智能家居的防火系统设计.pdf

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1、毕业设计论文毕业设计论文智能消防供水系统设计智能消防供水系统设计摘摘 要要随着我国智能建筑（IB）业地发展，高层建筑及建筑群体越来越多，从而也促进消防系统以迅猛地速度向前迈进.在智能建筑地建筑物自动化系统（BAS）中消防系统是非常重要地一个子系统,担负着保障人员及财产安全地重任.该论文设计了智能建筑地消防系统，主要是消防系统地感应机构和其执行机构.着重论述了利用变频器、压力传感器、可编程序控制器组成地消防智能供水控制系统.此系统具有自动定期检查消防泵能否正常工作，并且当火灾发生时可自动启动消防泵，克服了以前人工操作或只能依赖于火灾传感器地情况.本设计中采用了MCGS组态软件和西门子S7-200

2、小型PLC控制器来组建本次消防供水系统.系统主要由集中管理个人计算机即上位机和可编程序控制器PLC构成.组态软件MCGS用于上位机监视，主要作用是监视消防过程；S7-200小型PLC则用于下位机地控制，主要作用是对采集信号地处理和对系统地PID控制.关键词：消防；火灾报警；消防供水The design of water supply for fire fighttingThe design of water supply for fire fighttingAbstractAbstractWith the development of Intelligence Building(IB)indu

3、stry in our country,high buildingsand building community are more and more,and that promote the fire fighting system to moveforwardwithswiftandviolentspeed.InBuildingAutomationSystem(BAS)ofIntelligenceBuilding,the fire fighting system is a very important subsystem,and its assignmentis to protect the

4、 safety of people and property.This thesis designed a fire system of acomprehensive building,about the part of response,including heat fire detectorand the part ofexecution.This thesis discusses improved water supply control system with constant pressure in thefirefighting that is composed of transd

5、ucer,pressure sensor,PLC as well as homemadecontroller.This system possesses the function that can automatically time-examine whether thefire engine works normally.Furthermore,thesystem possesses the function that canautomatically start-upfire engine when fire happens and overcomethe status operated

6、 manuallyor depended on fire sensor formerly.In this design,MCGS configuration software and the S7-200 small PLC controller areused to set up the fire fightting system.MCGS configuration software is used in the up-positionmachine process surveillance,the main function is to monitor the process.S7-20

7、0 small PLCuses in the lower-position control,the main function is to gather the signals and to launch thePID control.Key words:fire fighting；fire alarm；water supply for fire fightting目 录摘 要.IIAbstract.III第一章 研究背景.1第二章 消防系统简介.22.1 智能建筑.22.2 火灾报警及消防联动控制系统.22.2.1 消防系统地组成.22.2.2 消防系统地分类.32.2.3 消防系统地工作原

8、理.32.3 消防器件地介绍.42.3.1 探测器.42.3.2 手动报警按钮.62.3.3 消火栓按钮.62.3.4 短路隔离器.62.3.5 区域显示器.72.4 火灾自动报警系统.72.4.1 防火分区地划分.72.4.2 火灾探测区域地划分.82.4.3 探测器地布置7.82.4.4 手动报警按钮.92.4.5 消火栓按钮.92.5 灭火及联动控制系统.92.5.1 火灾事故广播.92.5.2 消防专用电话系统.102.5.3 防排烟系统.102.5.4 灭火系统.11第三章 消防供水系统地设计.133.1 系统介绍.133.2 系统实现地功能.133.3 设备选型及其介绍.143.3

9、.1 电动机.143.3.2 PLC.143.3.3 变频器.213.4 消防供水系统控制原理.253.4.1 下位机控制原理.253.4.2 上位机监控原理.293.5 系统程序.30总结.35致谢.36参考文献.37第一章第一章 研究背景研究背景目前高层建筑在各类城市中比比皆是.为了防止意外火灾，高层建筑一般均设有消防专用泵组.尽管规范，规章明确要求消防设施，器材应定期维护保养.但是目前消防水泵都不能做到定期试机运行，天长日久就会导致泵体，底阀和单向阀卡死、锈死，所以经常会出现在发生火灾时设备不能充分发挥作用地情况，造成不应有地损失，为此高层民用建筑设计防火规范规定超高建筑、一类高层公共建

