PLC在地鐵機電消火栓給水系統中的應用

摘 要：文章將PLC作為地鐵消火栓給水系統的自動控制系統，能獨立顯示、控制并通過總線與火災室PLC聯網，解決了軌道交通對通訊結構、方式、速度的消防要求、單機故障自檢功能等問題。同時利用PLC其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、記數和運算指令，解決了因消防系統設備長期處在待命狀態，泵體旋轉部件處于靜止狀態而引起的水泵銹蝕、軸徑盤根處經常漏水，一旦運行就會發生堵轉過載跳閘，影響消防滅火功能的問題及火災發生區域的顯示問題，也解決了對設備的供電狀態進行時實監控。文章構建整體系統將基于PLC現場總線及以太網的技術構成。消防控制室IBP盤PLC同現場PLC控制柜PLC系統同在一個局域網上，實現消防控制室對整個系統設備的遙控和遙信。

關鍵詞：地鐵消火栓；給水系統；PLC；控制調試安裝

緒論

PLC已經成為當今應用最廣泛的工業自動控制設備，在如今國內地鐵建設中，也已大規模采用PLC作為車站設備系統控制的核心。避免了過去采用大量的中間繼電器作為工況信號的邏輯控制，不僅線路復雜，維修困難，而且由于繼電器的不可靠性和易老化等諸多因素，使控制系統的整體工作可靠性和可維護性較差。例如，上海地鐵1、2號線消火栓給水系統及水噴淋系統中幾乎都采用的是傳統繼電器控制系統，由于繼電器設備的老化，出現虛假信號，造成設備誤動作，在日常維護和維修中接線復雜的繼電器設備耗費了大量的人力和物力。

而PLC作為一種新的工業控制裝置取代傳統控制系統，它能有效的結合各種智能表計，使電氣控制系統工作更可靠、更容易維修、更能適應經常變化的運行要求。完全能克服上述地鐵消防控制系統的各種缺點。PLC在地鐵消火栓給水系統中的應用也將是必然。

地鐵消火栓給水系統PLC能獨立顯示、控制并通過總線與火災室PLC聯網。整體系統將基于PLC現場總線及以太網的技術構成。PLC系統硬件冗余PLC、RI/O、電源模塊、通信模塊等設備組成，傳感器等現場設備通過RI/O設備接入，BAS及FAS與現場PLC控制柜的通信接口在通信模塊設備上。現場級控制網絡采用Profibus現場總線。消防控制室MK盤PLC同現場PLC控制柜PLC系統同在一個局域網上，實現消防控制室對整個系統設備的遙控和遙信。

1 研究解決的問題

（1）解決軌道交通消防系統通訊結構、方式、傳輸速度、單機故障自檢功能的問題。（2）解決消防系統設備長期處在待命狀態，即泵體旋轉部件處于靜止狀態而引起的水泵銹蝕、軸徑盤根處經常漏水，一旦運行就會發生堵轉過載跳閘，影響消防滅火功能的問題。（3）為保證系統工作的穩定性采取的供電方式。（4）PLC設備安裝、調試。

2 消火栓給水系統的總體設計

2.1 消火栓給水系統的供電方式

（1）供電方式采用雙電源供電。（2）正常狀態下以主用電源為主，在主用電源斷電時備用電源自動投入，時間不大于3秒、當主用電源恢復時，自動由備用電源切換至主用電源供電。主用和備用電源提供無源干接點供PLC監控電源的供電狀態和故障。

