SIS（安全仪表系统）可采用负逻辑联锁

                                                             安全仪表系统（SIS）可采用负逻辑联锁
        报警、联锁和停车系统是用于提高工艺生产装置及其辅助设施的安全操作的。安全联锁可以采用有触点的继电器，也可采用无触点的晶体管电路。通常来说，就是干接点和湿接点。
　　控制系统则采用三重（或四重）冗余的SIS仪表安全系统，传感器设计根据安全需要采用独立或者冗余设计。安全联锁系统多采用故障安全型设计的，联锁动作时应该输出为0，所以采用负逻辑控制。
　　（一）传感器接线和控制系统信号输入遵循以下原则：
　　1、当传感器采用开关量仪表时，开关一般都选用常闭型，即正常时闭合，达到联锁设定点时断开，即联锁输入信号触发时布尔量为“0”。
　　2、逻辑控制器的初始状态或故障状态时，软件中的布尔量为“0”。
　　（二）常用的安全联锁设计如下：
　　1、安全联锁之负逻辑OR块
　　     联锁条件为0，OR块的用法为“与”，即两个或多个联锁条件同时为0时，联锁有效。
　　2、安全联锁之负逻辑AND块
　　     联锁条件为0，AND块的用法为“或”，即两个或多个联锁条件任意一个为0时，联锁有效。
　　3、动作条件为0的带复位的联锁设计
     　　报警时，联锁条件为0时，取反后R=1，SR触发器输出为0，联锁有效。
     　　当报警消失时，联锁条件为1，取反后R=0，S=0，Q=Qn-1为0，即联锁保持。
     　　待联锁复位后，R=0，S=先为1，再为0，Q=先为1，然后为Q=Qn-1为0，Q输出为1，联锁解除。
　　4、动作条件为1的带复位的联锁设计
    　　一般通过对所有事件发生的可能性与后果的严重程度及其他安全措施的有效性进行定性的评估，从而确定适当的安全度等级：
   　　一级用于事故很少发生。如果发生事故，对装置和产品有轻微的影响，不会立即造成环境污染和人员伤亡，经济损失不大。
   　　二级用于事故偶尔发生。如果发生事故，对装置和产品有较大影响，并有可能造成环境污染和人员伤亡，经济损失较大。
  　　 三级用于事故经常发生。如果发生事故，对装置和产品将造成严重的影响，并造成严重的环境污染和人员伤亡，经济损失严重。
       ISA-S84.01根据系统不响应安全联锁要求的概率，将安全度等级划分为3级(SIL1-SIL3)。
       DCS中一般都采用正逻辑，安全要求低，危害小。但在SIS、ESD、ITCC等系统中的联锁均涉及到设备的损害或人身安全事故，按规定可采用负逻辑。从而能避免因为仪表设备的损坏、线路的开路让控制系统一直认为现场安全，起不到保护作用。
       对于联锁输出信号，线路开路，如果是正逻辑，现场接受到的信号一直是0，不会联锁。如果是负逻辑，只要断线，就会触发联锁，从而保证安全，这就是负逻辑的作用，注重安全可靠。

图片：

安全仪表系统（Safety Instrumented System，SIS）的主要目的是保证工业过程中的人员、设备和环境的安全。SIS通常需要达到特定的安全完整性等级（Safety Integrity Level，SIL），根据可能出现的风险程度以确保系统在危险情况出现时能够采取适当的保护措施。

在设计安全仪表系统时，经常采用的是负逻辑联锁。负逻辑联锁的设计意味着在正常运行状态时，联锁逻辑的输出为1或“高”，而在需要执行安全动作时，例如应急停车（Emergency Shutdown，ESD），联锁逻辑的输出会变为0或“低”。这种设计的优势在于其对系统故障的敏感性。如果有传感器故障、断线或电源丢失等情况，那么系统会自动切换到安全状态，实现故障安全（fail-safe）的目的。

下面是一些关于安全逻辑和联锁设计的具体点：

1. 当采用开关量仪表时，常闭型的开关（正常情况下是闭合的，故障时打开）用于实现负逻辑，即当达到联锁设定点断开时，输入信号变为“0”，触发安全动作。

2. 逻辑控制器在初始或故障状态下，软件中的布尔量应为“0”，以保持或触发安全状态。

3. 对于安全联锁之负逻辑OR块和AND块，逻辑与传统正逻辑的逻辑门运算相反。在负逻辑设计中OR块的作用类似于“与”（所有输入为0时输出为0），AND块的作用类似于“或”（任何一个输入为0时输出为0）。

4. 带复位的联锁设计允许在联锁触发后可以通过特定操作来重置联锁，恢复系统到正常运行状态。

5. 根据ISA-S84.01或IEC 61508等国际标准，依据系统响应安全联锁要求的概率来确定相应的安全完整性等级（SIL级别）。

6. 负逻辑的使用在于增强了系统的安全性，可以避免正逻辑系统中设备、线路损坏或开路导致控制系统误判现场安全的情况。

通过采用负逻辑联锁设计，SIS能够提高对设备故障或异常状态的响应能力，确保在危险情况出现时能够有效地实施安全措施，降低事故发生的风险，保护人员和设备的安全。
.

