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葉　芃

摘要：文中主要介紹了可編程控制器PLC在消防泵上的應(yīng)用,以及采用自動化控制如何保證自動檢測并控制消防設(shè)施的防火滅火等。

關(guān)鍵詞：消防泵 PLC編程序控制器 自動控制

樓宇自動化系統(tǒng)主要包括機電設(shè)備自動化系統(tǒng)、消防自動化系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)等。消防自動化系統(tǒng)(FAS)是樓宇自動化系統(tǒng)的重要組成部分，是智能建筑中一個重要子系統(tǒng)，為火警預(yù)報、火災(zāi)撲救、保障人身和財產(chǎn)安全起到了不可替代的作用，尤其是智能住宅方面，則表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用和控制方式的變化：建筑電氣接口標準化、設(shè)備控制智能化、系統(tǒng)功能集成化?？梢灶A(yù)計隨著計算機、自動控制、通信技術(shù)的不斷發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)的突破，消防自動化系統(tǒng)必將朝著集成化、智能化、協(xié)調(diào)化方向發(fā)展。

一、PLC工作原理與系統(tǒng)軟件設(shè)計

對于一座需要四臺15kW消防水泵的高層建筑而言，在沒有消防用水需求上，第一臺水泵啟動（星形）10秒鐘，運行（三角形）30秒后，停機待命120小時（五天）。待命期間如果沒有消防用水，則第二臺水泵啟動10秒，運行30秒，停機待命120小時，如此周而復(fù)始地循環(huán)。在有消防用水需求時，泵組立即自動啟動，加壓供水，充分發(fā)揮其應(yīng)用的作用。

PLC的軟件設(shè)計一般采用梯形圖的形式進行編程，直觀且簡單易學(xué)。C系列PLC的指令豐富，提供了48個定時/計數(shù)器供用戶使用，從而給系統(tǒng)設(shè)計帶來了很大的方便。在設(shè)計中，長時間的定時控制若采用多個定時器級連的方式實現(xiàn)，雖然直觀，但略顯繁冗。我們在程序中用定時器設(shè)計了一個1分鐘的時鐘作為其他計數(shù)器的輸入，使得長時間的定時設(shè)計更便于實現(xiàn)，控制程序也就更加簡潔。在消防用水時為了避免由于水壓波動而導(dǎo)致水泵頻繁起停，我們在程序中采用了“延時濾波”處理，達到了較好的效果。在為提升水壓而增加后續(xù)水泵時，為了避免同時投入水泵而對電網(wǎng)造成過大的沖擊，也采用了延時的方法，達到了預(yù)期的目的。

二、硬件結(jié)構(gòu)與工作過程

根據(jù)控制對象的具體情況，我們選用小型可編程序控制器C20P進行控制設(shè)計。C20P屬于C系列的小型機，共有20個輸入/輸出點。其中輸入點12個，輸出點8個，有晶體管、可控硅和繼電器三種輸出形式。我們選用繼電器輸出型。P型機的內(nèi)部指令十分豐富，能提供近50個定時/計數(shù)器供用戶使用，對于本設(shè)計完全能夠滿足要求。設(shè)計中輸入點用了5個，8個輸出點則全部用完。

輸入信號分別為水流指示器、水壓檢測和手動輸入。其中水壓檢測和手動輸入各占兩點。水流指示器的結(jié)構(gòu)原理為：在水管內(nèi)安裝一個帶杠桿的橡皮擋板，杠桿一端連接一個微動開關(guān)。如果管道內(nèi)有水流流動，水流就沖開橡皮擋板，其杠桿推動微動開關(guān)，使觸點的狀態(tài)發(fā)生變化。水壓采用電接點壓力表進行檢測。一般情況下如前述四臺泵循環(huán)試機運行。一旦發(fā)生火警，打開消防噴淋頭或者消防水槍，水流指示器的常開觸點閉合，或者按動消防專用啟動按鈕，水泵即逐臺按照水壓要求啟動運轉(zhuǎn)。實際工作中，若第一臺水泵投入后水壓達不到所需壓力，壓力表低壓檢測觸點斷開，第二臺水泵自動投入運行。若第二臺水泵投入后仍達不到所需壓力，即壓力表低壓檢測觸點仍不閉合，則第三臺水泵自動投入運行。依此類推。若水壓高于所需壓力，壓力表高壓檢測觸點閉合，則依次停后啟動的水泵，直到水壓穩(wěn)定下來，保持水壓恒定在所需的壓力范圍內(nèi)。這樣可以減小消防人員的操作難度，同時也減小了對管道薄弱環(huán)節(jié)的威脅。每一臺水泵都用兩只接觸器分別接成星形和三角形結(jié)構(gòu)，用以啟動和運行。用水完畢后，水流檢測觸點斷開或者手動按下停水按鈕，則重新進入試機循環(huán)。

