畢業(yè)設計基于PLC的智能建筑火災報警與聯(lián)動控制系統(tǒng)的設計

1、基于plc的智能建筑火災報警與聯(lián)動控制系統(tǒng)的設計摘 要 隨著我國智能建筑（ib）業(yè)的發(fā)展，高層建筑及建筑群體越來越多，促使了消防系統(tǒng)以迅猛的速度向前邁進。在智能建筑的建筑物自動化系統(tǒng)（bas）中火災報警消防系統(tǒng)是非常重要的一個子系統(tǒng), 擔負著保障人員及財產安全的重任。本課題針對某廠房倉庫設計了一個火災報警與滅火聯(lián)動控制系統(tǒng)。該設計采用報警延時啟動滅火系統(tǒng)的控制模式來減少因早期報警系統(tǒng)的誤報給用戶帶來的損失，同時利用煙霧傳感器之間的互鎖控制模式，避免了因煙霧在倉庫中的擴散而引起其它區(qū)域的誤報，減少系統(tǒng)的誤報率。關鍵詞：plc 火災報警消防聯(lián)動the design based on the plc

2、 intelligent building fire alarm and linkage control systemabstractwith the development of our country's intelligent building(ib) industry,there are more and more high building and construction group,which make the fire control system improve with a rapid speed.in the building automation system

3、(bas) of intelligent buildings,fire alarm control system is a very important sub-system,bearing the responsibility of keeping people and their property safe.my issue is to design a fire alarm and fire linkage control system for one warehouse.it takes the principle that when the alarm time delay then

4、 it starts the fire extinguishing systems' control model so as to decrease people's loss because of the alarm system mistakes during the early stage,and it also uses the interlock control model between the smoke sensors in order to avoid the smog diffusion which would cause other regional mi

5、stakes in the warehouse,then reduce the system's misinformation rates.key words：plc fire alarm fire control linkageii目 錄中文摘要i英文摘要ii1 緒論11.1 課題背景11.2 課題發(fā)展現(xiàn)狀與前景11.3 本文主要研究內容32 火災自動報警與聯(lián)動控制系統(tǒng)總體方案的設計42.1 火災自動報警系統(tǒng)概述42.2 火災自動報警系統(tǒng)的組成42.2.1 火災探測器42.2.2 火災報警控制器分類62.2.3 火災報警控制器的功能82.3 火災滅火聯(lián)動系統(tǒng)的組成92.4 火災報警與

6、聯(lián)動控制系統(tǒng)的工作原理92.5 自動滅火消防系統(tǒng)重要性及特點102.5.1 基于plc控制的自動滅火消防系統(tǒng)的特點102.5.2 自動滅火消防系統(tǒng)設計的意義113 硬件簡介及系統(tǒng)方案的確定123.1 廠房倉庫自動消防滅火區(qū)域劃分123.2 基于plc控制的自動滅火消防系統(tǒng)主要部件123.3 控制系統(tǒng)硬件設計及 plc選擇143.4 plc型號的選擇143.5 電源模塊的選擇183.5.1 對電源的處理183.5.2 安裝布線的注意事項184 plc控制系統(tǒng)的軟件設計194.1 plc程序的控制要求194.2 介紹編程方法思路及程序流程圖和梯形圖194.3 plc程序說明244.3.1 區(qū)域1自

7、動報警滅火系統(tǒng)的啟停244.3.2 區(qū)域2自動報警滅火系統(tǒng)的啟停244.3.3 區(qū)域3自動報警滅火系統(tǒng)的啟停254.3.4 噴淋泵的啟停254.3.5 系統(tǒng)復位254.3.6 限時程序255 總結27致 謝28參考文獻291 緒論1.1 課題背景火災是一種具有突發(fā)性和強破壞性的災害現(xiàn)象，嚴重危害人類生命財產安全和自然環(huán)境。據(jù)統(tǒng)計，在眾多的災種中，火災造成的直接損失約為地震的5倍，僅次于干旱和洪澇，而火災發(fā)生的頻度居于各災種之首。千百年來，人類和火災進行了長期的斗爭，積累了許多防火、滅火的經驗教訓。隨著社會的不斷發(fā)展，人們對于火災的認識不斷加深，針對火災初期不同特征的各種探測方法的理論積累越來越

8、多。人類逐步掌握了火的燃燒機理，燃燒條件和燃燒發(fā)展的過程，創(chuàng)造了各種各樣防火、滅火的方法。在上世紀70年代后期，開始出現(xiàn)一門新興的多學科交叉應用基礎科學，火災科學，其中心內容就是用現(xiàn)代高科技手段研究火災發(fā)生、發(fā)展和防治的機理和規(guī)律，為火災防治提供新的思想、理論和方法，使得人類對火災的研究進入了科學化、系統(tǒng)化的軌道，并促使了防火、滅火技術的進步。各種廠房倉庫，智能倉庫的出現(xiàn)，使現(xiàn)代倉庫以多功能且安全性高而著稱。特別的是安裝自動滅火消防系統(tǒng)是一種重要的滅火、報警措施。隨著經濟的發(fā)展建筑物各處裝有大量有機材料或可燃易燃物質的倉庫越來越多，一旦起火，這些遍布全倉庫的可燃物便是火災燃燒的極好物質條件，同

9、時這些倉儲物品也是火災迅速蔓延的良好途徑。自動滅火消防系統(tǒng)是目前世界上采用最廣泛的一種固定滅火報警設施。其特征是：通過加壓設備將水送入管網(wǎng)至帶有電磁控制的噴頭處，噴頭在收到開啟控制信號的同時自動開啟灑水滅火，并發(fā)出報警，更好的預防火災的蔓延。從自動滅火消防系統(tǒng)的應用實踐和統(tǒng)計資料可以看出，自動滅火消防系統(tǒng)的控制滅火率很高，對倉儲建筑物中的滅火具有很高的實用價值，而且隨著科學的進步，該系統(tǒng)的應用范圍將會越來越廣泛，系統(tǒng)可靠性和、控火滅火率也會相應提高。1.2 課題發(fā)展現(xiàn)狀與前景從第一個感溫探測器面世，至今已有一百多年了。其低靈敏性和不兼容性，早就難以滿足時下客戶的要求。第二次世界大戰(zhàn)后，光電和離

