基于PLC火灾自动报警系统设计样本.doc

摘 要在仓库设立火灾自动报警及灭火系统，这样在火灾初期可得到报警信号并能采用办法，从而防止火灾蔓延将火灾损失降到最小。本文重点讲述了火灾自动报警控制系统设计概况，系统构成等方面做了简介，依照控制规定，对控制系统分析给出I/O列表、控制梯形图以及程序调试，并给出了调试过程和控制系统逻辑控制某些办法。核心词：火灾PLC自动报警灭火系统AbstractIn the warehouse set up automatic fire alarm and fire extinguishing system，which can receive the alarm signals and can take measures in the initial stage of a fire,in order to prevent the spread of fire the fire damage to minimun. This paper focuses on the design of fire automatic alarm control system,system structure are introduced,according to the control requirements,debugging and analysis of control systems to I/O list,control of ladder diagram and the program,and presents the debug method of logic control part of the process and control system.KEY WORD：The fire PLC Automatic fire alarm and fire fighting system 目录第一章 引言.1第一节 重要研究内容1第二章 火灾自动报警系统简介3第一节 火灾自动报警系统概述3第二节 火灾自动报警系统设计规定3第三节 火灾自动报警系统基本构成4第四节 火灾探测器4第五节 火灾探测器分类4第六节 本章小结5第三章 系统设立6第一节 区域报警控制系统6第二节 集中报警控制系统6第三节 控制中心报警系统7第四节 本章小结7第四章 火灾自动报警系统设计8第一节 建筑状况8第二节 防火分区划分8第三节 探测区域和报警区域划分9第四节 PLC选用10第五节 楼宇消防PLC控制系统设计10第六节 消防联动设计13第七节 本章小结18第五章 结论19道谢20参照文献21第一章 引言随着信息社会发展，建筑越来越成为人类环境中一种构成，从工业社会到当代化建筑概念转向面对信息社会需求，智能建筑正在世界范畴内蓬勃发展，并在大量建筑实践中获得了明显地成效。实践证明，随着社会和经济发展，消防工作重要性就越来越突出。由此,火灾报警器在消防工作就作用也尤为突出了。国内火灾自动报警控制系统经历了从无到有、从简朴到复杂发展过程，其智能化限度也越来越高。但当前国内厂家多偏重用于大型仓库、商场、高档写字楼、宾馆等场合大型火灾报警系统研发，她们采用集中区域报警控制方式，其系统复杂、成本较高。而在居民住宅区、机房、办公室等小型防火单位，需要设立一种单一或区域联网、便宜实用火灾自动探测报警装置，因而，研制一种构造简朴、价格低廉语音数字联网火灾报警器是非常必要。火灾自动报警系统，普通由火灾探测器、区域报警器和集中报警器构成；也可以依照工程规定同各种灭火设施和通讯装置联动，以形成中心控制系统。即由自动报警、自动灭火、安全疏散诱导、系统过程显示、消防档案管理等构成一种完整消防控制系统。火灾探测器是探测火灾仪器，由于在火灾发生阶段，将随着产生烟雾、高温格火光。这些烟、热和光可以通过探测器转变为电信号报警或使自动灭火系统启动，及时扑灭火灾。测器发出信号转换为声光报警，并在屏幕上显示出火灾房间号；同步还能监视若干楼层集中报警器（如果监视整个大楼则设于消防控制中心）输出信号或控制自动灭火系统。集中报警是将接受到信号以声光方式显示出来，其屏幕上也详细显示出着火楼层和房间号，机上停走时钟记录下初次报警时间性，运用本机专用电话，还可迅速发出批示和向消防队报警。此外，也可以控制关于灭火系统或将火灾信号传播给消防控制室。