采用PLC对消防水泵自动控制系统的改造

采用PLC对消防水泵自动控制系统的改造 广东省技师申请 评审论文 论文题目:采用PLC对消防水泵自动控制系统的改造 姓 名 单 位,全称, 原技术工种名称 维修电工高级工 申 报 时 间 2012年4月15日 广东省人力资源和社会保障厅 采用PLC对消防水泵自动控制系统的改造 摘要:本文通过分析在消防水泵中采用PLC控制器实现对消防供水系统压力进行自动控制调节，当火情发生时消防泵自动启动，使水压在短时间内达到消防要求，从而保持相对稳定的压力，满足实际消防用水的要求，大大提高了消防系统正常运行的可靠性和稳定性，可避免重大事故的发生;阐述以PLC为控制核心，采用自动补压，在确保消防供水方面的优势，对消防供水的全自动控制有着十分重要的意义。 关键词:消防泵 改造 PLC 随着经济发展和城市化的发展，土地的紧张使得人们居住的楼房越来越高，消防供水系统的安全、可靠、稳定运行显得越来越重要，对消防供水系统的自动调节控制水平也越来越高。由于原来的消防泵控制系统存在下列缺点，无法满足实际消防用水的要求，在出现火灾时存在着极大的安全隐患。 1、消防系统完全由手动控制，当火情发生时消防泵不能自动投入供水，自动化程度低，可靠性差。 2、消防泵需人工管理，一旦火情发生启动消防泵，水压不能在短时间内达到要求。人为的失误容易引起管道爆裂，造成设备损坏。 所以采用可编程序PLC自动控制器控制消防供水系统的恒定压力，有效的保证火情发生时及时供水，而且可以手动/自动来回切换，确保消防供水系统的安全、稳定使用。 一、控制系统简介 汇翠小区是一座由12幢8层高组成的住宅小区，其整个消防泵房的控制系统由两台37KW和一台7.5kw水泵组成。小区建有一个容积为400吨的水池作为蓄水用，蓄水池用来作为小区的二次供水和消防用水，内设有水位控制，当水位下降到一定程度时，将自动断开小区的二次供水加压设备，以确保小区的消防用水要求。 (一)系统的总体控制思路 按照有关的消防要求，小区的消防管网在平时必须保持有一定的水压，当一旦有 1 消防信号时必须在5S内尽快的启动消防泵，而且由于消防用水的重要性，有必要预留一定的冗余，所以两台消防泵作为一用一备，当检测到一台泵的故障时，自动投入到另一台进行工作。另外，由于小区供电的局限性，小区的供电系统无法满足37KW消防泵的直接启动，所以，电机必须采用降压启动。由于上述原因，我决定运用PLC对消防泵进行控制，使控制更为简单，检查和维护更为方便。 (二)系统功能 1. 手动/自动控制:当开关打在“手动”状态时，可在控制箱上的启停按钮对三台泵进行操作，两台消防泵的启动方式为星,三角降压启动，稳压泵的控制为直接起动。当转换开关处于“自动”位置时，水泵处于“自动”状态，水泵的启停控制则由PLC根据相关信号进行控制。 2、 自动稳压功能:通过装在消防管网上一个电接点压力表将管网压力(可调)信号送到PLC，当管网压力下降到一定程度时，自动启动稳压泵进行补压，始终保持管网都有一定的压力存在。 3、自动轮换、互为备用:两台消防泵一用一备，互为备用;当有启动信号时，第一次由1#泵工作，第二次将由2#泵工作，第三次再由1#泵工作，如此反复轮换。当在工作过程中发生故障时，可自动地切换到另一台运行，PLC自动将信号反馈到消防中心并发出声光报警，确保消防用水的要求，具有一定的冗余作用。 4、定时巡检:由于消防泵只有在消防状态时才工作，为了保证水泵的叶轮和传动轴不会由于长时间停止而发生生锈抱死的情况。所以我在程序中加入了定时巡检的功能，即在经过一定的时间，系统将自动启动消防泵运行一段时间后，自动停止。以此达到消除隐患的目的。 5、缺水保护:为了保护稳压泵和消防泵的正常运行，在程序中加入了缺水保护功能。当水池水位下降到一定程度时，自动停止稳压泵或消防泵的运行，PLC自动将信号反馈到消防中心并发出声光报警。直到水池缺水消除才能将信号停止输出。 二、系统的硬件选择 为了节省经济开支，系统的消防水泵还是采用原有的博山博力水泵厂，型号为XBD4.9/45 150X2，额定电压为380V，流量160?/H;增加稳压泵，型号为50DL，额定电压 2 为380V，流量为35?