基于PLC可编程逻辑控制器的智能建筑火灾报警与联动控制系统的设计.doc

基于PLC智能建筑火灾报警及联动控制系统设计
摘 要
随着我国智能建筑（IB）业发展，高层建筑及建筑群体越来越多，促使了消防系统以迅猛速度向前迈进。在智能建筑建筑物自动化系统（BAS）中火灾报警消防系统是非常重要一个子系统, 担负着保障人员及财产安全重任。本课题针对某厂房仓库设计了一个火灾报警及灭火联动控制系统。该设计采用报警延时启动灭火系统控制模式来减少因早期报警系统误报给用户带来损失，同时利用烟雾传感器之间互锁控制模式，避免了因烟雾在仓库中扩散而引起其它区域误报，减少系统误报率。

关键词：PLC 火灾报警　消防联动

The Design Based On The PLC Intelligent Building Fire Alarm And Linkage Control System
ABSTRACT

With 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 (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 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 mistakes in the warehouse,then reduce the system's misinformation rates.

KEY WORDS：PLC Fire alarm Fire control linkage
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目 录

中文摘要 I
英文摘要 II
1 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 课题发展现状及前景 1
1.3 本文主要研究内容 3
2 火灾自动报警及联动控制系统总体方案设计 4
2.1 火灾自动报警系统概述 4
2.2 火灾自动报警系统组成 4
2.2.1 火灾探测器 4
2.2.2 火灾报警控制器分类 6
2.2.3 火灾报警控制器功能 8
2.3 火灾灭火联动系统组成 9
2.4 火灾报警及联动控制系统工作原理 9
2.5 自动灭火消防系统重要性及特点 10
2.5.1 基于PLC控制自动灭火消防系统特点 10
2.5.2 自动灭火消防系统设计意义 11
3 硬件简介及系统方案确定 12
3.1 厂房仓库自动消防灭火区域划分 12
3.2 基于PLC控制自动灭火消防系统主要部件 12
3.3 控制系统硬件设计及 PLC选择 14
3.4 PLC型号选择 14
3.5 电源模块选择 18
3.5.1 对电源处理 18
3.5.2 安装布线注意事项 18
4 PLC控制系统软件设计 19
4.1 PLC程序控制要求 19
4.2 介绍编程方法思路及程序流程图和梯形图 19
4.3 PLC程序说明 24
4.3.1 区域1自动报警灭火系统启停 24
4.3.2 区域2自动报警灭火系统启停 24
4.3.3 区域3自动报警灭火系统启停 25
4.3.4 喷淋泵启停 25
4.3.5 系统复位 25
4.3.6 限时程序 25
5 总结 27
致 谢 28
参考文献 29