10、子感煙探測器進入市場。這些新型靈敏度高的探測器在發(fā)展初期，已能夠探測早期火警，難怪它們能以革命性姿態(tài)進軍世界消防保安行業(yè)。眾所周知，火警時任何事都是分秒必爭的。為此，生產商，甚至一些顧客，擅自調高探測器靈敏度，大大減低自動火災報警系統(tǒng)可靠性，以至這些系統(tǒng)的“主要產品”被加上“誤報”帽子，引起了很多連帶問題。對現(xiàn)代消防技術的發(fā)展來說，這絕對是急需改善的。長期以來，大幅度地改善火災探測器的可靠性，是客戶的迫切要求和迅速撲來火警所不可或缺的，也是世界各國科學家努力研究的方向。隨著科技的不斷發(fā)展，更新的傳感器、微型電子裝置、數(shù)據(jù)處理及通訊設備等都正積極地尋找在火災探測方面的新的突破。隨著各種火災探測技

11、術的更新?lián)Q代，整個火災報警與聯(lián)動控制系統(tǒng)也得到不斷地發(fā)展。火災自動報警系統(tǒng)的組成形式變得多種多樣，它的發(fā)展目前可分為三個階段。一，多線制開關量式火災探測報警系統(tǒng)。這是第一代產品，目前國內極少數(shù)廠家生產外，它基本上已處于被淘汰狀態(tài)。二，總線制可尋址開關量式火災探測報警系統(tǒng)。這是第二代產品，尤其式二總線制開關量式探測報警系統(tǒng)目前正被大量使用。三，模擬量傳輸式智能火災報警系統(tǒng)。這是第三代產品。目前我國已經開始從傳統(tǒng)的開關量式火災探測報警技術，跨入具有先進水平的模擬量式智能火災探測報警技術的新階段，它的系統(tǒng)的誤報率降低到最低限度，并大幅度地提高了報警的準確度和可靠性。目前火災自動報警系統(tǒng)有智能型、全總

12、線型以及綜合型等，這些系統(tǒng)不分區(qū)域報警系統(tǒng)或集中報警系統(tǒng)，可達到對整個火災自動報警系統(tǒng)進行監(jiān)視。但是在目前的實際工程當中傳統(tǒng)型的區(qū)域報警系統(tǒng)、集中報警系統(tǒng)和控制中心報警系統(tǒng)仍得到較為廣泛的應用。安裝在保護區(qū)的探測器不斷的向所監(jiān)視的現(xiàn)場發(fā)出巡檢信號，監(jiān)視現(xiàn)場的煙霧濃度、溫度等，并不斷反饋給報警控制器，控制器將接到的信號與內存的正常整定值比較、判斷確定火災。當發(fā)生火災時候，發(fā)出聲光報警，顯示火災區(qū)域或樓層房號的地址編碼，并打印報警時間、地址等。同時向火災現(xiàn)場發(fā)出警鈴報警，在火災發(fā)生樓層的上下相鄰層或火災區(qū)域的相鄰區(qū)域也同時發(fā)出報警信號，以顯示火災區(qū)域。火災報警與聯(lián)動控制系統(tǒng)的發(fā)展是要探測技術與報警

13、控制技術帶領起來的，滅火聯(lián)動控制系統(tǒng)的發(fā)展方向是由前兩種技術來指引。以后火災探測技術會朝著超高靈敏度探測器如激光散射迷宮，吸氣式探測器，超大空間及戶外火災探測如圖像式（視頻分析）技術的改進來發(fā)展。報警控制技術朝著報警形式多樣化，文字、圖形、聲響、語音形式多樣；火災報警系統(tǒng)通訊采用更加穩(wěn)定、可靠的數(shù)字化總線；報警信息共享，信息標準化，支持多種標準接口聯(lián)網(wǎng)方式；具備遠程管理維護功能，便于重點防火單位的網(wǎng)絡化管理，實現(xiàn)城市遠程監(jiān)控管理網(wǎng)絡系統(tǒng)；通訊接口開放性，控制器間、與其他系統(tǒng)間易構成網(wǎng)絡等方向發(fā)展。1.3 本文主要研究內容 本課題主要的內容與要求就是針對一般智能建筑火災報警與滅火聯(lián)動裝置的問題展

14、開設計，使其達到除了完成火災報警功能以外，還應具有多種功能。如水噴淋滅火，防火門啟動，排風通風機工作等。 主要設計內容是： （1）系統(tǒng)組成、元器件選擇。 （2）系統(tǒng)的軟硬件設計。 研究方法、步驟和措施： （1）首先查資料和調研，了解現(xiàn)在國內外研究狀況； （2）充分利用網(wǎng)絡和計算機的功能，熟悉相關資料和設計要求； （3）根據(jù)要求確定設計的總體方案，設計硬件系統(tǒng)； （4）用plc編程完成軟件部份的設計，并利用學校實驗室，完成對程序的 調試。 2 火災自動報警與聯(lián)動控制系統(tǒng)總體方案的設計2.1 火災自動報警系統(tǒng)概述 目前在工程應用中火災自動報警系統(tǒng)主要有控制中心報警系統(tǒng)、區(qū)域報警系統(tǒng)和集中報警系統(tǒng)三

15、種基本形式。 （1）控制中心報警 它是由火災探測器手動火災報警按鈕、區(qū)域火災報警控制器、集中火災報警控制器以及消防控制設備等組成。一般情況下，在控制中心報警系統(tǒng)中，集中火災報警控制器是設在消防控制設備內，組成消防控制裝置 （2）區(qū)域報警系統(tǒng) 它是由火災探測器或手動火災報警按鈕以及區(qū)域火災報警控制器組成，適用于較小范圍的保護。 （3）集中報警系統(tǒng) 它是由火災探測器或手動火災報警按鈕以及區(qū)域火災報警控制器和集中火災報警控制器等組成。它適用于較大范圍內多個區(qū)域的保護。該系統(tǒng)的容量越大，所要求輸出的控制程序越復雜，消防設施控制功能越全。消防控制中心系統(tǒng)在具體工程中采用何種報警系統(tǒng)，可根據(jù)工程建設規(guī)模、