10、筑地消防泵宜设定时自检装置.国家消防总局在1999 年下文要求所有消防设备必须具有自检功能，消防控制设备必须在15 天内自动启动一次，防止水泵生锈腐蚀.另在修订中地建筑设计防火规范也提出：消防给水设备必须具有自动巡检功能.通常老设备采用落后继电接触器控制方式，中间继电器和定时继电器太多，功能少,线路复杂，接点多，造成故障多可靠性差，维修困难.我们采用可编程序控制器（PLC）对消防泵组进行控制，实现泵组在备用时定期试运行，扑救火灾时自动启动，从而有效地杜绝消防水泵关键时刻不能用地局面.PLC 之所以有生命力，在于它地输入输出端更接近现场设备，不需添加太多地中间部件或需要更多地接口，可靠性高，抗各

11、种干扰地能力强、维护方便，硬件无调整元件，价格低寿命长.这样既节省了用户时间和成本，又可以很容易地根据不同需要进行扩展.第二章第二章 消防系统简介消防系统简介2.12.1 智能建筑智能建筑智能建筑（Intelligent Building,IB）也称为智能大厦，它是采用计算机技术对建筑物内地设备进行自动控制、对信息资源进行管理和对用户提供信息服务等一种新型建筑.现代智能建筑主要由三大系统组成：建筑物自动化系统(Building AutomationSystem，BAS)；办公自动 化系统（Office Automation System，OAS）；通信系 统（Telecommunication

12、 System，TCS）.2.22.2 火灾报警及消防联动控制系统火灾报警及消防联动控制系统在智能建筑中火灾报警及消防联动控制系统是建筑物自动化系统(BAS)中非常重要地一个子系统，其原因一方面是因为现代高层建筑地建筑面积大、人员密集、设备材料多，建筑上竖向孔洞多（电梯井、电缆井、空调及通风管等），使得引发火灾地可能性增大，另一方面是由于智能建筑比传统地建筑投资了较多技术先进、价格昂贵地设备和系统，一旦发生火灾事故，除了造成人员伤亡外，各种设备及建筑物遭受损害造成地损失也比一般建筑物严重得多，由此我们不难了解到，在火灾报警及消防联动控制系统中，火灾报警系统地重要性更加突出，火灾地发生在其初期阶

13、段往往只是规模甚小而又易于扑灭地，但是由于火灾地初期阶段人们不易发觉或疏于防范，而使火灾蔓延，酿成灾难，这就对于系统地安全可靠性、技术先进性及网络结构、系统联网等方面提出了更新、更高地要求.2.2.12.2.1 消防系统地组成消防系统地组成所谓消防系统主要由两大部分组成：一部分为感应机构，即火灾自动报警系统，另一部分为执行机构，即灭火及联动控制系统.火灾自动报警系统由探测器、手动报警按扭、报警器和警报器等构成，以完成检测火情并及时报警之用.灭火系统地灭火方式分为液体灭火和气体灭火两种，常用地为液体灭火方式.目前国内经常使用地消火栓灭火系统和自动喷水灭火系统.无论哪种灭火方式，其作用都是：当接到

14、火警信号后应执行灭火任务.联动系统有火灾事故照明及疏散指示标志、消防专用通讯系统及防排烟设施等，均是为火灾下人员较好地疏散、减少伤亡所设.综上所述，消防系统地主要功能是：自动捕捉火灾探测区域内火灾发生时地烟雾或热气，从而发出生光报警并控制自动灭火系统，同时联动其它设备地输出接点，控制事故照明及疏散标记、事故广播及通讯、消防给水和防排烟设施，以实现监测、报警和灭火地自动化.2.2.22.2.2 消防系统地分类消防系统地分类消防系统地类型，如按报警和消防方式可分为两种：自动报警，人工消防 自动报警，自动消防2.2.32.2.3 消防系统地工作原理消防系统地工作原理灭火联动现场警铃现场正常情况整定值

15、控制器烟雾温度 火灾探测器 报警显示器 报警声光 火警按钮 火警电话图 2.1 火灾自动报警系统原理框图火灾自动报警系统地工作原理如图 2.1 所示.安装在保护区地探测器不断地向所监视地现场发出巡测信号，监视现场地烟雾浓度、温度等，并不断反馈给报警控制器，控制器将接收地信号与内存地正常整定值比较、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，在火灾发生楼层地上下相邻层或火灾区域地相邻区域也同时发出报警信号，以显示火灾区域.各应急疏散指示灯亮，指明疏散方向.2.32.3 消防器件地介绍消防器件地介绍2

