李遠(yuǎn)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(shù)在工廠噴淋系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

李遠(yuǎn)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(tǒng)具有較高的可靠性，設(shè)計(jì)了一種基于 PLC（可編程邏輯控制器）的獨(dú)立式全自動(dòng)噴淋控制系統(tǒng)。較之于集成噴淋滅火功能的油霧系統(tǒng)，有效消除了因油霧系統(tǒng)工作異常而導(dǎo)致噴淋無(wú)法實(shí)現(xiàn)的隱患。目前已應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)工廠曲軸線。實(shí)踐表明：系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，滿足工程上的應(yīng)用要求。

獨(dú)立式；PLC控制；噴淋系統(tǒng)

引言

發(fā)動(dòng)機(jī)工廠由于加工設(shè)備昂貴，所以其廠房造價(jià)也十分高，一旦發(fā)生火災(zāi)或爆炸，將帶來(lái)不可估量的經(jīng)濟(jì)損失[1]。當(dāng)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(tǒng)內(nèi)，噴淋功能在特殊情況下會(huì)因油霧系統(tǒng)電氣故障而實(shí)效。因而非常有必要，讓噴淋功能獨(dú)立于油霧控制系統(tǒng)。

PLC是專門為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的一種控制裝置，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用[2]。具有體積小，可靠性高，設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。為了滿足獨(dú)立、自動(dòng)控制的需要，本文結(jié)合工廠實(shí)際，著重論述采用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴淋系滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。

1 粉塵著火條件

粉塵著火或爆炸一般有3個(gè)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(nèi)；

（3）存在足以點(diǎn)燃粉塵混合物的火花、電弧或高溫。

生產(chǎn)過(guò)程中粉塵著火的發(fā)展過(guò)程：干切過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵若不能及時(shí)被油霧系統(tǒng)抽走，就會(huì)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(chǎn)生出可燃?xì)怏w?？扇?xì)怏w于空氣混合而燃燒。粉塵燃燒放出的熱量，以熱傳導(dǎo)和火焰輻射的方式傳給附近懸浮的或被吹揚(yáng)起來(lái)的粉塵，這些粉塵受熱汽化后使燃燒循環(huán)地進(jìn)行下去。在狹小空間劇烈燃燒，甚至可能產(chǎn)生爆炸。

當(dāng)油霧系統(tǒng)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(rùn)未燃粉塵，驅(qū)散和消除懸浮粉塵，降低空氣濃度。自動(dòng)噴淋能夠很好地抑制火災(zāi)蔓延于發(fā)展，具有安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、滅火成功率高等優(yōu)點(diǎn)[4]。

2 自動(dòng)噴淋系統(tǒng)

2.1 噴淋系統(tǒng)組成

本文采用噴淋系統(tǒng)對(duì)粉塵著火點(diǎn)，進(jìn)行自動(dòng)噴淋。系統(tǒng)由紅外火花探測(cè)器、電磁閥、噴嘴、蜂鳴器和PLC控制器等構(gòu)成，如圖1所示：

圖1 噴淋系統(tǒng)示意圖

紅外火花探測(cè)器位于管道上，可持續(xù)有效監(jiān)控紅外火花且具有120度有效監(jiān)控范圍，能發(fā)現(xiàn)粉塵內(nèi)部火星。

2.2 工作原理

粉塵在主管道里順著空氣流動(dòng)，當(dāng)紅外火花探測(cè)器（①）探測(cè)到火花或者火星時(shí)以開(kāi)關(guān)量的形式給 PLC控制器一個(gè)輸入信號(hào)，如圖2。PLC控制器采集到來(lái)自探測(cè)器的信號(hào)，然后對(duì)該信號(hào)進(jìn)行分析和處理后給電磁閥（③）一個(gè)輸出動(dòng)作信號(hào)。電磁閥根據(jù)輸出信號(hào)，得電后打開(kāi)閥門，實(shí)現(xiàn)自來(lái)水流動(dòng)。流動(dòng)的自來(lái)水沿著管道到達(dá)噴嘴（②）后，形成霧狀水。霧狀水進(jìn)入主管道將火花或火星撲滅，如圖3。

圖2 探測(cè)器檢測(cè)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(lái)水需要保持一定的壓力。系統(tǒng)利用液壓泵（6）對(duì)自來(lái)水加壓到壓力表（4）設(shè)定值。而加壓后的自來(lái)水儲(chǔ)存在蓄水箱（⑤）中以保證壓力平穩(wěn)。若持續(xù)不能撲滅火星，則控制蜂鳴器（8）發(fā)出報(bào)警聲，提醒員工緊急處理險(xiǎn)情。

可以看出PLC控制器的分析處理能力是自動(dòng)噴淋控制系統(tǒng)的核心，而這種分析處理能力是通過(guò)對(duì)PLC進(jìn)行程序編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

3 自動(dòng)噴淋系統(tǒng)控制邏輯

通過(guò)檢測(cè)管道內(nèi)紅外能量，火花能在第一時(shí)間被發(fā)現(xiàn)，然后在噴嘴處被水霧撲滅。系統(tǒng)通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行。噴淋控制邏輯如下圖所示：

圖4 噴淋控制邏輯圖

系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)分以下三種工況：

①若紅外探測(cè)用的傳感器未連續(xù)探測(cè)到火花，或者探測(cè)到時(shí)間極短（如小于3秒），則認(rèn)為沒(méi)有發(fā)生火災(zāi)?；鸹赡苁菣C(jī)床粗加工濺射出來(lái)的。

②若紅外傳感器連續(xù)監(jiān)測(cè)到火花（如時(shí)間持續(xù)大于 3秒），則系統(tǒng)打開(kāi)電磁閥對(duì)管道噴水霧，用以滅火。未再探測(cè)到火花后，則關(guān)閉電磁閥。關(guān)閉后再延時(shí)一段時(shí)間（如5秒），保證充分滅火。

③若紅外傳感器連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間（如時(shí)間持續(xù)大于60秒）監(jiān)測(cè)到火花，則認(rèn)為未能撲滅火源。系統(tǒng)觸發(fā)蜂鳴器，用于提示危險(xiǎn)情況。員工聽(tīng)到后，人工進(jìn)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(lái)水加壓到一定的壓力（如0.5 Mpa）。自來(lái)水加壓控制邏輯如下圖：

圖5 自來(lái)水加壓邏輯圖

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

4 結(jié)論

通過(guò)以上分析和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的使用可知，PLC控制的獨(dú)立式全自動(dòng)噴淋控制系統(tǒng)能夠滿足工廠的噴淋滅火需求。于集成在油霧系統(tǒng)的噴淋裝置相比，因采用工業(yè)級(jí)的獨(dú)立控制系統(tǒng)，具有更好的可靠性。

[1] 肖春蘭.半導(dǎo)體廠房自動(dòng)噴淋系統(tǒng)和火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[OL].中國(guó)論文網(wǎng).

[2] 鄭輝,唐林.PLC在消防自動(dòng)噴淋系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，18(4):123-124

[3] 黃曼.糧食倉(cāng)儲(chǔ)粉塵危害于職業(yè)健康[J].糧食加工,2007,32（1）：72-74.

[4] 陸新曉,曹凱.噴淋系統(tǒng)噴頭布置分析與應(yīng)用[OL].中國(guó)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(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7988 (2017)12-100-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.033

李遠(yuǎn)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?yàn)镻LC控制技術(shù)。