李远彬，肖刚，缪志桥

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西 柳州 545007）

PLC控制技术在工厂喷淋系统中的应用研究

李远彬，肖刚，缪志桥

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西 柳州 545007）

为确保工厂喷淋灭火系统具有较高的可靠性，设计了一种基于 PLC（可编程逻辑控制器）的独立式全自动喷淋控制系统。较之于集成喷淋灭火功能的油雾系统，有效消除了因油雾系统工作异常而导致喷淋无法实现的隐患。目前已应用于发动机工厂曲轴线。实践表明：系统运行稳定，满足工程上的应用要求。

独立式；PLC控制；喷淋系统

引言

发动机工厂由于加工设备昂贵，所以其厂房造价也十分高，一旦发生火灾或爆炸，将带来不可估量的经济损失[1]。当前工厂的喷淋功能和油雾功能共同集成在一套油雾控制系统内，喷淋功能在特殊情况下会因油雾系统电气故障而实效。因而非常有必要，让喷淋功能独立于油雾控制系统。

PLC是专门为工业控制而设计的一种控制装置，在工业自动化领域得到了广泛的运用[2]。具有体积小，可靠性高，设计、使用和维护方便等优点。为了满足独立、自动控制的需要，本文结合工厂实际，着重论述采用PLC来实现自动喷淋系灭火系统的设计和应用。

1 粉尘着火条件

粉尘着火或爆炸一般有3个必要条件[3]：

（1）粉尘本身可以燃烧；

（2）粉尘于空气混合物浓度在爆炸极限内；

（3）存在足以点燃粉尘混合物的火花、电弧或高温。

生产过程中粉尘着火的发展过程：干切过程中产生的粉尘若不能及时被油雾系统抽走，就会悬浮在空中形成粉尘云。粉尘云在热源作用下迅速地气化而产生出可燃气体。可燃气体于空气混合而燃烧。粉尘燃烧放出的热量，以热传导和火焰辐射的方式传给附近悬浮的或被吹扬起来的粉尘，这些粉尘受热汽化后使燃烧循环地进行下去。在狭小空间剧烈燃烧，甚至可能产生爆炸。

当油雾系统失效后，扑救粉尘燃烧事故的有效灭火剂是水，尤以雾状水为佳。它既可以熄灭燃烧，又可湿润未燃粉尘，驱散和消除悬浮粉尘，降低空气浓度。自动喷淋能够很好地抑制火灾蔓延于发展，具有安全可靠、经济实用、灭火成功率高等优点[4]。

2 自动喷淋系统

2.1 喷淋系统组成

本文采用喷淋系统对粉尘着火点，进行自动喷淋。系统由红外火花探测器、电磁阀、喷嘴、蜂鸣器和PLC控制器等构成，如图1所示：

图1 喷淋系统示意图

红外火花探测器位于管道上，可持续有效监控红外火花且具有120度有效监控范围，能发现粉尘内部火星。

2.2 工作原理

粉尘在主管道里顺着空气流动，当红外火花探测器（①）探测到火花或者火星时以开关量的形式给 PLC控制器一个输入信号，如图2。PLC控制器采集到来自探测器的信号，然后对该信号进行分析和处理后给电磁阀（③）一个输出动作信号。电磁阀根据输出信号，得电后打开阀门，实现自来水流动。流动的自来水沿着管道到达喷嘴（②）后，形成雾状水。雾状水进入主管道将火花或火星扑灭，如图3。

图2 探测器检测到火星示意图

图3 水雾灭火示意图

另外，为了保证喷淋效果，自来水需要保持一定的压力。系统利用液压泵（6）对自来水加压到压力表（4）设定值。而加压后的自来水储存在蓄水箱（⑤）中以保证压力平稳。若持续不能扑灭火星，则控制蜂鸣器（8）发出报警声，提醒员工紧急处理险情。

可以看出PLC控制器的分析处理能力是自动喷淋控制系统的核心，而这种分析处理能力是通过对PLC进行程序编程来实现的。

3 自动喷淋系统控制逻辑

通过检测管道内红外能量，火花能在第一时间被发现，然后在喷嘴处被水雾扑灭。系统通过PLC实现全自动运行。喷淋控制逻辑如下图所示：

图4 喷淋控制逻辑图

系统在运行时分以下三种工况：

①若红外探测用的传感器未连续探测到火花，或者探测到时间极短（如小于3秒），则认为没有发生火灾。火花可能是机床粗加工溅射出来的。

②若红外传感器连续监测到火花（如时间持续大于 3秒），则系统打开电磁阀对管道喷水雾，用以灭火。未再探测到火花后，则关闭电磁阀。关闭后再延时一段时间（如5秒），保证充分灭火。

③若红外传感器连续长时间（如时间持续大于60秒）监测到火花，则认为未能扑灭火源。系统触发蜂鸣器，用于提示危险情况。员工听到后，人工进行灭火。

另外，为了保证具有较好的喷淋效果，需要加压装置将自来水加压到一定的压力（如0.5 Mpa）。自来水加压控制逻辑如下图：

图5 自来水加压逻辑图

若蓄水箱压力低于设定值（如0.5Mpa）则水泵对蓄水箱加压，加压到0.5Mpa后则停止增压泵。

4 结论

通过以上分析和生产现场的使用可知，PLC控制的独立式全自动喷淋控制系统能够满足工厂的喷淋灭火需求。于集成在油雾系统的喷淋装置相比，因采用工业级的独立控制系统，具有更好的可靠性。

[1] 肖春兰.半导体厂房自动喷淋系统和火灾报警系统的设计[OL].中国论文网.

[2] 郑辉,唐林.PLC在消防自动喷淋系统中的应用[J].四川职业技术学院学报，2008，18(4):123-124

[3] 黄曼.粮食仓储粉尘危害于职业健康[J].粮食加工,2007,32（1）：72-74.

[4] 陆新晓,曹凯.喷淋系统喷头布置分析与应用[OL].中国科技论文在线.

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 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)12-100-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.033

李远彬（1987-），男，电控工程师，硕士，就职于上汽通用五菱汽车股份有限公司。研究方向为PLC控制技术。