[发明专利]基于PLC的多输入单输出压缩空气泡沫系统及控制方法

权利要求书

1.基于PLC的多输入单输出压缩空气泡沫系统的控制方法，其特征在于，利用基于PLC的多输入单输出压缩空气泡沫系统，基于PLC的多输入单输出压缩空气泡沫系统，包括水流量检测单元，水流量检测单元还与泡沫回路控制算法单元和空气回路控制算法单元连接，水流量检测单元、泡沫回路控制算法单元、空气回路控制算法单元均与PLC控制器连接，PLC控制器还与报警器连接，所述水流量检测单元具体结构为：包括混合室(12)，水路管道(26)一端与水源连接，水路管道(26)另一端连接至混合室(12)，水源与混合室(12)之间的水路管道(26)上依次设置有手动蝶阀(8)、水路止回阀(9)、水流量计(10)、混合室压力传感器(11)，水流量计(10)和混合室压力传感器(11)之间的水路管道(26)上还通过管道与所述泡沫回路控制算法单元连通，连通管道上还设置有泡沫路止回阀(7)，混合室(12)伸出的水路管道(26)末端还设置有电动蝶阀(13)；其中水流量计(10)、混合室压力传感器(11)、电动蝶阀(13)均与PLC控制器电性连接，所述泡沫回路控制算法单元具体结构为：包括泡沫原液贮存罐(1)，泡沫原液贮存罐(1)的底部通过泡沫管路(24)与泡沫泵(3)连通，泡沫泵(3)又通过管道与所述水流量检测单元的泡沫路止回阀(7)连接，泡沫泵(3)与泡沫路止回阀(7)之间的管路上依次设置有泡沫泵止回阀(4)、泡沫流量计(5)、三通球阀(6)，泡沫泵(3)与泡沫原液贮存罐(1)的管道上还设置有音叉传感器(2)，泡沫原液贮存罐(1)底部还通过循环泡沫管路(25)与三通球阀(6)直接连接，三通球阀(6)还通过管道与所述空气回路控制算法单元连通，其中，泡沫泵(3)、泡沫流量计(5)、三通球阀(6)、音叉传感器(2)均与PLC控制器电性连接，所述空气回路控制算法单元具体结构为：包括3个空气压缩机(14)，每个空气压缩机(14)均与供气电机(21)连接，其中两个空气压缩机(14)的输出管道上分别设置有电动球阀A(15)，两个电动球阀A(15)所在管道汇合后通过一根管道连接至所述水流量检测单元的混合室(12)内，电动球阀A(15)与混合室(12)之间的管道还依次设置有减压阀(17)、空气路压力传感器(18)、气动蝶阀(19)、空气路止回阀(20)，所述电动球阀A(15)与减压阀(17)之间的管道上还设置有电动球阀B(30)，电动球阀B(30)后端连接有消音器(16)，减压阀(17)还通过管道与第三个空气压缩机(14)连接，减压阀(17)与第三个空气压缩机(14)之间的管道上依次设置有空气比例阀(23)和过滤器B(31)，过滤器B(31)与第三个空气压缩机(14)之间还通过管道连接至所述泡沫回路控制算法单元的三通球阀(6)，第三个空气压缩机(14)与三通球阀(6)之间的管道上还设置有过滤器A(22)，其中，空气压缩机(14)、空气路压力传感器(18)、气动蝶阀(19)、空气比例阀(23)均与PLC控制器电性连接，具体按照以下步骤实施：

步骤1、当设备待机运行时，实时监测每个部位是否正常，如果出现问题则立即报警，若此时产生火警信号报警则优先启动设备进行灭火，如果没有问题则等待火警信号；

步骤2、火警信号到来后，依次启动执行水流量检测单元、泡沫回路控制算法单元、空气回路控制算法单元；此时总出口的电动蝶阀(13)继续保持常闭，立即启动导通气路的气动蝶阀(19)、导通泡沫路的气动三通球阀(6)以及空气压缩机(14)，以保证整个设备的高反应速度；

步骤3、完成步骤2后，设备通过水流量检测单元中水流量计(10)检测水流是否有变化，当检测到水流有变化后迅速进入泡沫回路控制算法单元启动泡沫泵(3)并通过PLC控制器中的泡沫路PID算法跟进水路的流量值；

所述步骤3中泡沫路PID算法具体如下：

依据泡沫混合比R_FW将泡沫流量与水流量按照泡沫原液的性质分为1％、3％、6％等比例混合如下公式：

其中，Q_F为泡沫流量，Q_W为水流量；

步骤4、在完成步骤3的情况下，设备通过水流量检测单元检测混合室(12)前端的混合室压力传感器(11)的压力信号，然后利用所述的空气回路控制算法单元中的空气路PID算法调控气路的空气比例阀(23)，以保证气路和空气路的压力比值保持恒定；

所述步骤4中空气路PID算法具体如下：

依据气液比R_AH将一定比例的空气与泡沫混合液混合产生灭火所需要的泡沫质量，其中灭火要求的气液比一般为4:1/3:1/6:1，

其中，气液比R_AH是气体流量和液体流量的比值，Q_A为空气流量，Q_H为泡沫原液与水叠加流量，气液比R_AH即空气流量Q_A与混合液流量Q_H的比值；

通过空气路压力传感器(18)、混合室压力传感器(11)检测压力的比值：

P_A＝KP_H

其中，P_A是空气压力，P_H是水和泡沫混合液的叠加压力；

由上述得出可以通过调节K值调节气液比，其中

1.0≤K≤1.15

利用该关系可以保证空气与泡沫混合液充分混合，由此可以通过改变K值来产生适合各种火灾场景的的高质量泡沫；

步骤5、在完成步骤4的情况下，设备通过水流量检测单元中混合室压力传感器(11)检测混合室(12)的压力达到4bar以上时开启总出口的电动蝶阀(13)，电动蝶阀(13)打开后，预先在混合室(12)中混合好的泡沫液从总出口喷出，产生大量的泡沫；

步骤6、当灭火完成后，结束火警模式进入巡检模式，即将空气路的电动球阀B(30)打开，空气压缩机(14)运行一段时间后，气动蝶阀(19)关闭，泡沫路三通球阀(6)关闭，总出口电动蝶阀(13)关闭，泡沫泵(3)运行一段时间后关闭，空气压缩机(14)运行一段时间后关闭电动球阀A(15)，结束。