黃海洋　王柏云　黃俊豪　王麗鈞

摘要：隨著城市高樓的不斷崛起，高樓也越建越高，現(xiàn)有的高樓都有逃生樓梯，但是當(dāng)家里著火的時(shí)候，很多逃生人員不能破門逃生，即使能破門逃生，但是樓道內(nèi)有濃煙，會(huì)威脅逃生人員的生命，所以很多逃生人員只能躲在陽(yáng)臺(tái)上，有的人會(huì)選擇從陽(yáng)臺(tái)上逃生，但是陽(yáng)臺(tái)上沒(méi)有任何逃生設(shè)備，逃生人員的安全得不到保障，為此提供一種消防應(yīng)急安全逃生設(shè)備，可以讓逃生人員快速安全的逃生。而PLC的出現(xiàn)，可以通過(guò)編程的方式，采用數(shù)字或者模擬輸入、輸出控制機(jī)械的方式有效的保證消防安全通道的正常運(yùn)行。因此本文就以五層并聯(lián)消防安全通道為例，來(lái)對(duì)基于PLC的消防安全通道控制進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：PLC;五層并聯(lián);控制系統(tǒng);消防安全通道

傳統(tǒng)的消防安全通道是獨(dú)立控制方式，也是單臺(tái)的，隨著人們居住生活的改善，越來(lái)越多的居民樓都配備了消防安全通道，這種單臺(tái)的、獨(dú)立控制系統(tǒng)的消防安全通道不僅速度慢，而且控制系統(tǒng)在長(zhǎng)期運(yùn)行下易發(fā)生消防安全通道故障，因此其已無(wú)法滿足人們的需求，并聯(lián)消防安全通道也順勢(shì)應(yīng)運(yùn)而生。并聯(lián)消防安全通道就是可以對(duì)多臺(tái)消防安全通道進(jìn)行統(tǒng)一的管理和調(diào)配，即提高了乘消防安全通道的速度，又減少了人們等待乘消防安全通道的時(shí)間，降低了消防安全通道的損耗，因此深受人們以及各大建筑商的歡迎。

一、PLC控制系統(tǒng)的基本概述

PLC是一種可以編程邏輯的控制器，其采用了可以編程的存儲(chǔ)器，可以通過(guò)數(shù)字或者模擬式輸入、輸出控制各種類型的生產(chǎn)過(guò)程，來(lái)完成用戶發(fā)出的各種指令，如邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)等。將其應(yīng)用在消防安全通道控制系統(tǒng)中，是通過(guò)變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，以此來(lái)降低消防安全通道的損耗、提高消防安全通道的運(yùn)行效率，保證其平層的精準(zhǔn)度。

目前比較好的PLC控制系統(tǒng)是S7-200 PLC控制系統(tǒng)，其可以滿足自動(dòng)選向、變頻調(diào)速、樓層顯示、以及平層處理四種功能。其中自動(dòng)選向，是當(dāng)人們發(fā)出消防安全通道使用信號(hào)時(shí)，消防安全通道會(huì)在第一時(shí)間接受到這個(gè)指令信號(hào)，然后PLC控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的判斷消防安全通道的運(yùn)行方向。變頻調(diào)速，就是根據(jù)脈沖差來(lái)決定消防安全通道的轉(zhuǎn)速，脈沖差就是人們信號(hào)指令的目標(biāo)樓層跟當(dāng)前所在樓層的脈沖差，而轉(zhuǎn)速有三種，即平滑加速、勻速、平滑減速。就是根據(jù)脈沖差來(lái)決定消防安全通道是如何轉(zhuǎn)速，當(dāng)脈沖差非常大，而逐漸減小時(shí)，就需要第一步平滑加速，當(dāng)加速到額定速度后開始勻速的進(jìn)行，當(dāng)脈沖差非常小的時(shí)候開始減速，到最后基本上就是平滑減速。樓層顯示，就是在每一層的消防安全通道都有一個(gè)數(shù)碼管，用來(lái)顯示樓層的層數(shù)以及消防安全通道的運(yùn)行方向。而平層處理，就是可以保證消防安全通道平層精準(zhǔn)達(dá)到，避免產(chǎn)生較大的誤差。

二、基于PLC的五層并聯(lián)消防安全通道控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本文以兩臺(tái)五層并聯(lián)消防安全通道為例，來(lái)對(duì)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行分析：

（一）消防安全通道控制器設(shè)計(jì)

在消防安全通道控制器設(shè)計(jì)時(shí)，可以選擇兩臺(tái)控制器，一臺(tái)用來(lái)采集和識(shí)別用戶的指令信息，并自動(dòng)的生成運(yùn)行和調(diào)度策略，然后將信息進(jìn)行發(fā)送，發(fā)送給另一臺(tái)的控制器。而另一臺(tái)用來(lái)采集消防安全通道外的信號(hào)信息，在利用數(shù)據(jù)通信的方式將信號(hào)以及消防安全通道運(yùn)行信號(hào)、調(diào)配信息等第一時(shí)間傳遞給另一臺(tái)消防安全通道的控制器，以此來(lái)通過(guò)就近的方式，第一時(shí)間滿足人們的乘梯需求，提高消防安全通道的運(yùn)行效率。兩臺(tái)消防安全通道控制器的連接方式，詳見圖1。

