工艺联锁图识读

人在危险时刻的判断和操作往往是滞后 和不可靠的。为了使生产装置安全运行， 采用危险工艺的化工装置，必须实现工 艺过程的自动控制和安全联锁，完善温 度、压力、流量、液位及可燃有毒气体 浓度等工艺指标的超限、联锁报警装置， 配齐安全阀、防爆膜等紧急泄压装置； 涉及硝化、氧化、磺化、氯化、氟化、 重氮化、加氢反应等危险工艺的化工装 置，要在实现自动控制的基础上装备紧 急停车系统。
3.必须有严格的操作管理制度。 因为联锁系统时刻在严格监督、控制 着全装置与安全密切关联的部位，所 以必须有一整套严格的操作管理制度。
1.3 联锁控制系统的功能
联锁控制系统主要分为3个主要环节：输入，联锁单元和输出。
首先由于工艺参数的变化，导致输入侧动作，卡件将检测到的开关信号送给CP， CP经过逻辑运算之后将信号输出到卡件，卡件再将信号送出去。可以送到现场电磁阀， 来控制阀门的开与关，也可以送到电气，来控制现场机泵的启停。
功能说明
备注
“逻辑门”单元 当状态为“1”的输入为规定的数目时， 输出为“1”。
例如“三取二”系统 可表示为：
用于规定数目的数字符号如下：
* 表示数值量，见功能 说明。
＝ 等于 ≠ 不等于 ＜ 小于 ＞ 大于 ≮ 不小于 ≯ 不大于 ≤ 小于等于 ≥ 大于等于
等效于
“0—1”延时 当输入出现”1“状态，输出延时（ 写 入具体数值）变成”1“状态。
“ 1—0” 延时
当
输入为”1“状态，输出即变为“1”。随
着输入”1“状态的消失，输出在规定的
延时 t 内保持”1“状态（延时 t 变成”
0“状态）
图形符号
常用逻辑元件图形符号 功能说明
“单稳”触发器 当输入由”0“转变到”1“状态时，输 出即变为”1“状态，经过时间间隔 t（写 入具体数值），输出回到”0“状态，与 输入信号”1“状态的长短无关。
3.7 逻辑图输入/输出端的图形符号
逻辑图输入/输出端的图形符号参照ISA标准及以往某些工程设计的 做法加以规定，并加上简要的文字，说明工艺条件及逻辑关系。
逻辑图输入/输出端图形符号画法见表2。
功能
逻辑图输入/输出端图形符号
图形符号
说明
输入端（手动输入
或过程输入，如开关 ，按钮，触点等）
开关”闭合“引起输出出现逻辑 ”1“状态；开关”断开“使输出端 出现逻辑”0“状态。 对手动输入开关，在大多数情况下操 作状态用”闭合“位置；对于多位置 开关按需要用多个输出逻辑状态表示 。 对过程输入，原则规定，正常操作时 ，接点”闭合“，过程输入状态为 ”1“，工艺参数越限报警时，接点 ”断开“，过程输入状态为”0“。
1.4 联锁回路原理图
1.5、联锁系统构成
a. 输入部份：各类变送器的模拟量输 入、各类开关量输入、各类电频量输 入。
b. 逻辑部份：各类SIS（ESD）控制器 （FSC、Tricon、PLC、DCS等）
c.输出部份：（驱动装置、电磁阀、电 动机起动器、指示灯、音响设施等。
1.6 联锁形式
a. 事故安全型：即正常情况下输入 设备与输出设备得电或接通状 态。 b. 非事故安全型：即正常情况下输 入设备与输出设备不得电或开路 状态
逻辑图： 图：
输入输出时序
②0—1延时：当输入信号由0变为1时，输出经过一 段固定时间后变为1
逻辑图：
输入输出时序图：
③脉冲单元：当输入信号由0变为1时，输出会产生一个固 定时间1，之后为0
逻辑图：
输入输出时序图：
脉冲特征：有固定的脉冲时间，触发条件为上 升沿触发。
3.6 “RS触发器”：（双稳态触发单元）
2
PART 02
联锁系统设计原则
ห้องสมุดไป่ตู้
联锁系统的设计原则
独立设置原则 中间环节最少原则
冗余原则 故障安全原则
独立设置原则
所谓独立设置,即联锁中各部分应尽量是专用设备或仪表,以免受其它关联 的 故障或误操作的影响。独立设置原则包括:
独立输入接点 逻辑单元独立设置 执行器独立设置
中间环节最少原则
根据可靠性工程理论,故障均属于随机事件,其概率分布是有一定规律 的,仪表故障的分布函数F(t)为：
2.2吸收律
吸收律可以利用基本公式推导出来，是逻辑函数化简中常用的基本定律。
吸收律
证明
1 .AB+A B =A
2.A+AB=A
AB+A B =A(B+ B )=A·1=A