1 绪论
1.1 课题背景
火灾是一种具有突发性和强破坏性灾害现象，严重危害人类生命财产安全和自然环境。据统计，在众多灾种中，火灾造成直接损失约为地震5倍，仅次于干旱和洪涝，而火灾发生频度居于各灾种之首。千百年来，人类和火灾进行了长期斗争，积累了许多防火、灭火经验教训。随着社会不断发展，人们对于火灾认识不断加深，针对火灾初期不同特征各种探测方法理论积累越来越多。人类逐步掌握了火燃烧机理，燃烧条件和燃烧发展过程，创造了各种各样防火、灭火方法。在上世纪70年代后期，开始出现一门新兴多学科交叉应用基础科学，火灾科学，其中心内容就是用现代高科技手段研究火灾发生、发展和防治机理和规律，为火灾防治提供新思想、理论和方法，使得人类对火灾研究进入了科学化、系统化轨道，并促使了防火、灭火技术进步。各种厂房仓库，智能仓库出现，使现代仓库以多功能且安全性高而著称。特别是安装自动灭火消防系统是一种重要灭火、报警措施。随着经济发展建筑物各处装有大量有机材料或可燃易燃物质仓库越来越多，一旦起火，这些遍布全仓库可燃物便是火灾燃烧极好物质条件，同时这些仓储物品也是火灾迅速蔓延良好途径。自动灭火消防系统是目前世界上采用最广泛一种固定灭火报警设施。其特征是：通过加压设备将水送入管网至带有电磁控制喷头处，喷头在收到开启控制信号同时自动开启洒水灭火，并发出报警，更好预防火灾蔓延。
从自动灭火消防系统应用实践和统计资料可以看出，自动灭火消防系统控制灭火率很高，对仓储建筑物中灭火具有很高实用价值，而且随着科学进步，该系统应用范围将会越来越广泛，系统可靠性和、控火灭火率也会相应提高。
1.2 课题发展现状及前景
从第一个感温探测器面世，至今已有一百多年了。其低灵敏性和不兼容性，早就难以满足时下客户要求。第二次世界大战后，光电和离子感烟探测器进入市场。这些新型灵敏度高探测器在发展初期，已能够探测早期火警，难怪它们能以革命性姿态进军世界消防保安行业。众所周知，火警时任何事都是分秒必争。为此，生产商，甚至一些顾客，擅自调高探测器灵敏度，大大减低自动火灾报警系统可靠性，以至这些系统“主要产品”被加上“误报”帽子，引起了很多连带问题。对现代消防技术发展来说，这绝对是急需改善。长期以来，大幅度地改善火灾探测器可靠性，是客户迫切要求和迅速扑来火警所不可或缺，也是世界各国科学家努力研究方向。随着科技不断发展，更新传感器、微型电子装置、数据处理及通讯设备等都正积极地寻找在火灾探测方面新突破。
随着各种火灾探测技术更新换代，整个火灾报警及联动控制系统也得到不断地发展。火灾自动报警系统组成形式变得多种多样，它发展目前可分为三个阶段。一，多线制开关量式火灾探测报警系统。这是第一代产品，目前国内极少数厂家生产外，它基本上已处于被淘汰状态。二，总线制可寻址开关量式火灾探测报警系统。这是第二代产品，尤其式二总线制开关量式探测报警系统目前正被大量使用。三，模拟量传输式智能火灾报警系统。这是第三代产品。目前我国已经开始从传统开关量式火灾探测报警技术，跨入具有先进水平模拟量式智能火灾探测报警技术新阶段，它系统误报率降低到最低限度，并大幅度地提高了报警准确度和可靠性。目前火灾自动报警系统有智能型、全总线型以及综合型等，这些系统不分区域报警系统或集中报警系统，可达到对整个火灾自动报警系统进行监视。但是在目前实际工程当中传统型区域报警系统、集中报警系统和控制中心报警系统仍得到较为广泛应用。安装在保护区探测器不断向所监视现场发出巡检信号，监视现场烟雾浓度、温度等，并不断反馈给报警控制器，控制器将接到信号及内存正常整定值比较、判断确定火灾。当发生火灾时候，发出声光报警，显示火灾区域或楼层房号地址编码，并打印报警时间、地址等。同时向火灾现场发出警铃报警，在火灾发生楼层上下相邻层或火灾区域相邻区域也同时发出报警信号，以显示火灾区域。
火灾报警及联动控制系统发展是要探测技术及报警控制技术带领起来，灭火联动控制系统发展方向是由前两种技术来指引。以后火灾探测技术会朝着超高灵敏度探测器如激光散射迷宫，吸气式探测器，超大空间及户外火灾探测如图像式（视频分析）技术改进来发展。报警控制技术朝着报警形式多样化，文字、图形、声响、语音形式多样；火灾报警系统通讯采用更加稳定、可靠数字化总线；报警信息共享，信息标准化，支持多种标准接口联网方式；具备远程管理维护功能，便于重点防火单位网络化管理，实现城市远程监控管理网络系统；通讯接口开放性，控制器间、及其他系统间易构成网络等方向发展。
1.3 本文主要研究内容
本课题主要内容及要求就是针对一般智能建筑火灾报警及灭火联动装置问题展开设计，使其达到除了完成火灾报警功能以外，还应具有多种功能。如水喷淋灭火，防火门启动，排风通风机工作等。
主要设计内容是：
（1）系统组成、元器件选择。
（2）系统软硬件设计。
研究方法、步骤和措施：
（1）首先查资料和调研，了解现在国内外研究状况；
（2）充分利用网络和计算机功能，熟悉相关资料和设计要求；
（3）根据要求确定设计总体方案，设计硬件系统；
（4）用PLC编程完成软件部份设计，并利用学校实验室，完成对程序
调试。

