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K-DI01 16通道24VDC数字量输入模块使用说明书


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MACS‐K ? 系列模块

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16 通道 24VDC 数字量输入模块使用说明书?


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201 年 月 A 版





1. 概述 .......................................................................................................................................... 1? 2. 接口说明...................................................................................................................................... 2? 2.1 多功能总线........................................................................................................................ 3? 2.2 现场信号接线说明 ............................................................................................................ 5? 2.3 模块地址跳线 .................................................................................................................. 12? 2.4 模块的防混淆设计 .......................................................................................................... 13? 3. 指示灯状态................................................................................................................................ 14? 4. 其他特殊功能说明.................................................................................................................... 15? 4.1 抗 AC220V 功能 ............................................................................................................. 15? 4.2 诊断功能.......................................................................................................................... 16? 4.3 冗余功能.......................................................................................................................... 16? 5. 工程应用.................................................................................................................................... 17? 5.1 底座选型说明 .................................................................................................................. 17? 5.2 端子板选型说明 .............................................................................................................. 18? 5.3 应用注意事项 .................................................................................................................. 19? 6. 性能指标.................................................................................................................................... 19?

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I

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16 通道 24VDC 数字量输入模块使用说明书

A/01

修订日期 2013-3-12

K-DI01 16 通道 24VDC 数字量输入模块
1. 概述
K-DI01为K系列硬件16通道24VDC数字量输入模块。可以按1:1冗余配置使用,既可以接有源 触点,也可以接无源触点。 K-DI01模块支持带电热插拔,支持冗余配置,具有强大的过压保护功能,误接±60VDC不会损 坏该模块。同时,配合增强型底座还可以做到现场误接AC220V不损坏。 K-DI01模块具有完善硬件通道诊断功能,面板设计有丰富的LED指示灯,除可显示模块电源、 故障、通讯信息外,每个通道也有指示灯,可以方便指示各通道的开关抖动信息。 K-DI01模块每个通道可设置不同的滤波参数以适应不同的干扰现场。配合主控制器的不同运算 周期,可以根据工艺需要的组成可快可慢的控制回路。 K-DI01模块采用双冗余通讯IO-BUS总线、双冗余供电工作方式,任意断一根IO-BUS总线和电 源,不影响正常工作。 K-DI01模块还采用了现场电源和系统电源分开隔离供电。同仪表相连的电路采用现场电源供 电,数字电路和通讯电路采用系统电源供电,因此现场来干扰不会影响数字电路和通讯。 K-DI01模块实施喷涂三防漆处理,按照ISA-S71.04-1985标准生产,经检测达到 G3防腐等级。 K-DI01模块配套K-DIT01或K-DIT11或K-DIT21底座使用, 与K-DOT01电缆连接构成完成的开关 量输入模块单元。模块插在模块底座上,模块底座的接线端子负责接入现场仪表信号,模块负责将 模拟信号转换为数字信号,最后通过冗余的多功能总线送给主控单元,多功能总线同时提供冗余的 系统电源和现场电源。 完整的模块单元在系统机柜中的安装位置如图1-1所示:

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图 1-1

模块单元安装位置图

2. 接口说明
K-DI01模块是否能正常通信、能正常处理数据,都跟模块接口有直接的联系。如图2-1所示为 K-DI01模块的外观接口示意图,图2-1中包括多功能总线电缆插头、现场信号接线端子或DB37针连 接器、模块站地址盒、模块防混淆和保险丝仓,下面将分别介绍各接口。

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图 2-1

K-DI01 模块外观接口图

2.1 多功能总线
多功能总线接口位于模块的配套端子底座上,采用6针插座针孔接入,并用线卡固定。如图2-2 所示。系统的多功能总线包含冗余的IO-BUS通讯总线和冗余的电源供电,任意断一根IO-BUS总线 和电源线,都不影响系统的正常运行。 K-DI01模块通过A、B两根多功能总线电缆与主控制器通信,以实现系统的冗余机制。多功能总 线内装三组两芯电缆,外壳带绝缘胶皮,提供了双现场电源总线、双系统电源总线和双IO-BUS总线 供模块工作,如图2-3所示为多功能总线接口图,表1、2为各针的定义。

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图 2-2

K-DI01 模块外观接口示意图
2

5 6 3 2 4 1 1 4 3 6

5

A总线
图 2-3

B总线
K-DI01 模块多功能总线插座示意图
表1 A 总线连接器定义

针号? 1? 2? 3? 4? 5? 6?
表2

含义? DP A 网的负端 系统电源负端 现场电源负端 DP A 网的正端 系统电源正端 现场电源正端
B 总线连接器定义

针号? 1? 2? 3? 4? 5? 6?

