火灾自动报警系统的设计毕业论文(设计).docx

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1、火灾自动报警系统的设计毕业论文(设计) 编号: 南京工业职业技术学院 毕业论文(设计) 题目火灾自动报警系统的设计 指导教师陈少雄 学生姓名万启航 学号1104043120 专业电气自动化 教学单位南京工业职业技术学院（盖章） 二O一四年五月二十一日 目录 摘要 (2) 1 引言 (2) 1.1 火灾自动报警系统的作用 (2) 1.2 选题的目的和意义 (3) 2 火灾自动报警系统简介 (3) 2.1 火灾自动报警系统概述 (4) 2.2 火灾自动报警系统的组成 (4) 3 系统的设置 (5) 3.1 区域报警控制系统 (5) 3.2 集中报警控制系统 (6) 3.3 控制中心报警系统 (7)

2、 4 PLC的选择与程序设定 (7) 4.1 PLC的选择 (8) 4.2 PLC 的程序设定 (9) 5 火灾自动报警系统的设计 (10) 5.1 系统的选型 (10) 5.2 报警区域和探测区域的划分 (10) 5.3 火灾探测器的选择 (11) 5.4 消防联动的设计 (13) 结束语 (17) 参考文献 (17) 谢辞 (19) 火灾自动报警系统的设计 （德州学院机电系，山东德州253023） 摘要：火灾自动报警系统(AFAS)是当今现代化建筑中不可缺少的组成部分，在火灾发生初期它能及时的发出信号，为人们的生命和财产提供重要保障。火灾自动报警系统由触发器件、火灾报警控制器、火灾警报装置

3、以及其他辅助功能装置组成，火灾发生时它把烟雾、温度等物理信号转变成电信号从而向人们发出警报,以便于人们尽早疏散，采取灭火措施。本设计通过对火灾自动报警系统以及消防联动的分析，将PLC技术应用到本系统中，以PLC为核心设计火灾自动报警系统。 关键词：火灾；PLC；自动报警；消防联动 1 引言 二十一世纪的今天，人类社会发展迅速，居民楼、大型商场，医院等各式建筑随处可见，但同时带来的还有突发事故发生时人们生命和财产的不安全性。火灾对人们生命和财产的威胁尤其严重，因此人们对火灾的预防愈发的重视。在一座建筑中安全有效的火灾自动报警系统是人们生命和财产的保障，设计出有效的火灾报警系统才能减少火灾给人类社

4、会带来的损失。 我国的火灾自动报警系统经历了从无到有、从简单到复杂的发展过程，其智能化程度也不断提高，但距离国际先进水平还有一定距离。随着社会和科技的不断进步，对于火灾自动报警系统的要求也越来越高，所以要充分认清现状，不断发展我国自主研发的火灾自动报警系统。 1.1 火灾自动报警系统的作用 如今现代化建筑都朝着大型化、高层化及复杂化方向发展，消防问题也变得越来越重要，火灾自动报警系统应运而生。火灾自动报警系统综合运用计算机网络与戈火灾自动报警区域惊醒连接，以达到及时报警、及时灭火的目的。其主要功能包括：（1）自动接收火灾报警信号。在火灾发生的初期通过感温、感烟和感光等火灾探测器将火灾产生的烟雾

5、、热量和光辐射等物理量转变成电信号，传递到火灾报警控制器。 （2）显示火灾报警部位，发出火灾报警信号。火灾显示盘可以显示出火灾发生的位置，记录火灾发生的时间，并传递给火灾报警控制器。 （3）火灾发生时，火灾自动报警系统可以通过双输入/输出模块及双动作切换模块对消防泵和喷淋泵进行自动或手动控制，并接收状态信号，对排烟机进行控制。 （4）火灾自动报警系统可以通过单输入/输出模块及切换模块切断有关部位为的非消 防电源。 （5）火灾自动报警系统可以显示消防电源，及水流指示器、湿式报警阀和信号阀的工作状态。 （6）火灾自动报警系统可以显示保护对象的重点部位、疏散通道及消防设备所在位置的平面图等。 1.2

6、 选题的目的和意义 火灾给人类、社会和自然造成的伤害不断扩大，它不仅毁坏物资财产，造成社会秩序混乱，还直接威胁人们的生命安全，是威胁公共安全和社会发展的主要灾害之一。而良好的报警系统和及时的报警机制能够在第一时间内发现火灾的发生，并且在造成重大事故之前控制住火情，大大降低生命和财产损失。火灾自动报警及消防联动系统，可以对火灾进行先期预报，这样可以做到及时扑灭、保障人的生命和财产安全。因而要加快改进开发出具有结构简单、性能稳定、实用方便、价格低廉的火灾自动报警系统。 传统的火灾自动报警器多采用继电接触器控制，功能单一，线路复杂，接点多，容易发生故障，可靠性差。而PLC应用于火灾自动报警器具有以下