16、保護工程的性質、火災報警區(qū)域的劃分和消防管理機構的組織形式等因素綜合考慮后確定.2.2 火災自動報警系統(tǒng)的組成 火災自動報警系統(tǒng)是由觸發(fā)器件、火災警報裝置以及具有其它輔助功能的裝置組成的。在火災自動報警系統(tǒng)中，自動或手動產生火災報警信號的器件稱為觸發(fā)件，主要包括火災探測器和手動火災報警按鈕。它能夠在火災初期，將燃燒產生的煙霧、熱量和光輻射等物理量，通過感溫、感煙和感光等火災探測器變成電信號，傳輸?shù)交馂膱缶刂破?，并同時顯示出火災發(fā)生的部位，記錄火災發(fā)生的時間。2.2.1 火災探測器 火災探測器是火災自動報警系統(tǒng)的傳感部分，是組成各種火災自動報警系統(tǒng)的重要組件，是火災自動報警系統(tǒng)的“感覺器官”。

17、它能對火災參數(shù)(如煙、溫度、火焰輻射、氣體濃度等)響應，并自動產生火災報警信號，或向控制和指示設備發(fā)出現(xiàn)場火災狀態(tài)信號的裝置?；馂奶綔y器是系統(tǒng)中的關鍵元件，他的穩(wěn)定性、可靠性和靈敏度等技術指標會受到諸多因素的影響，因此火災探測器的選擇和布置應該嚴格按照規(guī)范進行?；馂奶綔y器主要分感煙、感溫、光輻射三大類： (1)感煙探測器。一種是離子感煙探測器，它在內外電離室里面有放射源镅241，電離產生的正、負離子，在電場的作用下各向正負電極移動。在正常的情況下，內外電離室的電流、電壓都是穩(wěn)定的。一旦有煙霧竄逃外電離室。千擾了帶電粒子的正常運動，使電流，電壓就有所改變，破壞了內外電離室之間的平衡，于是就發(fā)出了

18、信號。還有一種叫光電感應探測器，它有一個發(fā)光元件和一個光敏元件，平常光源發(fā)出的光，通過透鏡射到光敏元件上，電路維持正常，如果有煙霧從中阻隔，到達光敏元件上的光就顯著減弱，于是光敏元件就把光強的變化變成電的變化，通過放大電路向人們報警。還有一種叫管道抽吸式感煙探測器，它的工作原理與光電感應探測器中另一種散射型相似，通過煙霧的反射或散射產生光敏電流，主要用在船舶上。近年來還出現(xiàn)了激光感煙探測器，它也是利用光電感應原理，不同的是光源改用激光束。這種探測器采用半導體器件，體積小、價格低、耐震動、壽命長，很有發(fā)展前途。 (2)感溫探測器。一種是運用金屬熱脹冷縮的特性。正常的情況下，探測器的電路斷開；當溫

19、度升到一定值時，由于金屬膨脹、延伸，導體接通，于是發(fā)出了信號。一種是利用某些金屬易熔的特性，在探測器里固定一塊低熔點合金，當溫度升到它的熔點(7090)時，金屬熔化，借助彈簧的作用力，使觸頭相碰，電路接通，發(fā)出信號。這二種探測器都屬定溫型。即當外界溫度超過某一限值時就報警;還有一類是差溫型，升溫的速度超過特定值時，便會感應報警。如將兩者結合起來，便成為差定溫組合式。 (3)光輻射探測器。一種是紅外光輻射探測器。物質在燃燒時，由化學反應產生閃爍的紅外光輻射使硫化鉛紅外光敏元件感應，轉變成電信號，經放大后，就能向人們報警。另一種是紫外光輻射探測器，則利用有機化合物燃燒時，火光中的外光，使紫外光敏管

20、的電極激發(fā)出離子，通過繼電器等，就能打開開關電路報警。本課題采用感煙探測器中的氣敏傳感器（如圖2-1）圖為是系統(tǒng)中煙霧濃度檢測部分，當氣敏傳感器檢測煙霧濃度時，一氧化碳濃度達0.8 ml/l時給報警電路輸送信號，進行報警以及其他聯(lián)動裝置工作。圖2-1火災探測器選用的一般要求： （1）根據(jù)火災的特征選擇火災探測器時，應符合下列原則： 1) 火災初期有陰燃階段，產生大量的煙和少量的熱，很少或沒有火焰輻射，應選用感煙探測器?；馂陌l(fā)展迅速，產生大量熱、煙和火焰輻射，可選用感溫探測器、感煙探測器、火焰探測器或其組合。 2) 火災發(fā)展迅速，有強烈的火焰輻射和少量的煙、熱，應選用火焰探測器。 3）在通風條件

21、較好的車庫內可采用感煙探測器，一般的車庫內可采用感溫 探測器。 4）火災形成特征不可預料，可進行模擬試驗，根據(jù)試驗結果選擇探測器。 （2）對無遮擋大空間保護區(qū)域宜選用線型火災探測器 （3）使用或產生可燃氣體或可燃液體蒸汽的場所應選用可燃氣體探測器。2.2.2 火災報警控制器分類 火災報警控制器種類繁多，根據(jù)不同的方法可分成不同的類別。 （1）按控制范圍可分為: 1） 區(qū)域火災報警控制器:直接連接火災探測器，處理各種報警信息。 2） 集中火災報警控制器:它一般不與火災探測器相連，而與區(qū)域火災報警控制器相連，處理區(qū)域級火災報警控制器送來的報警信號，常使用在較大型系統(tǒng)中。 3） 控制中心火災報警控制

