公司典型联锁系统.doc

第七章 公司典型联锁系统0 h+ C0 i+ G8 n/ Y4 n一、 概述% O9 e& m+ B8 y# B 随着炼油装置和化工装置的规模大型化，设备复杂化，自控设计必须设置较完全的安全信号联锁系统。设置联锁系统的基本思想是把“生产”与“安全”正确统一起来，从“安全第一”观点出发，保证不发生设备和人身事故，从而确保装置的平稳生产。$ q5 a2 ; 2 C% m# L（一） 锁系统作用及内容. e6 _4 G7 s/ v& f& o: q/ F 联锁系统包括开车系统和停车系统。开车系统是指开车前及开车过程中条件限制，如压缩机油路系统不正常不能启动主机，加热炉的燃料气压力不正常不具备复位条件等。这些实质上是锁住系统或叫做防止故障发生系统，是开车条件。而停车系统是在故障发生时，利用联锁保护系统使某些设备停车，或使某些设备，阀门动作（开闭）。联锁停车系统其重要性，紧迫性远比开车系统大得多。7 O O7 Q2 + H& w# S+ Sg% T联锁系统实质上是一种自动操纵系统，联锁内容一般可分为四个方面：2 d. E! B; G1 o$ D- F0 T( a. V0 W1、由于工艺系统某参数越限（联锁值）而引起的联锁动作，简称“工艺参数联锁”。如加热炉停车系统。& T0 V4 Y2 L% 0 F2、转设备本身或机组之间的联锁，称为“机组联锁”。如催化烟机停车系统。3 D( C7 s8 _5 T# o3、程序联锁。能按一定的程序或时间次序对工艺设备进行控制操作。如PSA装置换热器的切换。. I, C4 r& _/ ) i4、用机组的启动联锁，即单机的开停车。- S* V5 6 Q/ R. H（二）、炼化公司装置联锁系统特点：/ Xw) Z% O$ J$ $ g) A( h1、 系统电源：为保证安全联锁系统正常发挥作用，联锁系统一般用不同的二种电源，它们是不间断电源UPS和普通电源GPS。. w2 O* N$ _/ Y3 Z7 c h ) M2、 元件：联锁系统用到的是带有触点式继电器，而不用无触点的晶体管开关电路，是由于与固定元件相比，继电器受外界干扰而产生误动作较少，可靠性高。- H+ B( d% U % d3、发讯元件：如温度元件、压力开关、液位开关等直接安装在现场，以减少中间转换环节，其开关动作正确及时地反映状况。如果是模拟量，则用报警设定器转换成开关量进入联锁系统。, F5 : ( Zt+ S& M5 H1 u; g4、 系统自身的可靠性) |/ t0 c* y9 T+ q4 Y基于把联锁系统本身故障，如压力开关接触不良，线路中断及继电器故障等，作为停车系统动作一并考虑，为此，采用下列措施：2 y- ? b, 3 ) h(1) 联锁用发讯开关，在工艺正常条件下处于闭合状态，这样就能把接触不良或机械损坏造成的开关断开情况及时反映出来。& ?! J( f4 y, z/ w(2) 线路中的继电器，在工艺正常时处于激磁状态。这样，可避免工艺正常继电器不带电的线路在事故时一时激磁不了的缺点。: T5 m; o B, E& K$ m(3) 工艺正常时电磁阀等终端元件也处于带电状态。) # a: a0 j$ 1 f* W8 s(4) 为了避免元器件的误动作，现场设备采用三重冗余。8 M / d9 E- M 3 w5、 联锁系统采用紧急停车系统(ESD)* O4 j2 w; T1 C4 2 R, J1 A+ s为了提高联锁系统的可靠性，控制系统配置冗余的ESD紧急停车系统，我公司在用的有TRICONET系统，霍尼韦尔公司的FSC系统，西门子公司的ESD系统。ESD系统是以容错系统结构为基础的自动保护系统，应采用始终同步工作的双重化中央处理器和可灵活组态的I/O模块。