7、优势： （1）可靠性。 与传统的继电器逻辑控制系统相比，PLC可靠性的提高有以下原因： PLC不包含大量的活动部件和电子元器件，其接线相对很少； PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计； PLC有较强的易操作性，它具有编程简单、操作方便、维修容易等特点。 与通用的计算机控制系统比较，PLC可靠性提高的主要原因： PLC具有比通用计算机控制系统更简单的编程语言和更可靠的硬件； 在PLC的硬件设计方面，采用了一系列提高可靠性的措施； 在PLC的软件设计方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。 （2）易操作性。PLC的易操作性表现在下列三个方面： 操作方便；编程方便；维修方便。 （3) 灵活性

8、。PLC的灵活性表现在下列三方面： 编程的灵活性；扩展的灵活性；操作的灵活性1。 2 火灾自动报警系统简介 火灾自动报警系统是为了预防火灾，减少火灾给人的生命和财产的损失而安装在建筑 物内的消防设施，它与各火灾自动报警区域连接，以达到及时发现、及时灭火的作用。 2.1 火灾自动报警系统概述 火灾自动报警系统（AFAS ）是人们为预防火灾，减少火灾给社会带来的危害而应用于大型建筑内的火灾早期预警系统。由于其在消防工作中发挥的巨大作用而被广泛应用于商场、超市、医院等大型建筑。火灾自动报警系统工作原理如下图： 控制器 报警显示器报警声光 火警按钮 火警电话 现场警铃 灭火联动火灾探测器 现场正常情况

9、整定值 烟雾温度 图1 火灾自动报警系统工作原理图 如图1安装在火灾报警区域的火灾探测器感知周围环境的温度、烟雾等物理量，并将其转换成电信号反馈给报警控制器，控制器将接收的信号与内存的正常整定值比较、确定火灾的发生。火灾发生时，控制器发出声光报警，并在报警显示器上显示出火灾发生的时间、地点等，同时控制器协调消防联动控制系统同步启动，按一系列预定的指令控制消防联动装置动作，向火灾发生的现场及相邻区域发出警铃报警，各应急疏散指示灯同步开启，想人们指明逃离的通道，控制排烟系统及自动喷水系统启动。火灾自动报警系统通过以上步骤达到及时发现、及时灭火的目的2。 PLC 是一种数字运算操作的电子系统。PLC

10、 采用存储器是可编程序的存储器，存储器可储存逻辑运算、计算、定时、程序控制和算术运算等操作指令，并且通过模拟、式数字式的输入和输出控制各种类型的机器和生产飞的过程，PLC 以及其有关的设备，都按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 2.2 火灾自动报警系统的组成 火灾自动报警系统包括触发器件、火灾报警控制器、火灾警报装置以及其他辅助功能 装置（消防控制设备、电源等）等组成部分。 (1)触发器件。在火灾自动报警系统中，能自动或者手动产生火灾报警信号的元器件称为触发器件，主要是指手动火灾报警按钮和火灾探测器。火灾探测器能感知火灾产生的烟雾、温度、热辐射等物理量并将其转换为电信

11、号传递给火灾报警控制器。手动火灾报警按钮是手动方式启动火灾自动报警系统的装置。 (2)火灾报警控制器。在火灾自动报警系统中，用来接收、显示和传递火灾报警信号，并能发出控制信号和具有其它辅助功能的控制指示设备称为火灾报警控制器。火灾报警控制器担负的任务有：监视探测器及系统自身的工作状态；为火灾探测器提供稳定的工作电源；进行声光报警；指示报警的具体位置及时间；接收、转换、处理火灾探测器输出的信号；执行相应辅助控制等。它是火灾自动报警系统的核心组成部分。 (3)火灾警报装置。在火灾自动报警系统中，能发出声、光等火灾警报信号的装置称为火灾警报装置。它以声、光等报警方式向报警区域发出火灾警报警信号，以警

12、示人们迅速安全疏散、采取灭火救灾措施。 (4)其它辅助功能装置。电源，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，备用电采用蓄电池。消防控制设备包括自动灭火系统、防烟排烟系统等系统的控制装置的部分或全部3。 3 系统的设置 火灾自动报警系统的主要形式有：区域报警控制系统、集中报警控制系统和控制中心报警系统。 3.1 区域报警控制系统 区域火灾报警控制器 火灾探测器手动火灾报警按钮 电源 火灾警报装置 消防联动 图3 区域报警控制系统原理图 如图3，区域报警控制系统是由区域火灾报警控制器和火灾探测器等组成，或由火灾的控制器和火灾探测器等组成，功能简单的火灾自动报警系统。适用于较小

13、范围的保护。 3.2 集中报警控制系统 集中火灾报警控制器 区域火灾报警控制器 火灾探测器手动火灾报警按钮报警开关 信号 电源 1区 电源 n 区 * 火灾警报装置 区域火灾报警控制器 火灾探测器手动火灾报警按钮报警开关 信号 电源 排烟阀 图4 集中报警控制系统原理图 如图4，集中报警控制系统是由集中火灾报警控制器、区域火灾报警控制器和火灾探测器等组成，或由火灾报警控制器、区域显示器和火灾探测器等组成，功能较复杂的火灾自动报警系统。当报警区域较多、区域报警控制器超过3台时，采用集中报警系统。集中报警系统至少有一台集中报警控制器和两台以上区域报警控制器集中报警控制器应设置有人值班的专用房间或消