2 火灾自动报警及联动控制系统总体方案设计
2.1 火灾自动报警系统概述
目前在工程应用中火灾自动报警系统主要有控制中心报警系统、区域报警系统和集中报警系统三种基本形式。
（1）控制中心报警
它是由火灾探测器手动火灾报警按钮、区域火灾报警控制器、集中火灾报警控制器以及消防控制设备等组成。一般情况下，在控制中心报警系统中，集中火灾报警控制器是设在消防控制设备内，组成消防控制装置
（2）区域报警系统
它是由火灾探测器或手动火灾报警按钮以及区域火灾报警控制器组成，适用于较小范围保护。
（3）集中报警系统
它是由火灾探测器或手动火灾报警按钮以及区域火灾报警控制器和集中火灾报警控制器等组成。它适用于较大范围内多个区域保护。该系统容量越大，所要求输出控制程序越复杂，消防设施控制功能越全。消防控制中心系统在具体工程中采用何种报警系统，可根据工程建设规模、保护工程性质、火灾报警区域划分和消防管理机构组织形式等因素综合考虑后确定.
2.2 火灾自动报警系统组成
火灾自动报警系统是由触发器件、火灾警报装置以及具有其它辅助功能装置组成。在火灾自动报警系统中，自动或手动产生火灾报警信号器件称为触发件，主要包括火灾探测器和手动火灾报警按钮。它能够在火灾初期，将燃烧产生烟雾、热量和光辐射等物理量，通过感温、感烟和感光等火灾探测器变成电信号，传输到火灾报警控制器，并同时显示出火灾发生部位，记录火灾发生时间。
2.2.1 火灾探测器
火灾探测器是火灾自动报警系统传感部分，是组成各种火灾自动报警系统重要组件，是火灾自动报警系统“感觉器官”。它能对火灾参数(如烟、温度、火焰辐射、气体浓度等)响应，并自动产生火灾报警信号，或向控制和指示设备发出现场火灾状态信号装置。火灾探测器是系统中关键元件，他稳定性、可靠性和灵敏度等技术指标会受到诸多因素影响，因此火灾探测器选择和布置应该严格按照规范进行。
火灾探测器主要分感烟、感温、光辐射三大类：
(1)感烟探测器。一种是离子感烟探测器，它在内外电离室里面有放射源镅241，电离产生正、负离子，在电场作用下各向正负电极移动。在正常情况下，内外电离室电流、电压都是稳定。一旦有烟雾窜逃外电离室。千扰了带电粒子正常运动，使电流，电压就有所改变，破坏了内外电离室之间平衡，
于是就发出了信号。还有一种叫光电感应探测器，它有一个发光元件和一个光敏元件，平常光源发出光，通过透镜射到光敏元件上，电路维持正常，如果有烟雾从中阻隔，到达光敏元件上光就显著减弱，于是光敏元件就把光强变化变成电变化，通过放大电路向人们报警。还有一种叫管道抽吸式感烟探测器，它工作原理及光电感应探测器中另一种散射型相似，通过烟雾反射或散射产生光敏电流，主要用在船舶上。近年来还出现了激光感烟探测器，它也是利用光电感应原理，不同是光源改用激光束。这种探测器采用半导体器件，体积小、价格低、耐震动、寿命长，很有发展前途。
(2)感温探测器。一种是运用金属热胀冷缩特性。正常情况下，探测器电路断开；当温度升到一定值时，由于金属膨胀、延伸，导体接通，于是发出了信号。一种是利用某些金属易熔特性，在探测器里固定一块低熔点合金，当温度升到它熔点(70~90℃)时，金属熔化，借助弹簧作用力，使触头相碰，电路接通，发出信号。这二种探测器都属定温型。即当外界温度超过某一限值时就报警;还有一类是差温型，升温速度超过特定值时，便会感应报警。如将两者结合起来，便成为差定温组合式。
(3)光辐射探测器。一种是红外光辐射探测器。物质在燃烧时，由化学反应产生闪烁红外光辐射使硫化铅红外光敏元件感应，转变成电信号，经放大后，就能向人们报警。另一种是紫外光辐射探测器，则利用有机化合物燃烧时，火光中外光，使紫外光敏管电极激发出离子，通过继电器等，就能打开开关电路报警。
本课题采用感烟探测器中气敏传感器（如图2-1）图为是系统中烟雾浓度检测部分，当气敏传感器检测烟雾浓度时，一氧化碳浓度达0.8 ml/L时给报警电路输送信号，进行报警以及其他联动装置工作。

