谈谈ＰＬＣ在消防泵自动控制上的应用

叶　芃

摘要：文中主要介绍了可编程控制器PLC在消防泵上的应用,以及采用自动化控制如何保证自动检测并控制消防设施的防火灭火等。

关键词：消防泵 PLC编程序控制器 自动控制

楼宇自动化系统主要包括机电设备自动化系统、消防自动化系统、安全防范系统等。消防自动化系统(FAS)是楼宇自动化系统的重要组成部分，是智能建筑中一个重要子系统，为火警预报、火灾扑救、保障人身和财产安全起到了不可替代的作用，尤其是智能住宅方面，则表现为网络技术应用和控制方式的变化：建筑电气接口标准化、设备控制智能化、系统功能集成化。可以预计随着计算机、自动控制、通信技术的不断发展及关键技术的突破，消防自动化系统必将朝着集成化、智能化、协调化方向发展。

一、PLC工作原理与系统软件设计

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上，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。

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。

二、硬件结构与工作过程

根据控制对象的具体情况，我们选用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。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。

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。

三、在消防泵中具体应用

（一）自动巡检功能。自动状态(巡检开关打开)下在没有消防用水需求下，第一台水泵启动（星形）5-30秒钟（启动时间根据设备确定），运行（三角形）10秒后，停机待命120-360小时（5-15天）。待命期间如果没有消防用水，则第二台水泵启动5-30秒，运行10秒，停机待命120-360小时，如此周而复始地循环，（巡检周期：从数小时到数百小时之间可任意选择）电控柜并设有超压保护，从可靠角度出发，要设置泄压阀。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。为避免因压力增大对管网产生破坏，我们打算增加电磁阀，巡检启泵时才打开电磁阀泄压，巡检启泵时间也延时到10分钟。

（二）控制柜面板显示。在自动控制系统的设计中我们设计了故障显示报警系统。用指示灯指示设备正常运行和故障情况，当设备启动时指示灯以1Hz的频率闪烁,正常运行时对应指示灯常亮，当该设备运行有故障时故障指示灯常亮。为防止指示灯灯泡损坏不能正确反映设备工作情况，专门设置了故障测试按钮，系统运行任何时间持续按任何按钮3s，所有指示灯应全部点亮，如果这时有指示等不亮说明该指示灯已坏，应立即更换，按钮复位后指示灯仍按原工作状态显示设备工作状态。

（三）故障显示。当设备出现故障时，信号箱将用声、光报警方式提示工作人员，及时处理故障。在处理故障时，又将故障进行分类，有些故障是要求系统停止运行的，但有些故障对系统工作影响不大，系统可带故障运行，故障可在运行中排除，这样就大大减少整个系统停止运行时间，提高系统可靠性运行水平。

（四）接口电路。为了与各个厂家的设备配套，电控柜有两套启泵方式：（1）一个启泵信号和一个停泵信号一般用于消防中心多线手动或自动控制，也可以用于低压启泵，超压缺水停泵。（2）一个信号，接通启泵断开停泵，一般用于模块控制。为了配合消防栓按钮直接启泵，柜内对外提供一路24V5A直流电源。接口电路全是直流24V电源，模块可以直接用无源触点控制，不需要切换模块转换，但控制信号必须是无源触点信号。水泵返馈信号是无源触点信号。

（五）保护功能。电控柜具有过压、欠压、过流、短路、缺相、水源缺水等故障报警与保护功能。在消防用水时为了避免由于超压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。

采用可编程序控制器PLC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。具有极高的实际推广价值。

参考文献：

[1] 杨岳斌，王文海. 消防泵自动控制系统改造，山西电力2004.05