基于PLC的火灾自动报警灭火系统论文.doc

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1、南京技师学院毕 业 设 计工业电气自动化专业题目：基于PLC的火灾自动报警灭火系统目 录摘要4关键词4前 言 5第一章 系统总体概述71.1火灾自动报警系统组成71.2仓库结构71.3自动报警灭火系统的组成与主要部件81.4系统设计思路 10第二章 系统的硬件设计 122.1系统分析 122.2 I/O分配 132.3 PLC外部接线 142.4消防控制图 142.5水箱结构 152.6 PLC的选择15第三章 系统的软件设计 173.1程序流程183.2 程序编制193.3 PLC程序说明 22第四章 消防管理与维护 234.1消防管理制度 234.2消防维护制度 234.2.1火灾自动报警

2、系统的定期检查 234.2.2自动喷水灭火系统的定期检查 24第五章 总结25参考文献 26致谢 27摘 要在仓库设置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取措施，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的设计概况，系统的构成等方面做了介绍，根据控制要求，对控制系统的分析给出I/O列表、控制梯形图以及程序的调试，并给出了调试过程和控制系统逻辑控制部分的方法。关键词：火灾PLC自动报警灭火系统 前 言课题研究的相关背景火灾，作为一种具有突发性和强破坏性的灾害现象，严重危害人类生命财产安全。在工业和民用建筑、宾馆、酒店、图书馆、科研和商业部门及大型

3、工厂,火灾报警系统已成为必要的装置。火灾报警系统对现代建筑起着极其重要的安全保障作用。火灾报警控制器是火灾报警系统的核心。本文对火灾报警控制器和探测器做了深入的研究,并全面阐述了火灾报警灭火系统硬件和软件设计。选题的目的和意义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的时间并能及时报警，大大的降低了火灾的危害性，把火灾给人们带来的经济损失将到了最低，为确保人的生命及财产安全提供了保障。在本次自动报警灭火消防系统采用了先报警后灭火的报警灭火模式，给管理人员提供了有效的火灾确认时间，大大减少了因误报带来的损失，具有很强的实用价值。以下是本文完

4、成的主要工作:l、火灾报警控制器选用了以三菱PLC FX2N(C)系列为核心部件进行设计2、所设计的控制器具有较高的性价比,还具有操作人员管理、报告信息查询、探测器管理、预报警、火警处理、通讯等功能,它实现了对火灾信息的检测和传送;为提高系统的适应性与扩展性 第一章 系统总体概述火灾自动报警及消防控制系统在发生火灾的两个阶段发挥着重要作用：第一阶段（报警阶段）：火灾初期，往往伴随着烟雾、高温等现象，通过安装在现场的火灾探测器、手动报警按钮，以自动或人为方式向监控中心传递火警信息，达到及早发现火情、通报火灾的目的。第二阶段（灭火阶段）：通过消防控制器及现场接口模块，控制建筑物内的专用灭火设备（如

5、排烟机、消防泵），有效实施救人、灭火，达到减少损失的目的。1.1火灾自动报警系统组成现场由感烟探测器、感温探测器、手动报警按钮及声光报警器等设备组成。探测器功能：火灾初期，探测器对火灾（如烟、温）参数及时响应，自动产生火灾报警信号手动报警按钮功能：通常安装在楼梯口、走廊等位置，当现场人员发现火情时，通过按下附近的手动报警按钮，可以人为方式产生火灾报警信号 1.2仓库结构本人所述的火灾自动报警与灭火系统是以现代仓库火灾自动报警系统为研究背景，以三菱PLC为硬件基础，以某仓库为研究对象，按照现代对火灾报警系统的具体要求对其进行设计开发。本仓库是堆放一班货物的小型仓库，通常没有专人看管，堆放的都是是

