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一、

安全联锁回路原理

（一）安全连锁的基本概念

1.安全联锁装置的含义

安全联锁装置在工业安全领域应用非常广泛，工厂中暴露着大量的危险源：

旋转的轮子、运动的杠杆等等，如果没有任何的附加防护设置，工人直接接触这类危险源，可能会导致工业事故；为了避免这类事故的发生，可以选择添加额外的防护装置，如：

用防护罩将运动的、旋转的部位与工人隔离。

这种措施可以有效的减少事故发生，但仍不能避免，因为仍有防护装置仍有可能被拆除或打开，为了防止这样的情况，在防护罩上添加一种与设备的开关相连的装置，这个装置有以下两个作用：

一、使防护罩在打开或拆除的情况下，设备无法启动；二、在设备运行中，防护罩一旦被打开，设备就会直接停止。

安全联锁装置的发展并不局限于防护罩之类的防护装置，而是向更加广义的概念发展，但不管如何发展，其中至少包含两个概念：

一、为了安全性；二、必须与设备、机械等控制装置联动。

因此根本上来讲：

安全联锁装置只不过是工业安全领域控制危险源的一种技术措施。

[

在生活中有很多这样的安全联锁装置，最常见的如：

洗衣机，在洗衣机甩干的的过程中，为防止高速旋转的转桶造成意外伤害，一旦洗衣机门被打开，甩干就会自动停止；若洗衣机的门未关闭，甩干也无法启动。

工业领域安全联锁装置应用更加广泛，机械加工的设备（尤其是旋转的设备）中的防护罩一般都会包含安全联锁装置：

如一些剪板机、起重机（司操）、加工中心等。

需要注意的是，安全联锁装置是可以根据自己的需求安装不同的地方，并非一定要求设备自带。

依据更加广泛的概念，限位装置其实也是属于安全联锁装置的一种，如叉车叉齿有一定的安全高度，升到这一高度时，限位装置就会起作用，控制或限制叉车叉齿无法再向上升高。

这里面包含两个概念：

一是安全性：

安全高度；二是与控制装置相联动：

控制叉齿无法再升高。

根据以上的分析，安全连锁概念的内涵很广，既包括安全连锁防护罩装置，还包括紧急停机按钮电路、安全继电器等内容。

下面介绍紧急停止按钮电路和安全继电器的概念和原理。

2.紧急停止按钮电路的含义

紧急停止按钮，业内简称急停按钮。

顾名思义急停按钮就是当发生紧急情况的时候人们可以通过快速按下此按钮来达到保护的措施。

在各种工厂里面，一些大中型机器设备或者电器上都可以看到醒目的红色按钮，标准的应该有标示与"紧急停止"含义相同的红色字体。

要想再次启动设备必须释放此按钮，也就是只需顺时针方向旋转大约45°后松开，按下的部分就会弹起。

在工业安全里面要求凡是一些传动部位会直接或者间接的在发生异常情况下会对人体产生伤害的机器都必须加以保护措施，急停按钮就是其中之一。

因此在设计一些带有传动部位的机器时必须要加上急停按钮这个功能。

而且要设置在人员可方便按下的机器表面，不能有任何遮挡物存在。

另外，急停按钮电路断开的不仅仅是控制电路，更重要的是断开电控系统的主电源，避免电动机等执行元件的误动作，以保证设备和人身安全。

3.安全继电器的概念及安全继电器的运用举例

安全继电器是由数个继电器与电路组合而成，为的是要能互补彼此的异常缺陷，达到正确且低误动作的继电器完整功能，使其失误和失效值愈低，安全因素则愈高，因此需设计出多种安全继电器以保护不同等级机械，主要目标在保护暴露于不同等级之危险性的机械操作人员。

因此，所谓“安全继电器”并不是“没有故障的继电器”，而是发生故障时做出有规则的动作，它具有强制导向接点结构，万一发生接点熔结现象时也能确保安全，这一点同一般继电器完全不同。

安全继电器是一个安全回路中所必须的控制部分（安全回路包括安全输入，控制器，安全输出），安全继电器接受了安全输入（比方说安全光幕、安全门锁）通过内部回路的判断，确定性的输出开关信号到设备的控制回路里。

