PLC控制技術在工廠噴淋系統中的應用研究

李遠彬，肖剛，繆志橋

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

PLC控制技術在工廠噴淋系統中的應用研究

李遠彬，肖剛，繆志橋

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

為確保工廠噴淋滅火系統具有較高的可靠性，設計了一種基于 PLC（可編程邏輯控制器）的獨立式全自動噴淋控制系統。較之于集成噴淋滅火功能的油霧系統，有效消除了因油霧系統工作異常而導致噴淋無法實現的隱患。目前已應用于發動機工廠曲軸線。實踐表明：系統運行穩定，滿足工程上的應用要求。

獨立式；PLC控制；噴淋系統

引言

發動機工廠由于加工設備昂貴，所以其廠房造價也十分高，一旦發生火災或爆炸，將帶來不可估量的經濟損失[1]。當前工廠的噴淋功能和油霧功能共同集成在一套油霧控制系統內，噴淋功能在特殊情況下會因油霧系統電氣故障而實效。因而非常有必要，讓噴淋功能獨立于油霧控制系統。

PLC是專門為工業控制而設計的一種控制裝置，在工業自動化領域得到了廣泛的運用[2]。具有體積小，可靠性高，設計、使用和維護方便等優點。為了滿足獨立、自動控制的需要，本文結合工廠實際，著重論述采用PLC來實現自動噴淋系滅火系統的設計和應用。

1 粉塵著火條件

粉塵著火或爆炸一般有3個必要條件[3]：

（1）粉塵本身可以燃燒；

（2）粉塵于空氣混合物濃度在爆炸極限內；

（3）存在足以點燃粉塵混合物的火花、電弧或高溫。

生產過程中粉塵著火的發展過程：干切過程中產生的粉塵若不能及時被油霧系統抽走，就會懸浮在空中形成粉塵云。粉塵云在熱源作用下迅速地氣化而產生出可燃氣體。可燃氣體于空氣混合而燃燒。粉塵燃燒放出的熱量，以熱傳導和火焰輻射的方式傳給附近懸浮的或被吹揚起來的粉塵，這些粉塵受熱汽化后使燃燒循環地進行下去。在狹小空間劇烈燃燒，甚至可能產生爆炸。

當油霧系統失效后，撲救粉塵燃燒事故的有效滅火劑是水，尤以霧狀水為佳。它既可以熄滅燃燒，又可濕潤未燃粉塵，驅散和消除懸浮粉塵，降低空氣濃度。自動噴淋能夠很好地抑制火災蔓延于發展，具有安全可靠、經濟實用、滅火成功率高等優點[4]。

2 自動噴淋系統

2.1 噴淋系統組成

本文采用噴淋系統對粉塵著火點，進行自動噴淋。系統由紅外火花探測器、電磁閥、噴嘴、蜂鳴器和PLC控制器等構成，如圖1所示：

圖1 噴淋系統示意圖

紅外火花探測器位于管道上，可持續有效監控紅外火花且具有120度有效監控范圍，能發現粉塵內部火星。

2.2 工作原理

粉塵在主管道里順著空氣流動，當紅外火花探測器（①）探測到火花或者火星時以開關量的形式給 PLC控制器一個輸入信號，如圖2。PLC控制器采集到來自探測器的信號，然后對該信號進行分析和處理后給電磁閥（③）一個輸出動作信號。電磁閥根據輸出信號，得電后打開閥門，實現自來水流動。流動的自來水沿著管道到達噴嘴（②）后，形成霧狀水。霧狀水進入主管道將火花或火星撲滅，如圖3。

圖2 探測器檢測到火星示意圖

圖3 水霧滅火示意圖

另外，為了保證噴淋效果，自來水需要保持一定的壓力。系統利用液壓泵（6）對自來水加壓到壓力表（4）設定值。而加壓后的自來水儲存在蓄水箱（⑤）中以保證壓力平穩。若持續不能撲滅火星，則控制蜂鳴器（8）發出報警聲，提醒員工緊急處理險情。

可以看出PLC控制器的分析處理能力是自動噴淋控制系統的核心，而這種分析處理能力是通過對PLC進行程序編程來實現的。

3 自動噴淋系統控制邏輯

通過檢測管道內紅外能量，火花能在第一時間被發現，然后在噴嘴處被水霧撲滅。系統通過PLC實現全自動運行。噴淋控制邏輯如下圖所示：

圖4 噴淋控制邏輯圖

系統在運行時分以下三種工況：

①若紅外探測用的傳感器未連續探測到火花，或者探測到時間極短（如小于3秒），則認為沒有發生火災。火花可能是機床粗加工濺射出來的。

②若紅外傳感器連續監測到火花（如時間持續大于 3秒），則系統打開電磁閥對管道噴水霧，用以滅火。未再探測到火花后，則關閉電磁閥。關閉后再延時一段時間（如5秒），保證充分滅火。

③若紅外傳感器連續長時間（如時間持續大于60秒）監測到火花，則認為未能撲滅火源。系統觸發蜂鳴器，用于提示危險情況。員工聽到后，人工進行滅火。

另外，為了保證具有較好的噴淋效果，需要加壓裝置將自來水加壓到一定的壓力（如0.5 Mpa）。自來水加壓控制邏輯如下圖：

圖5 自來水加壓邏輯圖

若蓄水箱壓力低于設定值（如0.5Mpa）則水泵對蓄水箱加壓，加壓到0.5Mpa后則停止增壓泵。

4 結論

通過以上分析和生產現場的使用可知，PLC控制的獨立式全自動噴淋控制系統能夠滿足工廠的噴淋滅火需求。于集成在油霧系統的噴淋裝置相比，因采用工業級的獨立控制系統，具有更好的可靠性。

[1] 肖春蘭.半導體廠房自動噴淋系統和火災報警系統的設計[OL].中國論文網.

[2] 鄭輝,唐林.PLC在消防自動噴淋系統中的應用[J].四川職業技術學院學報，2008，18(4):123-124

[3] 黃曼.糧食倉儲粉塵危害于職業健康[J].糧食加工,2007,32（1）：72-74.

[4] 陸新曉,曹凱.噴淋系統噴頭布置分析與應用[OL].中國科技論文在線.

PLC control technology application research in factory spray system

Li Yuanbin, Xiao Gang, Miao Zhiqiao
( SAIC-GM-Wuling Automobile Co., Ltd, Guagxi Liuzhou 545007 )

A system based on PLC (Programmable logic controller) control of independent automatic spray control system in order to ensure high reliability of central spark detection & extinguishing system in the factory.Compared with the oil mist system of integrated spray extinguishing function, effectively eliminates that the spray can not be achieved because of the abnormal work of the oil mist system. Now applied to the crankshaft line of engine factory. Practice shows that the system runs stably and meets the application requirements of engineering application.

Independent; PLC control; Spray system

CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)12-100-03

U462.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7988 (2017)12-100-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.033

李遠彬（1987-），男，電控工程師，碩士，就職于上汽通用五菱汽車股份有限公司。研究方向為PLC控制技術。