正负逻辑讨论时间较长，也有一些文档将控制逻辑定位“正逻辑”，个人觉得要分硬件输入、输出和中间软件逻辑来讨论。仅供想法仅供参考。
软件逻辑图的“正逻辑”为了逻辑的宜读性和日常工作中判断，减少误读造成操作的停车。读逻辑图不要考虑“0”输入的“与”门，其实为“或”门等。
我的理解是：跟硬件相关的输入、输出肯定为故障安全型，及开关量输入为“断开”动作，也就是“0”动作，但近来后经过非门变为“正逻辑”，再在控制器软件进行“与”、“或”、“非”运算，与人的思维一致。动作侧与输入侧一样，最终为失电动作。一些文档定义继电器的触点，如到电磁阀为失电动作，一些安全继电器也只有NO触点。
一些文档也说DCS是正逻辑，SIS是负逻辑。其实觉得抛开硬件，最好中间的逻辑运算为正逻辑，这样好分析判断故障，减少误操作，也没必要显得搞控制系统人员的水平高，跟其他专业，如工艺、设备专业解释更容易些。

GB/T 50770-2013中：

pangs 发表于 2023-11-23 14:03
正负逻辑讨论时间较长，也有一些文档将控制逻辑定位“正逻辑”，个人觉得要分硬件输入、输出和中间软件逻辑 ...

赞同你的观点。
1、安全联锁系统的逻辑设计采用负逻辑，主要是从以下方面考虑的：
（1）当传感器采用开关量仪表时，开关一般都选择常闭型，即正常时闭合，达到联锁设定点时断开，即联锁输入信号触发时布尔量为"0"。
（2）逻辑控制器的初始状态或故障状态时，软件中的布尔量为"0"。
2、《信号报警及连锁系统设计规范  HG/T 20511-2014》第4.3.1 非安全联锁系统的逻辑设计可采用正逻辑，对于安全联锁的逻辑设计可采用负逻辑。注：正逻辑是指联锁输入信号触发时为高电平或布尔量为“1”；负逻辑是指联锁输入信号触发时为低电平或布尔量为“0”。

zlc2007 发表于 2023-11-23 13:07
安全仪表系统（Safety Instrumented System，SIS）的主要目的是保证工业过程中的人员、设备和环境的安全。S ...

很不错！

         1、对于故障安全，应具体情况具体分析，要确定最有可能发生的故障状态，并不是一律“常闭接点，正常带电“。
         2、系统设计的故障安全性原则是：当安全仪表系统的元件，设备，环节或能源发生故障或者失效时，系统设计应当使工艺过程能够趋向安全运行或者安全状态。能否实现“故障安全“取决于工艺过程及安全仪表系统的设计。整个SIS系统，包括现场仪表和执行器，都应设计成以下绝对安全形式，即：（1）现场触点应开路报警，正常操作条件下闭合；（2）现场执行器联锁时不带电，正常操作条件下带电。
        3、对于执行器，如切断阀，一般情况下SIS应设计成安全联锁动作时，切断阀在安全的即失气的状态。当有多个不同的工艺回路对该切断阀有不同动作要求时；如同一个FC（失气时关）切断阀，A安全联锁动作时要求该阀门全开；另一个B安全联锁动作时要求该阀门全关。此时就要求SIS在A安全联锁中输出“1“使电磁阀带电阀门全开，在B安全联锁中输出”0“使电磁阀失电阀门全关。

感谢各位大佬的分享，谢谢了！

pangs 发表于 2023-11-23 14:03
正负逻辑讨论时间较长，也有一些文档将控制逻辑定位“正逻辑”，个人觉得要分硬件输入、输出和中间软件逻辑 ...

同意，其实重点是让其他专业的人更明白

yiqizouguo 发表于 2023-11-24 08:29
感谢各位大佬的分享，谢谢了！

太客气了！

swordfi_jS6gA 发表于 2023-11-24 09:10
同意，其实重点是让其他专业的人更明白

言之有理

zhoudingshengs 发表于 2023-11-23 12:54
图片：

之前做的项目。

谢谢分享。

pangs 发表于 2023-11-23 14:14
GB/T 50770-2013中：

这条规范容易产生一个问题，就是操作画面和原设计图纸不一致。假专家检查不好解释，那规范那不啪啪打脸

zhoudingshengs 发表于 2023-11-23 14:30
赞同你的观点。
1、安全联锁系统的逻辑设计采用负逻辑，主要是从以下方面考虑的：
（1）当传感器采用开关 ...

《信号报警及连锁系统设计规范  HG/T 20511-2014》第4.3.1 非安全联锁系统的逻辑设计可采用正逻辑，对于安全联锁的逻辑设计可采用负逻辑。注：正逻辑是指联锁输入信号触发时为高电平或布尔量为“1”；负逻辑是指联锁输入信号触发时为低电平或布尔量为“0”。

请教一下，这里讲的非安全联锁系统逻辑，是指哪一类联锁？  机组PLC的，还是DCS一类的呢？

zhoudingshengs 发表于 2023-11-23 12:54
图片：

多谢分享~

初心_E8JnK 发表于 2025-2-4 20:02
《信号报警及连锁系统设计规范  HG/T 20511-2014》第4.3.1 非安全联锁系统的逻辑设计可采用正逻辑，对于 ...

非安全联锁系统逻辑,我的理解是没有SIF的要求（SIL>=1），这么算的话，PLC 或DCS的联锁都是分安全联锁系统。