（二）變頻器應(yīng)用

PLC控制系統(tǒng)還需要應(yīng)用變頻器，可以采用MM440的變頻器，這樣即能保證消防安全通道速度變化不會(huì)發(fā)生跳變的現(xiàn)象，而且還能保證消防安全通道在啟動(dòng)時(shí)或者停止時(shí)可以平緩，避免造成人員傷亡，影響人們的乘坐消防安全通道的舒適度。具體應(yīng)用如下：

將PLC的COM端跟變頻器相連，將PLC的輸出端接到變頻器的輸入端口以此來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止。并且將PLC模擬量輸出端跟變頻器的AIN1相連接。

（三）總線設(shè)計(jì)

選擇廣州智維電子科技有限公司推出的控制器，型號(hào)為Kvaser-2450，作為五層并聯(lián)消防安全通道控制系統(tǒng)的總線，這樣在整個(gè)系統(tǒng)中，僅用一個(gè)總線就可以跟系統(tǒng)外圍器的器件相連接，實(shí)現(xiàn)各個(gè)電子設(shè)備間的通信，而且還能實(shí)時(shí)的對(duì)消防安全通道運(yùn)行進(jìn)行檢測(cè)、控制，保證消防安全通道的運(yùn)行。

三、基于PLC控制系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)的核心，主要是采用增量式的編碼器來(lái)對(duì)消防安全通道進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制，用高速計(jì)數(shù)器來(lái)對(duì)消防安全通道進(jìn)行平層控制。

（一）五層并聯(lián)消防安全通道控制信號(hào)輸入

五層并聯(lián)消防安全通道控制信號(hào)需要采用S-Ans通信協(xié)議，以此在遠(yuǎn)程控制中可以顯示送出的信號(hào)。由乘客發(fā)出信號(hào)輸入信息，系統(tǒng)在將這信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換和輸出，并且利用PLC控制器來(lái)自動(dòng)采集輸出的信息，并根據(jù)信息作出正確的派梯指令。為了避免控制信號(hào)的錯(cuò)誤控制，影響消防安全通道的使用，PLC控制系統(tǒng)會(huì)對(duì)收集的信息進(jìn)行掃描，過(guò)濾掉那些錯(cuò)誤信息，并將正確的信號(hào)信息存儲(chǔ)到PLC的控制器中，在通過(guò)派梯的數(shù)據(jù)演算做出最準(zhǔn)確的派梯指令，以此來(lái)提高消防安全通道的運(yùn)行效率。

（二）五層并聯(lián)消防安全通道軟件系統(tǒng)主要流程

在消防安全通道正式運(yùn)行之前，需要對(duì)消防安全通道進(jìn)行試運(yùn)行。保證每一層的消防安全通道門都有隔離開關(guān)，保證消防安全通道的上升速度為10HZ，當(dāng)消防安全通道上升時(shí)，消防安全通道的電動(dòng)機(jī)就會(huì)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)編碼器產(chǎn)生脈沖，由PLC控制系統(tǒng)的高速計(jì)數(shù)器來(lái)對(duì)脈沖值進(jìn)行記錄，當(dāng)消防安全通道上升到開門位置后，消防安全通道上的隔磁板會(huì)被插入到隔離開關(guān)中，此時(shí)消防安全通道會(huì)停止運(yùn)行，高速計(jì)數(shù)器會(huì)記錄此刻的脈沖值。根據(jù)脈沖數(shù)了解每個(gè)樓層之間的高度。

在具體的使用時(shí)，當(dāng)乘客發(fā)出輸入信號(hào)時(shí)，PLC控制系統(tǒng)的軟件會(huì)首先判斷收到的指令信息是哪一層在呼叫，呼叫的目的地，以及當(dāng)前樓層跟呼叫樓層之間的脈沖值，根據(jù)這個(gè)脈沖值來(lái)決定消防安全通道運(yùn)行的速度，是平滑加速、平滑減速等。當(dāng)脈沖值跟目標(biāo)樓層的脈沖值相同時(shí)，消防安全通道就會(huì)斷電抱閘，消防安全通道門會(huì)自動(dòng)打開。