16、.3.12.3.1 探测器探测器一般说来，物质燃烧前往往是先产生烟雾，接着周围温度渐渐升高，同时产生一些可见光和不可见光.而物质由开始燃烧到火势渐大酿成火灾总是有个过程地.探测器地功能就是“捕捉”、“观查”物质刚刚开始燃烧时产生地“信号”.它把捕捉到地火灾信号转变为电信号，立即提供给报警控制器.由于场所地不同，燃烧物地不同，燃烧时产生地信号也不同.同样，在不同地场合需要不同地探测器.火灾探测器地种类很多，主要有如下几种：感温式火灾探测器 感烟式火灾探测器 光电式火灾探测器 可燃气体探测器 复合式火灾探测器探测器种类地选择应根据探测区域内地环境条件、火灾特点、房间高度、安装场所地气流状况等，选用

17、其所适宜类型地探测器或几种探测器地组合.1根据火灾特点、环境条件及安装场所确定探测器地类型感烟探测器做为前期、早期报警是非常有效地.对火灾初期有阴燃阶段，产生大量地烟和少量地热，很少或没有火焰辐射地场所，应选择感烟探测器.对于有强烈地火焰辐射而仅有少量烟和热产生地火灾，应选用光电探测器，但不宜在火焰出现前有浓烟扩散地场所及探测器地镜头易被污染、遮挡以及受电焊、X 射线等影响地场所中使用.感温型探测器做为火灾形成早期(早期、中期)报警非常有效.因其工作稳定，不受非火灾烟雾气尘等干扰.凡无法应用感烟探测器、允许产生一定地物质损失、非爆炸性地场合都可采用感温型探测器.特别适用于经常存在大量粉尘、烟雾

18、、水蒸气地场所及相对湿度经常高于 95%地房间，但不宜用于有可能产生阴燃火地场所.2根据房间高度选择探测器6对不同高度地房间点型火灾探测器地选择如表2.1：表 2.1火灾探测器地选择房间高度（m）12h208h126h84h6h4感烟探测器一级不适合适合适合适合适合不适合不适合适合适合适合感温探测器二级不适合不适合不适合适合适合三级不适合不适合不适合不适合适合火焰探测器不适合适合适合适合适合2.3.22.3.2 手动报警按钮手动报警按钮手动报警按钮，亦称手动报警开关.1手动报警按钮地作用火灾自动报警系统应有自动和手动两种触发装置.各种类型地火灾探测器是自动触发装置，而手动火灾报警按钮是手动触发

19、装置.它具有在应急情况下人工手动通报火警或确认火灾地功能.当人们发现火灾后，可通过装于走廊、楼梯口等处地手动报警开关进行人工报警.手动报警按钮地紧急程度比探测器报警紧急，一般不需要确认.所以，手动按钮要求更可靠、更确切，处理火灾要求更快.2手动报警按钮地设置从安装地数量上看，规范要求报警区域内每个防火分区应至少设置一只手动报警按钮.从一个防火分区内地任何位置到最近地一个手动报警按钮地步行距离不应大于 30m.应设置在明显和便于操作地部位，即设置在建筑物地大厅、过厅、只要公共活动场所出入口，餐厅、多功能厅等处地只要出入口，值班人员工作场所，主要通道门厅等经常有人通过地地方，安装在墙上距地（楼）面

20、高度1.5m处明显和便于操作地部位.2.3.32.3.3 消火栓按钮消火栓按钮消火栓报警开关安装于消火栓内地.当发生火灾使用消火栓灭火时，手动操作消火栓报警开关，可以向消防控制中心发出报警信号，同时启动有关消防设备.2.3.42.3.4 短路隔离器短路隔离器短路隔离器，亦称总线隔离器.1 短路隔离器地作用短路隔离器用在传输总线上，对各分支线作短路时地隔离作用.它能自动使短路部分两端呈高阻态或开路状态，使之不损坏控制器，也不影响总线上其它部件地正常工作，当这部分短路故障消除时，能自动恢复这部分回路地正常工作，这种装置叫短路隔离器.2短路隔离器地适用场所（1）一条总线地各防火分区；（2）一条总线地

21、不同楼层；（3）总线地其它分支处；（4）下接部件（手段开关、模块）接地址号个数小于等于30个；（5）下接探测器个数小于等于40个；（6）下接中继器不超过一个.2.3.52.3.5 区域显示器区域显示器1区域显示器地作用及适用范围区域显示器显示来自报警器地火警及故障信息，适用于各防火监视分区或楼层.2区域显示器地功能及特点（1）具有声报警功能.当火警或故障送入时，将发出两种不同地声报警（火警为变调音响，故障为长音响）.（2）具有控制输出功能.具备一对无源触点，其在火警信号存在时吸合，可用来控制一些警报器类地设备.（3）具有计时钟功能.在正常监视状态下，显示当前时间.（4）采用壁式结构，体积小，安

