输出信号切换装置(OSSD)是工业领域常用的安全信号传输方式。其采用双线传输反相脉冲信号。当OSSD信号对出现异常时，设备将立即停机。
本工程简报展示示波器观测的OSSD波形，并简要探讨安全继电器与PLC的集成问题。
核心要点
- OSSD(输出信号切换装置)为光幕等传感器与安全模块之间提供标准化的安全状态通信机制。
- 采用双信号线传输。每条线传输脉冲信号，但脉冲相位相反。这种设计可检测短路、断路等线路故障。
- OSSD是故障安全系统的核心组件。设备或线路故障将触发立即停机（例如单路OSSD信号丢失即视为故障）。
- 系统完整性要求正确选型、集成和编程OSSD设备。
- 禁止将OSSD信号直接接入标准PLC，否则会破坏系统安全完整性。
位置 ：集成应用→安全布线
难度 ：
工程师级 — 难度等级说明
最后更新 ：2026年3月6日
OSSD 定义
输出信号切换装置(OSSD)具有双重定义：
-
OSSD指代光幕等工业安全设备，通过故障安全型OSSD线对输出安全状态。该定义也适用于配备OSSD的安全继电器或可编程逻辑控制器(PLC)安全模块等监控设备。
-
OSSD是物理层实现的安全协议，注重冗余设计及防范短路/断路/错线等常见线路故障。这种故障安全传输方法用于将安全合规传感器的状态（安全/危险）传递至安全合规控制模块。
个人更倾向于协议定义，因其以可量化方式构建安全论证框架。通过示波器可测量的真实信号满足了我作为工程师的技术追求。
OSSD 信号特性演示
图1展示了使用Digilent ADP2230示波器测量SICK deTec4核心光幕的波形。我们正在观察一个未中断（机器安全）光幕产生的OSSD信号心跳。
示波器连接非常简单，通道1连接OSSD1，通道2连接OSSD2信号。探头接地端连接至直流回路。最后，使用一台台式电源为系统供电，直流回路连接至大地。
机器安全波形
从示波器屏幕截图中，我们观察到：
- 安全功能被编码为两个信号，分别称为OSSD1和OSSD2
- 每个信号在24 VDC时为高电平，并周期性降至0 VDC
- 每个信号以大约每200毫秒一次的频率周期性下降
- 信号之间存在相位差；OSSD心跳周期约为100毫秒
机器不安全（光束中断）波形
如果光幕光束被中断，两个OSSD信号都将处于0 VDC（强调两者）。
图 1 ：使用Digilent示波器测量的SICK光幕OSSD信号：OSSD1橙色，OSSD2蓝色。
为什么 OSSD 信号具有容错性？
冗余是工业安全设备的核心原则。OSSD信号同样如此。独立线路显著提高了故障时间安全指标。
脉冲信号对安全至关重要
当我们考虑脉冲特性时，安全系数得到进一步提升。现在，假设我们有一个匹配的安全模块，配备专用OSSD输入，系统可防止：
- 任一线路对24 VDC短路
- 任一线路对回路（地）短路
- OSSD1与OSSD2之间短路
- 任一线路开路
- 任一OSSD信号驱动信号丢失（如光幕故障）
- 安全模块任一OSSD信号输入电路失效
所有列出的故障条件下，反相脉冲波形都会遭到破坏。某些情况下仅单个信号受影响（如OSSD1短路至24VDC），而其他情况下两个信号都会受影响（如OSSD1与OSSD2短路）。所有情形中，经认证的安全继电器或PLC模块都将检测异常并通过设备停机作出响应。
OSSD 如何实现故障安全系统？
在此应用中，故障安全意味着任何波形破坏都将被解读为不安全状态并触发设备停机。因此，设备故障或接线错误的处理方式与人员/物体穿过受监控光幕时相同。
我们也确认相关OSSD安全继电器和PLC安全模块均采用冗余设计，并具备故障模式的正确处理机制。
OSSD 是否品牌专属？
标准化的OSSD信号允许设计者选择兼容的功能模块来适配应用需求。例如Schneider Electric XPSBAT12A1AC安全模块。标准化使得图1所示的SICK光幕可与图2所示安全模块配合使用（见下文）。
Schneider数据手册列明以下规格：
- 输入兼容性：OSSD双路信号 IEC 61496-1-2
- 安全等级 ：常开继电器触点可达PL e/类别4 ISO 13849-1
- 安全可靠性数据 ：MTTFd＞30年 ISO 13849-1
DigiKey提供来自可信制造商的多种安全模块及PLC安全模块。考虑到工业设备的长使用寿命或偶发的供应链中断，这种灵活性具有显著优势。
图 2 ： Schneider Electric XPSBAT12A1AC（Harmony系列）安全模块实物图，配备OSSD输入接口。
所有 OSSD 信号是否具有相同的波形和时序特性？
虽然基本原理通用，但实验表明不同制造商（甚至不同产品线）的时序存在差异。例如SICK信号（图1）包含相位差100ms的两个信号。而图2所示的Banner Engineering SLPR14-270光幕采用20ms周期的近同步脉冲。
图 3 ：Banner SLPR14-270光幕的OSSD波形。
防止混用 OSSD 产品与品牌的注意事项
不同产品和制造商之间的OSSD波形存在差异，可能导致兼容性问题。因此我们默认采取保守立场以确保持续安全合规：
- 遵循制造商的系统级集成建议。
- 由合格的安全工程师选择设备并集成至相应SIL/PL等级。
OSSD 信号采用何种接口类型？
如图1所示信号变化特性及速度表明，该光幕采用PNP半导体输出（无继电器咔嗒声）。这是PLC主导的工业环境中24VDC传感器的常用接口，如本工程简报所述。
OSSD 信号能否直接连接 PLC ？
不能。
切勿 将OSSD信号直接接入标准PLC。此类连接将绕过所有安全完整性等级(SIL)或性能等级(PL)要求。
传统PLC输入未经安全认证，无法检测脉冲式OSSD信号的异常。该警告同样适用于安全PLC，因其原生I/O引脚可能未设计用于处理OSSD信号。应使用安全级PLC模块，或根据需求选用独立安全继电器。
安全标准遵循
请注意：使用安全设备并不等同于系统安全。必须通过正确选型、集成、安装和编程，使设备达到所需安全阈值。设计设备时务必咨询合格安全工程师，确保符合系统危险等级要求。
安全警示 ：切勿绕过OSSD安全机制将信号直连PLC，再试图用梯形逻辑"解决"问题。此举违反既定安全规则，可能承担道德或法律后果。
最近读到一起工业设备误启动致工人死亡的案例，令人警醒。这提醒我们必须通过正确的SIL/PL设计和严格遵守上锁挂牌(LOTO)制度来识别和消除隐患。
结语
安全源于细节专注。
安全性取决于设备选型、系统集成、编程规范以及设备全生命周期的持续监控。了解OSSD信号的内部工作原理将帮助您选择合适的设备。您会本能地考虑采用反相脉冲信号。您也能发现将光幕直接连接传统PLC的隐患。
请在评论区留下您的想法与建议。若内容存在遗漏或需加强安全方面的重点说明，请告知我们。
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