6、一些日用商品，所以在此类仓库中安放自动灭火消防系统非常的有必要。小型仓库的使用面积共240平米，高度为8米，有很好的通风环境。根据仓库的具体情况，把仓库分成2个自动消防灭火区域,每个报警区域面积为100平米。依据建筑设计协会的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。仓库的区域划分如图1.3自动报警灭火系统的组成与主要部件基于PLC控制的自动报警灭火消防系统是由自动报警系统、自动喷水灭火系统、控制系统，这三个子系统组成。自动报警系统中包含报警器和各种电源装置，自动喷水灭火系统中包含管道系统、喷淋泵和各种给水开关，控制系统中包含可编程序控制器和各种开关。自动报警系统、自动喷水灭火系

7、统、控制系统，这三个系统之间是通过线路系统联系在一起 ，自动报警系统的开启与关闭、自动喷水灭火系统的开启与关闭都是由控制系统通过其与各系统之间的控制线路来实现对其余两个子系统的控制。其主要部件及用途如表1所示。表1 系统主要部件及其用途编号名称用途1FX2NC PLC中央控制器，控制整个系统2 报警铃发出声音报警信号3报警灯发出灯光报警信号4温度探测器感知火灾信号5烟雾探测器感知火灾信号6喷淋喷头喷水灭火7水箱存储火灾用水8抽水泵抽取水箱中的水9供水泵补给水箱中的水10电磁阀控制各区域喷淋喷水灭火中水流的开启与关闭自动灭火消防系统的开启过程：当各区域的火灾探测器，探测到火灾信号，通过线路将火灾

8、信号传递给PLC，PLC接收到火灾信号后，根据其控制程序的要求，控制喷淋泵启动和与之相对应的区域电磁阀开启，电磁阀开启后，与之相对应区域的喷头喷水灭火。同时，在传感器失灵的情况下也可以按下各火灾区域的手动启动按钮，将该区域的启动信号传递给PLC，PLC在接收到火灾信号后，也可以控制喷淋泵启动和与之相对应的区域电磁阀开启，电磁阀开启后，开式喷头喷水灭火。自动灭火消防系统的开启过程：在按下各着火区域的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。（火灾探测器接线实物图）1.4系统设计思路我国的火灾自动报警控制系统经历了从无到有、从简单到复杂的发展过程，其智能化程度也越来越高。但目前国内厂家

9、生产的还是以晶体管、小规模集成电路或单片机为基础的产品,其系统复杂、成本高,不易维护。而在居民住宅区、机房、办公室等小型防火单位，需要设置一种单一或区域联网、廉价实用的火灾自动探测报警装置，因此，研制一种结构简单、价格低廉的语音数字联网火灾报警器是非常必要的，因此我提出一种由PLC控制的火灾自动报警控制器的设想,其系统简单、成本适中、易于系统维护和升级。基于PLC（PIogrmm able Logic ContrOller.可编程逻辑控制器）控制的自动报警灭火消防系统以PLC为核心控制器，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来控制电磁阀的开启喷水灭火的时间短，其反应

10、快具有安全性高、稳定性好及灵活性强、质量可靠、通信速率高、软硬件产品丰富、应用技术成熟等优点在于业控制中得到广泛的应用，该系列PLC是超小型化的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监控等。三菱PLC FX2N(C) PIC的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。PLC具有以下特性 1构造灵敏 不受环境的限制，有电即可组建网络，同时能够灵敏扩展接入端口数量，使资源坚持较高的应用率，在挪动性方面可与WLAN媲美。 2传输质量高、速度快、带宽稳定 能够很平顺的在线欣赏DVD影片，它所提供的14Mbps带宽能够为很多应用平台提供保证。最新的电力线规范HomePlug