22、器:它兼有區(qū)域，集中兩級或火災報警控制器的特點，既可以作區(qū)域級使用，連接控制器；又可以作集中級使用，連接區(qū)域火災報警控制器。 由于條件有限本課題采用了區(qū)域報警控制器（如圖2-2），此報警控制能很快的處理報警信息，具有較高的靈敏度。圖2-2 （2） 按結構型式可分為: 1）壁掛式火災報警控制器:連接的探測器回路相應少些，控制功能簡單，區(qū)域報警控制器多才用這種型式。 2）臺式火災報警控制器:連接探測器回路數(shù)較多，聯(lián)動控制較復雜，集中式報警器常采用這種方式。 3）框式火災報警控制器:可實現(xiàn)多回路連接，具有復雜的聯(lián)動控制。 （3）按系統(tǒng)布線方式分為: 1）多線制火災報警控制器:探測器與控制器的連接采用

23、一一對應方式。 2）總線制火災報警控制器:控制器與探測器采用總線方式連接，探測器并聯(lián)或串聯(lián)在總線上。 （4）按內部電路設計分為: 1）普通型火災報警控制器:其內部電路設計采用邏輯組合形式，具有成本低廉、使用簡單等特點，可采用以標準單元的插板組合方式進行功能擴展，其功能較簡單。 2）微機型火災報警控制器:內部電路設計采用微機結構對軟件及；硬件程序均有相應要求，具有功能擴展方便、技術要求復雜、硬件可靠性高等特點，是火災報警控制器的首選型式。 （5）按信號處理方式分為： 1）有閾值開關量火災報警控制器:其連接使用有閾值開關量火災報警控制器，處理的探測信號為階躍式開關量信號，火災報警取決于火災探測器。

24、 2）無閾值模擬量火災報警控制器:其連接使用有閾值開關量火災報警控制器，處理的探測信號為連續(xù)的模擬量信號，對火災的判斷和發(fā)送由控制器決定，具有一定的智能判斷能力。 3）具有分布智能的高級火災報警控制器:其所連續(xù)的探測器內置cpu芯片，可以完成一系列的智能算法，并把經過處理后的信號發(fā)送給報警控制器。 （6）按其防爆性能分為: 1）防爆型火災報警器控制器:有防爆性能，常用于有防爆要求的場所，其性能指標應同時滿足火災報警控制器通用技術條件及防爆產品技術性能要求兩個國家標準要求。 2）普通型火災報警器控制器:無防爆性能，民用建筑中使用的絕大多數(shù)控制器為普通型。 （7）按其容量分為: 1）單路火災報警器

25、控制器:僅處理一個回路的探測器火災信號，一般僅用在某些特殊的聯(lián)動控制系統(tǒng)。 2）多回路火災報警器控制器:能同時處理多個回路的探測器火災信號，并顯示具體的著火部位。 （8）按其使用環(huán)境分為: 1）陸用型火災報警器控制器:建筑物內或其附近安裝的，系統(tǒng)中通過的火災報警控制器。 2）船用型火災報警器控制器:用于船舶、海上作業(yè)。其技術性能指標相應提高，如工作環(huán)境溫度、濕度、耐腐蝕、抗顛簸等要求高于陸用火災報警控制器。2.2.3 火災報警控制器的功能 （1）火災報警：當收到探測器、手動報警開關、消火栓開關及輸入模塊所配接的設備所發(fā)來的火警信號時，均可在報警器中報警。 （2） 故障報警：系統(tǒng)運行時控制器分時

26、巡檢，若有異常(設備故障發(fā)出聲、光報警信號，并顯示故障類型及編碼等。 （3）火警優(yōu)先：在故障報警或已處理火警時，若發(fā)生火警則報火警，而當火警清除后又自動報原有的故障。 （4） 時鐘與火災發(fā)生時間的記憶：系統(tǒng)中的時鐘走時通過軟件編程實現(xiàn)，具有相應的存儲單元，記憶事故發(fā)生時間。 （5） 自檢功能：為了提高報警系統(tǒng)的可靠性，控制器設置了檢查功能，可定期或不定期的進行模擬火警檢查。2.3 火災滅火聯(lián)動系統(tǒng)的組成在火災自動報警系統(tǒng)中，當接收到來自觸發(fā)器件的火災報警信號后，能自動或手動啟動相關消防設備并顯示其狀態(tài)的設備，稱為消防滅火聯(lián)動控制設備。主要包括火災報警控制器，自動滅火系統(tǒng)的控制裝置，室內消火栓系

27、統(tǒng)的控制裝置，防煙排煙系統(tǒng)及空調通風系統(tǒng)的控制裝置，常開防火門、防火卷簾的控制裝置，電梯回降控制裝置，以及火災應急廣播、火災警報裝置、消防通信設備、火災應急照明與疏散指示標志的控制裝置等十類控制裝置中的部分或全部。消防控制設備一般設置在消防控制中心，以便于實行集中統(tǒng)一控制，也有的消防控制設備設置在被控消防設備所在現(xiàn)場(如消防電梯控制按鈕)，但其動作信號則必須返回消防控制室，實行集中與分散相結合的控制方式。2.4 火災報警與聯(lián)動控制系統(tǒng)的工作原理火災自動報警系統(tǒng)的工作原理如圖2-3所示。安裝在保護區(qū)的探測器不斷的向所監(jiān)視的現(xiàn)場發(fā)出巡測信號，監(jiān)視現(xiàn)場的煙霧濃度、溫度等，并不斷反饋給報警控制器，控制

28、器將接收的信號與內存的正常整定值比較、判斷確定火災。當火災發(fā)生時，發(fā)出聲光報警，顯示煙霧濃度，顯示火災區(qū)域或樓層房號的地址編碼，并打印報警時間、地址等。同時向火災現(xiàn)場發(fā)出警鈴報警，在火災發(fā)生樓層的上下相鄰層或火災區(qū)域的相鄰區(qū)域也同時發(fā)出報警信號，以顯示火災區(qū)域。啟動水噴淋系統(tǒng)，防火門，排煙系統(tǒng)等聯(lián)動裝置。各應急疏散指示燈亮，指明疏散方向。圖2-32.5 自動滅火消防系統(tǒng)重要性及特點2.5.1 基于plc控制的自動滅火消防系統(tǒng)的特點基于plc控制的自動滅火消防系統(tǒng)反應快，由于采用火災傳感器探測火災信號傳遞給plc（中央控制器），plc來控制系統(tǒng)的開啟，從火災傳感器探測火災信號傳遞給plc（中央控