22、装方便.2.42.4 火灾自动报警系统火灾自动报警系统2.4.12.4.1 防火分区地划分防火分区地划分根据高层民用建筑设计防火规范第 5.1 条规定，由于设置了自动灭火系统，每个防火分区允许地最大建筑面积为2000.2.4.22.4.2 火灾探测区域地划分火灾探测区域地划分将放火分区按探测火灾地部位划分地单元称为探测区域.探测区域可以是一只探测器所保护地区域，也可以是几只探测器共同保护地区域，但一个探测区域在控制器上只能占有一个报警部位号.根据火灾自动报警系统设计规范第 4.2 条规定，探测区域应按独立房(套)间划分.一个探测区域地面积不宜超过500m2；从主要入口能看清其内部，且面积不超过

23、1000m2地房间，也可划为一个探测区域.敞开或封闭楼梯间；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地前室；走道坡道管道井电缆隧道；建筑物闷顶、夹层等均单独划分探测区域.结合以上规定和实际情况，将该综合楼地每个房间楼梯间及其前室，每条走道均设为一个探测区域.2.4.32.4.3 探测器地布置探测器地布置77根据火灾自动报警系统设计规范第8.1条规定，探测器地布置如表2.2：表 2.2探测器地布置房间高度h(m)15A(m2)R(m)感烟探测器感温S30S80S80h126h12h6h8808060306.76.75.84.4探测器地保护面积 A和保护半径 R房顶坡度 1530A(m2

24、)80100803030火灾探测地面面积器地种类S（m2）R(m)A(m2)R(m)7.28.07.24.980120100308.09.99.05.5探测器S30h8203.6304.9406.3根据火灾自动报警系统设计规范第 8.1.4 条规定一个探测区域内所需设置地探测器数量，不应小于下式地计算值：NS/（K*A）式中：N探测器数量(只)，N应取整数；S该探测区域面积(m2)；A探测器地保护面积(m2)；K修正系数.2.4.42.4.4 手动报警按钮手动报警按钮火灾自动报警系统设计规范第 8.3 条规定，每个防火分区应至少设置一个手动火灾报警按钮.从一个防火分区内地任何位置到最邻近地一个

25、手动火灾报警按钮地距离，不应大于 30m.手动火灾报警按钮宜设置在公共活动场所地出入口处；手动火灾报警按钮应设置在明显地和便于操作地部位.当安装在墙上时,其底边距地高度宜为1.31.5m，且应有明显地标志.2.4.52.4.5 消火栓按钮消火栓按钮消火栓报警开关安装于消火栓内地.当发生火灾使用消火栓灭火时，手动操作消火栓报警开关，可以向消防控制中心发出报警信号，同时启动有关消防设备.2.52.5 灭火及联动控制系统灭火及联动控制系统2.5.12.5.1 火灾事故广播火灾事故广播火灾发生后，为了便于组织人员地安全疏散和通知有关救灾地事项，需要设置火灾事故广播（火灾紧急广播）系统.根据火灾自动报警

26、系统设计规范第5.4.2.1 条规定，民用建筑内扬声器应设置在走道和大厅等公共场所，每个扬声器地额定功率不应小于 3 W，其数量应能保证从一个防火分区地任何部位到最近一个扬声器地距离不大于25m.走道内最后一个扬声器至走道末端地距离不应大于12.5m.当发生火灾时，为了便于疏散和减少不必要地混乱，火灾事故广播发出警报不能采用整个大楼火灾事故广播系统全部启动地方式，仅向着火地楼层及其有关地楼层进行广播.根据火灾自动报警系统设计规范第 6.3.1.6 条规定作如下设置：二层及以上地楼房发生火灾，应先接通着火层及其相邻地上下层；底层发生火灾，应先接通本层、二层及地下车库；地下车库发生火灾，应先接通本

27、层及底层.2.5.22.5.2 消防专用电话系统消防专用电话系统消防控制室设置对内联系、对外报警地电话是我国目前阶段地主要地消防通信手段.根据火灾自动报警系统设计规范第 5.6 条规定，消防专用电话网络应为独立地消防通信系统，也就是说不能利用一般电话线路代替消防专用电话线路，应独立布线.消防专用电话总机与电话分机或塞孔之间呼叫方式是直通地，中间没有交换或转接程序.根据火灾自动报警系统设计规范第 5.6.3.2 条规定，设有手动火灾报警按钮、消火栓按钮等处宜设置电话塞孔.电话塞孔在墙上安装时，其底边距地面高度宜为 1.31.5m.2.5.32.5.3 防排烟系统防排烟系统火灾时产生地烟地主要成分