图2-1
火灾探测器选用一般要求：
（1）根据火灾特征选择火灾探测器时，应符合下列原则：
1) 火灾初期有阴燃阶段，产生大量烟和少量热，很少或没有火焰辐射，应选用感烟探测器。火灾发展迅速，产生大量热、烟和火焰辐射，可选
用感温探测器、感烟探测器、火焰探测器或其组合。
2) 火灾发展迅速，有强烈火焰辐射和少量烟、热，应选用火焰探测器。
3）在通风条件较好车库内可采用感烟探测器，一般车库内可采用感温
探测器。
4）火灾形成特征不可预料，可进行模拟试验，根据试验结果选择探测器。
（2）对无遮挡大空间保护区域宜选用线型火灾探测器
（3）使用或产生可燃气体或可燃液体蒸汽场所应选用可燃气体探测器。
2.2.2 火灾报警控制器分类
火灾报警控制器种类繁多，根据不同方法可分成不同类别。
（1）按控制范围可分为:
1） 区域火灾报警控制器:直接连接火灾探测器，处理各种报警信息。
2） 集中火灾报警控制器:它一般不及火灾探测器相连，而及区域火灾报警控制器相连，处理区域级火灾报警控制器送来报警信号，常使用在较大型系统中。
3） 控制中心火灾报警控制器:它兼有区域，集中两级或火灾报警控制器特点，既可以作区域级使用，连接控制器；又可以作集中级使用，连接区域火灾报警控制器。
由于条件有限本课题采用了区域报警控制器（如图2-2），此报警控制能很快处理报警信息，具有较高灵敏度。

图2-2
（2） 按结构型式可分为:
1）壁挂式火灾报警控制器:连接探测器回路相应少些，控制功能简单，区域报警控制器多才用这种型式。
2）台式火灾报警控制器:连接探测器回路数较多，联动控制较复杂，集中式报警器常采用这种方式。
3）框式火灾报警控制器:可实现多回路连接，具有复杂联动控制。
（3）按系统布线方式分为:
1）多线制火灾报警控制器:探测器及控制器连接采用一一对应方式。
2）总线制火灾报警控制器:控制器及探测器采用总线方式连接，探测器并联或串联在总线上。
（4）按内部电路设计分为:
1）普通型火灾报警控制器:其内部电路设计采用逻辑组合形式，具有成本低廉、使用简单等特点，可采用以标准单元插板组合方式进行功能扩展，其功能较简单。
2）微机型火灾报警控制器:内部电路设计采用微机结构对软件及；硬件程序均有相应要求，具有功能扩展方便、技术要求复杂、硬件可靠性高等特点，是火灾报警控制器首选型式。
（5）按信号处理方式分为：
1）有阈值开关量火灾报警控制器:其连接使用有阈值开关量火灾报警控制器，处理探测信号为阶跃式开关量信号，火灾报警取决于火灾探测器。
2）无阈值模拟量火灾报警控制器:其连接使用有阈值开关量火灾报警控制器，处理探测信号为连续模拟量信号，对火灾判断和发送由控制器决定，具有一定智能判断能力。
3）具有分布智能高级火灾报警控制器:其所连续探测器内置CPU芯片，可以完成一系列智能算法，并把经过处理后信号发送给报警控制器。
（6）按其防爆性能分为:
1）防爆型火灾报警器控制器:有防爆性能，常用于有防爆要求场所，其性能指标应同时满足《火灾报警控制器通用技术条件》及《防爆产品技术性能要求》两个国家标准要求。
2）普通型火灾报警器控制器:无防爆性能，民用建筑中使用绝大多数控制器为普通型。
（7）按其容量分为:
1）单路火灾报警器控制器:仅处理一个回路探测器火灾信号，一般仅用在某些特殊联动控制系统。
2）多回路火灾报警器控制器:能同时处理多个回路探测器火灾信号，并显示具体着火部位。
（8）按其使用环境分为:
1）陆用型火灾报警器控制器:建筑物内或其附近安装，系统中通过火灾报警控制器。
2）船用型火灾报警器控制器:用于船舶、海上作业。其技术性能指标相应提高，如工作环境温度、湿度、耐腐蚀、抗颠簸等要求高于陆用火灾报警控制器。
2.2.3 火灾报警控制器功能
（1）火灾报警：当收到探测器、手动报警开关、消火栓开关及输入模块所配接设备所发来火警信号时，均可在报警器中报警。
（2） 故障报警：系统运行时控制器分时巡检，若有异常(设备故障发出声、光报警信号，并显示故障类型及编码等。
（3）火警优先：在故障报警或已处理火警时，若发生火警则报火警，而当火警清除后又自动报原有故障。
（4） 时钟及火灾发生时间记忆：系统中时钟走时通过软件编程实现，具有相应存储单元，记忆事故发生时间。
（5） 自检功能：为了提高报警系统可靠性，控制器设置了检查功能，可定期或不定期进行模拟火警检查。
2.3 火灾灭火联动系统组成
在火灾自动报警系统中，当接收到来自触发器件火灾报警信号后，能自动或手动启动相关消防设备并显示其状态设备，称为消防灭火联动控制设备。主要包括火灾报警控制器，自动灭火系统控制装置，室内消火栓系统控制装置，防烟排烟系统及空调通风系统控制装置，常开防火门、防火卷帘控制装置，电梯回降控制装置，以及火灾应急广播、火灾警报装置、消防通信设备、火灾应急照明及疏散指示标志控制装置等十类控制装置中部分或全部。消防控制设备一般设置在消防控制中心，以便于实行集中统一控制，也有消防控制设备设置在被控消防设备所在现场(如消防电梯控制按钮)，但其动作信号则必须返回消防控制室，实行集中及分散相结合控制方式。
2.4 火灾报警及联动控制系统工作原理
火灾自动报警系统工作原理如图2-3所示。安装在保护区探测器不断向所监视现场发出巡测信号，监视现场烟雾浓度、温度等，并不断反馈给报警控制器，控制器将接收信号及内存正常整定值比较、判断确定火灾。当火灾发生时，发出声光报警，显示烟雾浓度，显示火灾区域或楼层房号地址编码，并打印报警时间、地址等。同时向火灾现场发出警铃报警，在火灾发生楼层上下相邻层或火灾区域相邻区域也同时发出报警信号，以显示火灾区域。启动水喷淋系统，防火门，排烟系统等联动装置。各应急疏散指示灯亮，指明疏散方向。