第一节 重要研究内容本文对探测器、可编程控制分别加以研究讨论，最后简介了软件设计思路及软件程序。重要内容如下:(1)探测器原理及构造;(2) 楼宇消防PLC控制系统设计(3) 楼宇消防控制程序设计及实现。第二章 火灾自动报警系统简介第一节 火灾自动报警系统概述火灾自动报警系统可以在火灾初期，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，传播到火灾报警控制器，并同步显示出火灾发生部位，记录火灾发生时间。火灾自动报警系统构成形式各种各样，它发展当前可分为三个阶段：1 多线制开关量式火灾探测报警系统。这是第一代产品，当前国内很少数厂家生产外，它基本上已处在被裁减状态。2 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，特别是二总线制开关量式探测报警系统当前正被大量使用。3 模仿量传播式智能火灾报警系统。这是第三代产品。当前国内已经开始从老式开关量式火灾探测报警技术，跨入具备先进水平模仿量式智能火灾探测报警技术新阶段，它系统误报率减少到最低限度，并大幅度地提高了报警精确度和可靠性。第二节 火灾自动报警系统设计规定在火灾自动报警系统中，火灾探测器长年累月地检测被警戒现场或对象，当检测场合对象发生火灾时，火灾探测器检测到火灾发生烟雾、高温、火焰及火灾特有气体等信号并转换成电信号，通过与正常状态阀值或参数模型分析比较，给出火灾报警信号，通过火灾报警控制器上声光报警控制器显示装置显示出来，告知消防人员发生了火灾。同步，火灾自动报警系统通过火灾报警控制器启动警报装置，告诫现场人员投入灭火操作或从火灾现场疏散；启动断电控制装置、防排烟设备、防火门、放火卷帘、消防电梯、火灾应急照明、消防电话等减灾装置，防止蔓延、控制火势和求助消防部门增援；启动消火栓、水喷淋、水幕及气体灭火系统及装置，及时扑灭火灾，减少火灾损失。一旦火灾被扑灭，整个火灾自动报警系统又回到正常监控状态。显然，要使火灾自动报警系统充分发挥作用，对火灾实现拟人化监测和分析判断，规定火灾自动报警系统将微电子技术、微机控制技术、智能数据解决技术等技术融入系统主机因此咱们可以将火灾自动报警系统构成构造及功能关系绘出如图2.1。第三节 火灾自动报警系统基本构成火灾自动报警系统是由触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置以及具备其他辅助功能装置构成火灾报警系统，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，重要涉及火灾探测器和手动火灾报警按钮。第四节 火灾探测器火灾探测器是火灾自动报警系统传感某些，是构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，或向控制和批示设备发浮现场火灾状态信号装置。火灾探测器是系统中核心元件，她稳定性、可靠性和敏捷度等技术指标会受到诸多因素影响，因而火灾探测器选取和布置应当严格按照规范进行。第五节 火灾探测器分类依照不同火灾探测办法可构成相应火灾探测器，按照其待测火灾参数不同可以划分为感烟式、感温式、感光式火灾探测器和可燃气体探测器，以及烟温、烟光、烟温光等复合式火灾探测器和多信号输出式火灾探测器（如图2.2多信号输出时火灾探测器）。感烟火灾探测器是运用一种小型烟雾传感器响应悬浮在其周边附近大气中燃烧和热解产生烟雾气胶一种火灾探测器，普通状况下制成点型构造，重要有离子式和散射光式两种类型。此外，减光式感烟火灾探器有点型和线性两种构造，其中线型构造普通制成积极红外对射式线性火灾探测器。感温式火灾探测器是运用一点型或线缆型火灾参数传感器来响应其周边附近气流异常温度和升温速率火灾探测器，其构造有点型和线缆型两种，当前使用较为广泛是点型电子感温火灾探测器和线缆型易熔金属感温火灾探测器。感光式火灾探测器是依照物质燃烧过程中火焰特性和火焰光辐射强度而构成用于响应火灾时火焰光特性火灾探测器，普通是制作成被动式紫外或红外火焰光探测器。可燃气体探测器是采用各种气敏元件或传感器来响应火灾初期物质燃烧产生烟气体中某些气体浓度或液化石油气、天然气等环境中可燃气体浓度以及气体成分探测器，普通其构造为点型，当前用于火灾探测可燃气体探测器重要采用催化燃烧式或三端电化学式探测原理。