PLC在地鐵機電消火栓給水系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘 要：文章將PLC作為地鐵消火栓給水系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)，能獨立顯示、控制并通過總線與火災(zāi)室PLC聯(lián)網(wǎng)，解決了軌道交通對通訊結(jié)構(gòu)、方式、速度的消防要求、單機故障自檢功能等問題。同時利用PLC其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、記數(shù)和運算指令，解決了因消防系統(tǒng)設(shè)備長期處在待命狀態(tài)，泵體旋轉(zhuǎn)部件處于靜止狀態(tài)而引起的水泵銹蝕、軸徑盤根處經(jīng)常漏水，一旦運行就會發(fā)生堵轉(zhuǎn)過載跳閘，影響消防滅火功能的問題及火災(zāi)發(fā)生區(qū)域的顯示問題，也解決了對設(shè)備的供電狀態(tài)進行時實監(jiān)控。文章構(gòu)建整體系統(tǒng)將基于PLC現(xiàn)場總線及以太網(wǎng)的技術(shù)構(gòu)成。消防控制室IBP盤PLC同現(xiàn)場PLC控制柜PLC系統(tǒng)同在一個局域網(wǎng)上，實現(xiàn)消防控制室對整個系統(tǒng)設(shè)備的遙控和遙信。

關(guān)鍵詞：地鐵消火栓；給水系統(tǒng)；PLC；控制調(diào)試安裝

緒論

PLC已經(jīng)成為當今應(yīng)用最廣泛的工業(yè)自動控制設(shè)備，在如今國內(nèi)地鐵建設(shè)中，也已大規(guī)模采用PLC作為車站設(shè)備系統(tǒng)控制的核心。避免了過去采用大量的中間繼電器作為工況信號的邏輯控制，不僅線路復雜，維修困難，而且由于繼電器的不可靠性和易老化等諸多因素，使控制系統(tǒng)的整體工作可靠性和可維護性較差。例如，上海地鐵1、2號線消火栓給水系統(tǒng)及水噴淋系統(tǒng)中幾乎都采用的是傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)，由于繼電器設(shè)備的老化，出現(xiàn)虛假信號，造成設(shè)備誤動作，在日常維護和維修中接線復雜的繼電器設(shè)備耗費了大量的人力和物力。

而PLC作為一種新的工業(yè)控制裝置取代傳統(tǒng)控制系統(tǒng)，它能有效的結(jié)合各種智能表計，使電氣控制系統(tǒng)工作更可靠、更容易維修、更能適應(yīng)經(jīng)常變化的運行要求。完全能克服上述地鐵消防控制系統(tǒng)的各種缺點。PLC在地鐵消火栓給水系統(tǒng)中的應(yīng)用也將是必然。

地鐵消火栓給水系統(tǒng)PLC能獨立顯示、控制并通過總線與火災(zāi)室PLC聯(lián)網(wǎng)。整體系統(tǒng)將基于PLC現(xiàn)場總線及以太網(wǎng)的技術(shù)構(gòu)成。PLC系統(tǒng)硬件冗余PLC、RI/O、電源模塊、通信模塊等設(shè)備組成，傳感器等現(xiàn)場設(shè)備通過RI/O設(shè)備接入，BAS及FAS與現(xiàn)場PLC控制柜的通信接口在通信模塊設(shè)備上?，F(xiàn)場級控制網(wǎng)絡(luò)采用Profibus現(xiàn)場總線。消防控制室MK盤PLC同現(xiàn)場PLC控制柜PLC系統(tǒng)同在一個局域網(wǎng)上，實現(xiàn)消防控制室對整個系統(tǒng)設(shè)備的遙控和遙信。

1 研究解決的問題

（1）解決軌道交通消防系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)、方式、傳輸速度、單機故障自檢功能的問題。（2）解決消防系統(tǒng)設(shè)備長期處在待命狀態(tài)，即泵體旋轉(zhuǎn)部件處于靜止狀態(tài)而引起的水泵銹蝕、軸徑盤根處經(jīng)常漏水，一旦運行就會發(fā)生堵轉(zhuǎn)過載跳閘，影響消防滅火功能的問題。（3）為保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性采取的供電方式。（4）PLC設(shè)備安裝、調(diào)試。

2 消火栓給水系統(tǒng)的總體設(shè)計

2.1 消火栓給水系統(tǒng)的供電方式

（1）供電方式采用雙電源供電。（2）正常狀態(tài)下以主用電源為主，在主用電源斷電時備用電源自動投入，時間不大于3秒、當主用電源恢復時，自動由備用電源切換至主用電源供電。主用和備用電源提供無源干接點供PLC監(jiān)控電源的供電狀態(tài)和故障。

