控制系统与联锁系统的工程设计
列控制系统与联锁、CTC通信的关系和常见故障分析
列控制系统与联锁、CTC通信的关系和常见故障分析发布时间：2022-03-10T02:25:49.106Z 来源：《新型城镇化》2022年3期作者：牛迪[导读] 列控系统与联锁系统、CTC构成列车指挥与控制的综合智能系统。
辽宁省沈阳市中国铁路沈阳局集团公司沈阳电务段辽宁省沈阳市 110000摘要：列控中心是 CTCS-2级列控系统地面设备的中心、CTCS-3级列控系统地面设备的重要组成部分，列控中心和联锁设备二者间的通信是通过安全数据网实现的，其中主要涉及区间状态、区间方向、车站进路、轨道区段、进站信号机断丝、允许发车、改方状态、信号限速、异物侵限灾害防护、信号状态采集及驱动命令等信息的交换。
在CTCS-2级列控系统中，列控中心与CTC/TDCS的接口为P接口。
列控中心与CTC/TDCS采用RS-422接口，通过屏蔽双绞线电缆连接。
列控中心从CTC/TDCS中获得临时限速信息，包括起点里程、长度，速度、车次、起止时间、运行方向等信息，以及统一的时钟信息。
关键词：列控中心；微机联锁系统；CTC；故障引言列控系统与联锁系统、CTC构成列车指挥与控制的综合智能系统。
文章针对典型的列控中心系统故障分析和处理过程，以寻求快速化、规范化方式处理列控中心故障为目的，以列控中心列控中心设备结构为基础，以分析终端数据为依据，对列控中心系统设计和维护应用中的注意事项进行分析，给出了一个较为行之有效的故障处理办法。
列控中心利用临时限速信息生成相应的控制命令报文，利用统一的时钟信息进行系统管理和控制。
除时钟同步信息采用周期重复方式发送外，其他信息则采用呼叫一应答器、错误重发机制进行交换。
1列控中心与计算机联锁连接方式列控中心与计算机联锁间采用RJ45以太网接口连接，通信网络均按冗余配置。
列控中心与计算机联锁间通信应采用RSSP-I铁路信号安全通信协议。
列控中心与计算机联锁间按250ms至500ms固定周期交互数据。
列控中心每系每个端口与计算机联锁两系的对应端口（本系A口与对方两系的A口，本系B口与对方两系的B口)均建立安全通信接。
HGT 20511-2014信号报警及连锁系统设计规范
HGT 20511-2014信号报警及连锁系统设计规范信号报警及连锁系统设计规范HG/T-2014》是我国化工行业的标准，旨在规范化工系统在信号报警和联锁设计、施工和运行等方面。
本标准适用于化工装置新建、扩建及改建项目信号报警及联锁系统的工程设计，并应符合现行国家有关标准的规定。
在术语和缩略语方面，本标准定义了基本过程控制系统、开关量、诊断覆盖率、故障裕度、逻辑控制器、最终元件、人机接口和联锁系统等术语。
其中，基本过程控制系统是指响应来自过程、设备和操作员输入信号的系统，以产生输出信号使过程和设备按要求方式运行，但不应执行安全完整性等级大于或等于1的仪表安全功能。
开关量是只有两个数值的变量，用于表示事物或事件的状态。
诊断覆盖率是指诊断测试检测的部件或子系统的失效率与总失效率之比，不包括由检验测试检测到的任何故障。
故障裕度则是在出现故障或误差时，功能单元继续执行要求功能的能力。
逻辑控制器是执行一个或多个逻辑功能的设备，可以是基本过程控制系统或安全仪表系统的一部分。
最终元件是执行预先设定的动作，使过程达到顶定状态的设备，如阀门、电机等，是联锁系统的组成部分。
人机接口是指操作人员与信号报警联锁系统之间进行信息交换的手段，如操作员站、灯屏、音响、按钮、报警器、打印机等。
而联锁系统则是实现过程安全控制的系统。
总的来说，本标准的制定旨在推进信号报警及联锁系统工程设计的规范化，达到安全适用、技术先进、经济合理的目的。
执行预先设定的要求的系统，当过程参数超过限制、设备状态异常或操作员输入信号时，这就是联锁系统。
联锁系统分为安全联锁系统和非安全联锁系统，可以由传感器和/或发讯器、逻辑控制器、最终元件以及相关软件组成。
发讯器是一种设备，用于输出开关量信号。
按钮是一种状态器件，只有一种稳定位置。
它可以是软件按钮或硬件按钮。
冗余是指采用两个或多个部件或系统，分别独立执行同一个功能，并且互为备用和切换。
信号报警系统是一种以声、光等形式表示过程参数超过限制、设备状态异常的系统。
第八章控制系统工程设计 过程控制系统课件
第八章 控制系统工程设计
8.1.3 自控系统工程设计的方法
接到一个工程项目后，在进行自控系统的工程设计时，一般应按照 以下所述的方法来完成。
（1）熟悉工艺流程 熟悉工艺流程是自控设计的第一步。自控设计人员对工艺流程熟悉
和了解的深度将决定设计的好坏与成败。在此阶段还需收集工艺中有关的 物性参数和重要数据。
而文字资料则是对设计第八章控制系统工程设计表81被测变量和仪表功能的字母代号首位字母后继字母被测变量修饰词读出功能输出功能修饰词a分析报警b喷嘴火焰供选用供选用供选用c电导率控制d密度差e电压电动势检测元件f流量比分数g供选用视镜观察h手动高i电流指示j功率扫描第八章控制系统工程设计自动手动操作器k时间时间程序变化速率l物位指示灯低m水分或湿度瞬动中中间n供选用供选用供选用供选用oo供选用节流孔p压力真空连接或测试点q数量积算累计r核辐射记录s速度频率安全开关联锁第八章控制系统工程设计t温度传送变送u多变量多功能多功能多功能v振动机械监视阀风门百叶窗w重量或力套管x未分类x轴未分类未分类未分类y供选用y轴继动器继电器计算器转换器z位置尺寸z轴驱动器执行元件第八章控制系统工程设计对于表81中所涉及的内容简要说明如下
第八章 控制系统工程设计
8.1.1 工程设计的基本任务和设计步骤