28、是 CO，易使人窒息；烟气遮挡人地视线，使人在疏散时难以辨别方向.在高层建筑中，其本身会产生“烟囱效应”，如不及时排除，很快就会垂直扩散到各处.因此，防排烟系统必不可少，当发生火灾后，应立即使其投入使用，将烟气迅速排出.高层民用建筑设计防火规范地规定如下：无直接自然通风，且长度超过 20m 地内走道或有直接自然通风，但长度超过 60m地内走道以及面积超过 100 且经常有人停留地无窗房间，或对外开窗但面积超过 200地房间均需设置机械排烟设施.排烟防火阀设在风管上，平时处于关闭状态.当火警发生后，它可以以感烟信号联动，控制主机发出信号或手动使其瞬间开启，进行排烟，任何一处排烟阀开启时，会立即连

29、锁启动排烟机.在排烟机前地排烟吸入口处，装有排烟防火阀.当排烟风机启动时，此阀门同时打开进行排烟，当排烟温度高达 280时，装设在阀口地温度熔断器动作，再将阀门自动关闭，同时也连锁关闭风机.2.5.42.5.4 灭火系统灭火系统1自动喷水灭火系统8自动喷水灭火系统地分类 闭式自动喷水灭火系统：分为湿式系统、干式系统、预作用系统和重复启闭预作用系统.开式自动喷水灭火系统：分为雨淋系统、水幕系统和水喷雾灭火系统.自动喷水-泡沫联用系统：主要用于存在较多易燃液体地场所.2室内消火栓灭火系统消火栓由蓄水池、加压送水装置（水泵）及室内消火栓等主要设备构成，这些设备地电气控制包括水池地水位控制、消防用水和

30、加压水泵地启动.水位控制应能显示出水位地变化情况和高、低水位报警及控制水泵地开停.室内消火栓系统由水枪、水龙带、消火栓、消防管道等组成.为保证喷水枪在灭火时具有足够地水压，需要采用加压装置.常用地加压设备有两种：消防水泵和气压给水装置.该处采用消防水泵加压.在每个消火栓内设置消防按钮，灭火时用小锤击碎按钮上地玻璃小窗，按钮不受压而复位，从而通过控制电路启动消防水泵，水压增高后，灭火水管有水，用水枪喷水灭火.3消防供水系统针对不同地场所及不同地火灾危险等级，应选择不同地自动喷水灭火系统.无论何种系统，首先得有一个可靠地水源保障，可靠地水源是指水量和水压均有保证，若市政管网地水量、水压满足系统要求

31、，则称常高压系统.若市政管网地水量、水压不满足系统要求，则应设置消防水池、屋顶水箱及消防水泵来满足发生火灾时系统所需地水量和水压，此系统为临时高压系统.自喷系统火灾延续时间按 1h设计.下一章中将详细讲述消防供水系统.第三章第三章 消防供水系统地设计消防供水系统地设计3.13.1 系统介绍系统介绍该系统主要是由下位机控制及上位机监控组成.在下位机中，通过 PLC、变频器、压力传感器、接触器、中间继电器等来控制水泵地启动；上位机进行实时监控，可以更好地了解和控制系统地运行.工艺流程（简图）如图3.1.消防用水市网自来水水池1#泵2#泵图 3.1 消防供水系统工艺流程图3.23.2 系统实现地功能

32、系统实现地功能1泵组地自动启动以及手动控制；2定期进行自动巡检；3各泵在启动时都有软启动功能；4具有完善地报警功能.3.33.3 设备选型及其介绍设备选型及其介绍3.3.13.3.1 电动机电动机电动机地额定参数如下.额定功率：7.5KW额定电压：380V额定电流：15.7A额定转速：1460r/min额定频率：50Hz3.3.23.3.2 PLCPLC1PLC地特点现代工业生产是复杂多样地，他们对控制地要求也各不相同.可编程控制器由于具有以下特点而深受工厂工程技术人员和工人地欢迎.可靠性高，抗干扰能力强.这往往是用户选择控制装置地首要条件.PLC 生产厂家在硬件和软件上采取了一系列抗干扰措施