能做到毫秒级事件的记录，以便对系统本身和过程发生的每一个故障，或导致过程停车的因素都能及时地和按实际发生的时间记录下来。要得到德国技术监督局组织的TUV认证。4 P c8 Q1 Q- k. w7 联锁系统采用两种报警，一种是轻故障，提醒工艺人员注意，不会引起停车；另一种是重故障，去切断系统进料，在重故障发生前有轻故障预报警，以这种方式引起操作者警惕。d * ; u) K, % S# i) g0 Z6、 第一事故信号记录I; K& x/ S; q* a联锁系统设有第一事故信号功能，即当某一工艺参数越过联锁值，往往引起其它参数越限，结果数个工艺参数一起越限报警。为了分析第一事故原因，设有ESD的联锁系统，均设有第一事故记录仪;用继电器构成的联锁系统，闪光表示第一事故，平光表示第二事故，而灯灭表示正常。0 O# : e3 : o+ B9 n- ?. , ) j # B9 Vj 4 o/ f E* w2 Z 第一节 门电路介绍 L3 D I % ?, z门电路介绍：3 t5 + G$ F1 F- x6 a1、“或”门 其符号、关系式及真值表如下：4 |/ Q7 S2 p9 S3 L 5 I4 r7 d/ Q0 ?0 u% h+ I, / c9 m/ I ; 4 X% p4 Ag k 0 o6 r 9 Y) i* u; R5 ?& W真值表: ! k7 t. 6 H4 h4 ; NA 0 1 0 1$ s: . x+ P! o/ p6 k5 O B 0 0 1 1$ e5 S% q3 E& C C 0 1 1 19 3 c: x2 q V& u+ X: o0 当输入信号A、B均为“0”时，输出C为“0”。当输入信号A、B均为“1”或其中之一为“1”时，输出信号C为“1”。; ; 1 k2 / y0 X+ U. 7 D2、 “与”门 其符号、关系式及真值表如下： O9 h$ / V D0 A+ S& $ n, IG) q; F, R 0 H: K3 y4 j7 J R; % n/ _% k7 D/ B/ S1 n! J7 B: T& 真值表: _% U w. U8 I5 D% W. L A 0 1 0 1 b( Q0 7 s% FB 0 0 1 10 I+ n6 _1 g! N; h: P C 0 0 0 1/ U& H H# k4 & Z* l+ 当输入信号A、B均为“1”时，输出信号C为“1”。当输入信号A、B均为“0”或其中之一为“0”时，输出信号C为“0”。 I- k* f7 n7 H0 M3、 “非”门 其符号、关系式及真值表如下：9 W- n8 s1 C# h9 p( g; m- Y 0 V2 |- V( r: r7 L% r7 V% C: z3 c( |4 h& T y1 . E 真值表: j3 I7 H0 B( i/ EA C 4 g # QR# _& Q0 1 ( k3 r; k# S! N$ V$ c5 W3 T4 Y4 w 1 0 ! Z$ t- S! n6 K# A: O1 U 当输入信号A、为“0”时，输出信号C为“1”。当输入信号A为“1”时，输出信号C为“0”。 ; W. O# r i2 a4 Y) Y4、“与”“或”门组合实例 其符号、关系式及真值表如下：, u4 D/ a. ! O) r0 l U$ g3 E_6 H+ q; j! b8 z7 + |5 ?3 i/ Vk # J C3 $ t* 5 r( n$ x; b X Y3 x! o& e# u5 I* K% B# _ 真值表2 m/ l9 M b6 f5 K t( M A 0 1 0 1 A,B不管什么1 i5 d4 B9 J/ O6 T5 F5 _# a# HB 0 0 1 1 B, g# O0 % F5 D& a6 F2 y C 0 0 0 0 1) T: R) ; l/ R/ uD 0 0 0 1 19 G( W% c/ 9 J只要输入信号C为“1”时，不管A、B输入信号是什么，输出D始终为“1”；当输入信号C为“0”，只有输入信号A、B均为“1”， 输出D为“1”，除此之外，输出D为“0”。