1．基本任务与设计宗旨 自控系统工程设计的基本任务是：依据生产工艺的要求， 以企业经济效益、安全、环境保护等指标为设计宗旨，对生产 工艺过程中的温度、压力、流量、物位、成分及火焰、位置、 速度等各类质量参数进行自动检测、反馈控制、顺序控制、程 序控制、人工遥控及安全保护（如自动信号报警与联锁保护系 统等）等方面的设计，并进行与之配套的相关内容（如控制室、 配电、气源，以及水、蒸汽、原料、成品计量等）的辅助设计。 在实际工作中，必须按照国家的经济政策，结合工艺特点 进行精心设计。一切设计既要注意厂情，又要符合国情，严格 以科学的态度执行相关技术标准和规定，在此基础上建树设计 项目的特色。总之，工程设计的宗旨应切合实际、技术上先进、 系统安全可靠、经济投入/效益比要小。
PLC控制系统的设计（经典）
PLC控制系统的设计一、PLC控制系统设计原则与步骤1.PLC控制系统设计的基本原则PLC控制系统主要是实现被控对象的要求提高生产效率和产品质量其设计应遵循以下原则1 最大限度地满足被控对象的控制要求。
设计前应深入现场进行调查研究搜集资料并拟定电气控制方案。
2 在满足控制要求的前提下力求使控制系统简单、经济、使用及维护方便。
3 保证控制系统安全、可靠。
4 考虑到生产的发展和工艺的改进在选择PLC的容量时应适当留有欲量。
N 满足要求Y N 满足要求2 .PLC控制系统设计的步骤PLC控制系统的设计过程如图所示1. 根据生产工艺过程分析控制要求分析控制要求确定人机接口设备PLC硬件系统设置分配I/O点设计梯形图程序写入、检查程序模拟调试设计制作控制柜现场安装接线分析控制要求现场总调试交付使用这一步是系统设计的基础设计前应熟悉图样资料深入调查研究与工艺、机械方面的技术人员和现场操作人员密切配合共同讨论以解决设计中出现的问题。
应详细了解被控对象的全部功能例如机械部件的动作顺序、动作条件、必要的保护与联锁系统要求哪些工作方式例如手动、自动、半自动等设备内部机械、液压、气动、仪表、电气五大系统之间的关系PLC与其他智能设备例如别的PLC、计算机、变频器、工业电视、机器人之间的关系PLC是否需要通信联网需要显示哪些数据及显示的方式等等。
还应了解电源突然停电及紧急情况的处理以及安全电路的设计。
有时需要设置PLC之外的手动的或机电的联锁装置来防止危险的操作。
对于大型的复杂控制系统需要考虑将系统分解为几个独立的部分各部分分别单独的PLC或其他控制装置来控制并考虑它们之间的通信方式。
1. 选择和确定人机接口设备I/O设备用于操作人员与PLC之间的信息交换使用单台PLC的小型开关量控制系统一般用指示灯、报警器、按钮和操作开关来作人机接口。
PLC本身的数字输入和数字显示功能较差可以用PLC的开关量I/O点来实现数字的输入和显示但是占用的I/O点多甚至还需要用户自制硬件。
化工高危工艺装置自动控制和安全联锁范本（二篇）
化工高危工艺装置自动控制和安全联锁范本一、引言在化工生产过程中，由于高危工艺装置的特殊性，必须采取严格的自动控制和安全联锁措施，以确保生产过程的安全和稳定。
本文将介绍一种化工高危工艺装置自动控制和安全联锁的范本，以供参考。
二、自动控制系统设计1. 控制系统架构该自动控制系统采用分散控制系统（DCS），由监控中心和现场控制站组成。
监控中心负责整个系统的实时监控和数据处理，现场控制站负责接收监控中心的控制指令并执行控制动作。
2. 控制策略（1）采用PID控制算法对温度、压力、流量等过程变量进行控制。
（2）设置报警和紧急停止功能，当过程变量超过设定范围时，自动触发报警或停止装置运行。
（3）实时监测设备状态，定期进行设备巡检和维护，确保设备处于正常工作状态。
三、安全联锁系统设计1. 设备联锁（1）采用机械联锁和电气联锁相结合的方式，确保设备在特定条件下处于安全状态。
（2）设置阀门、泵等装置的联锁逻辑，当一个设备处于特定状态时，其他相关设备无法启动或关闭。
2. 过程联锁（1）设置过程联锁逻辑，当某一过程发生异常或异常变量超过设定范围时，自动触发相应的联锁保护措施。
（2）对于可能引发危险的过程，设置远程可操控的紧急停止按钮，以实现立即停止装置运行。
3. 人员安全联锁（1）设置人员安全联锁，当操作人员未经授权或授权失效时，无法进行操作。
（2）安装安全传感器，及时检测到人员进入危险区域，自动触发紧急停止装置运行。
四、实施要点1. 设备选型：选择质量可靠、操作方便的设备，符合化工高危工艺装置的要求。
2. 仪表校准：定期对仪表进行校准，确保数据准确可靠。
3. 联锁逻辑设计：合理设置设备和过程的联锁逻辑，确保联锁措施的可靠性和正确性。
4. 培训和演练：对操作人员进行培训，加强操作规程的执行，定期进行应急演练，提高操作人员的应急处理能力。
5. 定期维护和检修：定期对自动控制和安全联锁系统进行维护和检修，确保设备处于良好的工作状态。
HG-T20700-2000可编程控制器系统设计规定
ｎ 接地系统图；
１ ２ Ｐ Ｌ Ｃ 机柜、 操作台、 辅助仪表盘、 台安 装图； １ ３向有关专业（ 结构、 建筑、 暖通、 电气、 消防、 电 信） 提出工程设计技术条件。 ２ ． ２ ． ４ 应用软件编程阶段应完成如下工作 ： １ 系统配置编程； ２ Ｐ Ｌ Ｃ 数据库（ 包括数据输人、 调试及修改等） ； ３ 顺序控制、 逻辑控制、 时序控制、 批量控制的编程 ； ４ 工艺流程图画面； ５ Ｐ Ｌ Ｃ 操作组分配； ‘ Ｐ Ｌ Ｃ 变量显示、 记录画面； ， Ｐ Ｌ Ｃ 报表； ８ 外围 设备接口 编程； ， 历史数据库的编程； １ ０其它编 程。
２ ． ２ 工程设计 ／ 施工 图设计 ２ ． ２ ． １ Ｐ Ｌ Ｃ工程设计 阶段 的工作为对外 询价及对报 价进行技术评 审及相 关会议 、工 程设计 、 应用软件编程 。
２ ． ２ ． ２ 询价、 报价、 评审及会议