2.2 消火栓給水控制系統(tǒng)控制過程

（1）當按下啟動按鈕（現(xiàn)場消火栓箱或現(xiàn)場控制柜）后，PLC啟動消防泵組。（2）當消防泵啟動后，PLC相應(yīng)輸出啟動信號接點，管道的壓力（進水壓力、出水壓力），水泵的運行狀態(tài)及編號、同時輸出起泵的消火栓位置（即火災(zāi)發(fā)生區(qū)域），并提供防火分區(qū)防火卷簾門動作信號。（3）當按下關(guān)閉按鈕（現(xiàn)場控制柜或消防控制室火災(zāi)控制盤）后，PLC關(guān)閉相應(yīng)消防泵組，同時輸出關(guān)閉信號接點。（4）當一號泵（二號泵）運行故障二號泵（一號泵）應(yīng)啟動同時輸出故障信號。（5）當按下急停按鈕（現(xiàn)場控制箱或消防控制室）后，PLC同時斷開各輸出以停止消防泵組。（6）采用電機電子保護器實現(xiàn)過載保護，作為PLC的輸入信號，用以完成各個電動機系統(tǒng)的過載保護。當泵組發(fā)生過載現(xiàn)象，PLC相應(yīng)輸出過載報警信號接點，但不終止泵的運行。當泵組發(fā)生過載引起斷路器動作時，PLC應(yīng)輸出過載停機報警信號，同時備用泵組自投入。（7）主電路用斷路器，各負載回路和控制回路以及PLC控制回路采用熔斷器，實現(xiàn)短路保護。（8）當給入起泵信號3秒后主泵沒有啟動時，備用泵自動投入。消防泵組控制PLC防護等級不得低于IP2X。

2.3 主電路的設(shè)計

（1）供電方式采用雙電源供電，在消防控制室設(shè)置手動直接控制裝置。（2）電源轉(zhuǎn)換開關(guān)具有自動切換功能，滿足帶負荷開、合要求。正常狀態(tài)下以主用電源為主，在主用電源斷電時備用電源自動投入，時間不大于3秒、當主用電源恢復時，自動由備用電源切回至主用電源供電。（3）主用和備用電源提供無源干接點供PLC監(jiān)控電源的供電狀態(tài)。（4）每臺水泵設(shè)立獨立的斷路器，方便設(shè)備的檢修和提高設(shè)備的運行可靠性。（5）主回路中交流接觸器KM1、KM2、分別控制1#消火栓泵和2#消火栓泵。（6）1FU分別完成交流控制回路和PLC控制回路的短路保護。（7）24KA、25KA分別為兩路電源的監(jiān)控提供無源干接點。

2.4 PLC控制電路設(shè)計

（1）根據(jù)控制對象的驅(qū)動要求，確定輸入/輸出接口（I/O）數(shù)量；選擇適合的PLC機型及外設(shè)，完成PLC硬件結(jié)構(gòu)配置。（2）根據(jù)控制工藝要求編制PLCI/O接口功能表。（3）PLC輸入回路中，采用無源干接點輸入。（4）PLC采用繼電器輸出，每個輸出點額定控制容量為AC250V，2A。（5）根據(jù)硬件選型及工藝要求，繪制PLC控制電路原理圖，繪制PLC控制電路。

3 PLC硬件設(shè)備的安裝、調(diào)試

3.1 PLC硬件設(shè)備安裝

首先，根據(jù)實際的工程需要，選擇合適CPU模塊和擴展模塊；然后依據(jù)現(xiàn)場情況決定模塊的安裝方式，并且初步確定PLC的工作方式；最后規(guī)劃并制定合理的接線方案，將現(xiàn)場的傳感器或執(zhí)行器連接到PLC模塊的接線端子上。

3.2 PLC硬件設(shè)備線纜連接

（1）避免將大電流線纜和信號或數(shù)據(jù)線纜安裝在同一電纜槽

內(nèi)；（2）盡量減小PLC與現(xiàn)場設(shè)備的距離，以縮短電纜長度；（3）不要將外部電源與直流輸出點并聯(lián)用于輸出負載，以免導致反向電流沖擊輸出。

4 結(jié)束語

地鐵消火栓給水系統(tǒng)采用PLC控制后，不僅簡化了系統(tǒng)，改進后，以車控室的IBP集中控制柜為工作平臺，在值班室，地鐵工作人員可以對消防設(shè)備房運行狀態(tài)進行控制，既方便又安全；工作人員可以隨時對消防水泵的監(jiān)測儀表和計量儀表以及工作或報警狀態(tài)進行記錄巡查，既方便又及時明了，還可以減少勞動強度，提高了消防滅火功能的可靠性。

本方案不但可以應(yīng)用到地鐵車站內(nèi)的消火栓給水系統(tǒng)還可以作為地鐵的其他給排水系統(tǒng)的設(shè)計參考；及其他建筑場所（如賓館、飯店、商場、高層建筑）等的消防設(shè)施中的應(yīng)用。

參考文獻

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[2]何建忠，干林.PLC在消防報警及處理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].微計算機信息，2008，24（7）.