它的输入输出一般都是冗余的，并且触点都是强制导向的开关。

其实安全继电器说白了就是把2-4个继电器混在了一起，各自的触点很多是互锁的，这样就可以有效地监控外部回路的触点是否熔接，或者有没有短路等现象。

实际上，为了方便安全电路的构成，将安全继电器和其他组件组合配套，把基本的紧急停止电路、安全电路组成电路模块的产品称为安全继电器模块。

下面以pilz公司生产的PNOZx1型急停继电器为例来介绍安全继电器的使用，其外形图如右图所示。

PNOZx1型紧急停止继电器的特性是单通道操作、工作电压为24VAV/DC、具有3个常开和一个常闭触点输出。

一般用于连接E-STOP按钮和复位按钮，可以外接成自动复位或者手动复位。

以下为其内部接线图

外部接线示例1单通道E-STOP接线，手动复位，如下图：

图中S1：

急停按钮S3：

复位按钮

当急停按钮S1按下后常开触点13-14、23-24、33-34都会断开，辅助触点（常闭）闭合，即使急停按钮松开后以上触点都会保持目前状态，除非按压一次复位按钮S3。

外部接线示例2单通道E-STOP接线，自动复位，如下图：

同上，当急停按钮S1按下后常开触点13-14、23-24、33-34都会断开，辅助触点（常闭）闭合，但当急停按钮复位后，以上触点马上改变状态。

（二）电路分析

卷接包设备中关于安全连锁使用最为广泛的就是紧急停止按钮电路和防护连锁电路，下面以包装设备中广泛使用的ZB45为例来讲解安全连锁回路。

1.紧急停止按钮电路

ZB45包装机组所使用的急停按钮有两对常闭触点（21、22和11、12），如下图所示，所有急停按钮的其中一对触点（即21、22）首尾相连，提供动力开关Q2的线包电压；急停按钮的另一对触点（即11、12）分别输入到控制系统以分辨是哪一个急停按钮被按下了。

包装机包括有X2操作台急停S121、X2商标纸部件急停S413、X2出口部件急停、CH控制面板急停和CV按钮板急停S524共5个急停按钮，这里选取辅机的S271和S524急停按钮电路作分析，该分析也同样适用主机部分。

如图+24V电源（421线通过电控柜急停按钮和主机急停按钮送到276线）通过s271和s524的21、22脚相串联的线路给Q2和K12的线包供电，只要其中之一的21、22脚断开（即按钮按下），K12（急停回路）不吸合，Q2（动力开关）就会断开或合不上，避免电机等执行件意外动作造成事故。

如图s271和s524的11、12脚串联线路到卡板N7的24脚，一旦按压其中之一的按钮，对应的24脚指示灯都会熄灭，指示出是什么急停按钮按下了，方面操作和维修。

如果K12得电，而系统接收到有某个急停按钮按下了，或者是系统没有收到有急停按钮按下的信号，而K12的常开触点没有闭合（K12没有得电），那么系统就会显示“急停线路故障”，同时系统断开K2的线包，使得Q2不能和上。

另外，在维修中如发现K12吸合了，但Q2合不上的情况，就要查K2（线圈保持）、K3（看门狗）相关电路，或者是Q2本身已经坏了。

2.防护连锁电路

（1）防护连锁开关基本分为两类，即带锁限位开关和不带锁限位开关

带锁限位开关顾名思义就是限位开关与带电磁线圈的锁组成一体，在包装机正常运行状态时，由于电磁线圈处于失电状态，它将相关的防护罩锁住，防护罩将不能打开，必须在停机的状态下，此时电磁线圈得电，该开关解锁，方能打开防护罩。

该开关原理图如图，由于该开关主要用于ZB47,在此不做电路分析。

ZB45上防护连锁使用的限位开关都是不带锁的，内部就是一对常闭触点和常开触点，没有带锁，比较简单，该开关原理图如图，

（2）ZB45防护连锁电路分析

ZB45机组包括X2后部电机防护罩2S110、2S111、X2翻包器防护罩2S113等共计14个主机防护罩联锁和YB55左前防护罩3S213、YB55喂料防护罩3S215等共计8个辅机防护罩联锁，这里选取X2出口皮带防护罩2S520和X2前部防护罩2S513组成的与2K20直接相连的电路作分析。