１ 编制‘ ｀ Ｐ Ｌ Ｃ 技术规格书” 技术部分。
２ 对Ｐ Ｌ Ｃ 供方的 报价文件进行技 术评审。 ３ 在对若干个 Ｐ Ｌ Ｃ 供方报价进行 技术评审的 基础上， 提出 技术评审意见， 由最终 用户（ 采购部门） 确定 Ｐ Ｌ Ｃ 选型及供方。 ４ 与确定的Ｐ Ｌ Ｃ 供方确认 Ｐ Ｌ Ｃ的 合同技术附件内容包括： 硬件配置图、 硬件清 单、 软件清单； Ｐ Ｌ Ｃ 制造、 安装、 投运所采用的 标准规范； 技术服务条款； 编程和培训的安 排计划及各方的 责任范围； 验收要求； 备品备件及特殊校验仪器清 单； 项目 进度表等。 ５ 参加 Ｐ Ｌ Ｃ 供方技术澄清会议和 设计条件会议。 主要内 容包括： 确认硬件规格及
４１ ９
３ Ｐ Ｌ Ｃ 应用范 围
３ ． １ Ｐ Ｌ Ｃ应用 原则
３ ． １ ． １ Ｐ Ｌ Ｃ 及其有关设备， 应是集成的、 标准化的， 应按照易于与工业控制系统形成 一个整体、 易于扩 充其功能的 原则选型。 ３ ． １ ． ２ 所选用 Ｐ Ｌ Ｃ 必须是在化工领域或相关工业领域中 有投运业绩、成熟可靠的系
报警联锁系统与可编程序控制系统试验记录
报警联锁系统与可编程序控制系统试验记录实验1：报警联锁系统日期：2024年5月1日实验目的：1.测试报警联锁系统的功能和性能；2.验证报警联锁系统对于异常情况的响应能力。
实验过程和结果：1.首先，我们设置了一套报警联锁系统，包括多个传感器和控制器。
传感器包括温度传感器、湿度传感器和烟雾传感器，控制器包括报警器和自动关闭阀门。
2.在实验开始前，我们通过测试每个传感器的工作状态，确保它们正常运行。
3.接下来，我们设置了不同的实验场景，模拟了温度过高、湿度过低和烟雾浓度超标的情况。
4.在温度过高的情况下，报警联锁系统迅速响应，并触发报警器发出声音警报。
同时，自动关闭阀门也启动，阻止进一步的热量传递。
5.在湿度过低的情况下，系统同样迅速响应，并触发报警器发出声音警报。
自动关闭阀门关闭，避免进一步损失湿度。
6.在烟雾浓度超标的情况下，报警联锁系统立即响应，并触发报警器发出声音警报。
自动关闭阀门同样关闭，以减少火势扩散的可能性。
7.实验结果表明，报警联锁系统能够快速响应异常情况，并采取适当的措施来保护人员和财产的安全。
实验2：可编程序控制系统日期：2024年5月2日实验目的：1.测试可编程序控制系统的功能和性能；2.验证可编程序控制系统对于复杂控制任务的可行性。
实验过程和结果：1.我们设计了一个包括传感器、执行器和PLC控制器的可编程序控制系统。
2.首先，我们测试了每个传感器和执行器的工作状态，确保它们正常运行。
3.接下来，我们编写了一段简单的程序来控制执行器的运行。
该程序包括了一些基本的逻辑和条件判断。
4.在实验开始时，我们触发了程序的运行，并观察了执行器的运动情况。
实验结果表明，可编程序控制系统能够准确地按照程序的要求控制执行器运行。
5.然后，我们设计了一个更复杂的控制任务，包括多个传感器和执行器之间的交互。
该控制任务要求系统在不同的条件下自动进行切换和调整。
6.通过修改程序，我们成功地实现了这个复杂的控制任务，并对系统的性能进行了测试。
HGT 20511-2014信号报警连锁系统设计规范
《信号报警及连锁系统设计规范HG/T20511-2014》《信号报警及连锁系统设计规范HG/T 20511-2014》是我国化工行业标准，本标准由东华工程科技股份有限公司主编，于2014年10月1日开始实施。
《信号报警及连锁系统设计规范HG/T20511-2014》适用于规范化工系统在信号报警和联锁设计、施工和运行等方面。
1 总则1.0.1 为了统一信号报警及联锁系统工程设计在化工行业的技术要求，推进信号报警及联锁系统工程设计的规范化，达到安全适用、技术先进、经济合理的目的，制订本规范。
1.0.2 本规范适用于化工装置新建、扩建及改建项目信号报警及联锁系统的工程设计。
1.0.3 信号报警及联锁系统的工程设计除应符合本规范要求外，尚应符合现行国家有关标准的规定。
2 术语和缩略语2.1 术语2.1.1 基本过程控制系统basic process control system对来自过程的、与该系统相关设备的以及操作员的输入信号进行响应，并产生输出信号使过程及与该系统相关设备按要求方式运行的系统。
该系统不应执行安全完整性等级大于或等于1的仪表安全功能。
2.1.2 开关量digital variable开关量是只有两个数值的变量，用来表示事物或事件的状态。
也称为"数字变量"。
2.1.3 诊断覆盖率diagnostic coverage诊断测试检测的部件或子系统的失效率与总失效率之比。
诊断覆盖率不包括由检验测试检测到的任何故障。
2.1.4 故障裕度fault tolerance在出现故障或误差时，功能单元继续执行要求功能的能力。
2.1.5 逻辑控制器logic solver本规范逻辑控制器是指执行一个或多个逻辑功能的设备，它既可以是一个基本过程控制系统的一部分，也可以是安全仪表系统的一部分。
2.1.6 最终元件final element本规范最终元件是指执行预先设定的动作，使过程达到顶定状态的设备，如阀门、电机等，它是联锁系统的组成部分。
化工装置联锁控制系统方案
1
HDPE装置
HDPE张庶
2
大纲
装置联锁控制系统的概念 装置主联锁控制系统的应用与构成 装置二进制联锁逻辑图
HDPE装置联锁控制系统
装置主联锁控制系统SIS
装置DCS联锁控制系统
装置PLC联锁控制系统
主联锁控制系统的硬件组成
HDPE装置TRION控制器：是一种三重化冗余冗错控制器，它采用“3取2”的 表决方式进行工作。 2.1 硬件结构示意图：
三总线
输入端
I/O Model
输入分 电路A
I/O总线