图2-3
2.5 自动灭火消防系统重要性及特点
2.5.1 基于PLC控制自动灭火消防系统特点
基于PLC控制自动灭火消防系统反应快，由于采用火灾传感器探测火灾信号传递给PLC（中央控制器），PLC来控制系统开启，从火灾传感器探测火灾信号传递给PLC（中央控制器），PLC来控制电磁阀开启喷水灭火时间短，其反应快。自动喷水灭火系统控制面积大，用水量大。由于电磁式喷头向系统保护区域同时喷水，能有效控制住火灾，防止火灾蔓延，初期灭火用水量很大
完善系统自身可靠性。自动灭火消防系统将在发展中得到完善。一方面表现在，通过喷水灭火机理研究，对不同火灾场所火灾负荷，发展，蔓延过程，决定采用不同类型喷水灭火方式。
自动灭火消防系统中自动喷水灭火装置，根据被保护建筑物性质和火灾发生，发展特性不同，可以有许多不同系统形式。通常根据系统中所使用喷头形式不同，分为闭式自动喷水灭火、开式自动喷水灭火。
闭式自动灭火消防系统采用闭式喷头，它是一种常闭喷头，喷头感温闭锁装置只有在预定温度环境下才会脱落，开启喷头。因此，在发生火灾时，这种喷头灭火系统只有处于火焰之中或临近火源喷头才会开启灭火。
开式自动灭火消防系统采用是开式喷头，开式喷头不带感温闭锁装置，处于常开状态。发生火灾时，火灾所处系统保护区域所有开启式喷头一起出水灭火。
根据被保护建筑物要求，闭式自动灭火消防系统还可以分为，湿式自动灭火消防系统，干式自动灭火消防系统，干湿式自动灭火消防系统，预作用自动灭火消防系统等形式；开式自动灭火消防系统，可分为雨淋系统，水幕系统等形式。
2.5.2 自动灭火消防系统设计意义
仓库自动灭火消防系统。美国现在已制定了相关规范对其推广，英国、澳大利亚、也在使用，实践证明仓库内安装该系统能够扑救仓库初期火灾，保护仓库财产安全，降低火灾损失以及为抢救货物提供足够时间并能及时报警。
随着我国自动灭火消防系统不断发展，自动灭火消防系统大大降低了火灾危害性，把火灾给人们带来经济损失将到了最低，为确保人生命及财产安全提供了保障。
在本次自动灭火消防系统采用了烟雾传感器之间互锁模式进行控制，避免了因烟雾在仓库中扩散而引起其他非着火区域错误报警及灭火，大大减少了系统误报率，有很强实用意义。且在本次设计中还采用了先报警后灭火报警灭火模式，给管理人员提供了有效火灾确认时间，大大减少了因误报带来损失，具有很强实用价值。