图2.2 多信号输出式火灾探测第六节 本章小结本章节重要讲述了火灾自动报警构成形式以及发展三个阶段，其火灾自动报警在现场设计规定，以及火灾探测器分类。第三章 系统设立随着新产品不断浮现，火灾自动报警系统也由老式型向当代火灾自动报警发展。在诸多产品中以区域报警和集中报警控制器应用最为广泛，如下简介两者设立。第一节 区域报警控制系统区域报警控制系统是火灾自动报警系统构成一种形式，它是由电子元件构成自动报警和监控装置。当探测器检测到火灾信号，电子线路将火灾信号转换为电压或数字信号，通过导线传播到区域报警器，通过解决后发出声光报警信号，同步将火灾部位传播给集中报警控制器，合用于较小范畴保护。有些区域报警控制器可单独构成系统进行消防灭火自动解决。区域报警控制器设立应当符合如下规定：（1）一种报警区域应设立一台区域报警控制器，系统中区域报警控制器不应当超过3台。（2）当用一台区域报警控制器警戒数个楼层时，应在每层各楼梯口明显部位装设辨认楼层灯光显示区域。（3）区域报警控制器安装在墙上时，其底边距地高度不应不大于1.5m。接近门轴侧面距墙不应不大于0.5m，正面操作距离不应不大于1.2m。（4）区域报警控制系统宜设在有人值班房间或宾馆每层服务台。第二节 集中报警控制系统集中报警控制系统是有电子线路构成集中自动监控报警装置，各个区域报警巡回检测带信号均集中到这一总监控报警装置。它具备部位批示、区域显示、巡检、自检、火灾报警音响、计时、故障报警、记录打印等一系列功能，在发出报警信号同步可自动采用系统消防功能控制动作，达到消防目和手段，合用于较大范畴内各种区域保护。集中报警控制器设立应当满足如下规定：(1) 系统中应设有一台集中报警控制器和两台以上区域报警控制器。(2) 集中报警控制器容量不适当不大于保护范畴内探测区域总数。(3) 集中报警控制器距墙不应不大于1m，正面操作距离不应不大于2m。(4) 区域报警控制器设立应符合上述区域报警控制系统关于规定。第三节 控制中心报警系统由消防控制室消防控制设备、集中火灾报警控制器、区域火灾报警控制器和火灾自动报警探测器等构成，或由消防控制室消防控制设备、火灾报警控制器、区域显示屏和火灾自动报警探测器等构成，功能复杂火灾自动报警系统。系统容量较大，消防设施控制功能较全，合用于大型建筑保护。(1)系统中应至少设立一台集中报警控制器和必要消防控制设备；(2)设在消防控制室以外集中报警控制器，均应将火灾报警信号和消防联动控制信号送至消防控制室；(3)区域报警控制器和集中报警控制器设立，应符合上述控制中心报警系统关于规定。第四节 本章小结本章重要讲了区域报警控制系统设立以及符合规定，集中报警控制系统功能和设立，以及控制中心系统构成和规定。第四章 火灾自动报警系统设计本系统重要由检测系统子系统、中央控制器、报警子系统系统和灭火子系统系统四个某些构成，检测子系统重要传感器构成。为了提高系统可靠性，减少误报和漏报，本系统采用了感烟和感温两种传感器，能同步依照状况发出火灾信号。报警子系统重要采用喇叭式和灯闪烁式两种方案，本系统采用喇叭报警，便于长距离火灾信号传递，以便于人们疏散和系统自动控制。第一节 建筑状况教学楼是学院学生集中上课场合，教学楼内来往学生教师较多，在其内部尚有各种贵重设备、资料、文献等，因此一定要做好防火等工作。该楼共八层，三到八层为通用层，一层高5m，原则层为4m，总共33m。每层建筑面积为1084.43m2。根据 层民用建筑防火设计规范，该建筑为二类建筑耐火级别为二级。第二节 防火分区划分教学楼共八层，其中三到八层为通用层，一二层高5m，原则层为4m，总共34m。每层建筑面积为1084.43m2。根据火灾自动报警系统设计规范将其界定为二级保护对象。根据高层民用建筑防火设计规范，该建筑为二类建筑，耐火级别为二级。在划分防火分区时应当满足表5.1规定。高层建筑内应采用防火墙等划分防火分区，每个防火分区容许最大建筑面积，不应超过下表规定。第三节 探测区域和报警区域划分火灾自动报警系统保护对象形式多样，功能各异，规模不等。为了便于初期探测、初期报警，以便寻常维护管理，在安装火灾自动报警系统中，人们普通都将其保护空间划分为若干个报警区域。每个报警区域又划分了若干个探测区域。这样这可以在火灾时，可以迅速、精确地拟定着火部位，便于关于人员采用有效办法。因而，所谓报警区域就是人们在设计中将火灾自动报警系统警戒范畴按防火分区或楼层划分某些空间，是设立区域火灾报警控制器基本单元。