29、制器），plc來控制電磁閥的開啟噴水滅火的時間短，其反應快。自動噴水滅火系統(tǒng)控制面積大，用水量大。由于電磁式噴頭向系統(tǒng)保護區(qū)域同時噴水，能有效的控制住火災，防止火災蔓延，初期滅火用水量很大完善系統(tǒng)自身的可靠性。自動滅火消防系統(tǒng)將在發(fā)展中得到完善。一方面表現(xiàn)在，通過噴水滅火機理的研究，對不同火災場所的火災負荷，發(fā)展，蔓延過程，決定采用不同類型的噴水滅火方式。自動滅火消防系統(tǒng)中的自動噴水滅火裝置，根據(jù)被保護建筑物的性質和火災發(fā)生，發(fā)展特性的不同，可以有許多不同的系統(tǒng)形式。通常根據(jù)系統(tǒng)中所使用的噴頭形式不同，分為閉式自動噴水滅火、開式自動噴水滅火。閉式自動滅火消防系統(tǒng)采用閉式噴頭，它是一種常閉噴頭，

30、噴頭的感溫閉鎖裝置只有在預定的溫度環(huán)境下才會脫落，開啟噴頭。因此，在發(fā)生火災時，這種噴頭滅火系統(tǒng)只有處于火焰之中或臨近火源的噴頭才會開啟滅火。開式自動滅火消防系統(tǒng)采用的是開式噴頭，開式噴頭不帶感溫閉鎖裝置，處于常開狀態(tài)。發(fā)生火災時，火災所處的系統(tǒng)保護區(qū)域的所有開啟式噴頭一起出水滅火。根據(jù)被保護建筑物的要求，閉式自動滅火消防系統(tǒng)還可以分為，濕式自動滅火消防系統(tǒng)，干式自動滅火消防系統(tǒng)，干濕式自動滅火消防系統(tǒng)，預作用自動滅火消防系統(tǒng)等形式；開式自動滅火消防系統(tǒng)，可分為雨淋系統(tǒng)，水幕系統(tǒng)等形式。2.5.2 自動滅火消防系統(tǒng)設計的意義倉庫自動滅火消防系統(tǒng)。美國現(xiàn)在已制定了相關規(guī)范對其推廣，英國、澳大利亞

31、、也在使用，實踐證明倉庫內安裝該系統(tǒng)能夠撲救倉庫初期火災，保護倉庫財產安全，降低火災損失以及為搶救貨物提供足夠的時間并能及時報警。 隨著我國自動滅火消防系統(tǒng)的不斷發(fā)展，自動滅火消防系統(tǒng)大大的降低了火災的危害性，把火災給人們帶來的經濟損失將到了最低，為確保人的生命及財產安全提供了保障。在本次自動滅火消防系統(tǒng)采用了煙霧傳感器之間的互鎖模式進行控制，避免了因煙霧在倉庫中的擴散而引起的其他非著火區(qū)域的錯誤報警與滅火，大大減少了系統(tǒng)的誤報率，有很強的實用意義。且在本次設計中還采用了先報警后滅火的報警滅火模式，給管理人員提供了有效的火災確認時間，大大減少了因誤報帶來的損失，具有很強的實用價值。3 硬件簡介

32、及系統(tǒng)方案的確定3.1 廠房倉庫自動消防滅火區(qū)域劃分本倉庫是堆放一般貨物的廠房小型倉庫，通常沒有專人看管，堆放的都是是一些日常貨物，所以在此類廠房倉庫中安放自動滅火消防系統(tǒng)非常的有必要。小型倉庫的使用面積共240平米，坡度為0-3度，高度為8米。根據(jù)倉庫的具體情況，把倉庫分成3個自動消防滅火區(qū)域,每個報警區(qū)域面積為80平米。每個區(qū)域之間的間隔為2米，區(qū)域間安裝防火門，且在各區(qū)域的外面還有一條1米寬的走廊，避免探測區(qū)域之間的交叉重疊。依據(jù)建筑設計協(xié)會的倉儲建筑防火設計規(guī)范，該建筑為二類建筑，耐火等級為二級。倉庫的區(qū)域劃分如圖3-1所示。圖3-1 廠房倉庫區(qū)域分布圖3.2 基于plc控制的自動滅火

33、消防系統(tǒng)主要部件基于plc控制的自動滅火聯(lián)動控制系統(tǒng)是滅火聯(lián)動系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，這三個子系統(tǒng)組成。自動滅火聯(lián)動控制系統(tǒng)中包含水噴淋系統(tǒng)，防火門和通風排煙系統(tǒng)。報警系統(tǒng)中包含報警器和各種電源裝置，控制系統(tǒng)中包含可編程序控制器和各種開關。滅火聯(lián)動系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，這三個系統(tǒng)之間是通過線路系統(tǒng)聯(lián)系在一起 ，滅火聯(lián)動系統(tǒng)的開啟與關閉，報警系統(tǒng)的開啟與關閉都是由控制系統(tǒng)通過其與各系統(tǒng)之間的控制線路來實現(xiàn)對其余兩個子系統(tǒng)的控制。其主要部件及用途如表3-1所示。 表3-1 系統(tǒng)主要部件及其用途編號名稱用途1s7-200plc中央控制器，控制整個系統(tǒng)2高位水箱存儲初期用水3報警器發(fā)出音響、燈光