主处理器A 用于逻辑运算
输入分 电路B
主处理器B 用于逻辑运算
输入分 电路C
主处理器C 用于逻辑运算
输入分 电路A
输入分 电路B
输入分 电路C
输出端 继电器
TRICON控制器的工作原理
TRICON三重化冗余容错控制器是通过三重模件的冗余结构来实现容错的。不论 是部件的硬件故障，还是内部或外部的瞬时故障，系统都能够做到无差错、不 间断控制。
逻辑OFF延时
逻辑计时器(Time Delay Off) ：
A
B
xxx sec
逻辑计时器的功能描述： 逻辑输入A由1变为0后,逻辑输出B在xxx秒后由1变为0。
HDPE装置联锁逻辑图实例
回收压缩机辅助油泵自 启动联锁逻辑。
乙烯压缩机辅助油泵自 启动联锁逻辑。
3 逻辑图实例
PLC
PDAL50501 逻辑：1
逻辑：1
OR
P1203A辅助润 滑油泵启动指 令至MCC
Thank you
• 服务理念中的“点点” • ◆理解多一点 真情浓一点 • ◆学习勤一点 品质高一点 • ◆理由少一点 效率高一点 • ◆处理问题灵活点 工作过程用心点 • ◆对待同事宽容点 互相协作快乐点
工业自动化控制系统中的联锁技术研究
工业自动化控制系统中的联锁技术研究自动化技术的不断发展与广泛应用使得工业自动化控制系统逐步成为现代工业生产中的重要组成部分。
而在这一过程中，联锁技术作为其中的一个重要技术应用，具有着极其重要的作用。
本文将就工业自动化控制系统中的联锁技术展开研究分析。
一、联锁技术的概述联锁是指限制或者防止某些操作或者动作发生的一种技术手段。
在工业自动化控制系统中，联锁技术扮演着重要的角色，能够保证系统的安全稳定性，防止不安全因素的产生。
通俗来讲，联锁技术就是一种在多个操作或者过程之间相互控制、相互影响的技术手段。
联锁技术具有以下几个特点：1. 多个动作之间的互相限制联锁的根本作用就是限制动作的发生，避免发生错误的动作或者过程。
因此，联锁技术的一个重要特点就是多个动作之间的互相影响和限制。
2. 命令动作的合理组织与优化在实际应用过程中，我们需要根据自动化系统的具体情况来设计联锁方案。
在设计方案的时候，需要根据系统本身的特点和要求，结合目标控制对象设定合理的命令动作序列。
3. 多级联锁机制控制联锁技术的应用可以根据实际情况进行多级联锁机制控制，从而保证整个自动化系统的稳定性与高效性。
二、联锁技术的分类联锁技术的分类可以根据其工作原理及应用领域进行分类。
1. 电气联锁：电气联锁是指通过电气信号来实现联锁，包括急停按钮、断路器、接触器等电气传统联锁。
2. 机械联锁：机械联锁是指通过机械装置来实现限位、锁死等状态限制，如万能开关、锁紧螺栓、限位器等。
3. 程序联锁：程序联锁是通过计算机程序来实现联锁，是一种相对新型的联锁技术，通过编写控制逻辑软件来完成联锁功能。
4. 液压联锁：液压联锁是指通过液压电子技术来实现的联锁技术，其中包括液压管路、调节阀、电磁阀等设备。
三、联锁技术的设计要点1. 确定联锁环节和动作在确定联锁时，首先需要确定联锁环节和联锁环节之间的联锁动作。
联锁环节是指联锁关系的相关对象（例如机床、工作防护等），联锁动作是指针对联锁关系的控制方式（例如停止、启动等）。
DCS的工程设计方案(PPT)
➢ 2〕 紧急停车系统的设计原那么。
第三十五页，共八十二页。
3355
✓ 独立设置原那么 ✓ 结构(jiégòu)冗余原那么 ✓ 故障平安原那么 ✓ 最少环节原那么 ✓ 输入检出元件选用遵循独立设置原那么
。 ✓ 执行机构根据独立设置原那么选用。
第三十六页，共八十二页。
第十六页，共八十二页。
1166
4、施工图设计 除了一般的施工图设计文件外,根据DCS系统 的特点,还需对计算机的有关内容进行补充. 1) DCS设计文件目录; 2) DCS技术(jìshù)规格书;DCS的询价的根底文 件，并作为合同的技术(jìshù)附件。 3) DCS-I/O表; DCS询价和采购的依据。
发生事故时应能从平安生产的要求出发，切除与事故 有关设备的运行，尽量减少事故的影响。
事故发生时应能提供第一事故原因(yuányīn)的信息。 事故发生后提供事故的记录信息。
第三十四页，共八十二页。
3344
➢ 联锁控制系统的设计
➢ 紧急停车系统。识别事故、危险情况，及时 在危及人身平安或危害设备前能够消除或阻止 危险的产生(chǎnshēng)，或采取措施以防事故进一 步扩张。
第五页，共八十二页。
5
以共用功能为特点的分散控制/共用显 示类型的仪表用方框符号表示(biǎoshì)。
计算机图形符号是一个正六边形。适用 于含有确认为“计算机〞部件的系统。能 鼓励分散控制系统的各种功能。
逻辑和顺序控制的通用图形符号是一个 正菱形。用于没有明确规定的、复杂的、 互连的逻辑和控制系统。
第六页，共八十二页。
6
类
别
仪表
分散控制 共用显示 共用控制
(完整版)HGT20511-2014信号报警及连锁系统设计规范
《信号报警及连锁系统设计规范HG/T20511-2014》《信号报警及连锁系统设计规范HG/T 20511-2014》是我国化工行业标准，本标准由东华工程科技股份有限公司主编，于2014年10月1日开始实施。
《信号报警及连锁系统设计规范HG/T20511-2014》适用于规范化工系统在信号报警和联锁设计、施工和运行等方面。
1 总则1.0.1 为了统一信号报警及联锁系统工程设计在化工行业的技术要求，推进信号报警及联锁系统工程设计的规范化，达到安全适用、技术先进、经济合理的目的，制订本规范。
1.0.2 本规范适用于化工装置新建、扩建及改建项目信号报警及联锁系统的工程设计。
1.0.3 信号报警及联锁系统的工程设计除应符合本规范要求外，尚应符合现行国家有关标准的规定。
