PLC在应急照明控制系统设计中的应用

2011-12-04李杜胡国文

照明工程学报 2011年5期

李杜胡国文

(盐城工学院，盐城 224400)

1 引言

应急照明是因正常照明的电源失效而启动的照明。应急照明的种类共分为三种:疏散照明、安全照明和备用照明。其中确保人员安全疏散的照明为疏散照明，宜采用荧光灯或LED;确保处于潜在危险之中的人员安全的照明为安全照明，宜采用LED或瞬时可靠点燃的荧光灯;确保正常工作和活动的照明为备用照明。

2 应急照明的系统设计

应急照明的电源属于消防用电范畴。

当所属的消防用电是一级负荷时，设置双电源供电:主电源和应急电源。而应急照明的电源应由末端双电源自动切换应急照明配电箱引出。如果应急照明采用集中蓄电池或灯具内附电池组时，电源由末端应急照明配电箱引出 (其中末端应急配电箱由应急电源供电)。当所属的消防用电是二级负荷时，设置双回路供电，而应急照明也由末端自动切换应急照明配电箱引出。如果采用集中蓄电池或灯具内附电池组时，电源由末端应急照明配电箱引出(其中末端应急配电箱有单回路供电)。当所属的消防用电是三级负荷时，设置单回路供电。应急照明采用集中蓄电池或灯具内附电池组，由普通照明配电箱进行供电。

《民用建筑电气设计规范》(JGJ 16—2008)规定:备用照明在正常供电电源停止供电后，应急电源供电转换时间不应大于5s，疏散照明不应大于5s，除在无人工作时，其他时间疏散照明处于点亮状态。集中蓄电池 (EPS)用作应急照明的备用电源时，安全照明的转换时间不应大于0.25s，疏散照明的转换时间不应大于5s，备用电源的不应大于5s。

3 PLC应用举例

系统采用三菱FX系列PLC进行设计，为分布式控制。系统中作为下位机的底层单元PLC，对现场模拟量和开关量进行处理，执行有效可靠的控制;作为上位机的消防控制中心提供友好的人机界面，对全系统的信息进行监控与管理。上位机与下位机之间的信息传输是在PLC通信模块FX-485ADP与控制中心串行接口之间完成。其中串行接口中档额RS485信号必须经FX-485PC-IF隔离转换器转换为RS485信号方可与通信模块FX-485ADP相连接。

系统中上位机与下位机采用主从应答方式。由上位机负责系统中的信息传输，而下位机通过上位机传输过来的数据进行处理，根据处理结果即可对现场设备进行控制，并且将数据的处理结果传回上位机。

作为下位机的PLC安装防火分区进行设置。每个防火分区皆安置一部下位机进行集中控制管理，而上位机与下位机是1:N的通信方式，即消防控制中心连接若干台PLC如图1。

图1

应急照明系统的应急备用电源种类可分为四种:灯具内附蓄电池、集中蓄电池、双电源切换供电与双回路切换供电。根据备用电源的不同PLC的设计应用如下:

(1)当灯具内附蓄电池时，应采用四线式配电方式如图2，即一根中性线，一根保护线，一根灯具电源线和一根蓄电池充电线。其中灯具电源线和蓄电池充电线必须分开，而蓄电池充电线一直处于充电状态。当灯具电源线停止供电时，蓄电池就会为照明提供电源，也就是处于放电状态。该类型的照明灯具作为独立个体进行应急照明，不受消防联锁控制，因此无需进行控制系统设计。

图2

(2)当采用集中蓄电池如EPS作为应急照明的备用电源时，除了处于常亮状态的疏散指示灯和点亮状态的应急照明外，还将正常照明的一部分灯具兼做应急照明灯具使用。当发生火灾或故障时将处于正常电源断电状态的应急照明灯具强制点亮。灯具强制点亮的控制过程可用PLC设计如下。

图3 PLC接线图

由图3可示，共有三个输入信号:X0是蓄电池内配置的微型断路器状态信号;X1是火警的联控信号;X3是检测供电电源的继电器信号。同时有三个输出信号:Y0、Y1和Y2。Y2是控制应急照明强制开启的信号。

由图4所示，X0是常闭开关，蓄电池配置的微型断路器处于常闭状态。X1是常开开关，当消防系统发出火警联动信号时，X1闭合，使Y1得电。X2处于常开状态，当检测到正常照明的电源发生故障也就是断开时，X0得电闭合，使Y1得电。只有当Y0与Y1同时得电的情况下，Y2得电，强制开启应急照明灯具。

(3)采用双电源切换供电和双回路切换供电的一、二级消防负荷的应急照明皆由供电末端安装的自动切换应急照明配电箱引出。而供电的双电源与双回路供电都是由一主一备组成。比如双电源切换供电。这两个电源必须是互相独立，并且一个是主要电源，用于正常用电;另外一个是备用电源，用于消防用电。双回路切换供电也是同样。切换过程可用PLC设计如下。

图4 PLC程序

图5 PLC接线图

由图5所示，共有两个输入信号X0和X1:X0是检测主供电线路状态的输入信号;X1是火警的联锁控制信号。同时共有四个输出信号Y0、Y1、Y2和Y3:Y0和Y1是控制处于常明状态的两个应急照明回路;Y2和Y3是发生故障时强制点亮的两个应急照明回路。

图6 PLC程序

由图6所示，X0作为检测应急照明主用供电线路运行状态的输入信号。当主用供电线路运行正常时，X0常开开关闭合，Y0与Y1得电，处于常明状态的应急照明得电。当主用供电线路出现故障停止供电时，X0常开开关闭合，而同时由于X0常闭开关闭合，备用供电线路开始为应急照明供电，Y0与Y1可以继续保持常明状态。当PLC中有火警联动控制信号输入时，X1常闭开关闭合，除了Y0与Y1处于通电状态外，Y2与Y3这两个应急照明的回路被强制点亮并处于通电状态。