电路如图所示。

各连锁开关常闭触点21、22脚控制2K20（防护罩检测）吸合，各常开触点13、14脚入卡板显示是哪一个防护罩打开了，方便操作和维修。

2K20常开触点1、3脚入卡板N10的19脚，灯亮表示防护罩都关闭，可以开机运行，常开触点9、11脚控制2K14（运行继电器），触点闭合，2K14才能吸合，2K11（运行接触器）才能吸合，才能运行；如果各防护罩常闭触点断开，2K20不吸合，就不能开机。

如果2K20吸合的同时某个防护连锁有输入到控制系统或者没有防护连锁的常开触点输

入到控制系统而2K20没有吸合，就会显示“连锁回路故障”而使Q2跳闸或合不上。

四、交直流电机驱动器的外围控制电路

仪器仪表自动控制系统及安全联锁系统的

安全生产管理制度（试行）

一、目的

为加强公司仪器仪表、自动控制系统、安全联锁系统（以下简称“仪表设备”）的管理工作，提高仪表设备管理水平，保障仪表设备安全经济运行，确保生产平稳运行，依据国家有关法律、法规和公司生产实际制定本制度。

二、范围：

1）、本制度适用于公司内部。

2）、本制度所称仪表设备是指在生产过程中所使用的各类检测仪表、自动控制监视仪表、执行器、过程控制计算机系统、分析仪器仪表、可燃（有毒）气体检测报警器及其辅助单元等。

3）、仪表设备管理的主要目标是对仪表设备从规划、设计、选型、购置、安装、使用、维护、修理、改造、更新直至报废的全过程进行科学的管理，使仪表设备处于良好的技术状态。

4）、本制度规定了安全联锁系统投运与摘除的具体要求。

5）、本制度规定了仪器仪表、自动控制系统及安全联锁系统的检修和维护保养的相关要求。

6）、本制度规定了仪器仪表、自动控制系统及安全联锁系统的管理和仪表部门日常维护的相关要求。

三、管理机构与职责范围

1）、仪表设备由制造部仪表负责归口管理。

2）、在线分析仪表由质量技术部负责归口管理。

3）、制造部仪表职责：

（一）贯彻执行国家有关仪表设备管理工作的方针、政策和法规，以及公司有关的仪表设备管理工作的要求。

（二）组织制定和修订公司仪表设备管理制度、规程、标准和规定。

（三）检查落实本部门执行仪表设备管理制度的情况。

（四）参与新建装置、重大更新和技术改造等项目中仪表设备的规划、设计选型等前期管理工作。

（五）负责审查仪表设备零购、更新、报废及检修计划。

（六）负责审核仪表设备的检修项目及方案，参与重要仪表项目验收工作。

（七）负责组织仪表设备新产品、新材料、新技术的交流及先进管理经验的交流及推广应用。

（八）组织公司重大仪表设备事故调查与分析。

（九）负责公司仪器、仪表、安全联锁系统及自动控制系统的日常运行和维护保养。

（十）负责本部室各类台账的记录工作。

4）、质量技术部职责

（一）贯彻执行国家有关在线分析设备管理工作的方针、政策和法规，以及公司有关的在线分析设备管理工作的要求。

（二）组织制定和修订公司在线分析设备管理制度、规程、标准和规定。

（三）检查落实本部门执行在线分析设备管理制度的情况。

（四）参与新建装置、重大更新和技术改造等项目中在线分析设备的规划、设计选型等前期管理工作。

（五）负责审查在线分析设备零购、更新、报废及检修计划。

（六）负责审核在线分析设备的检修项目及方案，参与重要在线分析项目验收工作。

（七）负责组织在线分析设备新产品、新材料、新技术的交流及先进管理经验的交流及推广应用。

（八）组织公司重大在线分析设备事故调查与分析。

（九）负责公司在线分析设备日常维护与运行。

（十）负责本部门各类台账的记录工作。

5）、仪器仪表使用部门生产运行部对仪器仪表的完好率进行监督；健康安全环保部对仪表设备部门的仪表完好率、仪表台账、记录等进行监督检查。

四、内容

一）、仪表设备的前期管理

1、仪表设备的前期管理是全过程管理中规划、设计、选型、购置、安装、竣工、投运阶段的全部管理工作，是综合管理的重要内容，为使寿命周期费用最经济，综合效率最高，必须重视前期管理工作。