2 术语和缩略语2.1 术语2.1.1 基本过程控制系统basic process control system对来自过程的、与该系统相关设备的以及操作员的输入信号进行响应，并产生输出信号使过程及与该系统相关设备按要求方式运行的系统。
该系统不应执行安全完整性等级大于或等于1的仪表安全功能。
2.1.2 开关量digital variable开关量是只有两个数值的变量，用来表示事物或事件的状态。
也称为"数字变量"。
2.1.3 诊断覆盖率diagnostic coverage诊断测试检测的部件或子系统的失效率与总失效率之比。
诊断覆盖率不包括由检验测试检测到的任何故障。
2.1.4 故障裕度fault tolerance在出现故障或误差时，功能单元继续执行要求功能的能力。
2.1.5 逻辑控制器logic solver本规范逻辑控制器是指执行一个或多个逻辑功能的设备，它既可以是一个基本过程控制系统的一部分，也可以是安全仪表系统的一部分。
2.1.6 最终元件final element本规范最终元件是指执行预先设定的动作，使过程达到顶定状态的设备，如阀门、电机等，它是联锁系统的组成部分。
轨道交通计算机联锁系统的设计原理与实践
轨道交通计算机联锁系统的设计原理与实践随着城市交通日益拥堵和人们对出行安全性的要求提高，轨道交通成为了现代城市中一种重要的交通方式。
为了保障轨道交通运行的安全和高效，计算机联锁系统在轨道交通管理中起着至关重要的作用。
本文将探讨轨道交通计算机联锁系统的设计原理和实践过程，并介绍其在轨道交通运行中的重要作用。
一、设计原理1. 系统架构轨道交通计算机联锁系统的设计原理基于分布式系统架构。
该系统由多个子系统组成，包括车站子系统、区间子系统、运行控制中心子系统等。
每个子系统都可以独立工作，同时又能够进行信息的交换和共享，从而实现整个轨道交通系统的协调运行。
2. 数据传输与处理计算机联锁系统通过各个子系统之间的数据传输和处理来实现安全控制。
数据传输通常采用分布式网络，如以太网等。
各个子系统之间通过网络实时传输运行状态、指令等信息，并对接收到的数据进行处理和判断。
3. 安全逻辑与算法计算机联锁系统的设计原理依赖于一系列安全逻辑和算法来实现安全控制。
其中，最基本的安全逻辑是确保车站、区间以及列车之间的相互排斥。
通过判断各个位置上的信号状态、道岔状态等信息，联锁系统可以实时监控轨道交通的运行状态，并进行相应的调度和控制。
二、实践过程1. 系统规划与设计轨道交通计算机联锁系统的实践过程从系统规划与设计开始。
在规划阶段，需要确定系统的功能需求、架构设计和实施方案等，并制定相应的设计方案和技术要求。
在设计阶段，需要进行子系统的详细设计和接口设计等工作，确保系统的功能和性能符合需求。
2. 软硬件部署计算机联锁系统的实践过程中，软硬件部署是一个关键步骤。
软件部署包括系统软件的安装和配置，以及子系统软件的部署和调试等。
硬件部署包括安装计算机设备、网络设备和传感器等，确保系统的稳定运行。
3. 联锁逻辑编程联锁逻辑编程是计算机联锁系统实施过程中的核心任务。
通过编写联锁逻辑程序，可以实现对轨道交通系统的安全控制。
程序编写需要考虑各个位置上的联锁关系、运行条件以及异常情况的处理等，确保系统可以正确地判断和控制。
计算机联锁系统介绍与设计
计算机联锁系统介绍与设计发布时间：2022-09-19T06:17:44.032Z 来源：《科技新时代》2022年（2月）4期作者：安禹学徐华祥[导读] 计算机联锁是以计算机技术为核心，采用了通信技术、可靠性技术与容错技术以及“安禹学徐华祥中车青岛四方机车车辆股份有限公司，青岛 266111摘要计算机联锁是以计算机技术为核心，采用了通信技术、可靠性技术与容错技术以及“故障—安全”技术实现车站联锁要求，自动实现车站内的道岔、信号机和进路之间的控制的技术，它是确保铁路系统安全、高效行车所必需的一种重要保障设施。
在计算机联锁系统中，上位机用于人机交互，用来接收工作人员输入的操作指令，经过联锁机的逻辑运算控制车站信号设备工作，并将信号设备的工作状态通过上位机表示出来，实时监控信号设备运行。
第一章绪论1.1 计算机联锁的背景随着我国铁路运输事业的不断进步和发展,高密性以及快捷性都成为其主要的发展目标和方向,许多联锁设备无法满足对安全方面越来越高的要求。
从技术上来看,电气式联锁和机械式联锁是我国铁路信号控制技术发展的两个阶段。
随着计算机技术理论的完善，发展出了计算机联锁。
目前我国现有的主要干线铁路均采用计算机联锁系统国内外1.2 国内外研究现状分析1978年世界上第一套新型的微机联锁设备在瑞典哥德保市诞生以来，各个地区的新型计算机联锁设备和系统技术都发展得相当迅速。
瑞典作为目前世界上最早的自主开发且通过自主创新设计成功研制广泛应用于国际的计算机联锁的技术国家之一,其生产技术上的发展周期可以大致划分表现为两个主要时期,第一代微机产品主要就是采用了传动继电器技术来进行控制供电信号及道岔,并且还首次具备了控制轨道传动的专用继电器。
第二代系列产品的道岔和信号系统设计采用了更为安全的一种无接点控制电路。
1985年前在哈尔斯堡站首次投入使用了该产品系列。
西德国铁1979年决定自主研制第一套微机联锁,自1983年起就开始由西门子、劳伦茨、 AGE 公司联合研制,1985年12月,联锁铁路首套微机联锁设备在慕尼黑地区正式交付投入运营。
计算机联锁工程设计毕业设计
计算机联锁工程设计毕业设计计算机联锁工程设计是指利用计算机技术对联锁系统进行设计和优化的工作。
联锁系统是一种用于控制列车运行的安全设施，它确保了列车在铁路上安全、顺畅地运行。
传统的联锁系统依靠人工操作和机械元件来完成列车运行的控制，但随着计算机技术的飞速发展，计算机联锁系统被广泛应用于铁路交通管理中。
