1.何谓“安全”？

“安全”的话题，从广义的角度来说，可能涉及社会系统工程（Social System Engineer-ing，SSE）的范畴，可以涵盖任何社会主体的所有的安全领域，诸如：经济安全（物质文明）、文化安全（精神文明）、政治安全（政治文明，包括军事）、环境安全（生态文明）、人本安全（人本文明）等。

其中，安全控制系统工程是20世纪60年代迅速发展起来的一门新兴工程学科，它是以系统工程的方法研究、解决生产过程中安全问题的工程技术。安全控制系统工程用来识别、分析和消除系统潜在的危险，使系统的风险减少到可接受水平。它在保证工业生产和产品安全方面显现了巨大的效果。在国外，安全控制系统工程得到了广泛的应用，成为工业生产中必须采用的安全技术。在国内，随着我国加入WTO走向世界，安全控制系统工程的建设受到极大地重视，从安全控制系统工程的教育、研究到工程实践都得到长足的发展。作为从事安全技术或管理工作的安全工程师，必须具备安全控制系统工程的知识，掌握安全控制系统工程的分析方法。

什么是安全呢？在我们的日常生活和工作中，处处可以见到安全。在游乐场、观光缆车、地铁屏蔽门、电梯等应用场合，我们都可以见到安全。而在工业生产领域，评估一台机器或设备的优劣，不单单要看其功能有多强大，其安全性也是品评机器优劣的一大重要因素。

由于“安全”定义的只是一种状态，也就是说，是将风险通过适当的方式降低至可以接受的水平或程度。根据这个定义，安全主要涉及的是人、机器以及环境。

我们再来说说“安全控制系统”是怎么回事。安全控制系统是由与生产安全问题有关的相互联系、相互作用、相互制约的若干个因素结合成的、具有特定功能的有机整体。在工业企业里，人——机系统、安全技术、职业卫生和安全管理构成了一个安全控制系统。它除了具有一般系统的特点外，还有自己的结构特点。第一，它是以人为中心的人机匹配、有反馈过程的系统：因此，在安全模式中要充分考虑人与机器的互相协调；第二，安全事故（系统的不安全状态）的发生具有随机性：首先是事故的发生与否呈现出不确定性；其次是事故发生后将造成什么样的后果，事先不可能确切得知；第三，事故识别的模糊性：安全控制系统中存在一些无法进行定量描述的因素，因此对安全控制系统状态的描述无法达到明确的量化。安全控制系统的活动要根据以上这些特点来开展研究工作，寻求处理安全问题的有效方法。安全控制系统的目的则是将应用环境中的人员和机器风险降至一个可接受的水平。因此，首先要识别应用环境中的风险。为了对具体应用进行可靠评估，必须分析机器或设备的每一具体功能是否存在潜在的危险性。

2.何谓“安全功能”？

一个“安全功能”描述的是机器设备对某个特定事件的反应。例如，打开防护门时或者是紧急停止按钮被按下时，设备的运行状态是否发生改变？

“安全功能”是由安全控制系统执行的。

3.电气安全控制的方式

用普通继电器或者可编程序逻辑控制器（PLC）搭建的、具有自锁和互锁功能的双回路线路。这是最原始的安全控制方式，能达到较低的安全等级。其优点是成本低廉。但是对于较大的系统，采用大量的继电器连接、繁琐的配线带来了较高的故障率，诊断也困难。

使用安全继电器搭建的安全回路，可以用于控制单一或数量较少的安全功能。主要适用于单机或简单的自动化生产线等小型的安全控制系统。其安全输出通常有继电器触头式输出或电子式输出。无论何种形式的输出结构，都能够保证至少两个通道进行输出的控制。由于采用了冗余的设计结构，这样可以在一个输出通道出现故障的情况下，另外一个通道依然能够保证安全继电器的安全功能的实现，并且及时检测出故障通道。这种控制方式的成本适中。但如果安全的元器件太多，会导致线路设计会比较复杂，不适于大型生产线。

使用安全可编程序逻辑控制器（F-PLC），甚至安全总线系统，适用于大型、离散式的安全控制系统。其原理是在现有工业现场总线的基础上，采用了一系列的时间检测、地址检测、连接检测和CRC冗余校验等措施，达到较高的安全等级。安全PLC是上世纪末出现的产品，优点是可编程序性能强大，使用安全总线能实现较高要求的安全控制，但成本较高。

使用可编程序的模块化安全控制系统进行安全控制。模块化安全控制系统是近年推出的安全控制模块类产品，介于安全继电器和安全PLC之间，即具有一定的可编程能力和可扩展性，同时价格却不是很高。模块化安全控制系统是一个多功能、可自由配置的模块化的安全控制模块。与其他普通安全继电器不同，可编程序安全继电器的安全电路可在个人计算机上使用图形配置工具轻松生成。通过RS232接口可以直接向安全控制模块中写入程序。

4.安全控制系统

安全控制系统（见图3-16）通常包括三个子系统：检测装置、评估单元和执行装置。

（1）检测装置

1）通常也可以统称为安全传感器，包括急停按钮、安全门锁、安全光栅、安全光幕、激光扫描器、拉绳开关、脚踏开关、安全地毯、双手操作控制装置、安全触边等；(www.daowen.com)

2）主要用于监测机器设备的实际状态，例如监测急停按钮是否被按下或安全地毯是否被踩踏等，并传递相应的信号；

3）输出的信号类型可以是继电器触点式（如急停按钮、安全门开关等），也可以是电子式（如安全光栅/光幕、激光扫描器等）。

图3-16 安全控制系统示例

（2）评估单元

1）安全控制系统的“核心”部分——“逻辑”子系统；

2）用于监测输入信号（安全传感器）的状态变化；

3）根据预先设计的逻辑关系，将逻辑结果输出给执行装置，并监测执行装置的正确运行；

4）根据故障检测，启动反应动作；

5）检测安全要求，启动安全反应（如设备起动回路的断开）；

6）如果有故障发生，具备防止设备重起的功能；

7）符合标准EN ISO 60204-1的要求；

8）获得相关机构的安全认证，如CE、UL等。

（3）执行装置

1）执行装置的作用主要是为了隔离危险；

2）通常需要设计反馈回路，用于评估装置对执行装置的实际动作进行监控。