& J8 C) Z6 4 h! Q5、 “或” “非”门组合实例 其符号、关系式及真值表如下：* y! f& v ?: o/ l9 A , E$ U/ Ed1 q$ V& N; k& t3 U. j; X( A6 V* a s 2 s ! I$ V5 F$ C ! i1 xE0 q. F 真值表/ U8 F6 E; U! c; Z6 L A 0 1 0 14 a1 s! e* e# Q+ T) l& m* x4 iB 0 0 1 1; k. F* T TP, Z- B# A7 S5 C$ nC 1 0 0 0A& D/ _! 6 v6 i9 x只要输入信号A、B其中之一为“1”时，输出C始终为“0”；当输入信号A、B均为“1”时，输出C才为 “0”。 q+ n$ G( |1 ?: V6、 逻辑与负逻辑, N% 9 Q& q, Y正逻辑：把高电平表示为“1”，把低电平时表示为“0”，按这样规定工作的逻辑。它以停车状态为标准，设计的逻辑图运用在开车系统。! R6 ; - |, j: g& h负逻辑：把高电平表示为“0”，把低电平时表示为“1”，按这样规定工作的逻辑。它以运行状态为标准，设计的逻辑图运用在停车系统。8 : B1 I$ f ; e! t) wY$ M5 C7 r! ( u; Ip- l/ Z7 L% * J A第二节 继电路电路介绍3 % Sm3 b2 F& U$ o5 _+ u, 7 L一、 常用联锁元件介绍：1 G$ 4 _% W! 1、 继电器：继电器是自动化基本元件之一，当某些参数达到预定值时，使电路发生功能的改变，它起着传递讯号的作用。常用的继电器，按其用途不同分为：（一）、信号继电器，（二）、中间继电器，（三）、时间继电器，（四）、电流电压继电器、（五）、干式舌簧继电器，（六）、其它继电器。在实际中普通使用的是信号继电器、中间继电器和时间继电器。+ a8 j8 g, r6 u) ?- : V& H1 P信号继电器：作动作指示，操作频率高，动作快，寿命长，触头容量较小。# ; j) F& Y中间继电器：实质上是电压继电器，但触头较多，触头容量较大，通过它来增加控制回路或起讯号放大作用。% D0 R4 P, k5 F( I* B8 e! I时间继电器：继电器从接受讯号至执行元件动作，具有一定的时间间隔。按延时方式分：接通延时和断开延时。接通延时是指接通控制电源时刻开始延时，达到预定时间后，执行继电器吸合；断开延时是指接通控制电源后，控制端闭合，则执行继电器立即吸合。从控制端断开时刻开始延时，达到预定时间后，执行继电器释放。/ F8 P* V, y1 s. 6 x2 p8 r使用方法及注意事项：（1）在使用时必须核对其额定电源电压与将接的电源电压是否相符，直流型不要将电源的正负极搞错。（2）必须按接线标记图正确接线，触点电流不允许超过额定值。要注意常开和常闭触点。（3）继电器用于直流电路时，应在接通与断开电路的触头间加熄弧电路。（4）时间继电器顶面刻度的延时时间可以调整，并要注意真正的延时时间。1 3 5 n3 k# o6 E. N6 d; R8 B5 R2、 电源/ g5 R! i: U. Y+ a联锁电路一般用双电源供电，有UPS和GPS。UPS是不间断电源，GPS是普通电源通过稳压电源而得到。使用时注意事项：（1）必须按接线端子图正确接线；（2）接通电源前，必须核对其输入电压是否与额定输入电压相符，输出接线有否短路。（3）UPS或稳压电源接上负载后输出电压、负荷电流是否正常。