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(dòng)化控制如何保證自動(dòng)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(dòng)控制

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)主要包括機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)、消防自動(dòng)化系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)等。消防自動(dòng)化系統(tǒng)(FAS)是樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分，是智能建筑中一個(gè)重要子系統(tǒng)，為火警預(yù)報(bào)、火災(zāi)撲救、保障人身和財(cái)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(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)備控制智能化、系統(tǒng)功能集成化?？梢灶A(yù)計(jì)隨著計(jì)算機(jī)、自動(dòng)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(dòng)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(jì)

對于一座需要四臺(tái)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(tái)水泵啟動(dòng)（星形）10秒鐘，運(yùn)行（三角形）30秒后，停機(jī)待命120小時(shí)（五天）。待命期間如果沒有消防用水，則第二臺(tái)水泵啟動(dòng)10秒，運(yùn)行30秒，停機(jī)待命120小時(shí)，如此周而復(fù)始地循環(huán)。在有消防用水需求時(shí)，泵組立即自動(dòng)啟動(dòng)，加壓供水，充分發(fā)揮其應(yīng)用的作用。

PLC的軟件設(shè)計(jì)一般采用梯形圖的形式進(jìn)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(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器供用戶使用，從而給系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來了很大的方便。在設(shè)計(jì)中，長時(shí)間的定時(shí)控制若采用多個(gè)定時(shí)器級(jí)連的方式實(shí)現(xiàn)，雖然直觀，但略顯繁冗。我們在程序中用定時(shí)器設(shè)計(jì)了一個(gè)1分鐘的時(shí)鐘作為其他計(jì)數(shù)器的輸入，使得長時(shí)間的定時(shí)設(shè)計(jì)更便于實(shí)現(xiàn)，控制程序也就更加簡潔。在消防用水時(shí)為了避免由于水壓波動(dòng)而導(dǎo)致水泵頻繁起停，我們在程序中采用了“延時(shí)濾波”處理，達(dá)到了較好的效果。在為提升水壓而增加后續(xù)水泵時(shí)，為了避免同時(shí)投入水泵而對電網(wǎng)造成過大的沖擊，也采用了延時(shí)的方法，達(dá)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(jìn)行控制設(shè)計(jì)。C20P屬于C系列的小型機(jī)，共有20個(gè)輸入/輸出點(diǎn)。其中輸入點(diǎn)12個(gè)，輸出點(diǎn)8個(gè)，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(jī)的內(nèi)部指令十分豐富，能提供近50個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器供用戶使用，對于本設(shè)計(jì)完全能夠滿足要求。設(shè)計(jì)中輸入點(diǎn)用了5個(gè)，8個(gè)輸出點(diǎn)則全部用完。

輸入信號(hào)分別為水流指示器、水壓檢測和手動(dòng)輸入。其中水壓檢測和手動(dòng)輸入各占兩點(diǎn)。水流指示器的結(jié)構(gòu)原理為：在水管內(nèi)安裝一個(gè)帶杠桿的橡皮擋板，杠桿一端連接一個(gè)微動(dòng)開關(guān)。如果管道內(nèi)有水流流動(dòng)，水流就沖開橡皮擋板，其杠桿推動(dòng)微動(dòng)開關(guān)，使觸點(diǎn)的狀態(tài)發(fā)生變化。水壓采用電接點(diǎn)壓力表進(jìn)行檢測。一般情況下如前述四臺(tái)泵循環(huán)試機(jī)運(yùn)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(diǎn)閉合，或者按動(dòng)消防專用啟動(dòng)按鈕，水泵即逐臺(tái)按照水壓要求啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。實(shí)際工作中，若第一臺(tái)水泵投入后水壓達(dá)不到所需壓力，壓力表低壓檢測觸點(diǎn)斷開，第二臺(tái)水泵自動(dòng)投入運(yùn)行。若第二臺(tái)水泵投入后仍達(dá)不到所需壓力，即壓力表低壓檢測觸點(diǎn)仍不閉合，則第三臺(tái)水泵自動(dòng)投入運(yùn)行。依此類推。若水壓高于所需壓力，壓力表高壓檢測觸點(diǎn)閉合，則依次停后啟動(dòng)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(shí)也減小了對管道薄弱環(huán)節(jié)的威脅。每一臺(tái)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(dòng)和運(yùn)行。用水完畢后，水流檢測觸點(diǎn)斷開或者手動(dòng)按下停水按鈕，則重新進(jìn)入試機(jī)循環(huán)。

三、在消防泵中具體應(yīng)用

（一）自動(dòng)巡檢功能。自動(dòng)狀態(tài)(巡檢開關(guān)打開)下在沒有消防用水需求下，第一臺(tái)水泵啟動(dòng)（星形）5-30秒鐘（啟動(dòng)時(shí)間根據(jù)設(shè)備確定），運(yùn)行（三角形）10秒后，停機(jī)待命120-360小時(shí)（5-15天）。待命期間如果沒有消防用水，則第二臺(tái)水泵啟動(dòng)5-30秒，運(yùn)行10秒，停機(jī)待命120-360小時(shí)，如此周而復(fù)始地循環(huán)，（巡檢周期：從數(shù)小時(shí)到數(shù)百小時(shí)之間可任意選擇）電控柜并設(shè)有超壓保護(hù)，從可靠角度出發(fā)，要設(shè)置泄壓閥。在有消防用水需求時(shí)，泵組立即自動(dòng)啟動(dòng)，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(shí)才打開電磁閥泄壓，巡檢啟泵時(shí)間也延時(shí)到10分鐘。

（二）控制柜面板顯示。在自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中我們設(shè)計(jì)了故障顯示報(bào)警系統(tǒng)。用指示燈指示設(shè)備正常運(yùn)行和故障情況，當(dāng)設(shè)備啟動(dòng)時(shí)指示燈以1Hz的頻率閃爍,正常運(yùn)行時(shí)對應(yīng)指示燈常亮，當(dāng)該設(shè)備運(yùn)行有故障時(shí)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(yùn)行任何時(shí)間持續(xù)按任何按鈕3s，所有指示燈應(yīng)全部點(diǎn)亮，如果這時(shí)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(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，信號(hào)箱將用聲、光報(bào)警方式提示工作人員，及時(shí)處理故障。在處理故障時(shí)，又將故障進(jìn)行分類，有些故障是要求系統(tǒng)停止運(yùn)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(yùn)行，故障可在運(yùn)行中排除，這樣就大大減少整個(gè)系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)間，提高系統(tǒng)可靠性運(yùn)行水平。

（四）接口電路。為了與各個(gè)廠家的設(shè)備配套，電控柜有兩套啟泵方式：（1）一個(gè)啟泵信號(hào)和一個(gè)停泵信號(hào)一般用于消防中心多線手動(dòng)或自動(dòng)控制，也可以用于低壓啟泵，超壓缺水停泵。（2）一個(gè)信號(hào)，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(diǎn)控制，不需要切換模塊轉(zhuǎn)換，但控制信號(hào)必須是無源觸點(diǎn)信號(hào)。水泵返饋信號(hào)是無源觸點(diǎn)信號(hào)。

（五）保護(hù)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(bào)警與保護(hù)功能。在消防用水時(shí)為了避免由于超壓水壓波動(dòng)而導(dǎo)致水泵頻繁起停，我們在程序中采用了“延時(shí)濾波”處理。

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

參考文獻(xiàn)：

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