基于PLC的消防安全通道控制系统设计

黄海洋　王柏云　黄俊豪　王丽钧

摘要：随着城市高楼的不断崛起，高楼也越建越高，现有的高楼都有逃生楼梯，但是当家里着火的时候，很多逃生人员不能破门逃生，即使能破门逃生，但是楼道内有浓烟，会威胁逃生人员的生命，所以很多逃生人员只能躲在阳台上，有的人会选择从阳台上逃生，但是阳台上没有任何逃生设备，逃生人员的安全得不到保障，为此提供一种消防应急安全逃生设备，可以让逃生人员快速安全的逃生。而PLC的出现，可以通过编程的方式，采用数字或者模拟输入、输出控制机械的方式有效的保证消防安全通道的正常运行。因此本文就以五层并联消防安全通道为例，来对基于PLC的消防安全通道控制进行分析。

关键词：PLC;五层并联;控制系统;消防安全通道

传统的消防安全通道是独立控制方式，也是单台的，随着人们居住生活的改善，越来越多的居民楼都配备了消防安全通道，这种单台的、独立控制系统的消防安全通道不仅速度慢，而且控制系统在长期运行下易发生消防安全通道故障，因此其已无法满足人们的需求，并联消防安全通道也顺势应运而生。并联消防安全通道就是可以对多台消防安全通道进行统一的管理和调配，即提高了乘消防安全通道的速度，又减少了人们等待乘消防安全通道的时间，降低了消防安全通道的损耗，因此深受人们以及各大建筑商的欢迎。

一、PLC控制系统的基本概述

PLC是一种可以编程逻辑的控制器，其采用了可以编程的存储器，可以通过数字或者模拟式输入、输出控制各种类型的生产过程，来完成用户发出的各种指令，如逻辑运算、顺序控制、定时等。将其应用在消防安全通道控制系统中，是通过变频器对电动机进行调速，以此来降低消防安全通道的损耗、提高消防安全通道的运行效率，保证其平层的精准度。

目前比较好的PLC控制系统是S7-200 PLC控制系统，其可以满足自动选向、变频调速、楼层显示、以及平层处理四种功能。其中自动选向，是当人们发出消防安全通道使用信号时，消防安全通道会在第一时间接受到这个指令信号，然后PLC控制系统会自动的判断消防安全通道的运行方向。变频调速，就是根据脉冲差来决定消防安全通道的转速，脉冲差就是人们信号指令的目标楼层跟当前所在楼层的脉冲差，而转速有三种，即平滑加速、匀速、平滑减速。就是根据脉冲差来决定消防安全通道是如何转速，当脉冲差非常大，而逐渐减小时，就需要第一步平滑加速，当加速到额定速度后开始匀速的进行，当脉冲差非常小的时候开始减速，到最后基本上就是平滑减速。楼层显示，就是在每一层的消防安全通道都有一个数码管，用来显示楼层的层数以及消防安全通道的运行方向。而平层处理，就是可以保证消防安全通道平层精准达到，避免产生较大的误差。

二、基于PLC的五层并联消防安全通道控制系统硬件设计

本文以两台五层并联消防安全通道为例，来对PLC控制系统进行分析：

（一）消防安全通道控制器设计

在消防安全通道控制器设计时，可以选择两台控制器，一台用来采集和识别用户的指令信息，并自动的生成运行和调度策略，然后将信息进行发送，发送给另一台的控制器。而另一台用来采集消防安全通道外的信号信息，在利用数据通信的方式将信号以及消防安全通道運行信号、调配信息等第一时间传递给另一台消防安全通道的控制器，以此来通过就近的方式，第一时间满足人们的乘梯需求，提高消防安全通道的运行效率。两台消防安全通道控制器的连接方式，详见图1。

（二）变频器应用

PLC控制系统还需要应用变频器，可以采用MM440的变频器，这样即能保证消防安全通道速度变化不会发生跳变的现象，而且还能保证消防安全通道在启动时或者停止时可以平缓，避免造成人员伤亡，影响人们的乘坐消防安全通道的舒适度。具体应用如下：

将PLC的COM端跟变频器相连，将PLC的输出端接到变频器的输入端口以此来控制电动机的正转、反转和停止。并且将PLC模拟量输出端跟变频器的AIN1相连接。

（三）总线设计

选择广州智维电子科技有限公司推出的控制器，型号为Kvaser-2450，作为五层并联消防安全通道控制系统的总线，这样在整个系统中，仅用一个总线就可以跟系统外围器的器件相连接，实现各个电子设备间的通信，而且还能实时的对消防安全通道运行进行检测、控制，保证消防安全通道的运行。

三、基于PLC控制系统的软件系统设计

软件系统是PLC控制系统的核心，主要是采用增量式的编码器来对消防安全通道进行转速控制，用高速计数器来对消防安全通道进行平层控制。

（一）五层并联消防安全通道控制信号输入

五层并联消防安全通道控制信号需要采用S-Ans通信协议，以此在远程控制中可以显示送出的信号。由乘客发出信号输入信息，系统在将这信息进行转换和输出，并且利用PLC控制器来自动采集输出的信息，并根据信息作出正确的派梯指令。为了避免控制信号的错误控制，影响消防安全通道的使用，PLC控制系统会对收集的信息进行扫描，过滤掉那些错误信息，并将正确的信号信息存储到PLC的控制器中，在通过派梯的数据演算做出最准确的派梯指令，以此来提高消防安全通道的运行效率。

