PLC在消防報(bào)警及處理系統(tǒng)中的應(yīng)用

1 引言

PLC（Programmable Controller,可編程控制器）是專門為工業(yè)自動(dòng)控制而設(shè)計(jì)的一種控制裝置，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中得到了廣泛的運(yùn)用，其特點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、體積小、設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)方便等．隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化控制也逐步向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、遠(yuǎn)程化方向發(fā)展．為了適應(yīng)市場(chǎng)的需要，PLC廠商都相繼推出了具有網(wǎng)絡(luò)通信能力的PLC及其相關(guān)產(chǎn)品。

SIEMENS s7—200系列PLC在各個(gè)行業(yè)中的運(yùn)用均很普遍，而消防火災(zāi)報(bào)警及其處理系統(tǒng)對(duì)于保障發(fā)生火災(zāi)時(shí)人員生命和財(cái)產(chǎn)的安全具有十分重要的意義。但是目前國(guó)內(nèi)利用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)消防報(bào)警及處理系統(tǒng)的控制還不十分廣泛。本文結(jié)合實(shí)際，重點(diǎn)討論了使用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)消防報(bào)警及處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

2 消防報(bào)警及處理系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如下所示：

圖1消防報(bào)警及處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

主要組成部件有：

1上水箱。2下水箱。3上水箱水位傳感器。4下水箱水位傳感器。5上水箱供水泵A。6上水箱供水泵B。7 下水箱供水閥。8聲光報(bào)警器。9排煙風(fēng)機(jī)。10煙感和溫感傳感器。11 噴淋泵。12 噴淋頭。

本實(shí)例選用西門子公司的SIEMENS s7—200系列PLC，此系列的PLC具有結(jié)構(gòu)緊湊、模塊化、可擴(kuò)展性強(qiáng)、指令集豐富等特點(diǎn)。所選用的CPU型號(hào)為CPU 224 可擴(kuò)展7個(gè)模塊，最大達(dá)94DI/74DO,16AI/16AO(模擬量輸入/模擬量輸出)并且提供14個(gè)數(shù)字量輸入和10個(gè)數(shù)字量輸出。輸入／輸出接口電路均采用了光耦合電路，對(duì)外界接口具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。由于使用了電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，所以還擴(kuò)展了一個(gè)EM 232模擬量輸出模塊。該模塊具有2路模擬量輸出，電流輸出量程為0～20mA，電流全量程分辨率為11位，25°C時(shí)的精度為±0.25％ ，穩(wěn)定時(shí)間為2ms?？蓾M足比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)的要求。

3 系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能描述如下：

當(dāng)系統(tǒng)上電后，煙感報(bào)警器或者溫感報(bào)警器發(fā)出信號(hào)后，系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。

(1) plc控制打開噴淋泵，并計(jì)時(shí)10s。如果10s計(jì)時(shí)結(jié)束后，噴淋管道內(nèi)沒有水流產(chǎn)生（水流傳感器的水流信號(hào)）。關(guān)閉噴淋泵，并打開噴淋泵的工作故障燈，等待工作人員檢修。

(2) plc控制打開排煙風(fēng)機(jī)，當(dāng)高溫傳感器發(fā)出高溫信號(hào)時(shí)，說(shuō)明此時(shí)火災(zāi)建筑物內(nèi)不可能存在人員幸存，如果保持排風(fēng)機(jī)開啟只能增加火力，因此需要關(guān)閉排煙風(fēng)機(jī)。

(3)當(dāng)上水箱處于低水位時(shí)說(shuō)明需要進(jìn)行補(bǔ)水，因此開啟噴淋泵。噴淋泵的開啟規(guī)則為：A，B泵交替開啟。當(dāng)上水箱達(dá)到高水位時(shí)關(guān)閉噴淋泵。其間打開A，B任何泵時(shí)都進(jìn)行10s的計(jì)時(shí)，如果計(jì)時(shí)時(shí)間到，補(bǔ)水管仍沒有水流產(chǎn)生（水流傳感器的水流信號(hào)）時(shí)，說(shuō)明水泵故障，此時(shí)打開A泵（或B泵）故障指示燈，并切換到B泵（A泵），同時(shí)進(jìn)行計(jì)時(shí)，如果10s后無(wú)水流感應(yīng)，再次打開本水泵的故障指示燈,切換到另外一個(gè)泵,如此循環(huán)。

(4)當(dāng)下水箱水位為低時(shí)開啟下水箱補(bǔ)水閥，同時(shí)計(jì)時(shí)10s。如果計(jì)時(shí)時(shí)間到，且下水箱補(bǔ)水水流指示無(wú)信號(hào)時(shí)開啟下水箱補(bǔ)水閥故障指示。當(dāng)下水箱水位為高時(shí)停止補(bǔ)水。

以上四步為并行。當(dāng)上水箱和下水箱的水位均為滿時(shí)按下復(fù)位按鈕，系統(tǒng)回到初始狀態(tài)。

4系統(tǒng)的SFC圖如下圖所示：

圖2 消防報(bào)警及處理系統(tǒng)的SFC圖

PLC輸入／輸出對(duì)應(yīng)的控制量如下表所示：

5 PLC程序設(shè)計(jì)

程序采用梯形圖的形式，它沿用了繼電器的觸點(diǎn)和線圈等符號(hào)，圖形表示易于理解。

部分梯形圖程序如下： (由于篇幅限制，完整程序無(wú)法給出，需要者可向作者索取)

程序所涉及的I/O和內(nèi)部變量如下表所示：

控制過(guò)程如下：

I0.6開→Q0.6，Q0.7,Q1.0亮（10秒后）→Q1.0滅→Q1.1亮→Q0.6，Q0.7亮  若I0.4開→Q0.6亮→Q0.7亮→Q1.1亮。若I0.6,I0.1開→Q0.6亮→Q0.7亮→Q0.0亮（10秒后）→Q0.0滅→Q0.1亮→Q0.2亮（10秒后）→Q0.1滅→Q0.2滅→Q0.1亮→Q0.3亮（10秒后）→Q0.1滅→Q0.3滅（如此循環(huán)）。若I0.6,I0.3亮→Q0.6亮→Q0.7亮→Q0.4亮（10秒后）→Q0.6亮→Q0.7滅→Q0.5亮→Q0.4滅。若I0.6開→Q0.6亮→Q0.7亮→Q1.0亮，若I0.7開→Q0.7滅。

因?yàn)橄缊?bào)警及處理系統(tǒng)關(guān)系著公司人員生命和財(cái)產(chǎn)的安全，所以該P(yáng)LC控制系統(tǒng)采取了一系列的硬件和軟件抗干擾措施。如：電源的抗干擾設(shè)計(jì)采用使用隔離變壓器對(duì)于抑制電網(wǎng)中的干擾信號(hào)具有較好的效果。軟件抗干擾方面采用數(shù)字濾波和軟件容錯(cuò)技術(shù)等經(jīng)濟(jì)有效的方法，進(jìn)一步提高了本系統(tǒng)的可靠性。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文作者創(chuàng)新點(diǎn)在于將PLC應(yīng)用到消防報(bào)警及處理的控制系統(tǒng)中。本系統(tǒng)在某區(qū)級(jí)市政公司進(jìn)行了應(yīng)用，取得了良好的實(shí)際效果，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約80余萬(wàn)元，且安全性能良好。實(shí)踐證明， 以PLC為核心構(gòu)造消防報(bào)警及處理控制系統(tǒng)，是一種簡(jiǎn)單有效、成本低廉的解決方案，具有較高的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)適用性。