3 硬件简介及系统方案确定
3.1 厂房仓库自动消防灭火区域划分
本仓库是堆放一般货物厂房小型仓库，通常没有专人看管，堆放都是是一些日常货物，所以在此类厂房仓库中安放自动灭火消防系统非常有必要。小型仓库使用面积共240平米，坡度为0-3度，高度为8米。根据仓库具体情况，把仓库分成3个自动消防灭火区域,每个报警区域面积为80平米。每个区域之间间隔为2米，区域间安装防火门，且在各区域外面还有一条1米宽走廊，避免探测区域之间交叉重叠。依据建筑设计协会《仓储建筑防火设计规范》，该建筑为二类建筑，耐火等级为二级。仓库区域划分如图3-1所示。

图3-1 厂房仓库区域分布图
3.2 基于PLC控制自动灭火消防系统主要部件
基于PLC控制自动灭火联动控制系统是灭火联动系统、报警系统、控制系统，这三个子系统组成。
自动灭火联动控制系统中包含水喷淋系统，防火门和通风排烟系统。报警系统中包含报警器和各种电源装置，控制系统中包含可编程序控制器和各种开关。灭火联动系统、报警系统、控制系统，这三个系统之间是通过线路系统联系在一起 ，灭火联动系统开启及关闭，报警系统开启及关闭都是由控制系统通过其及各系统之间控制线路来实现对其余两个子系统控制。其主要部件及用途如表3-1所示。

表3-1 系统主要部件及其用途
编号
名称
用途
1
S7-200PLC
中央控制器，控制整个系统
2
高位水箱
存储初期用水
3
报警器
发出音响、灯光等报警信号
4
喷淋泵
为灭火系统提供灭火用水
5
感烟探测器
感知火灾信号
6
感温探测器
感知火灾信号
7
放水阀
检修系统时放空系统中水
8
进水管
水源管
9
排水管
末端试水装置排水
10
末端试水装置
试验系统功能
11
开式喷头
喷水灭火
12
压力表
指示系统压力
13
水表
计量末端试验装置出水量
14
过滤器
过滤水中杂质
15
单项阀
控制液体单项流动
16
溢流阀
控制系统压力
17
水池
存储火灾用水
18
电磁阀
控制各区域喷水灭火系统中水流开启及关闭
19
防火门
阻止火势蔓延和烟气扩散
20
排烟机
将室内烟雾向外排出