11、AV传输速度曾经到达了200Mbps；为了确保QoS，HomePlug AV采用了时分多路访问（TDMA）与带有抵触检测机能的载体侦听多路访问（CSMA）协议，两者分离，可以很好地传输流媒体。 3范围广无所不在的电力线网络也是这种技术的优势。固然无线网络能够做到不破墙，但关于高层建筑来说，其必需布设N多个AP才干满足需求，而且同样不能避面信号盲区的存在。而电力线是最根底的网络，它的范围之大，是其他任何网络无法比较的。由此，运营商就能够轻松地把这种网络接入效劳浸透到每一处有电力线的中央。这一技术一旦全面进入商业化阶段，将给互联网提高带来极大的开展空间。终端用户只需求插上电力猫，就能够完成因特网接

12、入，电视频道接纳节目，打电话或者是可视电话。 4低本钱 充沛应用现有的低压配电网络根底设备，无需任何布线，节约了资源。无需挖沟和穿墙打洞，防止了对建筑物、公用设备、家庭装潢的毁坏，同时也俭省了人力。相对传统的组网技术，PLC本钱更低，工期短，可扩展性和可管理性更强。目前国内已开通电力宽带上网的中央，其包月运用费用普通为50-80元/月左右，这样的价钱和很多中央的ADSL包月对峙平。 第二章 系统的硬件设计2.1系统分析该系统是针对某仓库的消防安全设计的火灭自动报警与灭火系统。每个走廊均安装排烟系统、安全疏散指示灯（牌），室内每一个房间都安装有火灾探测器、灭火用的消火栓（系统中消火栓用交流接触器

13、）.安装感烟探测器、指示灯和手动报警按钮。监控室内有相应的信号指示灯系统电源接通以后当有火灾情况发生时，区域中如有一只传感器探测到火灾信号或现场人员发现火灾按下手动报警按钮SB1，区域1的自动报警系统立即启动，这时相应的红色闪光灯闪烁，接着蜂鸣器蜂鸣，灭火系统延时启动，向管理者提供火灾相对应的区域，如管理员在延时时间之内没有按下关闭按钮，灭火系统将自动启动；排烟系统开启，按下关闭按钮SB7，区域1自动报警灭火系统关闭。当区域中如有一只传感器探测到火灾信号或现场人员发现火灾按下手动报警按钮SB3，区域的自动报警系统立即启动，这时相应的红色闪光灯闪烁，接着蜂鸣器蜂鸣，灭火系统延时启动，向管理者提供

14、火灾相对应的区域，如管理员在延时时间之内没有按下关闭按钮，灭火系统将自动启动；按下关闭按钮SB7，区域2自动报警灭火系统关闭。火灾探测器把探测到的信号发送到PLC控制中心，如果控制中心确认事件的真实性后立即启动消防系统。火灭排烟系统开启，5秒后对应失火楼层的消火栓开启喷淋头喷水灭火。灭火完成后按下复位按钮，系统便恢复止常供电照明。2.2 I/O分配输入输出X1 区域1温度传感器Y1 区域1电磁阀X2 区域1烟雾传感器Y2 区域2电磁阀X3 区域1手动报警按钮Y3 区域1排烟设备X4 区域2温度传感器Y4 区域2排烟设备X5 区域2烟雾传感器Y5 抽水泵（交流接触器代替）X6 区域2手动报警按钮

15、Y6 供水泵（交流接触器代替）X7 复位Y7 区域1火灾报警闪光灯X10 水位上限Y10 区域1报警器X11 水位下限Y11 区域2火灾报警闪光灯Y12 区域2报警器2.3PLC外部接线2.4消防控制在主控界而上可以看出，总共两个区域，每个区域均设置有手动报警开关、感烟探测器、排烟机、报警灯和疏散指示灯、复位按钮。2.5水箱结构系统工作后，当水位到达下限时，供水泵开始供水，当水位到达上限时，供水泵停止供水。2.6 PLC的选择选择合适的机型是PLC控制系统硬件配置的关键问题，目前，生产PLC的厂家很多，如西门子，三菱，松下，欧姆龙，LG，ABB公司等，不同厂家的PLC产品虽然基本功能相似，但有

