安全门监控很容易被当成一个高级点的限位开关:门关了就允许运行,门开了就停。

实际上系统要判断的不只是“门现在关没关”,还包括门是否真正经历了一次完整的打开与关闭过程,以及故障恢复后是否允许重新使能。STEP 7 Safety 的 SFDOOR 就是为这类逻辑准备的。

ACK_NEC=0 只有在已经通过其他措施排除自动重新启动时才允许使用;OPEN_NEC=0 也只有在自动重新启动被其他措施排除时才允许使用。

用 SFDOOR 做一个安全门,要先回答三个问题:

问题 对应参数 影响
启动后是否必须先完整开一次门 OPEN_NEC 决定上电后能不能直接使能
恢复是否必须人工确认 ACK_NEC / ACK 决定关门后是否自动恢复
输入通道无效时怎么办 QBAD_IN1 / QBAD_IN2 决定能否区分“门开着”和“读不到门的状态”

第三个最容易漏,下面会单独说。

一、SFDOOR 的基本逻辑

Siemens V21 定义的 SFDOOR 会在 IN1IN2 任意一个变为 0 时立即把 Q 复位为 0,也就是撤销“安全门关闭”的允许信号。

重新把 Q 置 1 之前,指令要求两路输入先都出现 0,表示安全门被完全打开;随后两路都恢复为 1,表示安全门关闭;最后再根据 ACK_NEC 完成自动或人工确认。

这一点和普通限位开关的差别就在这里:SFDOOR 不只检查“门最终是否关闭”,还可以要求系统识别到一次完整的打开到关闭过程。

二、核心参数

参数 作用 配置要点
IN1 / IN2 安全门两个监控输入 任一路为 0 都会撤销 Q
QBAD_IN1 / QBAD_IN2 对应输入通道的 F-I/O 故障状态 来自 F-I/O 的 QBAD、通道 QBAD 或反相 Value Status
OPEN_NEC 启动时是否必须先完整打开安全门 1=要求打开;0=不要求,但必须从整体上排除自动重新启动
ACK_NEC 决定是否需要人工确认 1=需要 ACK 上升沿
ACK 人工确认 使用上升沿确认使能
Q 安全门允许信号 1=允许,安全门逻辑满足条件
ACK_REQ 确认请求 提示当前需要用户确认
DIAG 非故障安全服务诊断 用于诊断,不应当作安全控制信号

三、OPEN_NEC 为什么重要

F-System 启动后,SFDOOR 的 Q 默认是 0。若 OPEN_NEC=1,安全门需要先被完整打开,使 IN1IN2 都经历 0,再重新关闭到两路都为 1,随后才能进入确认流程。

OPEN_NEC=0,在关联 F-I/O 重新集成后,只要两路输入第一次都为 1,指令可以按启动规则自动确认。

它的实际意义是:断电重启时,如果安全门本来就是关着的,而里面可能还有人,OPEN_NEC=0 会让设备直接恢复使能。要求先开一次门,实际上是强制人去看一眼里面。Siemens 因此要求:只有自动重新启动已经被其他措施排除时才允许这样配置。

四、ACK_NEC 与 ACK_REQ

ACK_NEC=0 时满足门的状态条件后自动确认;ACK_NEC=1 时,需要 ACK 上升沿才能恢复 Q。当人工确认被要求时,ACK_REQ=1 用于明确告诉程序和 HMI:当前已经进入等待确认阶段。

确认按钮长期保持 1 并不能替代正确的上升沿确认,SFDOOR 的诊断还能识别 ACK 长时间为 1 的异常情况。这一点和 ESTOP1 一致——把确认按钮接成常通信号,等于把人工确认这道关绕了过去。

五、QBAD_IN1/IN2 怎么接

SFDOOR 不应该只看到两路开关电平,还需要知道对应 F-I/O 通道是否有效。因此 QBAD_IN1QBAD_IN2 应连接到相应 F-I/O 的 QBAD、通道 QBAD,或对 S7-1200/1500 使用相应通道 Value Status 的反相信号。

不接的后果是什么?通道钝化时过程值被 0 代替,SFDOOR 看到的就是“门开了”。现场现象是门明明关着、设备就是不能启动,而你会去查门开关和机械位置。接上 QBAD 之后,SFDOOR 能把“输入状态不可用”与“门真的开着”区分开,并通过 DIAG 提供服务信息。

六、常见错误

常见说法 实际情况
门关上以后就可以立刻自动运行 是否恢复取决于 OPEN_NECACK_NEC 和整体启动保护
只接 IN1/IN2,不接 QBAD 也没关系 通道钝化时会被误读成“门开着”,排查方向会被带偏
OPEN_NEC=0 只是少一步操作 它改变启动行为,只有自动重新启动被其他措施排除时才允许

七、总结

SFDOOR 把安全门的状态监控、完整打开要求、重新关闭、人工确认和输入故障状态组合到一个统一逻辑里。开头那三个问题回答完,参数就定下来了。

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资料来源

  1. Siemens STEP 7 Safety V21:SFDOOR