📚 课程目录第3章联锁逻辑基础

3. 联锁逻辑基础

联锁逻辑是PLC安全控制程序的最小构成单元。无论多复杂的联锁系统，最终都可以拆解为触点状态、逻辑运算、状态保持三条主线。理解这三条主线，是读懂和编写联锁程序的前提。

在PLC梯形图中，常开触点（NO）和常闭触点（NC）描述的是“输入信号为0时触点的通断状态”，而不是现场按钮的物理结构。这一点是初学者最容易混淆的地方。

常开触点的含义是：当对应输入位为1（得电）时触点闭合，为0时断开。常闭触点则相反：输入位为0时触点闭合，为1时断开。因此，一个物理上使用常闭按钮的急停开关，接入PLC后通常配置为常开输入点，程序中用常闭触点来检测“未按下”状态——按下时输入为1，常闭触点断开，联锁动作。

判断触点类型的方法很简单：看该信号“正常/安全”时对应的输入值是0还是1。若安全状态为0，则用常闭触点；若安全状态为1，则用常开触点。这条规则在急停、限位、门开关等安全信号处理中反复使用。

联锁条件通常由多个信号组合而成，最基本的组合方式有三种：

实际联锁逻辑往往是三者的嵌套组合。例如“（A且B）或（C且非D）”这种表达式，在梯形图中通过串并联混合结构实现。建议在编写程序前先用逻辑表达式写出联锁条件，再转换为梯形图，可显著减少逻辑错误。

自锁是指输出得电后，用自身的常开触点并联在启动条件上，使输出在启动信号消失后仍保持得电。典型应用是“启动按钮按下后松开，电机继续运行”。自锁回路的断开依靠串联的停止条件（停止按钮、故障信号等）。

互锁是指两个或多个输出之间互相禁止同时得电。例如正反转控制中，正转接触器和反转接触器必须互锁：正转输出得电时，反转回路中串联的正转常闭触点断开，反之亦然。互锁既可以在输出线圈前串联对方的常闭触点（软件互锁），也应在接触器上做硬件互锁，两者缺一不可。

自锁解决“保持”问题，互锁解决“冲突”问题。两者经常同时出现在一个回路中：自锁保持自身运行，互锁阻止对方启动。

当联锁系统需要记忆“曾经发生过什么”时，就需要状态保持逻辑。最常用的是置位/复位（Set/Reset）指令。置位使输出保持为1，复位使输出保持为0，两者都不执行时输出维持原状态。

当置位和复位条件同时满足时，结果取决于优先级设置：

在西门子S7系列中，SR触发器为复位优先，RS触发器为置位优先。在三菱PLC中，SET/RST指令的执行顺序决定优先级：后执行的指令优先。因此，编写程序时必须明确优先级，并将优先级高的指令放在后面执行。

安全联锁的通用原则是：故障复位优先于启动置位。即无论何时，只要故障条件成立，输出必须被复位，不允许被置位条件覆盖。这一原则直接决定了程序中置位/复位指令的排列顺序。

以一台需要润滑和防护的电机为例，联锁条件为：润滑泵运行、油压正常、防护门关闭、无故障信号，且按下启动按钮后电机运行，松开按钮后保持运行，按下停止按钮或任一故障触发时电机停止。

用逻辑表达式描述：

启动条件 = 启动按钮 AND 润滑泵运行 AND 油压正常 AND 防护门关闭 AND NOT 故障
停止条件 = 停止按钮 OR 故障 OR NOT 润滑泵运行 OR NOT 油压正常 OR NOT 防护门关闭
电机输出 = (启动条件 OR 电机自锁) AND NOT 停止条件

在梯形图中，启动条件中的“NOT 故障”用故障信号的常闭触点实现；停止条件中的“NOT 润滑泵运行”用润滑泵运行信号的常开触点串联在停止回路中。自锁触点并联在启动按钮两端。这样，当润滑泵停止或油压丢失时，停止回路断开，电机立即停止，且由于自锁回路也被切断，电机不会自动重启。

若使用置位/复位指令实现，则置位条件为“启动按钮 AND 所有允许条件”，复位条件为“停止按钮 OR 任一故障”。由于安全要求，复位条件必须优先，因此程序中应将复位指令放在置位指令之后执行，或直接使用复位优先的SR触发器。

常见错误：将故障信号用常开触点接入复位回路，导致故障时无法复位。正确做法是故障信号在复位条件中应使用常开触点（故障=1时触发复位），而在允许条件中使用常闭触点（故障=0时允许启动）。

PLC程序按扫描周期循环执行，输出映像区的值在每个扫描周期结束时统一刷新。因此，同一扫描周期内对同一输出的多次置位/复位操作，只有最后一次生效。这意味着指令的排列顺序直接决定优先级。在编写安全联锁程序时，必须将复位逻辑放在置位逻辑之后，确保故障信号能够覆盖启动信号。

此外，自锁回路中的触点使用的是输出映像区的值，而非物理输出端子的实时状态。因此，自锁的建立和断开都发生在程序执行阶段，响应速度取决于扫描周期。对于安全响应时间要求较高的场合，应选用安全继电器或安全PLC，而不能仅依赖普通PLC的软件联锁。