PLC在應急照明控制系統設計中的應用

李杜 胡國文

(鹽城工學院，鹽城 224400)

1 引言

應急照明是因正常照明的電源失效而啟動的照明。應急照明的種類共分為三種:疏散照明、安全照明和備用照明。其中確保人員安全疏散的照明為疏散照明，宜采用熒光燈或LED;確保處于潛在危險之中的人員安全的照明為安全照明，宜采用LED或瞬時可靠點燃的熒光燈;確保正常工作和活動的照明為備用照明。

2 應急照明的系統設計

應急照明的電源屬于消防用電范疇。

當所屬的消防用電是一級負荷時，設置雙電源供電:主電源和應急電源。而應急照明的電源應由末端雙電源自動切換應急照明配電箱引出。如果應急照明采用集中蓄電池或燈具內附電池組時，電源由末端應急照明配電箱引出 (其中末端應急配電箱由應急電源供電)。當所屬的消防用電是二級負荷時，設置雙回路供電，而應急照明也由末端自動切換應急照明配電箱引出。如果采用集中蓄電池或燈具內附電池組時，電源由末端應急照明配電箱引出(其中末端應急配電箱有單回路供電)。當所屬的消防用電是三級負荷時，設置單回路供電。應急照明采用集中蓄電池或燈具內附電池組，由普通照明配電箱進行供電。

《民用建筑電氣設計規范》(JGJ 16—2008)規定:備用照明在正常供電電源停止供電后，應急電源供電轉換時間不應大于5s，疏散照明不應大于5s，除在無人工作時，其他時間疏散照明處于點亮狀態。集中蓄電池 (EPS)用作應急照明的備用電源時，安全照明的轉換時間不應大于0.25s，疏散照明的轉換時間不應大于5s，備用電源的不應大于5s。

3 PLC應用舉例

系統采用三菱FX系列PLC進行設計，為分布式控制。系統中作為下位機的底層單元PLC，對現場模擬量和開關量進行處理，執行有效可靠的控制;作為上位機的消防控制中心提供友好的人機界面，對全系統的信息進行監控與管理。上位機與下位機之間的信息傳輸是在PLC通信模塊FX-485ADP與控制中心串行接口之間完成。其中串行接口中檔額RS485信號必須經FX-485PC-IF隔離轉換器轉換為RS485信號方可與通信模塊FX-485ADP相連接。

系統中上位機與下位機采用主從應答方式。由上位機負責系統中的信息傳輸，而下位機通過上位機傳輸過來的數據進行處理，根據處理結果即可對現場設備進行控制，并且將數據的處理結果傳回上位機。

作為下位機的PLC安裝防火分區進行設置。每個防火分區皆安置一部下位機進行集中控制管理，而上位機與下位機是1:N的通信方式，即消防控制中心連接若干臺PLC如圖1。

圖1

應急照明系統的應急備用電源種類可分為四種:燈具內附蓄電池、集中蓄電池、雙電源切換供電與雙回路切換供電。根據備用電源的不同PLC的設計應用如下:

(1)當燈具內附蓄電池時，應采用四線式配電方式如圖2，即一根中性線，一根保護線，一根燈具電源線和一根蓄電池充電線。其中燈具電源線和蓄電池充電線必須分開，而蓄電池充電線一直處于充電狀態。當燈具電源線停止供電時，蓄電池就會為照明提供電源，也就是處于放電狀態。該類型的照明燈具作為獨立個體進行應急照明，不受消防聯鎖控制，因此無需進行控制系統設計。

圖2

(2)當采用集中蓄電池如EPS作為應急照明的備用電源時，除了處于常亮狀態的疏散指示燈和點亮狀態的應急照明外，還將正常照明的一部分燈具兼做應急照明燈具使用。當發生火災或故障時將處于正常電源斷電狀態的應急照明燈具強制點亮。燈具強制點亮的控制過程可用PLC設計如下。

圖3 PLC接線圖

由圖3可示，共有三個輸入信號:X0是蓄電池內配置的微型斷路器狀態信號;X1是火警的聯控信號;X3是檢測供電電源的繼電器信號。同時有三個輸出信號:Y0、Y1和Y2。Y2是控制應急照明強制開啟的信號。

由圖4所示，X0是常閉開關，蓄電池配置的微型斷路器處于常閉狀態。X1是常開開關，當消防系統發出火警聯動信號時，X1閉合，使Y1得電。X2處于常開狀態，當檢測到正常照明的電源發生故障也就是斷開時，X0得電閉合，使Y1得電。只有當Y0與Y1同時得電的情況下，Y2得電，強制開啟應急照明燈具。

(3)采用雙電源切換供電和雙回路切換供電的一、二級消防負荷的應急照明皆由供電末端安裝的自動切換應急照明配電箱引出。而供電的雙電源與雙回路供電都是由一主一備組成。比如雙電源切換供電。這兩個電源必須是互相獨立，并且一個是主要電源，用于正常用電;另外一個是備用電源，用于消防用電。雙回路切換供電也是同樣。切換過程可用PLC設計如下。

圖4 PLC程序

圖5 PLC接線圖

由圖5所示，共有兩個輸入信號X0和X1:X0是檢測主供電線路狀態的輸入信號;X1是火警的聯鎖控制信號。同時共有四個輸出信號Y0、Y1、Y2和Y3:Y0和Y1是控制處于常明狀態的兩個應急照明回路;Y2和Y3是發生故障時強制點亮的兩個應急照明回路。

圖6 PLC程序

由圖6所示，X0作為檢測應急照明主用供電線路運行狀態的輸入信號。當主用供電線路運行正常時，X0常開開關閉合，Y0與Y1得電，處于常明狀態的應急照明得電。當主用供電線路出現故障停止供電時，X0常開開關閉合，而同時由于X0常閉開關閉合，備用供電線路開始為應急照明供電，Y0與Y1可以繼續保持常明狀態。當PLC中有火警聯動控制信號輸入時，X1常閉開關閉合，除了Y0與Y1處于通電狀態外，Y2與Y3這兩個應急照明的回路被強制點亮并處于通電狀態。

4 結語

應急照明在人們的生活與工作中起著越來越重要的作用。在設計應急照明控制系統時，不僅要保證嚴格按照規范，并且要以自動化、可靠、節能作為原則。

［1］任元會，徐長生.應急照明設計的若干問題 ［J］.照明工程學報，1993，4(1):8～17.

［2］JGJ 16—2008，民用建筑設計規范 ［S］.

［3］GB 50045—95，高層民用建筑設計防火規范 ［S］.

［4］GB50016—2006，建筑設計防火規范 ［S］.