3 Q# z6 O4 C# z+ D r3、 电磁阀3 5 w?! ?m! _) uL在控制系统中，电磁阀按工艺过程中的要求操作阀门，以控制管道中的物料。它有两种，一种是电磁阀直接安装在工艺管道中，通过阀门的介质是工艺物料；另一种是电磁阀控制干净的压缩空气，通过电磁阀的气路切换，控制执行机构，操纵阀门，从而控制管道中的物料。我公司使用最多的是气路电磁阀。它有二位三通、二位四通和二位五通。二位三通一般多用于单作用气缸、气动执行机构及其它自动控制系统，进行气路的自动切换或程序控制。一般是选用常闭式，它有三个接管口：P（进气口），A（工作口）O（排气口）。当电磁阀通电时进气口P通工作口A，排气口O断路；当电磁阀断电时，利用弹簧复位，使进气口P断路而工作口A通排气口O。二位四通和二位五通一般用于双气缸执行机构。使用时要注意1)一般应选用长期带电的电磁阀，重要联锁系统宜采用双三通电磁阀，即两个电磁阀并联运行，以防止电磁阀出故障。（2）应注意防爆等级。（3）要注意电磁阀的电压。（4）应沿水平方向竖立安装。 b) U0 7 J+ 0 h- Y& h二、 联锁接线图介绍：2 u/ % k: dP, 0 I/ 0 下面介绍联锁系统采用继电器线路组成各种的逻辑电路，以负逻辑为例：7 c/ T. L0 t3 V- t（1） 或门4 |0 m; |% G* A1 G; |* p 由于负逻辑，即断电时联锁动作，采用触点的串联组成“或”门，只要任何一个触点断开，都能继电器失电而动作。$ K; ! ; ?* z4 U, f6 M% x8 M（2） 与门 t: D( # C+ s: 6 0 L% u8 d2 由于负逻辑，即断电时联锁动作，采用触点的并联组成“与”门，只要并联触点同时断开，继电器才失电而动作。; v9 E: m$ | 7 b3 e6 _ d（3） 非门 h0 Z5 9 & x) O& c “非”门在实际应用中只是以常开触点代替常闭触点或以常闭触点代替常开触点。1 | k b- m/ w（4）举例说明8 9 0 M+ I6 l! v7 V2 T( a9 3 - N. Y+ F) g6 g) G4 N p4 A+ * m1 4 D2 l5 P, y; 2 x; Z/ c: M) b0 S2 u+ b5 j3 Q, x% 3 3 2 _- i9 d( w# s6 m, d1 U d; . w5 |3 W4 b; _- |o- & S# T- N: U* A/ J) |2 E# UJ8 k9 q6 x& | X! p& t4 G$ O7 J3 y3 z+ j/ P1 I+ k! w) X5 r) J# r: e nk+ S& ( |) K3 ! o9 Y) H当联锁信号R1（1，4）触点断开，由于继电器正常时带电，R2（1，4）常开触点闭合，PBS-1复位按钮接在常闭接点，非门变成常开触点。“或”门是串联，R2失电，R2（1，4）触点断开。此时即使联锁信号消除，R1（1，4）触点闭合，但R2仍失电，即处于自锁状态。如果解除自锁，则按下PBS-1，R2带电，R2（1，4）触点闭合，系统恢复正常。PBS-1与R2组成了自锁与复位用的一个“非”门和一个“与”门。6 d0 X2 H; C8 nr* ?; J第三节 典型联锁系统* E1 R+ ?# ?5 # T1 e8 H1、 自锁与复位4 _9 G7 E5 U R9 g5 U 所谓自锁，就是当事故信号发生引起继电器动作后，而当事故信号自行消除时，继电器仍保持其事故状态不变。( ?9 p/ Q K) n# M 复位：工艺条件均恢复正常，重新开车需投联锁时，必须先解除上述自锁状态，为此，设立联锁复位逻辑。下图所示为最基本的自锁复位系统。