PLC在消防设备中的应用设计
[摘 要]
本文介绍了采用可编程序控制器（PLC）实现的高层建筑消防泵组的光控制设计。文中详细讨论了控制系统的工作原理、信号的检测以及系统的硬件结构和软件设计。
[关键词]
消防泵组 可编程序控制器 控制系统 循环
1 引言
目前高层建筑在各类城市中比比皆是。为了防止意外火灾，高层建筑一般均设有消防专用泵组。但是许多设备都因无专人管理，不能定期试机运行，天长日久就会导致泵体卡死、锈死，所以经常会出现在发生火灾时设备不能充分发挥作用的情况，造成不应有的损失。通常老设备的启动/运行转换控制用的是皮碗真空式定时继电器，其定时时间误差大，橡胶容易老化破损，维护不便。电子式定时继电器也存在类似问题。我们采用OMRON公司的可编程序控制器（PLC）对消防泵组进行控制，实现泵组在备用时定期试运行，消防用水时自动启动。硬件无调整元件，成本低，可靠性高，维护方便。而且可以很容易地根据不同需要进行扩展。这样能够有效地杜绝泵体锈死或消防用水时不能及时加压的事故。
2 工作原理
对于一座需要四台15kW消防水泵的高层建筑而言，在没有消防用水需求商，第一台水泵启动（星形）10秒钟，运行（三角形）30秒后，停机待命120小时（五天）。待命期间如果没有消防用水，则第二台水泵启动10秒，运行30秒，停机待命120小时，如此周而复始地循环。在有消防用水需求时，泵组立即自动启动，加压供水，充分发挥其应用的作用。
3 硬件结构与工作过程
根据控制对象的具体情况，我们选用OMRON公司的小型可编程序控制器C20P进行控制设计。C20P属于C系列的小型机，共有20个输入/输出点。其中输入点12个，输出点8个，有晶体管、可控硅和继电器三种输出形式。我们选用继电器输出型的。P型机的内部指令十分丰富，能提供近50个定时/计数器供用户使用，对于本设计完全能够满足要求。设计中输入点用了5个，8个输出点则全部用完。具体I/O分配如表1所示。
表1 系统I/O分配表 输入
输入 水流检测 低压检测 高压检测 启动按钮 停止按钮
------------------------------------------------------------------
0001 0002 0003 0004 0005
输出
--------------------------------------------------------------------
0500 0501 0502 0503 0504 0505 0506 0507
1#泵Y形 1#泵D形 2#泵Y形 2#泵D形 3#泵Y形 3#泵D形 4#泵Y形 4#泵D形
输入信号分别为水流指示器、水压检测和手动输入。其中水压检测和手动输入各占两点。水流指示器的结构原理为：在水管内安装一个带杠杆的橡皮挡板，杠杆一端连接一个微动开关。如果管道内有水流流动，水流就冲开橡皮挡板，其杠杆推动微动开关，使触点的状态发生变化。水压采用电接点压力表进行检测。一般情况下如前述四台泵循环试机运行。一旦发生火警，打开消防喷淋头或者消防水枪，水流指示器的常开触点闭合，或者按动消防专用启动按钮，水泵即逐台按照水压要求启动运转。实际工作中，若第一台水泵投入后水压达不到所需压力，压力表低压检测触点断开，第二台水泵自动投入运行。若第二台水泵投入后仍达不到所需压力，即压力表低压检测触点仍不闭合，则第三台水泵自动投入运行。依此类推。若水压高于所需压力，压力表高压检测触点闭合，则依次停后启动的水泵，直到水压稳定下来，保持水压恒定在所需的压力范围内。这样可以减小消防人员的操作难度，同时也减小了对管道薄弱环节的威胁。每一台水泵都用两只接触器分别接成星形和三角形结构，用以启动和运行。用水完毕后，水流检测触点断开或者手动按下停水按钮，则重新进入试机循环。
4 系统软件设计
PLC的软件设计一般采用梯形图的形式进行编程，直观且简单易学。C系列PLC的指令丰富，提供了48个定时/计数器供用户使用，从而给系统设计带来了很大的方便。在设计中，长时间的定时控制若采用多个定时器级连的方式实现，虽然直观，但略显繁冗。我们在程序中用定时器设计了一个1分钟的时钟作为其他计数器的输入，使得长时间的定时设计更便于实现，控制程序也就更加简洁。在消防用水时为了避免由于水压波动而导致水泵频繁起停，我们在程序中采用了“延时滤波”处理，达到了较好的效果。在为提升水压而增加后续水泵时，为了避免同时投入水泵而对电网造成过大的冲击，也采用了延时的方法，达到了预期的目的。
5 结束语
本系统采用可编程序控制器进行控制系统设计，硬件结构简单，成本低廉，响应速度快，性能/价格比很高，和单片机系统相比具有极高的可靠性。经一年多的现场使用考验，性能稳定，运行可靠。另外还可以根据实际需要很方便地进行扩展。对于现代智能楼宇，控制系统还可以通过通讯模块纳入到整个楼宇的监控系统之中，体现出极大的灵活性和适应性，具有极高的实际推广价值。
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