16、些特殊功能，价格及使用的编程指令和编程软件都不相同，而同一厂家生产的PLC产品又有不同系列，同一系列中又有不同的CPU型号，PLC的功能应强大，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，主要是开关量控制的应用系统。选用小型PLC就可满足要求。PLC的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的整体式小型PLC可知，三菱系列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。根据本系统的设计要求、工作环境、服务对象等方面考虑，三菱 PLC完全可以满足本系统的设计要求。现在三菱PLC主要有F

17、X1N，FX2N，FX3U，Q系列，A系列等，其中FX2NC是FX2N为基础发展而来的，成本比FX2N略低，且FX2NC PLC完全可以满足本系统的设计要求，所以本次设计选用三菱FX2NC PLC作为本系统的控制器。三菱FXPLC是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相当FX系列中最高档次的超小程序装置，还可以适用于多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。FX2N系列PLC拥有无以匹及的速度，高级的功能逻辑选件以及定位控制等特点 FX2N系列是小型化，高速度，高性能和一切便当都是相当于FX系列中最高层次的超小形程序安装。 除输入出16-25点的

18、独立用途外，还可以适用于在多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。第三章系统的软件设计消防控制系统使用GX DEVELOPER编程软件进行程序编辑和硬件设置，与PLC之间的通信连接使用了力控。GX DEVELOPER软件是用于三菱PLC FX2N(C) PIC可编程逻辑控制程序的标准软件。它们支持自动化项目创建过程的各个阶段，如建立和管理项目、对硬件和通信组态及参数赋值、管理符号、创建程序、下载程序到PLC、测试自动化系统和诊断设备故障等。GX DEVELOPER编程具有其自身的特点，在编程之前需要在符号表中对所有输入输出的全局变量进行定义，使

19、程序具有可读陛。其中包括：I/O地址、数据块命名、注释等。设计主要采用控制系统来实现报警、喷水，通过变频器输入信号来控制送风。总的来说，实现了现场设备的实时、准确报警和可靠的联动控制。实践表明，系统可靠性商、灵活性强。编好后的程序通过串口线下载到PLC设置状态开关使PLC处于 RUN （运行）状态。当感烟探测器探测到烟雾信号便反馈给PLCPLC的输出端即驱动执行元件执行各自的任务。利用力控软件与PIC通信可观察现场系统的动作情况。3.1程序流程3.2 程序编制3.3 PLC程序说明（1）区域1自动报警灭火系统的启停在该程序中，该区域自动报警灭火系统的启动由(X1) (X2)或(X3)来实现，只

20、要它们闭合，该区域的报警系统(Y7.Y10)立即启动并自锁，同时启动一个5S的定时器（T0），定时时间到，抽水泵（Y5）启动，灭火系统(Y1)启动；同时排烟机（Y3）启动排烟，当按下停止按钮X7，该区域自动报警灭火系统关闭。（2）区域2自动报警灭火系统的启停在该程序中，该区域自动报警灭火系统的启动由(X4) (X5) 或(X6)来实现，只要它们中间有一个闭合，该区域的报警系统(Y5.Y6)立即启动并自锁，同时启动一个5S的定时器（T1），定时时间到，水泵（Y5）启动，灭火系统(Y2）启动；同时排烟机（Y4）启动排烟，；当按下停止按钮X7，该区域自动报警灭火系统关闭。（3）系统复位 当按下复位按

21、钮（X7），系统复位，各区域烟雾传感器关闭，恢复其探测启动自己所控制的自动报警灭火系统的功能.第四章消防管理与维护4.1消防管理制度 1、消防设施日常使用管理由专职管理员负责，专职管理员每日检查消防设施的使用状况，保持设施整洁、卫生、完好。 2、消防设施及消防设备的技术性能的维修保养和定期技术检测由消防工作归口管理部门负责，设专职管理员每日按时检查了解消防设备的运行情况。查看运行记录，听取值班人员意见，发现异常及时安排维修，使设备保持完好的技术状态。 3、消防器材管理： （1）每年在冬防、夏防期间定期两次对灭火器进行普查换药。 （2）派专人管理，定期巡查消防器材，保证处于完好状态。 （3）对消