1 s9 S: w: N. 2 U( F 此系统由一个“或”门，一个“与”门和一个“非”门组成其工作原理如下：, Y& y) y6 i$ j. g7 K7 X- t( a 0 : I+ h6 , U9 N8 _3 w* o$ k: m: L! x C ? u7 K1 G! + I8 U. p8 N0 X# T% F* Q: d8 B6 |* 9 w3 . F! . s, h3 E0 / G1 P) W% S# ! , D9 s3 E3 k; g- BC4 当联锁信号发出A=1时，C=A+E=1，由于未按复位开关时，B=0，E=C*D=1，此时尽管A=0，而C仍然保持“1”不变。5 c; |, A5 E% q9 Z4 J当其他条件正常而需要复位时，则只要按下“联锁复位开关”，则B=1，则D=B=0，E=C*D=0，系统就恢复正常。( u& j t( J3 % |2、 联锁自起动0 R$ U- I; l: Q& E1 j5 d% J% 某些工艺联锁，除要求事故发生时发出联锁信号外，还要求在工艺参数不符合时仍然能正常开车，不受联锁信号影响。而且一旦工艺参数正常后，此联锁系统就自动投入起联锁作用，这叫联锁自起动。下面逻辑图进行说明：以氧气流量为例，开车时流量低于联锁值，联锁不投入，到流量上升到联锁值以上时联锁自动投入，如再下到联锁值，联锁动作跳车。0 * w* E8 Y w1 P8 M; O4 d* 3 # n/ C7 P( S* c) x; B8 / B4 i1 Z2 B% y 0 t f4 V$ T: y; % R6 b+ Q$ L8 G$ vU# 3 t8 F: o! M/ Eb) T: N5 o2 L1 7 H I$ T$ H1 h6 e9 N- Z: b; U8 I% E8 s! & |* T8 D: Na、 正常时，A=0，G=A=0，H=G*F=0，I=0，无联锁信号输出。同时，E=B+C= A +C=0及D=I=1，故F=D*E=0。 c+ h0 N; B9 hb、 故障时，A=1，H=G*F=1，I=1，发生联锁信号输出。同时，由于自锁作用，I=1，此时，如联锁信号正常，A=0，H=0，但由于自锁作用I=1，所以仍有联锁信号输出。6 T9 ?$ l* 8 C1 n! Ic、 开车，事故时，I=1，D=I =0，F=D*E=0，C=0，如除A条件外其它条件均正常时，按复位开关J=0，此时，虽然A=G=1，由于F=0，H=0。I=0。这样，A联锁信号存在时仍然正常开车。而一旦A联锁信号正常，A=0，B=1，E=1，F=D*C=1，此时，恢复到a.b状态。8 Y9 m; F7 K6 3 i. x# w6 Z, | 第四节 实际应用6 v8 p) W2 - d/ f# s, J Y5 K1一个带电磁阀的联锁调节阀，当电磁阀激磁时，调节阀可以控制；失电时，调节阀联锁。在开车时，由于1R2继电器失电，工艺要求调节阀能控制。仪表工用短接线短接P1和W1两端子；开车正常后（1R2继电器已经得电），仪表工直接拆除短接线，会发生什么？为什么？/ I: s! g. v2 R: % C( O) I( G5 O$ h( pP2 c1 Q7 Y0 E; H2 , E3 S* v4 H, x7 . i. c7 j% R( s% V+ & r+ x S& r1 + O0 v- U! O1 |3 x0 i2 ) L8 f3 X9 D& I答：联锁调节阀动作，因为现场接通按钮是断开的，1R1继电器还是失电。如果为了联锁阀不动作，现场接通按钮必须按一下。) X% Y6 AQ7 gt6 j, U2、有一个液位联锁系统如下图所示，敞口储罐的水位用一个气动液位变送器进行测量，变送器的输出通过二个压力开关PSHH和PSLL进行高、低联锁信号的设定。压力开关PSHH在储罐液位超过80%时动作，启动出水泵。而压力开关PSLL在储罐液位低于20%时动作，停止出水泵。