34、等報警信號4噴淋泵為滅火系統(tǒng)提供滅火用水5感煙探測器感知火災信號6感溫探測器感知火災信號7放水閥檢修系統(tǒng)時放空系統(tǒng)中的水8進水管水源管9排水管末端試水裝置排水10末端試水裝置試驗系統(tǒng)功能11開式噴頭噴水滅火12壓力表指示系統(tǒng)壓力13水表計量末端試驗裝置出水量14過濾器過濾水中雜質15單項閥控制液體的單項流動16溢流閥控制系統(tǒng)的壓力17水池存儲火災用水18電磁閥控制各區(qū)域噴水滅火系統(tǒng)中水流的開啟與關閉19防火門阻止火勢蔓延和煙氣擴散 20排煙機將室內煙霧向外排出 自動滅火消防系統(tǒng)的開啟過程：當各區(qū)域的火災探測器，探測到火災信號，通過線路將火災信號傳遞給plc，plc接收到火災信號后，根據(jù)其控制程

35、序的要求，控制噴淋泵啟動和與之相對應的區(qū)域電磁閥開啟，電磁閥開啟后，與之相對應區(qū)域的開式噴頭噴水滅火與此同時防火門關閉排煙機打開。在傳感器失靈的情況下也可以按下各火災區(qū)域的手動啟動按鈕，將該區(qū)域的啟動信號傳遞給plc，plc在接收到火災信號后，也可以控制噴淋泵啟動和與之相對應的區(qū)域電磁閥開啟，電磁閥開啟后，開式噴頭噴水滅火。自動滅火消防系統(tǒng)的開啟過程：在按下各著火區(qū)域的關閉按鈕和系統(tǒng)復位按鈕后，自動滅火消防系統(tǒng)關閉并復位。3.3 控制系統(tǒng)硬件設計及 plc選擇 可編程序控制器（programmable controller）簡稱plc，由于plc的可靠性高、環(huán)境適應性強、靈活通用、使用方便、維

36、護簡單，所以plc的應用領域在迅速擴大。對早期的plc，凡是有繼電器的地方，都可采用。而對當今的plc幾乎可以說凡是需要控制系統(tǒng)存在的地方就需要plc。尤其是近幾年來，plc的成本下降，功能又不段增強，所以，目前plc在國內外已被廣泛應用于各個行業(yè)。3.4 plc型號的選擇選擇合適的機型是plc控制系統(tǒng)硬件配置的關鍵問題，目前，生產plc的廠家很多，如西門子，三菱，松下，歐姆龍，lg，abb公司等，不同廠家的plc產品雖然基本功能相似，但有些特殊功能，價格及使用的編程指令和編程軟件都不相同，而同一廠家生產的plc產品又有不同系列，同一系列中又有不同的cpu型號，plc的功能應強大，要具有開關量

37、邏輯運算，定時，計數(shù)，數(shù)據(jù)處理等基本功能，鑒于本設計對控制速度要求不是很高，主要是開關量控制的應用系統(tǒng)。選用小型plc就可滿足要求。plc的結構主要有整體式和模塊式，本設計屬于單機控制系統(tǒng)宜選用整體式plc結構。綜上所述比較各廠家的整體式小型plc可知，西門子系列plc具有性價比高、抗干擾能力強、性能穩(wěn)定、輸入輸出點數(shù)多等優(yōu)點。根據(jù)本系統(tǒng)的設計要求、工作環(huán)境、服務對象等方面考慮，西門子plc完全可以滿足本系統(tǒng)的設計要求。現(xiàn)在西門子plc有s7-200、s7-300、s7-400三個系列，其中s7-300plc、s7-400plc是以s7-200plc為基礎發(fā)展而來的，成本比s7-200略高，且

38、s7-200cpu226plc完全可以滿足本系統(tǒng)的設計要求，所以本次設計選用西門子s7-200cpu226plc作為本系統(tǒng)的控制器。（1） 根據(jù)控制要求和i/o點數(shù)確定i/o分配表如表3-2。 （2） 根據(jù)i/o分配表畫出plc外部接線圖如圖3-2。（3） 噴淋泵的主電路接線圖如圖3-3輸入輸出符號地址功能描述符號地址功能描述hv1i0.0區(qū)域1感溫探測器hl1q0.0區(qū)域1現(xiàn)場報警hv2i0.1區(qū)域1感溫探測器hl2q0.1區(qū)域1監(jiān)控報警hv3i0.2區(qū)域1感溫探測器hv1q0.2區(qū)域1水泵電磁閥ha1i0.3區(qū)域1感煙探測器hv2q0.31號防火門電磁閥sb1i0.4區(qū)域1啟動按鈕hv3q

39、0.4區(qū)域1排煙電磁閥sb2i0.5區(qū)域1關閉按鈕hl3q0.5區(qū)域2現(xiàn)場報警器hv4i0.6區(qū)域2感溫探測器hl4q0.6區(qū)域2監(jiān)控報警hv5i0.7區(qū)域2感溫探測器yv4q0.7區(qū)域2水泵電磁閥hv6i1.0區(qū)域2感溫探測器yv5q1.02號防火門電磁閥ha2i1.1區(qū)域2感煙探測器yv6q1.1區(qū)域2排煙電磁閥sb3i1.2區(qū)域2啟動按鈕hl5q1.2區(qū)域3現(xiàn)場報警sb4i1.3區(qū)域2關閉按鈕hl6q1.3區(qū)域3監(jiān)控報警hv7i1.4區(qū)域3感溫探測器yv7q1.4區(qū)域3水泵電磁閥hv8i1.5區(qū)域3感溫探測器yv8q1.5區(qū)域3排煙電磁閥hv9i1.6區(qū)域3感溫探測器km1q1.61號泵

40、停啟ha3i1.7區(qū)域3感煙探測器km2q1.72號泵停啟sb5i2.0區(qū)域3啟動按鈕sb6i2.1區(qū)域3關閉按鈕sb7i2.2系統(tǒng)復位按鈕ksi2.3速度繼電器表3-2 i/o分配表圖3-2 plc外部接線圖圖3-3 噴淋泵主電路圖西門子s7-200cpu226plc作為本系統(tǒng)的控制器內存容量的選擇每個i/o點及有關功能元件占用的內存量大致為：開關量輸入元件：1020b/點；開關量輸出元件：510b/點；定時器/計數(shù)器：2b/個；通信接口： 一個接口一般需要300b以上。plc容量的選擇除滿足控制要求外，還應留有適當?shù)脑Ａ浚宰鰝溆?。根?jù)經驗，在選擇存儲容量時，一般按實際要求的1025考慮裕