计算机联锁工程设计的目标是利用计算机技术优化联锁系统的设计和运行效率，提高铁路交通管理的安全性和效能。
计算机联锁系统设计需要完成以下几个主要任务：首先，需要对铁路交通流量进行调查研究，了解铁路交通的运行规律和瓶颈；然后，需要对联锁系统的结构和功能进行分析，并根据铁路交通的特点和需求确定系统设计的目标和要求；接下来，需要进行联锁系统的硬件和软件设计，确定系统的拓扑结构和通信协议，并编写相应的程序代码；最后，需要进行联锁系统的仿真和测试，并根据实际运行情况对系统进行优化和改进。
在计算机联锁工程设计中，需要考虑的主要问题包括系统的可靠性、安全性和实时性。
系统的可靠性是指系统在长时间运行中的稳定性和可靠性，需要对硬件设备进行质量控制和故障处理。
系统的安全性是指系统在被攻击或出现意外情况下的保护能力，需要对系统进行安全防护和监控。
系统的实时性是指系统对于铁路交通变化的快速响应能力，需要对系统的通信和计算性能进行优化。
计算机联锁工程设计的实施需要具备一定的技术和经验，需要对计算机网络、通信技术、软件开发和系统集成等方面有一定的专业知识和技能。
此外，还需要对铁路交通运行和管理有一定的了解和研究，以便能够根据实际需求进行系统设计和优化。
总之，计算机联锁工程设计是一项综合性的、技术密集型的工作，需要综合考虑多个因素，包括系统的安全性、可靠性和实时性等。
通过合理的设计和优化，可以提高铁路交通管理的效能和安全性。
HGT_20573-2012分散型控制系统工程设计规范
HGT.20573-2012分散型控制系统工程设计规范前言 (v)1 范围 (1)2规范性引用文件 (1)3术语定义和缩略语 (1)1.1术语定义 (1)1.2缩略 (4)4DCS总体要求4.1基本技术要求 (5)4.2应用要求 (6)4.3硬件配置要求 (7)5DCS工程设计原则与职责分工 (7)5.1设计原则 (7)5.2职责分工 (7)6控制站（过程控制站） (8)6.1控制站功能 (8)6.2控制站构成 (9)6. 3控制站技术要求 (9)7操作员站 (10)7.1操作员站功能 (10)7.2操作员站构成 (10)7.3操作站员技术要求 (11)8工程师操作站 (12)8.1工程师操作站功能 (12)8.2工程师操作站构成 (12)10.3软件组态文件 (14)10. 4 软件组态 (14)11DCS工程设计程序 (15)11.1基础工程设计.................................................................1511.2详细工程设计 (15)12DCS控制室设计 (16)13DCS供电、接地、防雷系统设计 (16)13.1供电系统设计 (16)13.2接地系统设计 (16)13.3防雷系统设计 (16)14DCS验收测试、安装、联调与投运 (16)14.1DCS验收测试 (16)14.2DCS 安装 (17)14.3DCS联调与投运 (17)附录A DCS技术规格书编制要求 (18)A. 1 概述 (18)A.2买卖双方职责及供货范围 (18)A. 3 DCS硬件配置及功能要求 (18)A.4 DCS技术要求 (19)A.5 DCS软件要求 (19)A.6控制室设计要求 (19)A.7供电、接地、防雷系统设计要求 (19)A. 8端子柜及安全栅/隔离器柜 (20)A.9备品备件及专用工具 (20)A. 10文件资料 (20)A. 11 工程管理 (20)A. 12 验收测试 (20)A. 13 培训 (21)A. 14初步的I/O清单...............................................................21本规范用词说明 (22)附：条文说明 (23)分散型控制系统工程设计规范1总则1.0.1本规范规定了 DCS的技术要求、DCS工程设计程序与任务，以及DCS技术规格书编制要求。
HGT 20511-2014信号报警及连锁系统设计规范
《信号报警及连锁系统设计规范HG/T20511-2014》《信号报警及连锁系统设计规范HG/T 20511-2014》是我国化工行业标准，本标准由东华工程科技股份有限公司主编，于2014年10月1日开始实施。
《信号报警及连锁系统设计规范HG/T 20511-2014》适用于规范化工系统在信号报警和联锁设计、施工和运行等方面。
1 总则1.0.1 为了统一信号报警及联锁系统工程设计在化工行业的技术要求，推进信号报警及联锁系统工程设计的规范化，达到安全适用、技术先进、经济合理的目的，制订本规范。
1.0.2 本规范适用于化工装置新建、扩建及改建项目信号报警及联锁系统的工程设计。
1.0.3 信号报警及联锁系统的工程设计除应符合本规范要求外，尚应符合现行国家有关标准的规定。
2 术语和缩略语2.1 术语2.1.1 基本过程控制系统basic process control system对来自过程的、与该系统相关设备的以及操作员的输入信号进行响应，并产生输出信号使过程及与该系统相关设备按要求方式运行的系统。
该系统不应执行安全完整性等级大于或等于1的仪表安全功能。
2.1.2 开关量digital variable开关量是只有两个数值的变量，用来表示事物或事件的状态。
也称为"数字变量"。
2.1.3 诊断覆盖率diagnostic coverage诊断测试检测的部件或子系统的失效率与总失效率之比。
诊断覆盖率不包括由检验测试检测到的任何故障。
2.1.4 故障裕度fault tolerance在出现故障或误差时，功能单元继续执行要求功能的能力。
2.1.5 逻辑控制器logic solver本规范逻辑控制器是指执行一个或多个逻辑功能的设备，它既可以是一个基本过程控制系统的一部分，也可以是安全仪表系统的一部分。