三、在消防泵中具體應(yīng)用

（一）自動巡檢功能。自動狀態(tài)(巡檢開關(guān)打開)下在沒有消防用水需求下，第一臺水泵啟動（星形）5-30秒鐘（啟動時間根據(jù)設(shè)備確定），運行（三角形）10秒后，停機待命120-360小時（5-15天）。待命期間如果沒有消防用水，則第二臺水泵啟動5-30秒，運行10秒，停機待命120-360小時，如此周而復(fù)始地循環(huán)，（巡檢周期：從數(shù)小時到數(shù)百小時之間可任意選擇）電控柜并設(shè)有超壓保護，從可靠角度出發(fā)，要設(shè)置泄壓閥。在有消防用水需求時，泵組立即自動啟動，加壓供水，充分發(fā)揮其應(yīng)用的作用。為避免因壓力增大對管網(wǎng)產(chǎn)生破壞，我們打算增加電磁閥，巡檢啟泵時才打開電磁閥泄壓，巡檢啟泵時間也延時到10分鐘。

（二）控制柜面板顯示。在自動控制系統(tǒng)的設(shè)計中我們設(shè)計了故障顯示報警系統(tǒng)。用指示燈指示設(shè)備正常運行和故障情況，當設(shè)備啟動時指示燈以1Hz的頻率閃爍,正常運行時對應(yīng)指示燈常亮，當該設(shè)備運行有故障時故障指示燈常亮。為防止指示燈燈泡損壞不能正確反映設(shè)備工作情況，專門設(shè)置了故障測試按鈕，系統(tǒng)運行任何時間持續(xù)按任何按鈕3s，所有指示燈應(yīng)全部點亮，如果這時有指示等不亮說明該指示燈已壞，應(yīng)立即更換，按鈕復(fù)位后指示燈仍按原工作狀態(tài)顯示設(shè)備工作狀態(tài)。

（三）故障顯示。當設(shè)備出現(xiàn)故障時，信號箱將用聲、光報警方式提示工作人員，及時處理故障。在處理故障時，又將故障進行分類，有些故障是要求系統(tǒng)停止運行的，但有些故障對系統(tǒng)工作影響不大，系統(tǒng)可帶故障運行，故障可在運行中排除，這樣就大大減少整個系統(tǒng)停止運行時間，提高系統(tǒng)可靠性運行水平。

（四）接口電路。為了與各個廠家的設(shè)備配套，電控柜有兩套啟泵方式：（1）一個啟泵信號和一個停泵信號一般用于消防中心多線手動或自動控制，也可以用于低壓啟泵，超壓缺水停泵。（2）一個信號，接通啟泵斷開停泵，一般用于模塊控制。為了配合消防栓按鈕直接啟泵，柜內(nèi)對外提供一路24V5A直流電源。接口電路全是直流24V電源，模塊可以直接用無源觸點控制，不需要切換模塊轉(zhuǎn)換，但控制信號必須是無源觸點信號。水泵返饋信號是無源觸點信號。

（五）保護功能。電控柜具有過壓、欠壓、過流、短路、缺相、水源缺水等故障報警與保護功能。在消防用水時為了避免由于超壓水壓波動而導(dǎo)致水泵頻繁起停，我們在程序中采用了“延時濾波”處理。

采用可編程序控制器PLC進行控制系統(tǒng)設(shè)計，硬件結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，響應(yīng)速度快，性能/價格比很高，和單片機系統(tǒng)相比具有極高的可靠性。具有極高的實際推廣價值。

參考文獻：

[1] 楊岳斌，王文海. 消防泵自動控制系統(tǒng)改造，山西電力2004.05