（二）五层并联消防安全通道软件系统主要流程

在消防安全通道正式运行之前，需要对消防安全通道进行试运行。保证每一层的消防安全通道门都有隔离开关，保证消防安全通道的上升速度为10HZ，当消防安全通道上升时，消防安全通道的电动机就会通过联轴器带动编码器产生脉冲，由PLC控制系统的高速计数器来对脉冲值进行记录，当消防安全通道上升到开门位置后，消防安全通道上的隔磁板会被插入到隔离开关中，此时消防安全通道会停止运行，高速计数器会记录此刻的脉冲值。根据脉冲数了解每个楼层之间的高度。

在具体的使用时，当乘客发出输入信号时，PLC控制系统的软件会首先判断收到的指令信息是哪一层在呼叫，呼叫的目的地，以及当前楼层跟呼叫楼层之间的脉冲值，根据这个脉冲值来决定消防安全通道运行的速度，是平滑加速、平滑减速等。当脉冲值跟目标楼层的脉冲值相同时，消防安全通道就会断电抱闸，消防安全通道门会自动打开。

当乘客进入消防安全通道，消防安全通道门自动关闭，如果想要快速关闭，可以使用关闭按钮，当消防安全通道门关闭时，消防安全通道开始运行。运行的第一个阶段为加速阶段，此时脉冲数可以转化为0-32000的数字量进行输出，PLC控制系统会将这些数字量转换成电压的模拟量，相对应的为0-10V，并将其输送到变频器中。而电压对应的变频器，其中0V对应的是0HZ，10V对应的是50HZ，以此来控制消防安全通道的速度。

其具体的加减速的过程，就是首先通过PLC控制系统的控制消防安全通道速度的功能，计算出目标楼层跟当前所在楼层之间的脉冲差，这个脉冲差就是消防安全通道运行的最终目标值。当PLC控制系统接收到启动指令时，电机开始启动，消防安全通道开始上升，并且上升的高度会实时的反馈给程序，以便做出对消防安全通道最准确速度的控制。当实际值跟目标值相差很大时，消防安全通道的设定程序为加速，当消防安全通道运行到额定速度时，消防安全通道停止加速，然后会呈匀速上升的方式上升，最后开始减速，直到减速为0，消防安全通道停止在目标层。那么什么时候开始减速呢，当实际值跟目标值差距非常小的时候开始减速。

（三）组态软件对系统状态的监控

本文选择的PLC控制系统主要是采用了异步通信的方式，來实现串行通信接口的衔接。其采用的是点对点接口的PPI协议，其可以用在软件编程时程序的上载和下载，并且还可以跟计算机端口相连接，形成一个组态软件，以便实时监控消防安全通道的运行状态。

三、并联消防安全通道控制器的调配原则及工作过程

（一）调配原则

并联消防安全通道控制系统需要遵循调配原则，某五层并联消防安全通道有A和B两台消防安全通道协调运作，所谓的调配原则就是当接受到召唤信号时，两台消防安全通道自动定向启动相应的楼层，当某一个消防安全通道先行到达指定层时，另一台消防安全通道会就近停靠平层。因此在PLC并联程序编写的过程中就要将PLC置位设为主站与从站，主站和从站对分别采集对方楼层的位置信号、上下行信号、以及并联信号进行对比分析，并且会将对比分析的结构存入到PLC的继电器中，来对两个消防安全通道的并联程序进行编写。

结束语

综上所述，传统的消防安全通道控制系统不仅运行速度慢，而且长期运行下还易发生运行事故，这样即影响着人们的使用，还加大了乘客等待的时间，影响着其体验度。因此急需要应用PLC控制系统来对其进行优化。PLC控制系统，是一种可以编程，实现远程控制的系统，其包括硬件、软件、设备通信等，不仅可以提高消防安全通道的运行速度，还保证了长期运行下消防安全通道的平稳。而且其还可以直接连接计算机，通过计算机显示屏，实时的反馈消防安全通道的运行状况，当消防安全通道出现任何问题时，工作人员可以第一时间去到现场进行解决。

参考文献

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[4]杨艳霞.PLC在电梯控制系统中的应用[J].电子制作，2020（16）：13-14+10.

作者简介：黄海洋（1999.2），男，汉族，四川省南充市人，成都理工大学管理科学学院，本科，研究方向：工商管理。

王柏云（1998.8），女，汉族，四川省成都市人，成都理工大学管理学院，本科研究方向：工商管理。

黄俊豪（1997.9），男，汉族，四川省成都市人，成都理工大学管理与科学学院，本科，研究方向：工商管理。

王丽钧（1998.11），女，汉族，重庆市人，成都理工大学管理学院，本科，研究方向：工商管理。