2.1.6 最终元件final element本规范最终元件是指执行预先设定的动作，使过程达到顶定状态的设备，如阀门、电机等，它是联锁系统的组成部分。
石油化工紧急停车及安全联锁系统设计导则
石油化工紧急停车及安全联锁系统设计导则在石油化工领域，生产过程中往往涉及高温、高压、易燃、易爆、有毒等危险因素，为了保障人员生命安全、设备正常运行以及避免环境污染等重大事故的发生，紧急停车及安全联锁系统的设计至关重要。
本文将详细阐述石油化工紧急停车及安全联锁系统的设计导则，以帮助相关工程技术人员更好地理解和应用。
一、紧急停车及安全联锁系统的定义与作用紧急停车系统（Emergency Shutdown System，简称 ESD）是指在生产过程中，当出现可能导致严重事故的异常情况时，能够迅速采取措施使生产装置停止运行，以保护人员、设备和环境的安全。
安全联锁系统（Safety Interlock System）则是通过一系列的逻辑关系和控制措施，确保生产过程在安全的条件下进行，防止误操作和危险情况的发生。
其主要作用包括：1、迅速响应异常情况，如压力过高、温度超限、流量异常等，及时停止生产过程，避免事故的扩大。
2、防止人为误操作，通过联锁逻辑限制不允许的操作顺序和条件。
3、保护关键设备，如压缩机、反应器等，避免因异常工况而损坏。
二、设计原则1、可靠性原则系统必须具备高度的可靠性，能够在恶劣的工业环境下长期稳定运行。
采用冗余技术，包括硬件冗余（如传感器、控制器、执行器等）和软件冗余，以提高系统的容错能力。
2、安全性原则系统的设计应遵循相关的安全标准和规范，确保在任何情况下都能优先保障人员和环境的安全。
安全等级应根据风险评估结果确定，并采取相应的安全措施。
3、独立性原则紧急停车及安全联锁系统应独立于基本过程控制系统，以避免受到其他系统故障的影响。
同时，其电源、通信、控制回路等也应相互独立。
4、易操作性原则系统的操作界面应简洁明了，易于操作人员理解和使用。
在紧急情况下，能够迅速采取正确的操作。
5、可维护性原则系统应具备良好的可维护性，便于故障诊断、维修和更换部件。
同时，应提供完善的技术文档和培训资料，以便维护人员进行维护工作。
过程控制的要求
1、过程控制的要求：安全性、稳定性、经济性2、过程控制设计的步骤：a确定控制目标b选择被控参数c 选择控制量d确定控制方案e选择控制策略f选择执行器g 设计报警和联锁系统h系统的工程设计i系统设计调试和整定调节器的参数3、过程控制系统的分类：a结构不同的控制系统(反馈控制系统、前馈控制系统、前馈_反馈复合控制系统）b设定值不同的控制系统（定值控制系统、随动控制系统、顺序控制系统）4、衰减比：衡量系统振荡过程衰减程度的指标（两个相邻的同向波峰值之比）衰减率：衡量衰减程度的另一指标（一个周期后波动幅度衰减的程度）超调量：最大动态偏差占被控量稳态值得百分比残余偏差：过渡过程结束后，被控量新的稳态值与设定值之间的差值5、电动单元组合（DDZ）仪表、气动单元组合（QDZ）仪表6、模拟仪表的信号可分为气动仪表的模拟信号与电动仪表的模拟信号气动仪表的输入/输出模拟信号统一使用0.02~0.1MPa的模拟气压信号。
过程控制系统的模拟直流电流信号为4~20mADC,负载电阻为250欧，模拟直流电压信号为1-5VDC.第二章1、最大绝对误差：仪表的实测示值x与真值Xa的最大差值相对误差标称相对误差引用误差2、仪表的精确度是仪表检测误差的一种工程表示，是用来衡量仪表测量结果可靠性程度最重要的指标。
仪表的精度可分为若干个等级，其等级可用去掉最大引用误差中的+—和%来表示例：某仪表的最大引用误差为+—0.5%，则该仪表的精度等级为0.5级;某仪表的最大引用误差不超过+—1%，则该仪表的精度等级即为1.0级。
3、热电偶的测温原理P29 热电偶回路中热电动势由温差电动势两部分组成4、冷端延伸与等值替换原理P30(计算题中间温度定值）P32例2—15、压力：指垂直于单位面积的力表压Pg：指绝对压力与当地大气压力之差负压pv(真空度）：指当绝对压力小于大气压力时，大气压力与绝对压力之差（结合P43图2-29）6、体积流量：瞬时流量累积流量重量流量：瞬时流量累积流量质量流量：瞬时流量累积流量标准状态下的体积流量温度为20度，压力为一个标准大气压7、物位主要包括：液位料位界位8、红外式检测原理：根据气体对红外线的强吸收特性，特含有红外线的光源通过被测气体，使被测气体吸收红外辐射能并将其转化为热能，进而利用传感元件测量外线辐射能的大小，最终达到检测被测气体成分的目的。
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控制系统与联锁系统的工程设计
控制系统与联锁系统的工程设计
引言
在国家工业建设快速发展，能源供应日趋严峻、环保问题逐被关注的形势下，流程工业生产的节能、降耗、减排，以及安全等问题，越来越被人们更加重视起来。
对于化工自控设计专业来说，这些问题都涉及到如何提高工厂自动化水平、如何搞好生产过程控制系统与安全联锁系统的工程设计问题。
室领导安排给室年青人员讲讲这方面的有关问题，特别是结合合成氨装置的复杂控制系统(包括先进控制系统)、安全联锁系统设计问题作些介绍。
根据室里安排意见，在控制系统设计方面，我先介绍流程工业中自动控制系统设计与先进控制系统应用现状，然后介绍国外大型合成氨装置先进控制系统应用情况。
在安全联锁系统设计方面，介绍下安全联锁系统设计的设计原则、基本设计要求、SIS配置要求，以及合成氨装置联锁系统逻辑框图设计的有关问题。