A+AB=A(1+B)=A·1=A
1.3.A+ A B=A+B
A+ A B=(A+ A )(A+B)=1·(A+B)=A+B
4.AB+ A C+BC=AB+ A C 原式=AB+ A C +BC(A+ A )
=AB+ A C+ABC+ A BC
=AB(1+C)+ A C(1+B)
=AB+ A C
2.3 摩根定律：又称为反演律，它有下面两种形式
证明：
A B AB A +B
00 1
1
01 1
1
10 1
1
11 0
0
AB
00 01 10 11
A B
1 0 0 0
A·B
1 0 0 0
2.4 逻辑函数的表示方法
意义：如果两个输入信号为1，输出信号才有效。该模块具有记忆功能。
逻辑图：
解释： ① R,S为高电平“1”时，输出Q=1，将此时的状 态定义为RS触发器的触发状态。 ② 如果要改变Q的状态，可以： R输入低电平“0”使输出Q=0 当R为1时，使S为1，则输出状态改变为1 ③ 在实际应用中通常连接为： S :开车条件 R :复位条件
逻辑表达式
逻辑表达式
真值表
从输入端到 输出端逐级
卡诺图（邻接真值表）写 号出 对图 应形 的符 逻
逻辑图
辑式
波形图*
转化为 图形符 号
逻辑图
将输入变量的所有取值 组合（可按自然二进制 编码）逐一代入逻辑表 达式，列成表
找到使逻辑函数Y=1的变量取值 组合所对应的“乘积项”——取 值“1”对应原变量，取值“0” 对应反变量；将乘积项相或，构 成“与或”表达式。
3
PART 03
联锁逻辑图基础知识
一、逻辑代数基础：
1. 逻辑变量与常量 逻辑变量：采用逻辑变量表示数字逻辑的状态，逻辑变 量的输入输出之间构成函数关系。 逻辑常量：逻辑变量只有两种可能的取值：“真”或 “假”，习惯上，把“真”记为“1”，“假”记为 “0”，这里“1”和“0”不表示数量的大小，表示完 全对立的两种状态。
2. 逻辑运算：
2.1逻辑常量运算公式
与运算
（and &）
或运算 （or ≥1）
非运算 （on）
0·0=0 0·1=0 1·0=0 1·1=1
0+0=0
1 =0
0+1=1
0 =1
1+0=1
1+1=1
2.2逻辑变量、常量运算公式
与运算 或运算 非运算
A·0=0 A·1=A A·A=A
A+0=A A+1=1 A+A=A
这种做法又可能由于导线开路而引起误动作停车,但对工艺过程 来说是安全的,若同时辅以2取2或3取2表决逻辑措施,则可避免误动作。
2、电磁阀采用正常通电方式 为确保自保阀在任何故障状态下都处于过程安全位置,其电磁阀应设 计成故障安全型电路,即正常通电,故障断电动作。 对送往电气控制 盘用以开停电机的触点,应将隔离用的中间继电器的励磁电路,设计 为故障安全型。 但是,电磁阀的故障安全型电路易由于接线松动和电磁阀故障引起非 计划停车,因此必须选用高可靠性电磁阀并保证接线施工质量。
F(t)=1-e-λt 式中 λ——故障率。
在仪表串联的情下,系统的故障率是构成系统的所有仪表的故障率的集合, 即 λ系统=λ1+λ2+λ3+ …
冗余原则
各单元全部采用双重化冗余结构如图所示，如此配置是提高可靠性的有效措 施。
故障安全原则
故障安全原则主要着重于联锁系统中两端(检测单元和执行单元)的设计,主 要包括: 1、采用常闭触点开关仪表 现场常常出现,触点式检测仪表由于长时间受空气中杂质腐蚀、材料老化、 触头磨损等因素而不能在故障状态下准确闭合,或由于导线开路而不能将 联锁信号传送给逻辑设备,从而影响整个紧急停车联锁系统的工作。采用 故障安全电路,即正常情况下触点闭合通电,故障情况下断开,可有效防止故 障不动作。
3.6 常用逻辑符号汇总：
常用逻辑元件图形符号
图形符号
功能说明
备注
A
C “与门”
B
A 0101
当全部输入为“1”状态，输出呈现“1” B 0 0 1 1
状态
C 0001
A B
C
“或门”
A 0101
当一个或一个以上的输入为“1”状态，输 B 0 0 1 1
出呈现“1”状态
C 0111
“非门”（反相器）
A =A
A·A =0 A+ A =1
变量A的取值只能为0或为1，分别代入验证。
二、 逻辑代数的基本定律
2.1与普通代数相似的定律
交换律 结合律