含义? 现场电源正端 系统电源正端 DP B 网的正端 现场电源负端 系统电源负端 DP B 网的负端

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整体模块的多功能总线连接方式如图2-4所示。

图 2-4

IO BUS 总线电缆连接示意图

为防止A、B两根多功能总线电缆误插错,我们采用防混淆的结构设计,多功能总线连接器采用 不同的针定义和插口方向, A线插头插不到B插座上, B线插头也插不到A插座上, 从结构上避免了A、 B总线混插。如图2-5所示,请您正确连接多功能总线。

图 2-5 多功能总线的防混淆设计

2.2 现场信号接线说明
K-DI01模块的每通道都预留4位接线端子,用来接入现场信号。该模块通过端子板和底座端子 可实现多种数字信号采集,连接不同类型信号的接线方法不同。
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本文仅介绍底座的信号接线,端子板接线参见端子板说明书。 (1)底座查询电源接线 在DI01模块的底座(K-DIT01、K-DIT11、K-DIT21和K-DOT01)上,有4位电源接线端子,作 为现场电源和查询电源的接线端,以适应DI信号查询电源不同的接线需求,端子定义如表3所示。
表3 底座接线端子信号定义

接线端子 24V+ 24VVI+ VI-

信号含义 现场电源输出正端 现场电源输出负端 查询电源输入正端 查询电源输入负端

底座的现场电源不直接为模块通道供电。若需要现场电源供电,则短接24V+和VI+、短接24V和VI-,将现场电源连接到模块,为通道提供查询电源。也可以连接外部查询电源,K系列的查询电 源独立于系统电源和现场电源,从机柜内的查询电源分配板引出,如图2-6所示。

图 2-6 底座电源接线端子 (2)干触点信号输入,内部现场电源供电 如图2-7所示。An、Bn连接干触点信号,24V+和VI +短接、24V-和VI -短接,从内部连接现场电 源作通道查询电源。

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图 2-7 内部供电干触点信号接线图 (3) 干触点信号输入,外部查询电源供电 An、Bn连接干触点信号,24V+、24V-不接线,VI +和VI -连接外部查询电源。K系列的查询电 源独立于系统电源和现场电源,从机柜内的查询电源分配板引出,如图2-8所示。

图 2-8 外部供电干触点信号接线图 (4)电压信号(湿触点)输入 An、Bn连接电压信号(An负Bn正) ,VI+、VI-短接,24V+、24V-不接线。如图2-9所示。
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图 2-9 湿触点信号接线图 (5)两线制接近开关信号(干接点)输入 An、Bn连接两线制接近开关(An正Bn负) ,VI+和VI-连接外部查询电源,24V+、24V-不接线。 如图2-10所示。

图 2-10 外部供电两线制接近开关信号接线图 若接近开关配电电源为内部24VDC现场电源, 将端子24V+和VI+短接, 24V-和VI-短接。 如图2-11 所示。

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图 21 内部供电两线制接近开关信号接线图 (6) 三线制接近开关信号(PNP 型,湿触点)输入 An连接PNP型接近开关的电源负,Bn连接开关信号输出,同时在接近开关的电源正、负端连接 外部24VDC配电电源,VI+和VI-短接。如图2-12所示。

图 2-12 外部供电三线制 PNP 型接近开关信号接线图 (7)三线制接近开关信号(NPN 型,干触点)输入 对于该类型的信号,需要连接K-DIR01端子板。在K-DIR01端子板上,24V+连接PNP型接近开
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关的电源正,A连接开关信号输出,B连接电源负,24V+和24V-连接外部查询电源。同时,底座的 24V+和V+短接,24V-和V-短接。如图2-13所示。

图 2-13 NPN 型接近开关信号接线图 (8)底座端子接线 如图2-14、图2-15所示为各个信号端子接线的示意图。
干触点信号

两线制接近开关

两线制接近开关

+ 24VDC 内部现场电源短接

图 2-14 干触点和两线制接近开关端子接线图(内部和外部供电)

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湿触点信号

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Vdc + PNP接近开关

+ 24VDC 外部电源

VI+与VI-短接

图 2-15 湿触点和三线制 PNP 接近开关端子接线图 (9)底座接线端子定义 如表4所示为K-DI01模块底座接线端子定义。
表 4 底座接线端子定义

通道号? 通道 1? 通道 2? 通道 3? 通道 4? 通道 5? 通道 6? 通道 7? 通道 8? 通道 9? 通道 10
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接线端子标识? A1 B1 A2 B2 A3 B3 A4 B5 A5 B5 A6 B6 A7 B7 A8 B8 A9 B9 A10