2、仪表设备主管人应编制公司仪表设备计划。

3、仪表设备主管部门应对新建、改扩建等项目中仪表设备进行设计审查，依据安全可靠、技术先进、经济合理的原则，对设计选型的可靠性、维修性、适用性、经济性、先进性、安全性提出要求。

4、仪表设备采购计划要坚持质量第一、性能价格比高和寿命周期费用最经济的原则，严格进厂质量验收，进口设备应有必备的维修配件；仪表设备主管部门应参与或组织主要仪表设备的采购计划，并签订技术协议。

5、仪表设备施工必须按设计要求及《石油化工仪表工程施工技术规范》（SH3521-1999）进行。

在新建、改扩建工程中负责仪表设备施工的单位必须具有相应的施工资质，具有按设计要求进行施工的能力，具有健全的工程质量保证体系。

6、仪表主管部门应参与或负责仪表设备工程项目的竣工验收、调试、竣工资料移交等方面的工作。

施工单位在移交时，竣工验收必须按设计要求及《自动化仪表工程施工及验收规范》（GB50093-2002）、《石油化工仪表工程施工技术规范》（SH3521-1999）进行，按照规定程序进行交接，要做到竣工资料齐全。

二）、仪表设备分类管理

1、仪表设备按以下类别进行分类：

常规仪表；过程控制仪表；联锁保护系统仪表；在线分析仪表；可燃气体、有毒气体检测报警仪及其他仪表

2、常规仪表管理

（1）、常规仪表是指一般情况下通用的检测仪器仪表、控制监视仪表、执行器、辅助单元及其附件等。

（2）、常规仪表选型应考虑以下原则

在满足生产需要的前提下，仪表选型应综合考虑其安全可靠性、技术先进性、经济性。

选用的仪表应是经过国家技术监督部门认可的合格产品。

优先选用经GB/T19000或ISO9000标准认证的产品或符合国际标准的产品。

在工程设计中不得采用未经工业鉴定的试制仪表。

选用的仪表需考虑外壳防护等级（IP）适应使用环境。

仪表选型应考虑目前使用现状和发展规划，主流机种力求统一。

仪表选型应有利于全厂或区域性的集中控制和集中管理，有利于系统集成、信息集成、功能集成，提高使用部门生产管理水平。

对于新建或改造装置的常规仪表配置、选型应遵循《石油化工自动化仪表选型设计规范》（SH3005-1999）之规定,仪表设备主管部门应参与或组织对设计资料进行审查。

3、防爆型仪表管理应符合下列要求：

根据使用场所爆炸危险区域的划分，选择仪表的防爆类型并满足等级要求。

仪表的安装，配线应按安装场所爆炸性气体混合物的类别、级别、组别确定安装敷设方式。

防爆型仪表及其辅助设备、管件、连接件、密封件均应有合法的防爆合格证，其构成的系统应符合整体防爆的设计要求。

防爆型仪表检修时不准更改零部件的结构，材质。

在危险场所对原有的防爆型仪表进行更新、改造时，必须审定仪表的防爆性能，不得随意降低防爆等级。

在危险场所新增仪表测控回路及其他回路，其防爆等级不得低于区域内其它仪表防爆等级。

4、放射性仪表现场要有明显的警示标记，安置使用应符合国家规范。

5、常规仪表的使用、日常维护、故障处理和检修要求。

仪表部门应建立和健全常规仪表运行、维护、校验、检修等各种规程和管理制度。

仪表设备的操作及维护保养人员应经过培训，取得相应的资格证书。

特殊仪表的维护人员应接受专门培训，才能进行仪表的维护调校工作；放射性仪表应指定专职维护人员，并配备必要的防护用品和监测仪器。

严格执行仪表设备的定期检查、强制保养制度，搞好计划检修工作。

备用仪表应随时处于完好状态。

仪表运行时如发现异常或故障，维护人员应及时进行处理，并对故障现象、原因、处理方法及结果做好记录。

常规仪表校验严禁使用超期未检或检定不合格的标准仪器。

各种标准仪器应按有关计量法规要求进行周检。

仪表作业前应办理相关工作票并落实各项安全措施方可执行；在进行仪表系统内部日常检修、维护时，可办理仪表内部检维修作业票，由仪表部门内部签发；在对现场仪表变送器、流量计、温度计、压力表、调节阀定位器进行检修维护且不对外界产生影响时，必须办理仪表检修作业票（内部），由当班调度长签字确认后执行；在对仪表系统进行检维修，对外界系统产生影响的作业时，（如调节阀拆卸作业、调节阀抽堵盲板等），必须办理设备检修作业等相关票证，由健康安全环保部签字确认后方可进行作业。