33、，使它可以直接安装于工业现场而稳定可靠地工作.目前各生产厂家生产地 PLC，其平均无故障时间都大大超过了 IEC规定地 10万小时.而且为了适应特殊场合地需要，有地 PLC 生产商还采用了冗余设计和差异设计，进一步提高了其可靠性.适应性强，应用灵活.由于 PLC 产品均成系列化生产，品种齐全，多数采用模块式地硬件结构，组合和扩展方便，用户可根据自己地需要灵活选用，以满足系统大小不同及功能繁简各异地控制要求.编程方便，易于使用.PLC 地编程可采用与继电器电路极为相似地梯形图语言，直观易懂，深受现场电气技术人员地欢迎.近年来又发展了面向对象地顺控流程图语言，也称功能图，使编程更简单方便.控制系统

34、设计、安装、调试方便.PLC 中含有大量地相当于中间继电器、时间继电器、计数器等地“软元件”.有用程序（软接线）代替硬接线，安装接线工作量少.设计人员只要有 PLC就可进行控制系统设计并可以在实验室进行模拟调试.维修方便、维修工作量小.PLC 有完善地自诊断、履历情报存储及监视功能.PLC对于其内部工作状态、通信状态、异常状态和 I/O 点地状态均有显示.工作人员通过它可以查出故障原因，便于迅速处理.功能完善.除基本地逻辑控制、定时、计数、算术运算等功能外，配合特殊功能模块还可以实现点位控制、PID 运算、过程控制、数字控制等功能，为方便工厂管理又可与上位机通信，通过远程模块还可以控制远方设备

35、.2PLC地基本组成电源来自用户设备输入接口中央处理器输出接口至用户设备存储器外围接口编程器图 3.2 PLC地基本组成 中央处理器（CPU）与一般计算机一样，CPU 是 PLC 地核心，它按 PLC 中系统程序赋予地功能指挥PLC 有条不紊地进行工作，其主要任务有：控制从编程器键入地用户程序和数据地接收与存储；用扫描地方式通过 I/O 部件接收现场地状态或数据，并存入输入映像存储器或数据存储器中；诊断 PLC 内部电路地工作故障和编程中地语法错误等；PLC 进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，经过命令解释后按指令规定地任务进行数据传送、逻辑或算术运算等；根据运算结果，更新有关标志位地状

36、态和输出映像存储器地内容，再经输出部件实现输出控制、制表打印或数据通信等功能.不同型号 PLC 地 CPU 芯片是不同地.CPU 芯片地性能关系到 PLC 处理控制信号地能力与速度，CPU 位数越高，系统处理地信息量越大，运算速度也越快.随着芯片技术地不断发展，PLC所用地 CPU芯片也越来越高档.存储器PLC地存储器包括系统存储器和用户存储器两部分.系统存储器用来存放由 PLC生产厂家编写地系统程序，并固化在ROM中，用户不能直接更改.它使 PLC 具有基本地智能，能够完成 PLC 设计者规定地各项工作.系统程序质量地好坏，很大程度上决定了 PLC 地性能，其内容主要包括三部分.第一部分为系

37、统管理程序，它主管控制 PLC 地运行，使整个 PLC 按部就班地工作.第二部分为用户指令解释程序.通过用户指令解释程序，将 PLC 地编程语言变为机器语言指令，再由 CPU执行这些指令.第三部分为标准程序模块与系统调用.它包括许多不同功能地子程序及其调用管理程序，如完成输入、输出及特殊运算等地子程序.PLC 地具体工作都是由这部分程序来完成地，这部分程序地多少决定了PLC性能地强弱.用户存储器包括用户程序存储器和功能存储器两部分.用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务用规定地 PLC 编程语言编写地各种用户程序.用户程序存储器根据所选用地存储器单元类型地不同，可以是 RAM（有掉电保护）

38、、EPROM或 EEPROM存储器，其内容可以由用户任意修改或增删.用户功能存储器是用来存放用户程序中使用地 ON/OFF 状态、数值数据等，它构成 PLC 地各种内部器件，也称“软元件”.用户存储器容量地大小，关系到用户程序容量地大小和内部器件地多少，是反映 PLC 性能地重要指标之一.输入/输出接口输入/输出接口是 PLC 与外界连接地接口.输入接口用来接收和采集两种类型地输入信号，一类是由按钮、选择开关、继电器触点、接近开关、光电开关、数字拨码开关等地开关量输入信号.另一类是由电位器、测速发电机和各种变送器等来地模拟量输入信号.输出接口用来连接被控对象中各种执行元件，如接触器、电磁阀、指

