什么是模块钝化？工程师详解西门子安全型IO模块全局去钝化

本文以S7-1500F CPU为例，由上位机HMI控制全局去钝化来说明ACK_GL指令的使用。

概述

西门子的故障安全模块在故障时会产生钝化，钝化时会自动使用故障安全值（0）代替过程值。简单的说，就是在钝化状态下输出模块没有输出，即使安全程序中输出地址还在置位；输入模块提供替代值“0”给安全程序即使实际信号状态为接通（1）状态。在导致故障安全信号模块钝化的错误消失后，需要用户对模块状态进行确认，这个确认的操作就称作去钝（重新集成）。去钝化完成后，模块由提供故障安全值（0）切换到过程值，输出状态重新由过程映像区地址控制，输入的过程映像区地址提供实际的信号状态。

西门子故障安全模块去钝化常用的方式有手动或自动，如果设置为自动去钝的话，那么只要外部的故障一消除这个系统会自动去钝，但是这里需要强调一下，就是自动去钝它存在一定的安全隐患，所以我们不推荐自动去钝，更推荐手动去钝；如果设置为手动去钝的话，它是需要通过编程来实现的，我们在程序里面有标准的去钝化的功能块直接调用即可，当然我们通过手动编程也可以实现。其中手动去钝的方式可再分为单独去钝化（针对单个模块操作）和全局去钝化（针对所有模块操作）。全局去钝化用现成的安全指令（ACK_GL）实现，可以快速便捷的对这个安全运行组中的所有已消除故障的请求去钝化状态下的安全模块一起重新集成，而不需要去一个个单独的去钝操作。

指令调用

（1）在TIA Portal中 创建一个新项目，组态 S7-1500F 站点，并添加一个标准DB2(From_HMI)和一个安全DB3(TO_Safety)，如下图所示。

图1 添加安全项目和DB

（2）在安全的主程序块 FB1(Main_Safety_RTG1)中，首先将来自HMI的去钝化按钮点传给安全DB中的点，然后从右侧指令->基本指令->Safety function下调用ACK_GL全局去钝化指令，指令中的ACK_GLOB关联HMI传递过来的安全DB点，该管脚上升沿触发，如下图所示。

图2全局去钝化指令添加

（3）当上位机关联的点“From_HMI”有0到1的变化时，就可以实现全局去钝化的操作，如下图所示。

图3 指令调用在线图

编程实例：西门子安全模块的钝化和去钝

阅读此文前建议先阅读《工人的安全防线：工业安全标准》、《西门子安全型PLC系统的构建与选型》、《西门子安全IO模块的接线与参数设置》。

故障安全信号模块为了实现功能安全，采用了冗余设计，模块内部使用两个处理器。这两个处理器互相监视，自动测试 I/O 电路，并在发生故障时将故障安全信号模块设置为安全状态(钝化)。因此在参数设置和接线方式上与标准信号模块之间有一些区别。

本文以ET200SP F-IO模块（F-DI 6ES7 136-6BA00-0CA0 和 F-DQ 6ES7 136-6DB00-0CA0、6ES7136-6DC00-0CA0）为例简要说明安全模块的典型参数和接线方式，主要有安全输入模块的传感器电源、loo1/loo2评估、对等/非对等、差异时间；安全输出模块的PM/PP输出的区别、测试周期、回读时间。

使用西门子故障安全信号模块时经常会遇到钝化和去钝这，每个模块都会出现。

钝化描述的是一种状态，整个故障安全信号模块或模块的单个通道发生钝化时会自动使用故障安全值 (0) 代替过程值。简单地说，就是在钝化状态下输出模板没有输出，即使安全程序中输出地址还在置位；输入模板提供替代值“0”级安全程序即使实际信号状态为接通（1）状态。

模块何时会发生钝化* 在故障安全系统的CPU启动阶段一直到CPU进入“运行”模式* 故障安全CPU 和故障安全信号模块之间出现PROFIsafe通信错误* 当故障安全信号模块或通道出现故障时(例如：断线，交叉接线等 )* 设置故障安全信号模块 DB 内的参数 PASS_ON = 1

程序中如何读取安全F-IO模块进入钝化状态？

在编译硬件组态时，安全系统会为每个F-IO模块自动创建一个F-IO DB。可以在程序中评估其中的变量PASS_OUT和QBAD， 如果F-I/O 发生钝化，则变量 PASS_OUT = 1 和 QBAD = 1 。下图是TIA Portal软件中ET200S 4/8 F-DI模块发生故障进入钝化状态时的F-IO DB变量ASS_OUT和QBAD状态。

模块钝化

当导致故障安全信号模块钝化的错误消失后，需要用户对模块状态进行确认，这个确认的操作就称作去钝（重新集成）。去钝完成后，模块由提供故障安全值（0）切换到过程值，输出状态重新由过程映像区地址控制，输入的过程映像区地址提供实际的信号状态。

程序中如何对F-IO模块进行去钝操作？

当导致安全模块钝化的故障修复后，对应F-IO DB中的请求应答信号ACK_REQ变为1，表示故障已经解除请求解钝。

模块解钝

这时只需要脉冲方式将F-IO DB中的变量ACK_REI置位，给出应答信号，就可以完成去钝。在实际编程过程中，在没有特殊安全要求下，可以不用分别对单个模块逐步解钝，而使用全局解钝指令一次解钝所有模块。

所有的解钝指令必须写在安全程序中。

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