DI 信号定义? 第 1 通道输入端 第 1 通道输入端 第 2 通道输入端 第 2 通道输入端 第 3 通道输入端 第 3 通道输入端 第 4 通道输入端 第 4 通道输入端 第 5 通道输入端 第 5 通道输入端 第 6 通道输入端 第 6 通道输入端 第 7 通道输入端 第 7 通道输入端 第 8 通道输入端 第 8 通道输入端 第 9 通道输入端 第 9 通道输入端 第 10 通道输入端
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第 10 通道输入端 B10 A11 第 11 通道输入端 通道 11 第 11 通道输入端 B11 A12 第 12 通道输入端 通道 12 第 12 通道输入端 B12 A13 第 13 通道输入端 通道 13 第 13 通道输入端 B13 A14 第 14 通道输入端 通道 14 第 14 通道输入端 B14 A15 第 15 通道输入端 通道 15 15 通道输入端 第 B15 A16 第 16 通道输入端 通道 16 16 通道输入端 第 B16 24VDC V(VI)+ 查询电源输入正端 查询电源 V(VI)查询电源输入负端 24V+ 现场电源输出正端 现场电源 24V现场电源输出负端 为了方便现场信号线缆的查找和校验,K-DI01模块的接线底座上提供了透明小便贴塑料盖,如 图2-16所示。

图 2-16 透明小便贴塑料盖标注示意图

2.3 模块地址跳线
K-DI01模块采用十进制地址拨码跳线,用于设置模块在站内的地址,避免了以往的进制转换。 模块地址设置分十位和个位,取值范围为10(默认)~109,其中,上排双列跳线代表十位数字, 从左至右依次为1~10;下排双列跳线代表个位数字,从左至右依次为0~9。如图2-17所示。

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图 2-17 地址跳线仓图示 假设模块地址为106,则将十位代表数字10的跳线短接,将个位代表数字6的跳线短接;假设模 块地址为23,则将十位代表数字2的跳线短接,将个位代表数字3的跳线短接。如图2-18所示。

图 2-18 模块地址码跳线

2.4 模块的防混淆设计
为了防止插错槽位损坏模块,K-DI01模块设置了防混淆编码销。 如图2-19所示,模块的防混淆编码销位于模块和底座上。模块上的防混淆编码销为阴模,每类 电气兼容的模块唯一分配一个编码,出厂时固定,不可更改;底座上的防混淆编码销为阳模,可以 旋转,从数字1~ 8共八位,可以提供8个编码位置(1~8)以配合所插入的模块。 系统默认情况下,将K-DI01模块和对应底座的防混淆编码销都设3。在安装时,需要您确认底 座上的防混淆编码销的位置,若不一致时,您需要谨慎更改底座的防混淆编码销。

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图 2-19 底座上的防混销 模块的安装请详细参见《MACS K系列系统安装维护手册》的相关章节。

3. 指示灯状态
K-DI01模块面板提供了丰富的状态指示灯,用来显示模块电源情况和现场设备通讯、通道的工 作状态,以增强维护工作的效率。图3-1所示为该模块的外观图,表5为各个指示灯的状态和含义。

图 3-1

K-DI01 模块的外观示意图

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16 通道 24VDC 数字量输入模块使用说明书 表 5 状态指示灯说明

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名称? PWR? 系统电源灯 I/O BUS 通讯灯

颜色? 绿

状态? 亮 灭 亮 闪亮 灭 亮

含义? 模块系统电源工作正常 模块系统电源工作不正常 I/O BUS 通讯正常 模块硬件自检正常,但组态配置不正常 I/O BUS 通讯异常,主控制器未扫描到模块 模块硬件自检不正常或模块板级故障 模块工作正常 固件升级过程中 通道回路正常,输入高电平 通道回路正常,输入低电平 模块查询电源不正常

COM?

绿

ERR?

故障灯



灭 快闪 亮

CH1~16?