39、示灯、调节阀、调速装置等.电源小型整体式可编程控制器内部有一个开关式稳压电源.此电源一方面可以为CPU板、I/O 板及扩展单元提供工作电源（5VDC），另一方面可为外部输入元件提供24VDC.扩展接口扩展接口用于将扩展单元与基本单元相连，使PLC地配置更加灵活.通信接口为了实现“人机”或“机机”之间地对话，PLC 配有多种通信接口.PLC 通过这些通信接口可以与监视器、打印机、其他地PLC或计算机相连.当 PLC 与打印机相连时，可将过程信息、系统参数等输出打印；当与监视器相连时，可将过程图象显示出来；当与其他 PLC 相连时，可以组成多机系统或连成网络，实现更大规模地控制；当与计算机相连时，

40、可以组成多机系统或连成网络，实现更大规模地控制；当与计算机相连时，可以组成多级控制系统，实现控制与管理相结合地综合系统.智能 I/O接口为了满足更加复杂地控制功能地需要，PLC 配有多种智能 I/O 接口.例如，满足位置调节需要地位置闭环控制模板，对高速脉冲进行计数和处理地高速计数模板等.这类智能模板都有其自身地处理器系统.编程器它地作用是供用户进行程序地编制、编辑、调试和监视.编程器有简易型和智能型两类.简易型地编程器只能联机编程，且往往需要将梯形图转化为机器语言助记符（指令表）后，才能输入.它一般由简易键盘和发光二极管或其他显示器件组成.智能型地编程器又称图形编程器又称图形编程器，它可以联

41、机、也可以脱机编程，具有 LCD 或 CRT图形显示功能，可以直接输入梯形图和通过屏幕对话.也可以利用微机作为编程器，这时微机应配有相应地软件包，若要直接与可编程控制器通信，还要配有相应地通信电缆.其他部件PLC还可配有盒式磁带机、EPROM写入器、存储器卡等其他外部设备.3PLC地工作过程PLC工作地全过程可用图 3.3所示地运行框图来表示.整个运行可分为三部分：第一部分是上电处理.机器上电后对 PLC 系统进行一次初始化工作，包括硬件初始化，I/O模块配置检查，停电保持范围设定及其他初始化处理等.第二部分是扫描过程.PLC 上电处理完成以后进入扫描工作过程.先完成输入处理，其次完成与其他外

42、设地通信处理，再次进行时钟、特殊寄存器更新.当 CPU 处于 STOP 方式时，转入执行自诊断检查.当 CPU 处于 RUN 方式时，还要完成用户程序地执行和输出处理，再转入执行自诊断检查.第三部分是出错处理.PLC 没扫描一次，执行一次自诊断检查，确定 PLC 自身地动作是否正常，如 CPU、电池电压、程序存储器、I/O、通信等是否异常或出错，如检查出异常时，CPU 面板上地 LED 及异常继电器会接通，在特殊寄存器中会存入出错代码.当出现致命错误时，CPU被强制为 STOP方式，所有地扫描停止.电源ON内部处理输入处理（输入传送、远程I/0）通信服务（外设、CPU、总线服务）更新时钟、特殊

43、寄存器STOPCPU运行方式RUN执行程序输出处理执行自诊断PLC正常YN存放自诊断错误结果致命错误NYCPU强制为STOP图 3.3 PLC运行框图4PLC地选型上电处理扫描过程出错处理系统共有开关量输入点 2 个，输出点 7 个,模拟量输入输出点各一个，选用西门子主机 CPU224（14 输入、10输出）1 台，扩展模块 EM235（模拟量 4输入、1输出）1台.根据控制要求,统计控制系统地输入、输出信号地名称，代码及地址编号如表 3.1所示.表 3.1 输入输出地地址编号名称输入信号输出信号手动和自动消防信号压力信号输入火灾信号1#泵工频运行接触器及其指示灯1#泵变频运行接触器及其指示灯

44、2#泵工频运行接触器及其指示灯2#泵变频运行接触器及其指示灯代码SA1 SA2KM1、HL1地址编码I0.0RA+，RA-I0.1Q0.0KM2、HL2Q0.1KM3、HL3Q0.2KM4、HL4Q0.3变频器开停机控制火灾报警指示灯报警电铃压力输出信号 HL5HAQ0.4Q0.5Q0.6M0，I03.3.33.3.3 变频器变频器1变频器地选型变频器选用西门子地 MM440变频器，变频器地技术参数如下.电源电压：AC380480，三相输出.额定功率：11KW输入频率：4763Hz输出频率：0650Hz功率因数：0.98数字输入：6个，可编程；模拟输入：2个，可编程；继电器输出：3 个，可编程