对于上述介绍中涉及到的一些新技术，如先进控制系统、管控一体化系统、信息管理系统等，由于缺少实用经验，一知半解，认识肤浅，只能给大家起个抛砖引玉作用，期望大家今后结合工程多加探讨，抓住机会积极实践，为我公司自控设计技术的发展而努力。
第一部分控制系统设计
化工装置中的自动控制系统有的起到生产过程物料平衡，有的起到生产安全保护，有的直接关系生产装置的节能、降耗、保质、增产问题。
工程设计中，研讨、制订自控系统的设计方案及控制策略，使自控系统能发挥精确、有效、可靠、稳定控制作用，是
自控工程设计一项重要任务。
化工装置自控工程设计，按照化工行业自控设计规范的设计分工，先由工艺专业向自控专业提交工艺流程图(PFD)、主要控制系统说明、物料平衡表等设计条件，再由自控专业制订控制方案、确定控制系统有关配置，完成工艺控制图(PCD)。
然后在系统专业发表的初步P&ID的基础上完成自控系统的结构设计。
并据此完成仪表回路图、复杂控制系统原理图、DCS监控数据表等设计文件。
当前，由于绝大多数工程设计项目的工艺流程是套用现有流程，也就不再绘制PCD，即使流程与控制系统有变化，也只在P&ID上面作修改即可。
在这种情况下，虽然节省很多人工时，但对老流程的控制系统设计是否需要改进，对新流程控制系统的控制方案与控制策略是否体现新形势要求等问题则缺少研究。
然而随着工业建设形势的发展，前述的一些研究工作是不可忽视的。
1 当前国内流程工业中自动控制系统设计状况
流程工业中的典型行业是化工、石化、石油等行业，当前，这些行业设计的自动控制系统基本上都属于以反馈控制为基础的经典控制论范畴，采用PID控制规律。
随着现代控制论问世，先进控制系统中的多变量预测控制策略在流程工业中得到应用。
相对于经典控制论而言，现代
控制论的特点是用状态方程式的一阶微分方程来描述控制对象，运用力学等数学成果建立多输入输出的系统，解决反馈控制的稳定性、时间响应特性以及频率响应特性等问题。
经典控制与现代控制比较
经典控制现代控制
传递函数状态方程式、解析时间域
只针对系统的输入输出解析除输入输出外，还考虑内部状态解析单输入、单输出多输入、多输出
时间不变线性系统时变系统，非线性系统
简单单一的控制对象更复杂多样的控制对象
1.1 先进控制含义
在动态环境中，基于模型借助计算机的充分计算能力，为工厂获得最大利润而实施的运行和技术策略。
这种策略实施后，系统运行在最佳工况，实现所谓“卡边生产”。
先进控制能够适应复杂动态特性、时间滞后、多变量、不可测变量、变量受约束等情况，在操作条件变化时依然有良好的控制效果。
1.2 先进控制策略的类型
·多变量预测控制
·自适应控制
·推理控制
·专家控制
·模糊推理控制
·神经元网络等
多变量预测控制是比较适合流程工业应用的一种控制策略，也是流程工业中应用锝最多的一种控制策略。
1.3 多变量预测控制
预测控制是一种基于模型的计算机算法。
它利用预测模型来预估过程未来的输出状态与设定值之间的偏差，采用滚动式的最优化策略计算当前的控制输入。
预测控制是先进过程控制技术中最有代表性的一种策略，因为它对数学模型要求不高，能直接处理具有纯滞后的对象，有良好的跟踪性能等优点。
(1) 多变量预测控制的基本原理
基本原理是模型预测、滚动优化、反馈校正，它需要过程的动态模型。
模型预测基于预测模型，预测模型能够是状态方程、传递函数、线性稳定对象的阶跃响应与脉冲响应非参数模型等。
预测控制的最主要特征是在线优化，在线优化是即在过程的每一时刻计算出相对于该时刻的优化性能指标来实施控制，滚动优化即优化功能是重复进行的。
反馈校正用来弥补预测模型控制的不足。
由于预测模型只是对对象动态特性的粗略描述，实际系统中存在非线性、事变、模型失配、干扰等，这些因素造成的影响只有采用反馈校正来克服。
(2) 多变量预测控制的基本算法
预测控制的基本算法包括5个方面：
预测模型：描述系统动态行为的基础模型
参考轨线：避免过程急剧变化，要求输出按期望的平缓曲线达到设定值
在线校正方式：克服预估值不可能与实际值相符的问题
控制输入的优化方式：时域优化
在线“滚动”实现方式：输入一组优化值
1.4 先进控制在石化、石油行业应用情况
近十来年国内石化、石油行业在新建工程项目以及技术改造项目上应用先进控制技术的实例很多，其应用业绩在国内处于领先水平。
到底的不完全统计，中石化已在20多家炼化企业的100多套重点生产装置上实施先进控制技术，中石油在38套生产装置上实施先进控制技术。
实施先进控制技术的炼油装置有常减压、重油催化裂化、蜡油催化裂化、连续重整、芳烃抽提、延迟焦化、加氢裂化、气体分馏环丁砜抽提油品调和等，实施先进控制技术的石化装置有乙烯裂解、聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈、轻烃分离、丁二烯、苯乙烯、二甲苯分离、对二甲苯、氯乙烯，以及甲醇、丁辛醇、合成氨、聚甲醛、有机硅、纯碱等化工装置。
2 先进控制在合成氨装置上的应用
美国原凯洛格公司于上世纪80年代在合成氨装置上开发的先进控制技术，在美国及世界上其它地方的一些合成氨装置上得到应用，并取
得了较好的经济效益。
前几年经过技术交流，我公司得到一些简单资料，现将凯洛格合成氨装置的先进控制系统(简称APC)介绍如下：
2.1 APC控制策略
凯洛格合成氨装置的APC是多变量预测控制。
APC的作用是，减小关键过程参数的变化，减少外界扰动对过程操作的影响，执行较好的操作与管理，提高经济效益。
APC控制策略是
H2O/C 控制；
H/N 控制；
残余甲烷；
合成塔温度控制；
驰放气控制；
原料气潜氢控制。
2.2 APC的效能
改进生产操作与管理：
减少外部条件造成的偏差；
减少装置内部相互干扰；
减少气体成分变化造成的偏差；
改进原料气利用效率；
实现工厂信息管理。
2.3 经济效益：
产量增加1～2%；。