一种报警区域可以由一种防火分区或同楼层相邻几种防火分区构成，但同一种防火分区不能在两个不同报警区域内；同一报警区域也不能保护不同楼层几种不同防火分区。一、报警区域划分依照火灾自动报警系统设计规范规定，报警区域宜由一种防火分区或同楼层几种相邻几种构成，因此把每层分别单独作为一种报警区域，满足火灾自动报警系统设计规范规定。二、探测区域划分由于该建筑为二级保护对象，规范规定：探测区域应按独立房(套)间划分。一种探测区域面积不适当超过500m2；从重要人口能看清其内部，并且面积不超过1000m2房间，也可划为一种探测区域。依照以上规定我把教学楼探测区域划分如下：(1)教学楼每层房间都是小空间，因此把每层每个房间单独划分为一种探测区域。(2)把敞楼梯间单独划分为一种探测区域，每隔23层划分为一种探测区域并且设立一种火灾探测器。(3)把前室（涉及防烟楼梯间前室、消防电梯前室、消防电梯与防烟楼梯间合用前室）和走道分别单独划分探测区域。特别是前室与电梯竖井、疏散楼梯间及走道相通，在发生火灾时烟气更容易汇集或流过，是人员疏散和消防扑救必经之地，故应装设火灾探测器。对于普通电梯前室虽然不是人员疏散必经之地，但该前室与电梯竖井相通，也是在发生火灾时烟气容易汇集或流过，也单独划分探测区域及装设火灾探测器。(4)把电缆竖井单独划分探测区域并装设火灾探测器。一则是恐怕竖井形成拔烟火通道；二则是恐怕发生火灾时火势沿电缆延燃。对电缆竖井装设火灾探测器是十分必要，并配合竖井防火分隔规定，每隔23层或每层安装一种。第四节 PLC选用用西门子公司SIEMENS s7200PLC，此系列PLC具备构造紧凑、模块化、可扩展性强、指令集丰富等特点。所选用CPU型号为CPU 224可扩展7个模块，最大达94DI/74DO,16AI/16AO（模仿量输入/模仿量输入）并且提供14个数字量输入和10个数字量输出。输入/输出接口电路均采用了光耦合电路，对外界接口具备很强适应性。由于使用了电动调节阀，因此还扩展了一种EM 232模仿量输入模块。该模块具备2路模仿量输出，电流出量程为，电流全量程辨别率为11位，25时精度0.25%，稳定期间为2ms。可满足比较复杂控制系统规定。第五节 楼宇消防PLC控制系统设计探测器及喷淋泵系统硬件构成及控制规定(1)探测器及喷淋泵系统硬件构成探测器及喷淋泵系统构造图如图5.2.重要构成部件有：1上水箱、2下水箱、3上水箱水位传感器、4下水箱水位传感器、5上水箱供水泵A、6上水箱供水泵B、7下水箱供水阀、8声光报警器、9排烟风机、10烟感和温感传感器、11喷淋泵、12喷淋头。(2) 探测器及喷淋泵系统有效运营有如下重要控制规定：图5-3探测器及喷淋泵系统SFC图当系统上电后，烟感报警器或者温感报警器发出信号后，系统进入运营状态。PLC控制打开喷淋泵，并计时10s。如果10s计时结束后，喷淋管道内没有水流产生（水流传感器水流信号）。关闭喷淋泵，并打开喷淋泵工作故障灯，等待工作人员检修。PLC控制打开排烟风机，当高温传感器发出高温信号时，阐明此时火灾建筑物内不也许存在人员幸存，如果保持排风机启动只能增长火力，因而需要关闭排烟风机。当上水箱处在低水位时阐明需要进行补水，因而启动喷淋泵。喷淋泵启动规则为：A，泵交替启动。当上水箱达到高水位时关闭喷淋泵。其间打开A，B任何泵时都进行10s计时，如果计时时间到，补水管仍没有水流产生（水流传感器水流信号）时，阐明水泵故障，此时打开A泵（或B泵）故障批示灯，并切换到B泵（A泵），同步进行计时，如果10s后无水流感应，再次打开本水泵故障批示灯，切换到此外一种水泵，如此循环。当下水箱水位为低时启动下水箱补水阀，同步计时10s。如果计时时间到，且下水箱补水水流批示无信号时启动下水箱补水阀故障批示。当下水箱水位为高时停止补水。第六节 消防联动设计消防联动涉及监视和控制两某些。教学楼楼需要监视设备有水流批示器、信号阀、报警阀；需要控制设备有消防泵、防排烟系统、火灾事故广播等。消防联动在整个系统中占有重要地位，当探测器探测到火灾信号发送至报警控制中心，经主机分析确认后，向需要联动设备发出信号，启动灭火设备扑救火灾，同步启动灭火和防排烟设备，制止火灾蔓延。一、消防联动控制设备构成(1)火灾报警控制器(2)室内消火栓系统(3)防排烟系统(4)火灾事故广播二、消防联动控制系统设计(1) 室内消火栓系统联动设计室内消火栓系统中每一种消火栓都配有一种消火栓启动按钮，本设计采用编码消火栓按钮，直接接入火灾报警控制器，当发生火灾时候可以直接启动消防泵，启泵同步向消防控制中心发出反馈信号。