常规仪表的检修一般随装置停工检修进行，在检修前应根据实际情况制定检修计划，准备必要的备品备件、检修材料、工具和标准表，并制定切实可行的检修计划、方案，需要委托的检修项目应办理相关审批手续。

仪表检修按《石油化工设备维护检修规程》（SHS07001～07008-2004）要求进行；在每个检修周期内,应对每台仪表进行检查校验。

仪表单机校验后应进行回路联校，参加联锁的仪表还应进行联锁回路确认。

三）、仪表保温和防冻防凝管理

1、每年十月十五日至下一年的三月底为冬季防冻防凝期。

2、每年十月十五日前，生产装置上所有需要采用隔离液的，应灌充防冻液或甲醇等；对不灌充防冻液的回路（如介质为风、本介质）应定期放水（视情况而定），并做好记录。

3、建立仪表保温和防冻防凝管理责任制，防冻防凝工作必须落实到人，要有台帐记录，做到有据可查。

4、根据季节特点，对易冻、易凝、在风口位置的出口，封包保温伴热情况要加强检查（既要防止保温不足而使有介质冷凝又要防止保温过高而使防冻液汽化），发现异常及时处理并做好记录。

5、对仪表空气储罐罐及所有的空气过滤器每周应放水一次，并做好放水时间和积水情况的记录，如发现积水，应增加放水次数。

仪表检维修部门应分别建立遇寒流、零度以下、零下3度以下的仪表防冻保暖的预案。

6、对引压管线、控制阀、变送器，当停用时应关闭出口阀，打开放空阀，对于控制阀要求车间（作业区）关闭上、下游阀，打开放空阀。

7、对于常温下易凝介质，做好全年保温防凝工作。

四）、控制系统管理

1、控制系统主要包括:

集散控制系统（DCS）、紧急停车系统（ESD）、可编程控制器（PLC）、工业控制计算机系统（IPC）以及在先进过程控制（APC）和优化过程控制（OPC）系统中使用的上位计算机等。