41、量。3.5 電源模塊的選擇 3.5.1 對電源的處理火災自動報警系統(tǒng)屬于消防用電設備，其主電源應當采用消防電源，備用電源采用蓄電池。系統(tǒng)電源除為火災報警控制器供電外，還為與系統(tǒng)相關的消防控制設備等供電。電源模塊的選擇一般只需考慮輸出電流，電流模塊的額定輸出電流必須大于機器模塊，i/o模塊等消耗電流的總和。選定的電源模塊的輸出功率必須大于cpu模塊，所有i/o模塊，各種智能模塊等總消耗功率之和，并預留30的余量。 3.5.2 安裝布線的注意事項電源往往是干擾進入plc是主要途徑。plc系統(tǒng)的電源有兩類：外部電源和內部電源。外部電源用來驅動plc輸出設備（負載）和提供輸入信號，又稱用戶電源。同一臺

42、plc的外部電源可能有多種。外部電源的容量與性能由輸出負載和plc的輸入電路決定。內部電源是plc的工作電源，既plc內部電路的工作電源。他的性能好壞直接影響到plc的可靠性。因此，為了保證plc的正常工作，對內部電源有較高的要求。一般plc的內部電源采用開關式穩(wěn)壓電源或一次側帶低通濾波器的穩(wěn)壓電源。動力部分、plc以及i/o電源應分別配線。系統(tǒng)的動力線應足夠粗，以降低大容量設備啟動時引起的線路壓降。plc輸入電路用外接直流電源時，最好采用穩(wěn)壓電源，以保證正確的輸入信號，否則可能使plc接收到錯誤的信號。i/o線與動力線及其他控制線應分開走線，并保持一定距離，盡量不要在同一線槽中布線,交流線與

43、直流線、輸入線與輸出線最好也分開走線。 4 plc控制系統(tǒng)的軟件設計4.1 plc程序的控制要求系統(tǒng)電源接通以后，當區(qū)域1中如有一只傳感器探測到火災信號或按下啟動按鈕sb1，區(qū)域1的自動報警系統(tǒng)立即啟動，滅火系統(tǒng)延時啟動，向管理者提供火災確認時間，如管理員在延時時間之內沒有按下關閉按鈕，系統(tǒng)將自動啟動；按下關閉按鈕sb2，區(qū)域1自動報警滅火系統(tǒng)關閉。系統(tǒng)電源接通以后，當區(qū)域2中如有一只傳感器探測到火災信號或按下啟動按鈕sb3，區(qū)域2的自動報警系統(tǒng)立即啟動，滅火系統(tǒng)延時啟動，向管理者提供火災確認時間，如管理員在延時時間之內沒有按下關閉按鈕，系統(tǒng)將自動啟動；按下關閉按鈕sb4，區(qū)域2自動報警滅火系

44、統(tǒng)關閉。系統(tǒng)電源接通以后，當區(qū)域3中如有一只傳感器探測到火災信號或按下啟動按鈕sb5，區(qū)域3的自動報警系統(tǒng)立即啟動，滅火系統(tǒng)延時啟動，向管理者提供火災確認時間，如管理員在延時時間之內沒有按下關閉按鈕，系統(tǒng)將自動啟動；按下關閉按鈕sb6，區(qū)域3自動報警滅火系統(tǒng)關閉。在3個自動報警滅火區(qū)域中，如有一個區(qū)域的煙霧傳感器首先發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)煙霧信號，啟動了該區(qū)域的自動報警滅火系統(tǒng)，那么其余兩個區(qū)域的煙霧傳感器在探測到火災信號后，將不能啟動該區(qū)域的自動報警滅火系統(tǒng)，避免因煙霧擴散而引起的錯誤報警與滅火。當3個自動報警滅火區(qū)域中，有一個或一個以上的自動報警區(qū)域被啟動，1號噴淋泵將自動啟動；當1號噴淋泵因故障停止運

45、轉時，速度繼電器自動啟動定時器，定時5秒后，2號噴淋泵自動啟動。當按下復位按鈕sb7，系統(tǒng)復位，恢復到初始狀態(tài)。根據(jù)自動報警滅火系統(tǒng)的設計手冊規(guī)定，自動報警滅火系統(tǒng)的連續(xù)工作時間不得超過1小時。4.2 介紹編程方法思路及程序流程圖和梯形圖在該設計中主要采用基本位邏輯指令，中間繼電器 ，定時器和加計數(shù)器通過一定的時序邏輯組合來完成本次的程序設計。依據(jù)程序控制要求，自動滅火系統(tǒng)監(jiān)控程序即為三個程序的并聯(lián)組合，且三個區(qū)域的煙霧傳感器互鎖，這就避免了因煙霧在倉庫中的擴散而引起其它區(qū)域的誤報警滅火整體程序簡單而不繁瑣，功能網(wǎng)絡清晰。 （1）系統(tǒng)程序流程圖4-1； （2）系統(tǒng)程序梯形圖4-2；圖4-1 程

46、序流程圖 圖4-2 系統(tǒng)程序梯形圖4.3 plc程序說明4.3.1 區(qū)域1自動報警滅火系統(tǒng)的啟停在該程序中，該區(qū)域自動報警滅火系統(tǒng)的啟動由i0.0、i0.1、i0.2、i0.3或i0.4來實現(xiàn)，只要它們中間有一個閉合，該區(qū)域的報警系統(tǒng)(q0.0)立即啟動并自鎖，同時啟動一個30s的定時器（t37），定時時間到，滅火聯(lián)動系統(tǒng)(q0.2)、（q0.3）、（q0.4）啟動；當該區(qū)域的煙霧探測器（i0.4）檢測到火災信號，它還會啟動一個中間繼電器線圈（m0.0）限制其余兩個區(qū)域的煙霧傳感器啟動自己所探測區(qū)域的自動報警滅火系統(tǒng)；當按下停止按鈕i0.5，該區(qū)域自動報警滅火系統(tǒng)關閉。4.3.2 區(qū)域2自動報