在消火栓按钮处设有启泵批示灯，用来批示消防泵运营状态，同步消防控制室可控制消防泵启、停；显示消火栓水泵工作、故障状态；显示消火栓启泵按钮位置。图5-8消火栓控制原理图当某一层浮现火灾事故时候，其那一层开关AN断开，因此线圈1ZJ失电，由于1SJ得电，因此2ZJ开关闭合，因此GD工作。开关1Q闭合，哪一次浮现事故哪一层就会发出反馈信号。(2) 防排烟系统联动设计每层任一感烟探测器、火灾手动报警按钮动作后，向报警控制中心发出警报，同步启动相邻层排烟阀，并启动消防排烟风机。当楼梯间内烟感报警，正压送风阀启动并启动正压送风机。当温度超过70时，70防火阀自熔关闭；当温度超过280时，280排烟防火阀自熔关闭并关闭排烟风机。(3)火灾事故广播系统设计火灾事故广播系统由广播功放盘、广播录放盘、传播线路、电源、扬声器及广播控制模块等构成。教学楼火灾广播系统设计为专用广播系统，在火灾发生后，保证及时向着火区发出警报，按照疏散顺序接通火灾事故广播系统。本次设计中每层设SD8012扬声器一层12个，二层10个，其她各层为10，每只音箱功率为3W。采用SD8100系列总线式火灾事故广播系统：由SD8000广播录放盘、SD8010消防广播功放盘、SD8120消防广播分派盘、SD8130广播控制模块及SD8012扬声器构成。SD8100系列总线式火灾事故广播系统是通过专用广播控制总线及总线上广播控制模块来启动各个广播回路。当火警发生时候，由设立在消防控制中心火灾事故广播系统对火灾现场及有关场合实行紧急广播。通过SD8011广播分派盘可实现手动启动某一路或多路消防广播。系统构成如图5-15所示在布置扬声器过程中依照规范规定在每层走廊、楼梯间、电梯前室及活动大厅等出设立。保证从一种防火分区任何部位到近来一种扬声器距离不不不大于25m。走道内最后一种扬声器至走道末端距离不应大12.5m，满足规范规定。第七节 本章小结本章节只要是对火灾自动报警系统设计，一方面对研究建筑状况进行分析，然后对其他防火分区划分，选取其火灾探测器以及布置和计算分布数量，硬件上选用PLC进行控制，研究了探测器及喷淋泵硬件构成和控制，对防排烟以及广播系统进行研究，构成联动控制。第五章 结论在做这个设计中，我学会了诸多此前没学过知识，也巩固了诸多此前没学好知识，使我专业理论知识更加夯实，软件操作更加纯熟了。本次控制系统只控制两个区域自动报警与灭火，控制区域太少，还需改进和扩展；同步本次控制系统设计只实现了自动报警系统自动启动，还没有实现自动报警灭火系统在对火灾状况进行综合分析判断后自动关闭，还需往这方面研究和发展。这次设计不但使我学会了调查研究办法，提高了我运用工具书能力；还培养了我查阅文献、外文资料阅读与翻译、计算机应用、文字表达等基本工作实践能力，使我初步掌握了科学研究基本办法和思路。本文特点在于将PLC应用到了楼宇消防控制系统中。本系统在实际应用中，获得了良好实际效果，且安全性良好。实践证明，以PLC为核心构造楼宇消防系统，是一种简朴有效、成本低廉解决方案，具备较高可靠性、灵活性和经济合用性。道谢本文是在张建平教师悉心指引下完毕。张教师为咱们创造了宽松自由而不失严谨学习环境。她严谨求学治学态度，诲人不倦敬业精神，正直坦荡为人风范使学生受益匪浅。在课题选题和研究过程中，得到了我寝室全体同窗热情指引和协助，她们鞭策和勉励是我完毕本论文强大精神动力。她们在学习上和生活上也给我提供了许多协助和支持，她们深厚情谊我也将铭记在心。感谢我家人对我支持和勉励，在我漫漫求学生涯中，她们始终如一在默默支持着我。为了把我培养成社会有用之人，使我有个美好将来，她们给我提供了强大精神力量和物质后盾，这份情意我将终身铭记，毕生回报。参照文献1吴启鸿、肖学锋国内消防科学技术回顾与展望，消防技术与产品信息2贾伯年、俞朴，传感器技术，南京东南大学出版社。3连忠勇电梯模型PLC控制系统设计：(研究生学位论文)西安：西安建筑科技人学4陈在平可编程控制器技术与应用系统设计北京：机械工业出版社5谭沽强PLC程序设计教程北京：清华大学出版社6袁任光可编程序控制器(PLC)应用技术与实例广州：华南理工大学出版社7高钦和可编程控制器应用技术与实例广州：华南理工大学出版社