自动灭火消防系统开启过程：当各区域火灾探测器，探测到火灾信号，通过线路将火灾信号传递给PLC，PLC接收到火灾信号后，根据其控制程序要求，控制喷淋泵启动和及之相对应区域电磁阀开启，电磁阀开启后，及之相对应区域开式喷头喷水灭火及此同时防火门关闭排烟机打开。在传感器失灵情况下也可以按下各火灾区域手动启动按钮，将该区域启动信号传递给PLC，PLC在接收到火灾信号后，也可以控制喷淋泵启动和及之相对应区域电磁阀开启，电磁阀开启后，开式喷头喷水灭火。
自动灭火消防系统开启过程：在按下各着火区域关闭按钮和系统复位按钮后，自动灭火消防系统关闭并复位。
3.3 控制系统硬件设计及 PLC选择
可编程序控制器（Programmable controller）简称PLC，由于PLC可靠性高、环境适应性强、灵活通用、使用方便、维护简单，所以PLC应用领域在迅速扩大。对早期PLC，凡是有继电器地方，都可采用。而对当今PLC几乎可以说凡是需要控制系统存在地方就需要PLC。尤其是近几年来，PLC成本下降，功能又不段增强，所以，目前PLC在国内外已被广泛应用于各个行业。
3.4 PLC型号选择
选择合适机型是PLC控制系统硬件配置关键问题，目前，生产PLC厂家很多，如西门子，三菱，松下，欧姆龙，LG，ABB公司等，不同厂家PLC产品虽然基本功能相似，但有些特殊功能，价格及使用编程指令和编程软件都不相同，而同一厂家生产PLC产品又有不同系列，同一系列中又有不同CPU型号，PLC功能应强大，要具有开关量逻辑运算，定时，计数，数据处理等基本功能，鉴于本设计对控制速度要求不是很高，主要是开关量控制应用系统。选用小型PLC就可满足要求。PLC结构主要有整体式和模块式，本设计属于单机控制系统宜选用整体式PLC结构。综上所述比较各厂家整体式小型PLC可知，西门子系列PLC具有性价比高、抗干扰能力强、性能稳定、输入输出点数多等优点。
根据本系统设计要求、工作环境、服务对象等方面考虑，西门子PLC完全可以满足本系统设计要求。现在西门子PLC有S7-200、S7-300、S7-400三个系列，其中S7-300PLC、S7-400PLC是以S7-200PLC为基础发展而来，成本比S7-200略高，且S7-200CPU226PLC完全可以满足本系统设计要求，所以本次设计选用西门子S7-200CPU226PLC作为本系统控制器。
（1） 根据控制要求和I/O点数确定I/O分配表如表3-2。
（2） 根据I/O分配表画出PLC外部接线图如图3-2。
（3） 喷淋泵主电路接线图如图3-3
输入
输出
符号
地址
功能描述
符号
地址
功能描述
HV1
I0.0
区域1感温探测器
HL1
Q0.0
区域1现场报警
HV2
I0.1
区域1感温探测器
HL2
Q0.1
区域1监控报警
HV3
I0.2
区域1感温探测器
HV1
Q0.2
区域1水泵电磁阀
HA1
I0.3
区域1感烟探测器
HV2
Q0.3
1号防火门电磁阀
SB1
I0.4
区域1启动按钮
HV3
Q0.4
区域1排烟电磁阀
SB2
I0.5
区域1关闭按钮
HL3
Q0.5
区域2现场报警器
HV4
I0.6
区域2感温探测器
HL4
Q0.6
区域2监控报警
HV5
I0.7
区域2感温探测器
YV4
Q0.7
区域2水泵电磁阀
HV6
I1.0
区域2感温探测器
YV5
Q1.0
2号防火门电磁阀
HA2
I1.1
区域2感烟探测器
YV6
Q1.1
区域2排烟电磁阀
SB3
I1.2
区域2启动按钮
HL5
Q1.2
区域3现场报警
SB4
I1.3
区域2关闭按钮
HL6
Q1.3
区域3监控报警
HV7
I1.4
区域3感温探测器
YV7
Q1.4
区域3水泵电磁阀
HV8
I1.5
区域3感温探测器
YV8
Q1.5
区域3排烟电磁阀
HV9
I1.6
区域3感温探测器
KM1
Q1.6
1号泵停启
HA3
I1.7
区域3感烟探测器
KM2
Q1.7
2号泵停启
SB5
I2.0
区域3启动按钮