第 1~16 通道灯



灭 快闪

冗余模式下,活动模块的通道灯指示通道回路的信号状态,备用模块的通道灯全部熄灭。 如果发生通道故障,活动模块和备用模块进行切换,活动模块降为备用模块。切换后,若通道 故障仍然存在,新活动模块的故障通道灯,保持快闪状态,但不再进行切换。对于同一通道故障, 只进行一次切换。 状态灯有三种闪烁状态,不同的闪烁状态表示不同的含义,请注意区分: 闪亮:1.5s亮,0.5s灭 慢闪:0.5s亮,1.5s灭 快闪:0.5s亮,0.5s灭

4. 其他特殊功能说明
4.1 抗 AC220V 功能
K-DI01模块安装在K-DIT11、K-DIT21底座上,具有抗AC220V功能。在现场侧误接AC220V时, 为K-DI01模块提供通道保护。 K-DIT11、K-DIT21是增强型底座,设有保险丝仓,内有8对(16个)保险,分别对应通道1~ 16。 更换保险丝时,严禁徒手操作,要求使用专用工具(尖嘴钳)开启舱盖并更换保险丝,具体的 图示如图4-1所示。 在现场电源的输出端口也安装有一次速熔保险(800mA)。当现场电源作为DI通道查询电源对 外供电时,对现场电源进行短路、误接保护。

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图 4-1

底座的保险丝仓

4.2 诊断功能
模块上报的故障诊断分为设备诊断和通道诊断。 设备诊断上报模块当前状态。K-DI01模块的设备诊断类型包括:查询电源掉电、冗余网络是否 故障、模块通道是否故障。通道诊断上报故障通道号和故障类型。K-DI01模块的通道诊断类型:开 关抖动报警。 底座上的24VDC查询电源断线,设备诊断上报故障。输入信号若在100ms内抖动四次(即0、 1 状态切换四次),通道诊断上报故障,如图4-2所示为模块抖动报警示意图。 模块只在故障发生和故障恢复时,上报一次诊断信息。

图 4-2

开关抖动报警示意图

4.3 冗余功能
K-DI01模块按1:1配置时实现并联冗余。如图4-3所示,通过并行连接两个K-DI01模块,实现 对现场信号的冗余采集。 两个模块相互独立,同时工作,通道灯指示各自的工作状态,分别上报采集数据,由主控制器 进行判断和选择。
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图 4-3

并联冗余示意图

5. 工程应用
5.1 底座选型说明
K-DI01可以配合4种端子模块使用,分别是K-DIT01(16通道DI底座) ,K-DIT11(16通道DI增 强底座) ,K-DIT21(16通道DI增强冗余底座)和K-DOT01(DB37专用电缆连接底座兼16通道DO底 座) ,组合后功能如表6所示。
表6 不同底座功能组合

模块类型
K-DI01

端子模块 K-DIT01 标准 K-DIT11 增强 K-DIT21 增强冗余 K-DOT01 电缆连接

抗 AC220V 功能 无 有 有 无

冗余功能 无 无 有 无

DB37 电缆连接 无 无 有 有

如图5-1所示为K-DI01模块配套K-DIT21底座使用时,用DB37电缆连接安全栅的示意图,其多 用于跨机柜的安全栅接线方式,应用于现场本安防爆场合。K-DI01模块也可以通过K-DOT01底座通 过DB37预制电缆连接安全栅,其示意图如图5-2所示。

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图 5-1

DB37 电缆连接端子板示意图
安全栅底座模块

1 2 3 4 5

电源指示灯 电源端子 安全栅插槽 DB37插座 现场信号电缆

图 5-2

DB37 电缆连接安全栅示意图

5.2 端子板选型说明
K-DI01可以配合两种端子板使用,分别为:K-DIR01(16通道直流24V继电器DI输入端子板) 和K-DIR03(16通道交直流高电压DI输入端子板)。 K-DIR01端子板可采集NPN型三线制接近开关信号,或24VDC开关量信号,实现隔离采集; K-DIR03端子板可采集交、直流110/220V开关量信号,具体技术指标对比见表7所示。
表7 和利时公司版权所有 端子板及时指标列表 第 18 页 共 21 页

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通道指标 通道数 信号输入类型

K-DIR01 16路 干触点,24VDC

K-DIR03 16路 交、直流110V/220V开关量 110V AC/DC <40V <80V >80V,>3mA >1500V,>3mA

逻辑“0”

<1.2V 220V AC/DC 110V AC/DC

逻辑“1”

>16.8V 220V AC/DC

开关频率

20次/分钟

≤2次/1秒

5.3 应用注意事项
在使用K-DI01模块之前,用户需要了解以下内容,以帮助您提高工作效率: ? ? 禁止将超过±60VDC 电压接入接线端子,否则将造成模块损坏。 由于数字输入信号类型多,因此在使用时应根据现场信号类型选择合适的接线方式。对于 某些类型的信号(如 220VAC 开关信号等),则需要使用 DB37 电缆连接型底座和专用端 子板。外配端子板时也要注意信号类型的选择以模块的接线方式。 查询电源掉电检测中的查询电源指的是底座上模块通道侧的查询电源,不支持端子板上的 查询电源诊断。底座接线,16 通道共用一个查询电源。该查询电源掉电,上报故障,同 时 16 个通道灯全部快闪。若外扩端子板接线,查询电源诊断的是底座上模块通道侧的查 询电源(两种实现方式:短接现场电源(推荐)或外接电源),而不是端子板上现场侧的 查询电源。 对于三线制接近开关,模块底座支持 PNP 型接近开关,外扩 K-DIR01 端子板连接支持 NPN 型。

?