當(dāng)乘客進(jìn)入消防安全通道，消防安全通道門自動(dòng)關(guān)閉，如果想要快速關(guān)閉，可以使用關(guān)閉按鈕，當(dāng)消防安全通道門關(guān)閉時(shí)，消防安全通道開始運(yùn)行。運(yùn)行的第一個(gè)階段為加速階段，此時(shí)脈沖數(shù)可以轉(zhuǎn)化為0-32000的數(shù)字量進(jìn)行輸出，PLC控制系統(tǒng)會(huì)將這些數(shù)字量轉(zhuǎn)換成電壓的模擬量，相對(duì)應(yīng)的為0-10V，并將其輸送到變頻器中。而電壓對(duì)應(yīng)的變頻器，其中0V對(duì)應(yīng)的是0HZ，10V對(duì)應(yīng)的是50HZ，以此來(lái)控制消防安全通道的速度。

其具體的加減速的過(guò)程，就是首先通過(guò)PLC控制系統(tǒng)的控制消防安全通道速度的功能，計(jì)算出目標(biāo)樓層跟當(dāng)前所在樓層之間的脈沖差，這個(gè)脈沖差就是消防安全通道運(yùn)行的最終目標(biāo)值。當(dāng)PLC控制系統(tǒng)接收到啟動(dòng)指令時(shí)，電機(jī)開始啟動(dòng)，消防安全通道開始上升，并且上升的高度會(huì)實(shí)時(shí)的反饋給程序，以便做出對(duì)消防安全通道最準(zhǔn)確速度的控制。當(dāng)實(shí)際值跟目標(biāo)值相差很大時(shí)，消防安全通道的設(shè)定程序?yàn)榧铀伲?dāng)消防安全通道運(yùn)行到額定速度時(shí)，消防安全通道停止加速，然后會(huì)呈勻速上升的方式上升，最后開始減速，直到減速為0，消防安全通道停止在目標(biāo)層。那么什么時(shí)候開始減速呢，當(dāng)實(shí)際值跟目標(biāo)值差距非常小的時(shí)候開始減速。

（三）組態(tài)軟件對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)控

本文選擇的PLC控制系統(tǒng)主要是采用了異步通信的方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)串行通信接口的銜接。其采用的是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口的PPI協(xié)議，其可以用在軟件編程時(shí)程序的上載和下載，并且還可以跟計(jì)算機(jī)端口相連接，形成一個(gè)組態(tài)軟件，以便實(shí)時(shí)監(jiān)控消防安全通道的運(yùn)行狀態(tài)。

三、并聯(lián)消防安全通道控制器的調(diào)配原則及工作過(guò)程

（一）調(diào)配原則

并聯(lián)消防安全通道控制系統(tǒng)需要遵循調(diào)配原則，某五層并聯(lián)消防安全通道有A和B兩臺(tái)消防安全通道協(xié)調(diào)運(yùn)作，所謂的調(diào)配原則就是當(dāng)接受到召喚信號(hào)時(shí)，兩臺(tái)消防安全通道自動(dòng)定向啟動(dòng)相應(yīng)的樓層，當(dāng)某一個(gè)消防安全通道先行到達(dá)指定層時(shí)，另一臺(tái)消防安全通道會(huì)就近停靠平層。因此在PLC并聯(lián)程序編寫的過(guò)程中就要將PLC置位設(shè)為主站與從站，主站和從站對(duì)分別采集對(duì)方樓層的位置信號(hào)、上下行信號(hào)、以及并聯(lián)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比分析，并且會(huì)將對(duì)比分析的結(jié)構(gòu)存入到PLC的繼電器中，來(lái)對(duì)兩個(gè)消防安全通道的并聯(lián)程序進(jìn)行編寫。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，傳統(tǒng)的消防安全通道控制系統(tǒng)不僅運(yùn)行速度慢，而且長(zhǎng)期運(yùn)行下還易發(fā)生運(yùn)行事故，這樣即影響著人們的使用，還加大了乘客等待的時(shí)間，影響著其體驗(yàn)度。因此急需要應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)來(lái)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。PLC控制系統(tǒng)，是一種可以編程，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的系統(tǒng)，其包括硬件、軟件、設(shè)備通信等，不僅可以提高消防安全通道的運(yùn)行速度，還保證了長(zhǎng)期運(yùn)行下消防安全通道的平穩(wěn)。而且其還可以直接連接計(jì)算機(jī)，通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示屏，實(shí)時(shí)的反饋消防安全通道的運(yùn)行狀況，當(dāng)消防安全通道出現(xiàn)任何問(wèn)題時(shí)，工作人員可以第一時(shí)間去到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行解決。

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作者簡(jiǎn)介：黃海洋（1999.2），男，漢族，四川省南充市人，成都理工大學(xué)管理科學(xué)學(xué)院，本科，研究方向：工商管理。

王柏云（1998.8），女，漢族，四川省成都市人，成都理工大學(xué)管理學(xué)院，本科研究方向：工商管理。

黃俊豪（1997.9），男，漢族，四川省成都市人，成都理工大學(xué)管理與科學(xué)學(xué)院，本科，研究方向：工商管理。

王麗鈞（1998.11），女，漢族，重慶市人，成都理工大學(xué)管理學(xué)院，本科，研究方向：工商管理。