1. 逻辑图简述

因果逻辑图是根据P&ID图纸及工艺操作原理中，一种采用逻辑符号绘制仪表设备逻辑关系的图纸，内容包括：仪表位号、仪表用途、报警连锁设定值（或触发原因）、逻辑功能、输出结果等。因果逻辑图是自动控制系统组态调试的一个重要参考，将人的调度思维替换为计算机程序语言，对于一般过程回路控制极大减少了人力成本，对于安全回路控制则减少响应时间，提高工业生产安全和生产效率。

因果逻辑图逻辑图形符号在自控专业相关标准规范^[1]内没有具体定义到某些逻辑关系符号功能，从计算机电路角度出发，我们可以参考电路设计中IEC^[2]和电气^[3]的符号标准绘制图形图例。

图1-1 某项目采用的因果逻辑图图例

2. 逻辑图逻辑关系

当因果关系以表格形式表示的时候，与以图形符号表示不同的是，因果关系表可以清晰表示原因和结果的逻辑关系，但不能展示逻辑图中产生的中间变量（即当多种条件触发同一种结果时，该结果可产生不同行为，此结果为中间变量）。当我们设计量少而简单的控制回路时，控制系统即可依据因果逻辑表完成组态；当我们设计量大而复杂的控制回路时，除绘制因果逻辑表以完成直观的控制逻辑外，还应绘制因果逻辑图以简化控制系统中复杂的控制回路。

因果逻辑表与因果逻辑图关系如图2-1-1和图2-1-2所示，由此我们可以看出因果逻辑表的直观性和因果逻辑图的程序逻辑性。因果逻辑表的结果的原因是按指定的动作关系逐条响应的，而因果逻辑图的结果和原因是由不同类型的电子触发器符号组成的。

图2-1-1 因果逻辑表示例

图2-1-2 因果逻辑图示例

在设计过程中，如果复杂逻辑受图纸篇幅的限制，因果逻辑表和因果逻辑图设计方式有所不同。因果逻辑表为直接体现逻辑关系，采用以重复原因或重复结果的方式以解决图纸篇幅限制：当第一张表内的原因与第二张表内的原因产生统一结果时，结果将同时出现在两张表格内；当第一张表内的结果与第二张表内的结果为同一原因时，原因将出现在两张表格内。因果逻辑图接近为机器语言，由于原因或结果所产生的设备通道是唯一的，因果逻辑图则重复利用中间变量以解决图纸篇幅的限制。如果在复杂逻辑的程序编写过程中不能简化中间变量，则将造成控制系统负荷加大、控制回路滞后时间延长的不良影响。

3. 逻辑图绘制原则与方法

逻辑图的绘制过程是一种刷新思维认识的过程。对于数量繁杂的控制系统逻辑，我们应按操作原理绘制直观的因果逻辑表，继而绘制因果逻辑图。这样一是便于我们查漏补缺，不易造成逻辑的丢失；二是在在完成控制系统组态时，便于做控制逻辑测试。

为避免逻辑混乱，在绘制因果逻辑表时可遵守以下原则：1.尽可能将同一区域的逻辑统一在一张表格内。2. 尽可能将存在同种原因或同种逻辑关系的设备放于同一表格内。3.当以上篇幅受限时且以上原则无法实现时，以原因为唯一性，将篇幅超限的结果分多张表格展示。如下表3-1所示。

表3-1重复原因示例表A（左）和表B（右）

在根据因果逻辑表绘制因果逻辑图时，我们应将人的思维转化为计算机电子回路思维。计算机通常采用与或非门触发器、比较器、放大器、延时触发器、积分器等电子模块构成，对于控制系统组态不同编程语言的参考是共通的。例如，当设定报警值的时候，通常选择比较器（＞或＜）来完成控制逻辑；当设定报警复位时，通常选择锁存器（RS或SR触发器）完成控制逻辑。这需要我们通过项目实践或逻辑设计参考，以积累设计经验而形成大概逻辑设计思路。

对于除逻辑符号应用外设计原则，可遵循以下设计方法：1.尽可能将同一区域相同类型设备功能块绘制于一张逻辑图中，对于造成影响其它区域的结果采用中间变量引用代替。2.当一个低级模块于高级模块可实现相同控制逻辑时，应采用占用系统内存较少的低级模块。（如只产生一个结果的选择矩阵模块可用AND模块代替）3.根据因果逻辑表逐条设计，并在设计一个新的控制回路时，应查看控制回路的原因和结果是否与已设计的控制回路重复，如重复，则添加和修改适合的控制模块或中间变量。4.当中间变量被不同图纸引用时，应标注中间变量对应的图纸编号。5.在控制回路检查时，应根据因果逻辑表的结果查找原因是否齐全。

因果逻辑图绘制中间变量产生的几种情况：1.原因与结果划分在不同的工艺区域。2.原因与结果分配在不同的控制器。3.某种原因导致各类条件不一的结果，如某储罐液位高高报警三选二控制关阀和停泵，而该阀门或该泵的关闭还有其他原因，此时高高报警三选二的结果为中间变量，如图2-1-2的05LIALL中间变量。

4. 其它逻辑图绘制相关注意事项

在控制系统初始化过程中，同一控制回路的设备通道应分配于同一控制器内；相同类型的设备控制逻辑相似，其设备通道宜分配于同一控制器内，以减少控制回路中选择模块（占用内存较大）和中间变量的应用数量。

绘制逻辑图时，我们应充分考虑执行元件的正反作用，避免控制模块或执行元件的操作原理与控制回路相反。在控制回路通过通信信号远传实现时，为避免失电造成的通信阻断影响安全连锁功能，通信两端的控制系统中间变量正常应保持在“1”的位置，如果正常值为“0”，则通信两端的控制系统中间变量前端取反，如图4-1所示。

图4-1通信中间变量引用逻辑做法

不同厂商控制器的功能块输入输出的数量是有限制的，在因果逻辑图设计过程中，忌用一个模块中引用过多的输入输出变量（一般最高不超过16个），便于控制系统编程人员进行相关回路组态。

总结

通过以上描述，读者可以掌握控制逻辑图纸绘制的基本思路和方法，当执行某类工程项目时，可以参考有经验工程师提供相类似项目的图纸，设计出适用于本项目控制系统的因果逻辑关系，也可以在减少图纸逻辑错误的情况下对控制回路设计进行优化，从而增强控制系统的时效性和稳定性。

参考文献

[1]薛钟,董贝,张云,陈新之.基于元件式和逻辑图的继电保护平台[J]．电器与能效管理技术，2017(20):28-32.