?

6. 性能指标
K-DI01 16 通道 24VDC 数字量输入模块 供电电源 输入电压 24VDC?10% 范围 功耗 1W Max. (16 路 DI 同时采集到逻辑“1” )

系统电源

输入电压 24VDC?10% 通 道 侧 电 范围 源 2W Max(16 路 DI 同时采集到逻辑“1” ) 功耗 输入通道性能指标
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通道数目 信号类型 查询电压 查询电压范围 查询电流 无源触点 ON 、 OFF 条件 有源触点 冗余方式 通道扫描时间 通道防护

16 通道 无源触点(干接点) 、有源触点(湿接点) 24VDC(外接或者采用现场电源供电) 18V~30V DC 5mA@24VDC 状态 条件 状态 条件 并联冗余 1 mS ROFF ≥100K VOFF 0~5V RON ≤1K VON 15V~30V

模块侧查询电源端子误接±60VDC,不损坏模块;故障消除后模块工作 自动恢复正常; 过压保护 模块侧正确接线条件下,通道误接±60VDC,不影响其他通道、其他模 块正常工作,故障消除后本通道自动恢复正常; 模块侧正确接线、使用增强型底座(K-DIT11 或 K-DIT21)时,通道误 接 AC220V,不损坏本模块的该通道回路,不损坏本模块的其他通道以 及底座回路; 接地防护 带电插拔 隔离耐压 通道与系统 绝缘电阻 通讯 从站标识号 协议 通讯速率 双网冗余 诊断 故障隔离 设备诊断 支持 诊断 I/O BUS 网络(A 网、B 网)和查询电源掉电,需进行输入掉电报 警,上报诊断信息,且所有通道显示灯指示;故障消除后通道自动恢复 0x0740 Profibus-DP 1.5Mkbs ,500kbps,187.5 kbps,波特率自适应 支持 1500VAC@1min@5mA 出厂测试(出场测试时系统未接地) 常态(温度+25℃±2℃,相对湿度 30%±5%无冷凝)下 100M 欧姆以 上;湿热环境(温度+45℃±2℃,相对湿度 95%±3%无冷凝)下 10M 欧姆以上 查询电压正确接线条件下,通道误接大地,不损坏通道,故障消除后本 通道自动恢复正常; 支持

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正常,显示灯指示恢复正常; 通道诊断 冗余功能 基本功能 冗余方式 物理特性 安装方式 防混销位置 模块尺寸(W*H*D) 重量(不含包装) 环境条件 工作环境温度 工作环境相对湿度 储存环境温度 储存环境相对湿度 污染程度 海拔高度 防护等级 工作振动 工作冲击 自由跌落 运输振动 运输冲击 倾跌与翻倒 -20℃~60℃ 5%~95%,无凝结 -40℃~85℃ 5%~95%,无凝结 S02:<0.5ppm; H2S:<0.1ppm -300m~3000m IP20(防 12mm 以上异物进入,不防水) 加速度:0.5 g(10 to 60 Hz) ,振幅:0.1inch 峰-峰值。合格判据为被 测模块达到 A 类要求。 5g,30ms。合格判据为被测模块达到 A 类要求。 1m,5 次,运输包装(试验样品为模块包装箱和模块包装盒) 。合格判 据为被测模块达到 A 类要求。 加速度:1g(10 to 60 Hz) ,振幅:0.1inch 峰-峰值(试验样品为模块 包装箱和模块包装盒) 。合格判据为被测模块达到 A 类要求。 20g,30ms(试验样品为模块包装箱和模块包装盒) 。合格判据为被测 模块达到 A 类要求。 100mm,4 次倒下,未包装(试验样品为单模块)次,运输包装(试验 样品为模块包装箱和模块包装盒) 。 合格判据为被测模块达到 A 类要求。 模块采用螺钉固定在端子模块底座的安装方式 3 30mm *110mm *120mm 约 200g 1、支持模块冗余配置; 2、冗余配置时,不区分活动与非活动模块,始终是活动模块; 并联式冗余 100ms 内抖动四次,需进行开关抖动报警。故障消除后,不报恢复。

――以下无正文

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