SB6
I2.1
区域3关闭按钮

SB7
I2.2
系统复位按钮

KS
I2.3
速度继电器

表3-2 I/O分配表

图3-2 PLC外部接线图

图3-3 喷淋泵主电路图
西门子S7-200CPU226PLC作为本系统控制器内存容量选择
每个I/O点及有关功能元件占用内存量大致为：
开关量输入元件：10～20B/点；
开关量输出元件：5～10B/点；
定时器/计数器：2B/个；
通信接口： 一个接口一般需要300B以上。
PLC容量选择除满足控制要求外，还应留有适当裕量，以做备用。根据经验，在选择存储容量时，一般按实际要求10％～25％考虑裕量。
3.5 电源模块选择
3.5.1 对电源处理
火灾自动报警系统属于消防用电设备，其主电源应当采用消防电源，备用电源采用蓄电池。系统电源除为火灾报警控制器供电外，还为及系统相关消防控制设备等供电。
电源模块选择一般只需考虑输出电流，电流模块额定输出电流必须大于机器模块，I/O模块等消耗电流总和。选定电源模块输出功率必须大于CPU模块，所有I/O模块，各种智能模块等总消耗功率之和，并预留30％余量。
3.5.2 安装布线注意事项
电源往往是干扰进入PLC是主要途径。PLC系统电源有两类：外部电源和内部电源。
外部电源用来驱动PLC输出设备（负载）和提供输入信号，又称用户电源。同一台PLC外部电源可能有多种。外部电源容量及性能由输出负载和PLC输入电路决定。
内部电源是PLC工作电源，既PLC内部电路工作电源。他性能好坏直接影响到PLC可靠性。因此，为了保证PLC正常工作，对内部电源有较高要求。一般PLC内部电源采用开关式稳压电源或一次侧带低通滤波器稳压电源。
动力部分、PLC以及I/O电源应分别配线。
系统动力线应足够粗，以降低大容量设备启动时引起线路压降。
PLC输入电路用外接直流电源时，最好采用稳压电源，以保证正确输入信号，否则可能使PLC接收到错误信号。
I/O线及动力线及其他控制线应分开走线，并保持一定距离，尽量不要在同一线槽中布线,交流线及直流线、输入线及输出线最好也分开走线。
4 PLC控制系统软件设计
4.1 PLC程序控制要求
系统电源接通以后，当区域1中如有一只传感器探测到火灾信号或按下启动按钮SB1，区域1自动报警系统立即启动，灭火系统延时启动，向管理者提供火灾确认时间，如管理员在延时时间之内没有按下关闭按钮，系统将自动启动；按下关闭按钮SB2，区域1自动报警灭火系统关闭。
系统电源接通以后，当区域2中如有一只传感器探测到火灾信号或按下启动按钮SB3，区域2自动报警系统立即启动，灭火系统延时启动，向管理者提供火灾确认时间，如管理员在延时时间之内没有按下关闭按钮，系统将自动启动；按下关闭按钮SB4，区域2自动报警灭火系统关闭。
系统电源接通以后，当区域3中如有一只传感器探测到火灾信号或按下启动按钮SB5，区域3自动报警系统立即启动，灭火系统延时启动，向管理者提供火灾确认时间，如管理员在延时时间之内没有按下关闭按钮，系统将自动启动；按下关闭按钮SB6，区域3自动报警灭火系统关闭。
在3个自动报警灭火区域中，如有一个区域烟雾传感器首先发现发现烟雾信号，启动了该区域自动报警灭火系统，那么其余两个区域烟雾传感器在探测到火灾信号后，将不能启动该区域自动报警灭火系统，避免因烟雾扩散而引起错误报警及灭火。
当3个自动报警灭火区域中，有一个或一个以上自动报警区域被启动，1号喷淋泵将自动启动；当1号喷淋泵因故障停止运转时，速度继电器自动启动定时器，定时5秒后，2号喷淋泵自动启动。
当按下复位按钮SB7，系统复位，恢复到初始状态。
根据《自动报警灭火系统设计手册》规定，自动报警灭火系统连续工作时间不得超过1小时。
4.2 介绍编程方法思路及程序流程图和梯形图
在该设计中主要采用基本位逻辑指令，中间继电器 ，定时器和加计数器通过一定时序逻辑组合来完成本次程序设计。
依据程序控制要求，自动灭火系统监控程序即为三个程序并联组合，且三个区域烟雾传感器互锁，这就避免了因烟雾在仓库中扩散而引起其它区域误报警灭火整体程序简单而不繁琐，功能网络清晰。
（1）系统程序流程图4-1；
（2）系统程序梯形图4-2；

图4-1 程序流程图

图4-2 系统程序梯形图

4.3 PLC程序说明
4.3.1 区域1自动报警灭火系统启停
在该程序中，该区域自动报警灭火系统启动由I0.0、I0.1、I0.2、I0.3或I0.4来实现，只要它们中间有一个闭合，该区域报警系统(Q0.0)立即启动并自锁，同时启动一个30S定时器（T37），定时时间到，灭火联动系统(Q0.2)、（Q0.3）、（Q0.4）启动；当该区域烟雾探测器（I0.4）检测到火灾信号，它还会启动一个中间继电器线圈（M0.0）限制其余两个区域烟雾传感器启动自己所探测区域自动报警灭火系统；当按下停止按钮I0.5，该区域自动报警灭火系统关闭。
4.3.2 区域2自动报警灭火系统启停
在该程序中，该区域自动报警灭火系统启动由I0.6、I0.7、I1.0、I1.1或I1.2来实现，只要它们中间有一个闭合，该区域报警系统(Q0.5)立即启动并自锁，同时启动一个30S定时器（T38），定时时间到，灭火联动系统（Q0.7）、（Q0.3）