采用PLC實(shí)現的高層建筑消防泵組的光控制設計

1 引言
目前高層建筑在各類(lèi)城市中比比皆是。為了防止意外火災，高層建筑一般均設有消防專(zhuān)用泵組歐姆龍 但是許多設備都因無(wú)專(zhuān)人管理，不能定期試機運行，天長(cháng)日久就會(huì )導致泵體卡死、銹死，所以經(jīng)常會(huì )出現在發(fā)生火災時(shí)設備不能充分發(fā)揮作用的情況，造成不應有的損失歐姆龍 通常老設備的啟動(dòng)/運行轉換控制用的是皮碗真空式定時(shí)繼電器，其定時(shí)時(shí)間誤差大，橡膠容易老化破損，維護不便歐姆龍 電子式定時(shí)繼電器也存在類(lèi)似問(wèn)題。我們采用OMRON公司的可編程序控制器（PLC）對消防泵組進(jìn)行控制，實(shí)現泵組在備用時(shí)定期試運行，消防用水時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)。硬件無(wú)調整元件，成本低，可靠性高，維護方便。而且可以很容易地根據不同需要進(jìn)行擴展。這樣能夠有效地杜絕泵體銹死或消防用水時(shí)不能及時(shí)加壓的事故。
 
2 工作原理
對于一座需要四臺15kW消防水泵的高層建筑而言，在沒(méi)有消防用水需求商，第一臺水泵啟動(dòng)（星形）10秒鐘，運行（三角形）30秒后，停機待命120小時(shí)（五天）。待命期間如果沒(méi)有消防用水，則第二臺水泵啟動(dòng)10秒，運行30秒，停機待命120小時(shí)，如此周而復始地循環(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)揮其應用的作用。
 
3 硬件結構與工作過(guò)程
根據控制對象的具體情況，我們選用OMRON公司的小型可編程序控制器C20P進(jìn)行控制設計。C20P屬于C系列的小型機，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的。P型機的內部指令十分豐富，能提供近50個(gè)定時(shí)/計數器供用戶(hù)使用，對于本設計完全能夠滿(mǎn)足要求。設計中輸入點(diǎn)用了5個(gè)，8個(gè)輸出點(diǎn)則全部用完。具體I/O分配如表1所示。
表1 系統I/O分配表輸入
輸入
水流 
檢測
低壓 
檢測
高壓 
檢測
啟動(dòng) 
按鈕
停止 
按鈕
 
 
 
 
0001
0002
0003
0004
0005
 
 
 
輸出
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
 
輸入信號分別為水流指示器、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)。水流指示器的結構原理為：在水管內安裝一個(gè)帶杠桿的橡皮擋板，杠桿一端連接一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)。如果管道內有水流流動(dòng)，水流就沖開(kāi)橡皮擋板，其杠桿推動(dòng)微動(dòng)開(kāi)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泵循環(huán)試機運行。一旦發(fā)生火警，打開(kāi)消防噴淋頭或者消防水槍?zhuān)髦甘酒鞯某ｉ_(kāi)觸點(diǎn)閉合，或者按動(dòng)消防專(zhuān)用啟動(dòng)按鈕，水泵即逐臺按照水壓要求啟動(dòng)運轉。實(shí)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(diǎn)斷開(kāi)，第二臺水泵自動(dòng)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(diǎn)仍不閉合，則第三臺水泵自動(dòng)投入運行。依此類(lèi)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，直到水壓穩定下來(lái)，保持水壓恒定在所需的壓力范圍內。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構，用以啟動(dòng)和運行。用水完畢后，水流檢測觸點(diǎn)斷開(kāi)或者手動(dòng)按下停水按鈕，則重新進(jìn)入試機循環(huán)。
 
4 系統軟件設計
PLC的軟件設計一般采用梯形圖的形式進(jìn)行編程，直觀(guān)且簡(jiǎn)單易學(xué)。C系列PLC的指令豐富，提供了48個(gè)定時(shí)/計數器供用戶(hù)使用，從而給系統設計帶來(lái)了很大的方便。在設計中，長(cháng)時(shí)間的定時(shí)控制若采用多個(gè)定時(shí)器級連的方式實(shí)現，雖然直觀(guān)，但略顯繁冗。我們在程序中用定時(shí)器設計了一個(gè)1分鐘的時(shí)鐘作為其他計數器的輸入，使得長(cháng)時(shí)間的定時(shí)設計更便于實(shí)現，控制程序也就更加簡(jiǎn)潔。在消防用水時(shí)為了避免由于水壓波動(dòng)而導致水泵頻繁起停，我們在程序中采用了“延時(shí)濾波”處理，達到了較好的效果。在為提升水壓而增加后續水泵時(shí)，為了避免同時(shí)投入水泵而對電網(wǎng)造成過(guò)大的沖擊，也采用了延時(shí)的方法，達到了預期的目的。
 
5 結束語(yǔ)
本系統采用可編程序控制器進(jìn)行控制系統設計，硬件結構簡(jiǎn)單，成本低廉，響應速度快，性能/價(jià)格比很高，和單片機系統相比具有極高的可靠性。經(jīng)一年多的現場(chǎng)使用考驗，性能穩定，運行可靠控制系統 另外還可以根據實(shí)際需要很方便地進(jìn)行擴展控制系統 對于現代智能樓宇，控制系統還可以通過(guò)通訊模塊納入到整個(gè)樓宇的監控系統之中，體現出極大的靈活性和適應性，具有極高的實(shí)際推廣價(jià)值。