请回答如下问题：# A3 K$ e+ p5 v3 Z（1） 根据题意，工艺设置这个联锁系统的目的是什么？- i( z G1 n- J（2） 如果变送器故障，输出跑最大，将造成什么后果？2 1 E7 c0 7 L$ Q1 G3 M0 3 Q（3） 计算压力开关PSHH和PSLL的压力设定值。$ V/ O- U* k7 z$ W* S4 _& R0 H（4） 画出这个联锁系统的联锁逻辑图。, 1 Q2 P - H; X* U（5） 你认为应该进行哪些改进来提高这个联琐系统的可靠性？q2 z p+ r4 t M% o1 i/ R- Z) k0 P, i O: C4 G7 r3 t& r6 M7 H$ h* M9 A: X6 T4 x& o 5 w2 9 T6 a- y* u6 c7 w2 # x3 d( C# I f* h* J8 q0 m8 Gq( g8 t6 g& s7 A$ r0 p* * h$ L$ c5 G, v: z7 t, 5 i5 h2 e o( L* l答：1、泵抽空，冒罐，控制! V y/ J4 r5 2、泵抽空/ A5 t/ Y7 v b! _5 |9 h 3、0.84MPa,0.36 MPa0 N, c: w1 T9 ?! X g4.气改电,用液位开关% zW* B; x6 O, e y- 5、 9 n, B6 f) w- g/ G) p! z8 n+ n5 b9 b: , z9 A. x; B; B4 W) - z! S% M; x A6 ) t$ H, Y) IZ A+ j( |: m% C! Q4 u. d# I/ B $ O Q# ?& . v* _9 Q3、 有一台泵，按起动按钮后，泵运行，按停车按钮后，泵停止。请按负逻辑# D9 H4 w& + 9 z画出联锁逻辑原理图，并改写成三菱公司F1的梯形图？ K/ E6 H ; ) W. v7 9 l* g b* P: G+ 5 o5 d! Y- m$ W( + b9 W, Y6 w3 u7 |/ f7 V I! a4 Y. |# J6 N, h1 m: z j. r) r) A# ; w6 I3 l5 W, M |0 D+ R% , E) I+ v8 D2 W1 m6 & y6 F. a; Q2 U( o8 q* H; x) Y$ K0 s0 D* T/ Q5 X400是停止按钮，X401是起动按钮) R+ P; g: M5 ; m+ i4、4116分子筛吸附器程序控制系统5 k; b# 2 H7 w Y! u7 I! S J 本装置中有2台分子筛吸附器V1-1.2，用于吸收工艺气中微量C02、甲醇蒸汽等气体。正常运行时，一台吸附，一台再生，24小时切换一次。整个再生吸附过程共分22步，每步完成几个阀门的开或关，以满足每步的工艺要求。该程序控制是通过控制器LM来实施的。它以控制气缸闸阀气源管路上的电磁阀来控制阀门开、关。另有几个工艺参数将制约切换过程的进行，例在第6步时，若TAZ5（H）仍未正常，此时程序控制系统将停止，待工艺参数符合要求后再进入下一步。/ a9 O B! D+ W8 n8 l, K) S5、合成气压缩机联锁保护系统$ + s9 6 L, ?5 Y! r合成气压缩机4117-K1设置了一套较为完善的机组保护系统联锁，联锁逻辑简图见图。系统总体为一个大“或”门结构，当危及机组安全运行的工艺参数超标（5项）、机组本体轴振动、轴位移超值（9项）及上游装置停车（5项）中任一项发生时，都会使主联锁系统动作，打开机组各段的3个防喘振阀（FCV-101、FCV-102、FCV-103），关闭机组进出口的3个电动阀（MV14、MV15、MV16），并根据工况条件及第一事故起因，打开或不完全打开（予设定）合成气放空阀（HCV-4）。联锁动作后，系统将锁住第一事故信号，以便事后