14、防班室内。 3.3 控制中心报警系统 集中火灾报警控制器 区域火灾报警控制器 火灾探测器手动火灾报警按钮报警开关 信号电源 1 区 电源 排烟阀 消防控制设备 区域火灾报警控制器 火灾探测器手动火灾报警按钮报警开关 信号电源n 区 排烟阀 * 火灾报警装置 火警电话 火灾事故照明火灾事故广播联动控制装置固定灭火系统 控制装置 图5 控制中心报警系统原理图 如图5，控制中心报警系统是由消防控制室的消防控制设备、集中火灾报警控制器、区域火灾报警控制器和火灾探测器等组成，或由消防控制室的消防控制设备、火灾报警控制器、区域显示器和火灾探测器等组成，有复杂功能的火灾自动报警系统。本系统的系统容量较大，功

15、能齐全，这种系统比较适合用来保护大型建筑4。 4 PLC 的选择与程序设定 PLC 是可编程序控制器的英文缩写，是一种数字式的电子装置。它使用可编程序的存 储器来储存指令，实现逻辑运算、顺序运算、计数计时和算术运算等功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。 4.1 PLC 的选择 (1)PLC 的组成 PLC 主要由中央处理单元（CPU ）、存储器、输入、输出、编程器等部分组成。 (2)PLC 的工作原理 PLC 是按照下面的过程进行工作： 收集工作现场的信息：在系统软件的控制下，依次扫描各输入点的状态； 执行程序：按顺序扫描用户程序中的各条指令，按照输入的状态和指令内容进行逻辑运算； 输出控

16、制信号：根据逻辑运算的结果，输出状态寄存器向各输出点并行发出相应的控制信号，实现所要求的逻辑控制功能。 上面的过程完成后，又重新开始，反复执行。 在每次扫描开始时先执行一次自诊断程序，如果发现故障，PLC 执行关机程序，保留现行的工作状态，关断所有输入点，停机。如果没发现故障，PLC 会继续扫描，检查是否有编程器等的通信请求。处理完通信之后，PLC 会继续往下扫描，输入现场信息，顺序执行用户程序，输出控制信号，完成一个扫描周期。然后又从自诊断开始，进行下一轮的扫描。PLC 就是这样不断反复地循环，实现对机器的连续控制5。 (3)PLC 控制火灾自动报警系统的原理图见下图： CPU模块 按 钮转

17、换开关消防反馈信号电 源 可编程序控制器 输 入模块 输出模块 编程器 防烟、排烟控制消防报警指示灯消防备用电源 火灾广播控制防火卷帘控制 防火门控制自动喷水控制 图2 PLC 火灾自动报警系统工作原理图 (4)PLC 的选用 本火灾自动报警系统选用西门子公司的SIEMENS S7-200系列的PLC ，这个系列的PLC 具有结构紧凑、可扩展性强、指令集丰富、模块化等特点，可满足比较复杂的控制系统的要求。 4.2 PLC 的程序设定 (1)火灾自动报警系统PLC梯形图： 图6 火灾自动报警系统控制梯形图 (2)火灾自动报警系统PLC I/O图: 如下图为火灾自动报警系统的PLC程序控制的输入输

18、出图： 关断开关消防手动打开消防反馈信号 24V电 源 可编程序控制器 自动喷水控制 防烟、排烟控制 消防报警指示灯 消防备用电源 火灾事故广播控制 防火门控制 防火卷帘控制 I0.0 I0.2 I0.1 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.5 Q0.4 1L 1M CPU224 图7 火灾自动报警系统PLC I/O图 5 火灾自动报警系统的设计 火灾自动报警系统肩负着火灾的安全防范重任，是智能建筑中建筑设备自动化系统（CBS）的重要组成部分。火灾自动报警系统的设计首先必须符合GB50116-98火灾自动报警系统设计规范的要求，同时也要适应建筑的特点，合理选配产品，做到安全适用、技术

19、先进、经济合理。 5.1 系统的选型 设计火灾自动报警系统时，必须遵循国家有关方针、政策、规范和公安消防部门的相关法规，针对保护对象的特点，做到安全可靠、使用方便、技术先进、经济合理。火灾自动报警系统的保护对象是建筑物或者建筑物的某部分，不同建筑物的使用性质、火灾危险性、重要程度、耐火等级、建筑结构形式、环境条件、分布状况以及管理形式等各不相同，因此在设计时应仔细考虑分析这些问题，根据不同的情况选择不同的火灾自动报警系统。如果保护对象的规模不大，重要程度不高，选用区域报警系统；当保护对象规模大，重要程度高，人员集中，联动设备也多，可采用集中报警系统或控制中心报警系统。 归根结底，如何选择报警方式和系统方式，应根据实际工程情况而定。 5.2 报警区域和探测区域的划分 火灾自动报警系统的保护对象形式多样、功能各异、规模不等，为了便于早期探测、早期预警，方便日常的维护管理，在安装火灾自动报警系统的过程中一般将保护空间划分为若干个报警区域，每个报警区域又包含多个探测区域。这样在火灾发生时，火灾自动报