A+B =B+A A·B=B·A A+B+C=(A+B)+C=A+(B+C)
A·B·C=(A·B) ·C=A·(B·C)
分配律
A·(B+C)=A·B+A·C A+B·C=(A+B) ·(A+C)
真值表
表示方法之间的转换
三、 常用的逻辑组合：
2.1 “同或”逻辑：
L= AB + A B =A B
逻辑图：
真值表：
特征：两个输入变量相同输出为1
3.2 “异或”逻辑：
L= A B + A B=A⊙B
逻辑图：
真值表：
特征：两个输入变量相异输出为1
3.3 “三取二”逻辑：
L= AB +BC+CA
到 S 的”1“信号消失，直到在输入端 R R，则在 S 符号上加圆圈
（RESET）施加一个”1“信号，输出 Q 即 S ，若 R 超越 S 则 R
才变成”0“状态并保持，即使去掉输入 加圆圈，即 R 。
到 R 的“1”信号。
A 0->1 1->0 1->0 1->0 B 0 0 0->1 1->0 Q110 0
目录
CONTENTS
PART 01 联锁系统综述 PART 02 联锁系统设计原则 PART 03 联锁逻辑图基础知识 PART 04 课后习题
1
PART 01
联锁系统综述
1.1 定义
联锁是为了安全，使两个或若干个机构互相制约而不能 同时动作，如电器联锁，机械联锁等。这里主要介绍控 制系统联锁。即当控制系统或者某些工艺设备发生故障， 造成工艺指标出现异常，有可能超越安全许可范围的时 候，就需要设置一套安全连锁系统，立即动作，该关的 阀立即关死，该打开的阀立即打开，从而避免事故的发 生。
A
C 输出状态与输入状态相反，即： A 0 1
输入为“1”状态，输出呈现“0”状态， C 反之亦然。
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A C
和其它功能相结合的“非门“
A 0101 B 0011 C 1110
“非门”符号与其他逻辑符号相切，例如：
“与—非门”
A
C
“或—非门”
A 0101 B 0011 C 1000
图形符号
常用逻辑元件图形符号
逻辑图：
真值表：
特征：三个输入变量至少有两个为1时，输出为1
3.4“自锁”逻辑： L= ABC(L+HS)
逻辑图：
功能说明：
该逻辑是将ABC三个条件锁定，如果ABC任一条件为0， 则输出L为0.且ABC条件复位后输出L任为0，直至HS 复位后输出L 为1.
3.5 “延时单元”
①1—0延时：当输入信号由1变为0时，输出 经过一段固定时间后变为0.
1.7 联锁故障形式
a. 联锁系统误动：是指生产过程及工艺 设备正常、各种参数均没有达到自动 报警、自动停车（或其它保护性动 作）设定值的情况下，信号报警和联 锁系统由于自身问题使报警器或执行 器错误动作。 b. 联锁系统误动：是指工艺变量或设备 运行参数已达到自动报警或自动联锁 的数值，但报警联锁系统无动于衷而 拒绝动作。
1.2 联锁控制系统的特点
1.元件多、程序复杂、质量要求高。 组成全系统的仪表台件、部件及各类开关甚多，相互连接十分复杂，而任何环节 的动作又不得有误，因此对系统中器件的质量要求是相当高的。 2.动作迅速、灵敏度高。 由于工艺参数传到系统后，各个环节都是通守电信号传递的，动作迅速、灵敏度 高，不允许有任何的外界干扰和一丝的误操作（有防误操作装置的除外）。
备注
A.一般输入端”S”和”R“不
能同时 存在”1“ 信号，
否则，输出将是不确定
的。故其中之一必须有一
“双稳”触发器
个是脉冲式的短暂信号。
S 表示设定（SET），R 表示复位（RESET）。B.输入优势选择
A
当”1“信号加到输入端 S（SET），引起 如果输入端 S 和 R 同
输出 Q 呈现”1“状态并保持，即使输入 时存在，并希望 S 超越
工艺联锁图的识读
序言
PREFACE
在化工企业生产中，为防止发生装置爆炸、着火、 人员伤亡、中毒以及其他生产事故，会对有危险 性的生产部位、关键设备、影响产品质量、产量 等关键环节设置联锁系统，当生产出现异常时， 就通过继电系统，使装置局部或全部停车。
学习重点、难点
课程重点：联锁的作用，联锁的系统组成，联锁逻辑 图基础知识 课程难点：联锁系统组成以及联锁逻辑图识读