2.2 消火栓給水控制系統控制過程

（1）當按下啟動按鈕（現場消火栓箱或現場控制柜）后，PLC啟動消防泵組。（2）當消防泵啟動后，PLC相應輸出啟動信號接點，管道的壓力（進水壓力、出水壓力），水泵的運行狀態及編號、同時輸出起泵的消火栓位置（即火災發生區域），并提供防火分區防火卷簾門動作信號。（3）當按下關閉按鈕（現場控制柜或消防控制室火災控制盤）后，PLC關閉相應消防泵組，同時輸出關閉信號接點。（4）當一號泵（二號泵）運行故障二號泵（一號泵）應啟動同時輸出故障信號。（5）當按下急停按鈕（現場控制箱或消防控制室）后，PLC同時斷開各輸出以停止消防泵組。（6）采用電機電子保護器實現過載保護，作為PLC的輸入信號，用以完成各個電動機系統的過載保護。當泵組發生過載現象，PLC相應輸出過載報警信號接點，但不終止泵的運行。當泵組發生過載引起斷路器動作時，PLC應輸出過載停機報警信號，同時備用泵組自投入。（7）主電路用斷路器，各負載回路和控制回路以及PLC控制回路采用熔斷器，實現短路保護。（8）當給入起泵信號3秒后主泵沒有啟動時，備用泵自動投入。消防泵組控制PLC防護等級不得低于IP2X。

2.3 主電路的設計

（1）供電方式采用雙電源供電，在消防控制室設置手動直接控制裝置。（2）電源轉換開關具有自動切換功能，滿足帶負荷開、合要求。正常狀態下以主用電源為主，在主用電源斷電時備用電源自動投入，時間不大于3秒、當主用電源恢復時，自動由備用電源切回至主用電源供電。（3）主用和備用電源提供無源干接點供PLC監控電源的供電狀態。（4）每臺水泵設立獨立的斷路器，方便設備的檢修和提高設備的運行可靠性。（5）主回路中交流接觸器KM1、KM2、分別控制1#消火栓泵和2#消火栓泵。（6）1FU分別完成交流控制回路和PLC控制回路的短路保護。（7）24KA、25KA分別為兩路電源的監控提供無源干接點。

2.4 PLC控制電路設計

（1）根據控制對象的驅動要求，確定輸入/輸出接口（I/O）數量；選擇適合的PLC機型及外設，完成PLC硬件結構配置。（2）根據控制工藝要求編制PLCI/O接口功能表。（3）PLC輸入回路中，采用無源干接點輸入。（4）PLC采用繼電器輸出，每個輸出點額定控制容量為AC250V，2A。（5）根據硬件選型及工藝要求，繪制PLC控制電路原理圖，繪制PLC控制電路。

3 PLC硬件設備的安裝、調試

3.1 PLC硬件設備安裝

首先，根據實際的工程需要，選擇合適CPU模塊和擴展模塊；然后依據現場情況決定模塊的安裝方式，并且初步確定PLC的工作方式；最后規劃并制定合理的接線方案，將現場的傳感器或執行器連接到PLC模塊的接線端子上。

3.2 PLC硬件設備線纜連接

（1）避免將大電流線纜和信號或數據線纜安裝在同一電纜槽

內；（2）盡量減小PLC與現場設備的距離，以縮短電纜長度；（3）不要將外部電源與直流輸出點并聯用于輸出負載，以免導致反向電流沖擊輸出。

4 結束語

地鐵消火栓給水系統采用PLC控制后，不僅簡化了系統，改進后，以車控室的IBP集中控制柜為工作平臺，在值班室，地鐵工作人員可以對消防設備房運行狀態進行控制，既方便又安全；工作人員可以隨時對消防水泵的監測儀表和計量儀表以及工作或報警狀態進行記錄巡查，既方便又及時明了，還可以減少勞動強度，提高了消防滅火功能的可靠性。

本方案不但可以應用到地鐵車站內的消火栓給水系統還可以作為地鐵的其他給排水系統的設計參考；及其他建筑場所（如賓館、飯店、商場、高層建筑）等的消防設施中的應用。

參考文獻

[1]楊炳坤.探討PLC在消防水泵控制系統中的應用[J].科技與企業，2013（22）：152.

[2]何建忠，干林.PLC在消防報警及處理系統中的應用[J].微計算機信息，2008，24（7）.