出现 0 信号。	要求通道对的结果重新为 0；不是两路物理输入都为 0。
Test 0-Signal not necessary	按手册要求，差异不再存在。	按非等价关系判断差异已消除。

假设等价通道曾因一路迟迟不动作而超时，修复后两路重新回到 1。对“需要零信号测试”的配置，仅有 (1,1) 不能证明规定的零状态已经出现；这也是线路看起来恢复了，程序却仍未使用有效过程值的一种待查原因。这个例子用于检查条件，不是要求在危险运动尚未受控时操作防护装置。 [6]

系统手册还区分整模块钝化与通道级钝化、自动与人工恢复。确认只能作用于已经满足相应条件的对象，不会消除仍存在的故障。完整的 ACK_REQ、ACK_REI 和启动保护流程见 F-I/O 钝化、重新集成与启动保护。 [7]

六、偶发报警先找证据，再判断参数是否需要修改

建议先固定一个被调查的通道对，记录它的传感器、图纸线号、供电方式、模块型号与固件、实际组态以及全部相关时间。还要确认所读参数属于已经下载并运行的工程，避免用尚未装载的离线改值解释现场现象；记录原设置和候选设置时应分栏保存。若一次改了接线、滤波、差异时间和确认策略，即使现象暂时消失，也很难判断哪项变化起了作用。

当前现象	下一项核对
诊断显示差异错误，但现场已经恢复正常	保存历史诊断与时间，核对当时哪一路未跟随、零信号纠正条件及重新集成状态。
没有差异超时报警，安全功能却进入停止或等待确认	检查是否曾提供短暂的 0、采用哪种差异行为，以及下游功能块是否保存了停止状态。
增大输入延时后报警减少	检查原信号、线路干扰和被过滤脉冲，再核对时间依赖及允许响应；不能只按报警次数判断。
更换传感器或调整供电测试后才出现异常	比较传感器输出、测试后启动条件及有效参数，不只恢复原差异时间。

先确认测到的是哪一层信号

测试记录需要区分端子原始信号与模块评估结果。若只取得了 PLC 中一个已经合并的 1oo2 结果，不能从这个位还原两只原始触点各自的边沿；也不应为了测量方便，把运行设备临时改成 1oo1。需要的原始观察应通过批准的测量方案取得。

没有完整测量条件时，也可以留下有用结论，例如“此通道出现过差异诊断，但尚未确认两路实际时间差”。这比把一个根据画面估计的数字写成实测值更有利于下一次排查。对多次动作的记录，应分别标注正常动作、反弹或异常未跟随，不把一次最快动作当成全部运行条件。两路并非同一时间基准采集、或者采样粒度不足时，也不要据其差值选定最终参数。

七、修改后的验证，同时看正常动作和异常恢复

执行验证前：批准测试环境、允许的信号刺激、能量控制和恢复条件。下面是验证计划的组织建议，不授权在生产设备上拔线、强制地址或绕过既有防护。

正常动作应覆盖进入停止状态和返回两个方向，记录哪一路先变化、模块过程值及诊断表现；异常分支按批准方案验证一路未跟随、差异持续到期及原因排除后的恢复。不能只验证两路最后变成相同，就声称时间与恢复行为都已覆盖。

采用保留旧值时，要把这段等待纳入允许响应的复核；采用提供 0 时，要核对短暂不同步对下游安全功能的影响。测试目标不是让两种设置表现一样，而是验证当前设置确实符合已确定的功能要求。 [2]

记录应包含修改前后值、变更理由、来源依据、观察方法、预期、实际结果和未覆盖事项。对于暂时无法解释的偏差，保留原始诊断和待查项，不把“加大参数后没有再报错”直接改写成根因已经排除。Siemens 要求检查有意及无意的安全相关变更，并通过影响分析决定复验范围；编译通过或一次不报警，都不能替代该工作。 [9]

本篇最终要回答的是：输入变化经过哪些时间处理、等待期间程序收到什么、何时真正判错，以及错误排除后还欠哪个恢复条件。模式和通道关系可回看 1oo1、1oo2 与等价／非等价评估；传感器供电与测试细节见 F-DI 输入与传感器供电。