/H;电接点压力表采用哈尔滨精密仪器仪表厂 型号:YX-60(图1)，测量范围0,1.0Mpa;浮球液位控制器采用上海云鸥自动化仪器有限公司 型号:UQK-01(图2)。经过测算，PLC共需要12个输入点，12个输出点，所以我选择了三菱FX2N-32MR的PLC，它具有16个输入点和16个输出点;其它的控制元件如空气开关，接触器等选用了天水二一三的产品，它是首家引进法国施耐德的生产工艺和技术的厂家，产品质量稳定，外形美观， 系统方框图如下: 能满足本控制系统的要求. 手动方式 消防泵/稳压泵 ? ? 手动/自 动控制 自动方式 消防泵1#2# ? ? ? PLC 出水管道 水压检测 稳压泵 ? ? ? C1 C2 C3 电接点压力表 图1 浮球液位控制器 图2 3 三、系统的调试过程和工作状态(图见附录) 1. 将转换开关处于“手动”位置，按下启动按钮或停止按钮即可启动或停止相应的水泵，这主要用于平时试验时候或在应急情况(PLC故障)下操作用。 2. 当转换开关处于“自动”位置，在没有接到消防中心启动信号或破玻璃启动信号时，系统将处于消防稳压的工作状态。在这一状态下，当消防管网的水压由于止回阀不严或管网内渗漏而下降到一定程度时，如正常设定管网内的水压为0.5 Mpa(如图1)，当下降到0.4 Mpa时，电接点压力表(DP)B1 、B2点接通，继电器KA3得电闭合(下限)，将信号送到PLC，PLC将启动稳压泵进行补压;当压力达到0.6 Mpa时，电接点压力表(DP)B2 、B3点接通，继电器KA4得电闭合(上限)，稳压泵停止运行;在此过程中，如稳压泵出现故障，PLC自动的将信号反馈到消防中心并发出声光报警。直到进行人工修复后才能将信号停止输出。 当PLC接到消防中心启动信号或破玻璃启动信号时，PLC将延时5S，以确保该信号并不是由于信号干扰或人工误按引起的。当5S后，该信号仍然存在时，PLC将立即启动一台消防泵并停止稳压泵的工作。此时消防泵输出的水压将不受压力传感器的控制，消防泵的运行只有等到确认火灾结束，并进行人工复位后消防泵才能停止。在此过程中如果消防泵出现过载或短路故障，PLC将启动另一台消防泵，并将故障信号反馈到消防中心并发出声光报警。直到进行人工修复后才能将信号停止输出。 为了避免万一破玻璃信号线由于火灾烧断而发生消防泵无法启动的情况发生，系统特地设计了消防中心启动现场的工作方式，即是消防泵的启动可以由消防中心来控制，但消防泵的停止只有在人工确认火灾已经结束后将控制箱上的“消防复位”按钮按下时，消防泵才能停止。 当火灾结束并进行人工复位后，系统将由回到原来的消防稳压的工作状态。这时PLC将根据现时管网的压力来控制稳压泵的运行。 为了预防水池在缺水的情况下，避免造成稳压泵或消防泵的损坏，由浮球液位控制器(DK)进行控制(见图2)。浮球液位控制器C2是作为公共点;当水池满水时浮球是向上垂直，C2、C3触点断开，当水池水位下降到一定程度时(超低水位)C2、C3触点闭合，将信号送到PLC，停止稳压泵或消防泵，并发出声光报警。直到水池缺水消除才能停止报警。 3. 由于消防泵大部分时间处于待命状态，加上泵叶等配件都浸于水中，很容易发生生锈抱死、电机绕组吸湿而绝缘下降的事情发生，所以每隔一段时间必须对水泵进行试转，以便除锈和除湿，提高设备的可靠性。以前这部分的工作都由人工来完成，为了减少工人 4 的劳动强度，提高设备的自动化程度，我在PLC程序中加入了定时巡检的功能，消防泵累计30天，每台泵将自动启动运行20秒钟后，自动停止。 四、结论 本系统以PLC组成控制核心，充分发挥了PLC可编程序控制功能、简化系统的二次控制线路，提高系统的可靠性。实践证明本系统具有以下优点:?系统自动化程度高，工作可 系统具有一定冗余，可实现发生火灾时的无间断供水，快速达靠，维修方便，寿命长;? 到消防用水要求;?操作简单，对使用、维护的技术要求低;?二次线路简单，控制功能修改方便，可靠性高。 参考文献 1、《电力拖动控制线路》 中国劳动出版社 (第二版) 2、主编:张万忠，孙晋《可编程序控制器入门与应用实例》 5 附录1 主电路图 6 附录2 控制电路图 7 附录3 PLC I/O分配图 8 附录4 9 附录5 10