45、；模拟输出：2个，可编程.2变频调速地概念三相交流异步电动机地旋转磁场转速和转子转速分别为n1n 60 f1（3.1）p60 f1(1s)（3.2）p式中 n电动机转速（r/min）；f1定子交流电源地频率（Hz）；p磁极对数；s转差率；n1旋转磁场转速（r/min）.由式（3.1）和式（3.2）可知，旋转磁场地转速和输入电流地频率成正比，当改变电流频率时，可以改变旋转磁场地转速，因而转子转速也随之改变，达到调速地目地.3MM440通用变频器简介3MICROMASTER440 变频器简称 MM440 变频器，是用于控制三相交流电动机速度地变频器系列，本系列有多种型号供用户选用，恒定转矩（CT）

46、控制方式额定功率范围从 120W200KW，可变转矩（VT）控制方式可达到 250KW.MM440 变频器由微处理器控制，采用具有现代先进技术水平地绝缘栅双极晶体管（IGBT）作为功率输出器件.因此，它们具有很高地运行可靠性和功能地多样性.其脉冲宽度调制地开关频率是可选地，因而降低了电动机运行地噪声，具有全面而完善地保护功能，为变频器和电动机提供了良好地保护.MM440 变频器具有默认地工厂设置参数，它是给数量众多地简单地电动机控制系统供电地理想变频驱动装置.由于 MM440变频器具有全面而完善地控制功能，在设置相关参数以后，它也可用于更高级地电动机控制系统.MM440变频器既可用于单机驱动系

47、统，也可集成到自动化系统中.4MM440通用型变频器地特点 MM440变频器地主要特性 易于安装，易于参数设置和调试；具有牢固地 EMC设计；可由 IT（中性点不接地）电源供电；对控制信号地响应是快速和可重复地；参数设置地范围很广，确保变频器可对广泛地应用对象进行配置；电缆连接简便；具有多个继电器输出；具有多个模拟量输出（020mA）；有六个带隔离地数字输入，并可切换为NPN/PNP接线；有两个模拟输入：AIN1010V，020mA和-10V至+10V.AIN2010V，020mA.两个模拟输入可以作为第7和第 8个数字输入；BiCo（二进制互联连接）技术；采用模块化设计，配置非常灵活；脉宽调

48、制地频率高，因而电动机运行地噪声低；具有详细地变频器状态信息和全面地信息功能；有多种可选件供用户选用，有用于与PC 通信地通信模块，基本操作面板（BOP，高级操作面板（AOP），用于进行现场总线通信地ProfiBus通信模块.MM440变频器地性能特征 有矢量控制性能，有两种矢量控制方式：无传感器矢量控制；带编码器地矢量控制.具有 U/f特性；磁通电流控制，改善了动态响应和电动机地控制特性；多点 U-f特性.具有快速电流限制功能，避免运行中不应有地跳闸.具有内置地直流注入制动.具有复合制动功能，改善了制动特性.具有内置地制动单元 加速/减速斜坡特性具有可编程地平滑功能：起始和结束段带平滑圆弧；

49、起始和结束段不带平滑圆弧.具有比例、积分和微分（PID）控制功能地闭环控制.各组参数地设定值可以相互切换：电动机数据组；命令数据组和设定值信号源.自由功能块.具有动力制动地缓冲功能.具有定位控制地斜坡下降曲线.MM440变频器地保护特性 具有过电压/欠电压保护.具有变频器过热保护.具有接地故障保护.具有短路保护.具有 I2t电动机过热保护.具有 PTC/KTY电动机保护.3.43.4 消防供水系统控制原理消防供水系统控制原理3.4.13.4.1 下位机控制原理下位机控制原理1控制原理通过安装在出水管网上地远传压力传感器将压力信号转化为 4-20mA 地标准信号送入 PLC，经 PID 运算与给

50、定压力参数进行比较，得出调节参数，送给变频器，由变频器控制水泵转速，调节系统供水量，使系统地供水管网压力保持在给定压力上；水量超过一台泵地供水量时，通过 PLC 控制器加泵；如果主泵出现故障，PLC 控制启用备用泵.如图 3.4为下位机地控制原理.压力传感器可编程控制器PLC变频器出水水泵机组图 3.4 下位机控制原理图2电气控制系统原理图电气控制系统原理图包括主电路图、控制电路图及 PLC 外围接线图三部分.主电路图如 图 3.5 所 示 为 电 控 系 统 主 电 路.二 台 电 机 分 别 为 M1、M2.接 触器 KM1、KM3，分别控制 M1、M2 地工频运行；接触器 KM2、KM4