47、警滅火系統(tǒng)的啟停在該程序中，該區(qū)域自動報警滅火系統(tǒng)的啟動由i0.6、i0.7、i1.0、i1.1或i1.2來實現(xiàn)，只要它們中間有一個閉合，該區(qū)域的報警系統(tǒng)(q0.5)立即啟動并自鎖，同時啟動一個30s的定時器（t38），定時時間到，滅火聯(lián)動系統(tǒng)（q0.7）、（q0.3）、（q1.0）、（q1.1）啟動；當該區(qū)域的煙霧探測器（i1.1）檢測到火災信號，它還會啟動一個中間繼電器線圈（m0.1）限制其余兩個區(qū)域的煙霧傳感器啟動自己所探測區(qū)域的自動報警滅火系統(tǒng)；當按下停止按鈕i1.3，該區(qū)域自動報警滅火系統(tǒng)關閉。4.3.3 區(qū)域3自動報警滅火系統(tǒng)的啟停在該程序中，該區(qū)域自動報警滅火系統(tǒng)的啟動由i1.4

48、、i1.5、i1.6、i1.7或i2.0來實現(xiàn)，只要它們中間有一個閉合，該區(qū)域的報警系統(tǒng)(q1.2)立即啟動并自鎖，同時啟動一個30s的定時器（t39），定時時間到，滅火系統(tǒng)（q1.0）、（q1.4）、（q1.5）啟動；當該區(qū)域的煙霧探測器（i1.7）檢測到火災信號，它還會啟動一個中間繼電器線圈（m0.2）限制其余兩個區(qū)域的煙霧傳感器啟動自己所探測區(qū)域的自動報警滅火系統(tǒng)；當按下停止按鈕i2.1，該區(qū)域自動報警滅火系統(tǒng)關閉。4.3.4 噴淋泵的啟停噴淋泵的啟動由三個區(qū)域的滅火系統(tǒng)q0.2、q0.7、q1.0來實現(xiàn)，只要它們中有一個被啟動，其常開觸點閉合，1號噴淋泵自動啟動；當1號噴淋泵存在故障停

49、止運轉時，速度繼電器（i2.3）將啟動一個5s的定時器（t40），定時時間到，2號噴淋泵自動啟動；當三個區(qū)域的滅火系統(tǒng)都沒有被啟動時q0.2、q0.7、q1.0斷開，輸出線圈（q0.6）關閉，1，2號泵都關閉。4.3.5 系統(tǒng)復位當按下復位按鈕（i2.2），系統(tǒng)復位，各區(qū)域煙霧傳感器所啟動的中間繼電器線圈m0.0、m0.1、m0.2關閉，煙霧傳感器之間取消互鎖，恢復其探測啟動自己所控制的自動報警滅火系統(tǒng)的功能，這就避免了在火災撲滅關閉相關的自動報警滅火系統(tǒng)之后，由于倉庫中還存在煙霧，各區(qū)域煙霧傳感器二次啟動自己所屬區(qū)域的自動報警滅火系統(tǒng)。4.3.6 限時程序當1號噴淋泵（q0.6）啟動的同時，

50、它將啟動一個延時時間為5分鐘的定時器（t41）,當延時時間到,t41將啟動一個延時時間為5分鐘的定時器（t42）和啟動一個中間繼電器線圈m0.6強行關閉定時器t41。因為滅火系統(tǒng)持續(xù)工作的時候q0.6將保持得電閉合，t41只能強行關閉。當t42定時時間到，t42將啟動下一個延時時間為5分鐘的定時器（t43）并讓自己失電；當t43定時時間到，t43將返回去啟動t42，這樣往復循環(huán)下去；同時當t42延時一次，加計數(shù)器c0將計數(shù)1次，當計數(shù)器計數(shù)滿6次，噴淋泵將關閉系統(tǒng)，停止噴水滅火。且在兩個定時器t42、t43的程序中串聯(lián)有q0.6，的常開觸點，只要在系統(tǒng)還沒有持續(xù)工作滿1小時之前關閉自動報警滅火

51、系統(tǒng)，t42、t43將立即斷電停止延時。計數(shù)器將在按下復位按鈕i2.2后復位。5 總結在做這個設計中，我學會了很多以前沒學過的知識，也鞏固了很多以前沒學好的知識，使我的專業(yè)理論知識更加扎實，軟件操作更加熟練了。本次設計的自動滅火消防系統(tǒng)的容量大、探測對象多樣化、區(qū)域模塊化，對設計與維修有很大的方便；在本次自動報警滅火系統(tǒng)的設計中采用了先報警延時啟動滅火系統(tǒng)的控制模式，減少了因系統(tǒng)誤報給用戶帶來的損失；同時在本次控制系統(tǒng)的設計中還采用了煙霧傳感器之間的互鎖控制模式，這就避免了因煙霧在倉庫中的擴散而引起其它區(qū)域的誤報，減少了系統(tǒng)的誤報率。且在本次設計中采用了兩臺噴淋泵，一臺工作，一臺備用，增強了系

52、統(tǒng)的可靠性。本次控制系統(tǒng)只控制三個區(qū)域的自動報警與滅火，控制區(qū)域太少，還需改進和擴展；同時本次控制系統(tǒng)的設計只實現(xiàn)了自動報警系統(tǒng)的自動啟動，還沒有實現(xiàn)自動報警滅火系統(tǒng)在對火災情況進行綜合的分析判斷后的自動關閉，還需往這方面研究和發(fā)展。這次設計不僅使我學會了調查研究的方法，提高了我運用工具書的能力；還培養(yǎng)了我查閱文獻、外文資料的閱讀與翻譯、計算機應用、文字表達等基本工作實踐能力，使我初步掌握了科學研究的基本方法和思路。致 謝參考文獻 1 章宏甲.黃誼.王積偉液壓與氣壓傳動.北京：機械工業(yè)出版社，2002：112118 2 成大先.機械設計手冊(液壓控制).單行本.北京：化學工業(yè)出版社， 2004

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