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
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1、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 B
2、uilding Fire Alarm And Linkage Control SystemABSTRACTWith the development of our countrys 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 intelligen
3、t 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
4、 extinguishing systems control model so as to decrease peoples 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
5、reduce the systems misinformation rates.KEY WORDS:PLC Fire alarm Fire control linkage第 28 页目 录中文摘要I英文摘要II1 绪论1 课题背景11.2 课题发展现状及前景1 本文主要研究内容32 火灾自动报警及联动控制系统总体方案设计42.1 火灾自动报警系统概述42.2 火灾自动报警系统组成4 火灾探测器42.2.2 火灾报警控制器分类62.2.3 火灾报警控制器功能82.3 火灾灭火联动系统组成92.4 火灾报警及联动控制系统工作原理92.5 自动灭火消防系统重要性及特点102.5.1 基于PLC控制自
6、动灭火消防系统特点102.5.2 自动灭火消防系统设计意义113 硬件简介及系统方案确定123.1 厂房仓库自动消防灭火区域划分123.2 基于PLC控制自动灭火消防系统主要部件123.3 控制系统硬件设计及 PLC选择14 PLC型号选择14 电源模块选择183.5.1 对电源处理183.5.2 安装布线注意事项184 PLC控制系统软件设计19 PLC程序控制要求19 介绍编程方法思路及程序流程图和梯形图194.3 PLC程序说明244.3.1 区域1自动报警灭火系统启停244.3.2 区域2自动报警灭火系统启停244.3.3 区域3自动报警灭火系统启停254.3.4 喷淋泵启停254.3
7、.5 系统复位254.3.6 限时程序255 总结27致 谢28参考文献291 绪论 课题背景火灾是一种具有突发性与强破坏性灾害现象,严重危害人类生命财产安全与自然环境。据统计,在众多灾种中,火灾造成直接损失约为地震5倍,仅次于干旱与洪涝,而火灾发生频度居于各灾种之首。千百年来,人类与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,燃烧条件与燃烧发展过程,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
8、代高科技手段研究火灾发生、发展与防治机理与规律,为火灾防治提供新思想、理论与方法,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
9、报警,更好预防火灾蔓延。从自动灭火消防系统应用实践与统计资料可以看出,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,系统可靠性与、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。其低灵敏性与不兼容性,早就难以满足时下客户要求。第二次世界大战后,光电与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
10、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,是客户迫切要求与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
11、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与可靠性。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、集中报警系统与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
12、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
13、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。 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、步骤与措施: (1)首先查资料与调研,了解现在国内外研究状况; (2)充分利用网络与计算机功能,熟悉相关资料与设计要求; (3)根据要
14、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、区域报警系统与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
15、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与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、火灾报警区域划分与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与手动火灾报警按钮。它能够在火灾初期,将燃烧产生烟雾、热量与光辐射等物理量,通过感温
16、、感烟与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。 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,或向控制与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、可靠性与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与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
17、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,它有一个发光元件与一个光敏元件,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
18、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(7090)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
19、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,产生大量烟与少量热,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
20、、烟与火焰辐射,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,有强烈火焰辐射与少量烟、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
21、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
22、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
23、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,对火灾判断与发送由控制器决定,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
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