22、防器材应经常检查，发现丢失、损坏应立即补充并汇报。 （4）各部门的消防器材由本部门管理，并指定专人负责。 4.2消防维护制度 4.2.1火灾自动报警系统的每月定期检查(一)、检查报警控制器和区域报警控制器的功能是否正常。检查方法：采用给一只探测器加烟(或加温)的方法使探测器报警，来检查集中报警控制器或区域报警控制器的功能是否正常。同时检查复位、消音、故障报警的功能是否正常。如发现不正常，应在登记表中记录并及时处理。(二)、检查备品备件、专用工具及加烟、加温试验器等是否齐备，并处于安全无损和适当保护状态。(三)、直观检查所有消防用电设备的动力线、控制线、报警信号传输线、接地线、接线盒及设备等是否

23、处于安全无损状态。4.2.2自动喷水灭火系统的每月定期检查系统在使用中，应定期进行检查，检查内容包括：(一)、喷头。每月检查一次喷头外观，喷头外表应清洁，尤其是感温元件部分，对轻质粉尘可用空气吹除或用软布擦净；对含有污垢的喷头应将其分批拆换，集中清理，但不能用酸碱溶液或热水洗擦。(二)、报警阀各部件的工作状态。巡检一切供水总控制阀、报警控制阀及配件，进行外观检查，保证系统处于无故障状态。(三)、管路。检查系统管路有无腐蚀渗漏，湿式系统管路内的水应定期排空、冲洗。对水雾系统管路中的过滤装置应定期清扫。如发现管路中有沉积物，应进行冲洗。(四)、水源。每月检查一次贮存消防用水的水池、消防水箱，核对水

24、位以及消防水不被他用的技术措施，发现故障，及时进行修理。检查消防泵的启动、吸水、流量和扬程，利用报警控制阀旁的泄放实验阀进行一次供水试验，验证系统供水能力。(五)、每月检查一次水泵接合器的接口及其部件，保证接口完好、无渗漏、有闷盖。(六)、检查火灾探测报警装置和压力开关、水流指示器的工作状态。如发现故障及时调换或检修。第五章总结在做这个设计中，我学会了很多以前没学过的知识，也巩固了很多以前没学好的知识，使我的专业理论知识更加扎实，软件操作更加熟练了。本次控制系统只控制两个区域的自动报警与灭火，控制区域太少，还需改进和扩展；同时本次控制系统的设计只实现了自动报警系统的自动启动，还没有实现自动报警

25、灭火系统在对火灾情况进行综合的分析判断后的自动关闭，还需往这方面研究和发展。这次设计不仅使我学会了调查研究的方法，提高了我运用工具书的能力；还培养了我查阅文献、外文资料的阅读与翻译、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的基本方法和思路。本文的特点在于将PLC应用到了楼宇消防的控制系统中。本系统在实际应用中，取得了良好的实际效果，且安全性良好。实践证明，以PLC为核心构造的楼宇消防系统，是一种简单有效、成本低廉的解决方案，具有较高的可靠性、灵活性和经济适用性。参 考 文 献1 火灾自动报警系统设计规范中国标准出版社2建筑设计防火规范中国计划出版社3建筑内部装修设计防火规范中国计划出版社4消防电气技术中国电力出版社5可编程控制器应用技术化学工业出版社6火灾报警自动消防系统 天津大学出版社致 谢感谢南京技师学院提供了我们宝贵的培训机会，感谢所有老师和关心、支持过我的领导与合作过的同事，他们在我工作、进修培训过程中给予了很大的帮助。本文能够成功地完成，要特别感谢项桂萍老师的辅导，诚挚感谢本文参考和引用的各位文献作者。谨以此文献给他们！26