2、过程控制计算机系统选型原则

1）、过程控制计算机系统的选型应以技术先进、经济合理、系统可靠为原则，并优先在远兴能源股份推荐的主流机型中选择；

2）、选型时应考虑到公司机型的相对集中，新老系统的过渡配合，系统联网，以及性能价格比诸因素，在多方询价，择优选择的基础上，组织有关专家评审确定并按规定报批；

3、过程控制计算机系统更新改造原则

（1）、过程控制计算机系统需要更新改造时，由仪器仪表主管部门组织有关部门及专家进行评审，作出鉴定意见后，按规定程序报批。

（2）、过程控制计算机系统凡符合下列条件之一，可考虑更新改造。

、实际使用年限超过十年，系统老化，硬件故障频繁，影响安全生产。

、机型早已淘汰，备品配件无来源。

、软件版本落后，无法升级，功能开发受阻，不适应生产发展的需要。

、工艺改造需要更新。

、过程控制计算机系统的报废手续应在新系统正常运行半年后办理。

4、对已投入使用的控制系统，如果需要改变控制方案，或增加仪表回路，应办理审批手续。

5、条控制系统的日常维护

（1）系统点检制度

、仪表（仪表保运）应加强对系统的日常维护检查，根据系统的配置情况，制定系统点检标准，并设计相应的点检表格。

、系统点检应包括以下主要内容：

A、主机设备的运行状态。

B、外围设备（包括打印机、拷贝机等）的投用情况和完好状况。

C、各机柜的风扇（包括内部风扇）运转状况。

D、机房、操作室的温度、湿度。

、点检记录要字迹清楚、书写工整，并定期回收，妥善保管。

（2）系统周检制度

、仪表（仪表保运）应根据设备保养手册的规定，制定周检项目、内容和合理的周期，并做好DCS系统周检记录。

、系统周检应包括如下主要内容：

A、确认冗余系统的功能和切换动作是否准确可靠。

B、清洗过滤网。

C、清洗CRT。

D、检查风扇及风扇的保护网。

E、定期清洗打印机。

F、清洗机房内设备的表面灰尘。

G、系统中的电池按期更换。

H、定期对运动机件加润滑油。

I、检查供电及接地系统，确保符合要求。

、系统周检发现的问题，应及时填写缺陷记录，并立刻组织人员处理解决。

（3）系统硬件管理

、系统硬件仪表（仪表保运）应有专人负责保养，按规定进行点检、周检和维护。

、建立系统硬件设备档案，内容应名细到主要插件板，并作好历次设备、卡件变更记录。

、系统硬件的各种资料要妥善保管，原版资料要归档保存。

、在线运行设备检修时，要严格执行有关手续，按照规定，做好防范措施。

（4）系统软件管理

、系统软件和应用软件必须有双备份，软件备份要注明软件名称、修改日期、修改人，并将有关修改设计资料存档。

、系统软件无特殊情况严禁修改；确需修改时，要严格按照申请、论证手续，主管领导及部门经理批准后实施。

、应用软件在正常生产期间不宜修改。

按工艺要求确需重新组态时，要有明确的修改方案，并由生产运行部、工艺室和仪表负责人共同签字后方可实施并做好安全防范措施。

、由通用计算机、工业控制微机组成的控制、数据采集等系统，应执行专机专用，严禁运行与系统无关的软件，以防病毒对系统的侵袭。

、对重大系统改动时，要按软件开发程序进行，即建立命题，制定方案、组态调试、模拟试验、小样试运行、组态鉴定等过程。

通过技术鉴定的软件，要做好文件登记并复制软盘，妥善保存。

、新安装的仪表自控系统，在投入运行之前，确认各工序控制点及联锁、报警装置接线端子编号与图纸必须相符，发现有误应及时查明原因，若有变更，保存好变更单和更改记录，变更单必须有相关领导签字

（5）机房管理

、机房（工程师站）是过程控制计算机系统的重要工作场所和核心部位，要认真做好安全工作，非机房工作人员未经批准严禁进入，进入机房人员应按规定着装。

进入机房人员必须采取静电释放措施，消除人身所带的静电。

、机房内应清洁无尘并确保满足以下条件：

温度18-24℃变化率＜3℃/hr

湿度40-60%变化率＜6%/hr

、机房内严禁吸烟，严禁带入易燃易爆和有毒物品，不得在机房内吃东西、喝饮料、机柜上下不得堆放杂物。

、机房必须经常清扫，及时补充新鲜空气。

、机房内的消防设施要齐全，并定期进行检查。

、机房电缆通道要有防鼠措施，以防鼠害。

、在装置运行期间，控制系统机房内禁止使用移动通讯工具。

（6）系统电源管理

、系统供电及接地系统必须符合标准，UPS电源是过程控制计算机系统的专用电源，不得接用其他任何负载。

、机房，操作室的维修用电、吸尘器、电风扇、空调机用电及其他临时性用电一律不得接入计算机电源系统。

、控制室的各项管理由生产车间负责。

五）、控制系统故障处理和检修管理

1、日常维护检修工作由电仪室（仪表保运）负责，仪表（仪表保运）应明确日常维护检修工作的内容、范围并建立岗位责任制。

2、应加强控制系统故障管理，制定控制系统故障应急预案，不断提高处理突发故障的能力。

系统运行时如发现异常或故障，维护人员应及时进行处理，并对故障现象、原因、处理方法及结果做好记录。

3、系统大检修工作应与装置大检修同步进行，根据过程控制计算机系统配置制定出相应的大检修表格。

4、系统的大检修

控制系统的大修原则上随装置停工大修同步进行。

大修时要对系统进行全面、彻底的清洁工作；要进行系统的调试、诊断、维护和系统联校工作，并对联锁系统进行确认；大修期间还要对系统外围设备进行检查和测试。

控制系统的检修应按《石油化工设备维护检修规程》（SHS07008-2004）要求进行，具体包括以下主要内容：

（1）各类接地系统，电缆连接情况检查，不同接地极之间的绝缘状况检查；