基于PLC的火灾报警器设计

实习内容摘要： 随着社会的进步，人们对物质生活水平的要求日益增加，简单的住房模式已经不能满足广大人民群众的要求，因此当下的使用性房屋在房屋安全和防火报警上有了更高的要求，由于科技的进步，如今提出了一种由可编程控制器(PLC)控制的房屋红外感应监控系统和火灾自动探测报警控制器。在房屋红外感应警报系统中（光电检测开关），实现对门，窗，屋顶的监控。在火灾自动报警系统中，将烟感、温度探测器接入PLC，经PLC逻辑判断，经专用声光报警集成电路来进行火灾报警、异常报警(烟感、温感其中之一动作)。鉴于如今器件稳定性和安全性极好，此处不考虑其故障。由于PLC系统集成度高、杭干扰性强、编程简单、系统便于开发和维护及升级，因此其结构简单、可靠性强、开发使用及维护的成本都很低，便于推广。 指导教师评语： 指导教师签字： 年 月 日 成 绩

实 习 任 务 书

组内学生姓名 院系名称 电气及信息工程学院 佟瑞泽 刘英瑞 专业 测控技术与仪器 人数 班级、学号 3 测控11-2班 20110470 指导教师姓名 徐鹿眉、曲贵波 题目名称 职称 讲师、副教授 从事专业 电气、测控 基于PLC的粮仓火灾报警系统设计 一、工程实践的目的、意义 PLC控制工程实践是测控技术与仪器专业的一门专业实践必修课程。是学生在学习了单片机技术和传感器技术等课程基础上进行的一次综合性实践教学环节。通过PLC工程实践，主要让学生熟悉PLC电气控制系统设计工作的流程，完成控制系统的总体设计、硬件设计和软件设计，并进行控制程序的仿真和调试。培养学生独立分析和解决工程实际问题的能力，形成对生产过程或设备的PLC控制系统进行初步设计的能力，为学生毕业设计和毕业后在工业自动化领域从事工程设计等工作打下良好的基础。 二、工程实践的主要内容、技术要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、工作量要求等） 了解火灾报警控制系统的发展，掌握PLC的基本结构和工作原理，并对火灾报警系统进行设计分析。分析设计火灾报警系统的的硬件系统和软件系统以及系统的仿真与调试。 通过对系统工艺的详细分析，提出了对系统的控制要求，确定了系统的控制方案。小区排水控制系统的软件和硬件，有效的实现了火灾报警系统的逻辑控制、安全控制、故障诊断及其应对措施。同时也实现了温度检测和控制的自动化和智能化，大大降低了电气控制系统的复杂程度，提高了自动化程度和整个系统的可靠性。 火灾报警系统技术要求：根据实际情况采用铃声报警装置进行实时控制温度的范围（50--80）；设置温度上下限，便于监控，实时方便检测。 三、工程实践完成后应提交的成果 实习报告，字数不少于3000-5000字。 A3图纸1张。 程序清单。 四、工程实践的工作进度安排 （1）学习PLC控制系统基础知识，熟悉PLC实验系统，查找设计题目资料。 （2天） （2）PLC控制系统总体设计、确定方案。 （1天） （3）设计PLC控制系统电路原理图，电气元件选型，编写PLC控制程序。 （2天） （4）完善程序，软件仿真调试。 （3天） （5）绘制原理图，撰写实习报告、答辩准备。 （1天） （6）答辩 （1天） 五、主要参考资料 [1]王永华.现代电气控制及PLC应用技术，北京，北京航空航天出版社,2013,8. [2]廖常初.PLC编程及应用,北京:机械工业出版社,2014,1. [3]廖常初.PLC应用技术问答,北京: 机械工业出版社,2006,1. [4]西门子（中国）有限公司.深入浅出西门子S7-200PLC，北京，北京航空航天出版社,2007,7. [5]西门子（中国）有限公司. SIMATIC S7-200可编程序控制器系统手册, 2010. [6]SIEMENS公司编. MICROMASTER 440 用户手册,2010. 六、备注 指导教师签字： 年 月 日 教研室主任签字： 年 月 日

基于PLC的火灾报警器设计

摘要 随着社会的进步，人们对物质生活水平的要求日益增加，简单的住房模式已经不能满足广大人民群众的要求，因此当下的使用性房屋在房屋安全和防火报警上有了更高的要求，由于科技的进步，如今提出了一种由可编程控制器(PLC)控制的房屋红外感应监控系

统和火灾自动探测报警控制器。在房屋红外感应警报系统中（光电检测开关），实现对门，窗，屋顶的监控。在火灾自动报警系统中，将烟感、温度探测器接入PLC，经PLC逻辑判断，经专用声光报警集成电路来进行火灾报警、异常报警(烟感、温感其中之一动作)。鉴于如今器件稳定性和安全性极好，此处不考虑其故障。由于PLC系统集成度高、杭干扰性强、编程简单、系统便于开发和维护及升级，因此其结构简单、可靠性强、开发使用及维护的成本都很低，便于推广。

关键词 PLC；光电检测开关和火灾自动报警;烟感探头;温感探头;自动监测；

因此我提出一种由PLC控制的光电检测开关和火灾自动报警的设想，其系统简单、成本适中、易于系统维护和升级。该装置能满足以下要求:

1. 该装置具有烟感探测器及温感探测器，能对室内烟雾及温度的突变进行报警。

2. 当有一个探测器有感应时，都会触发警报，引起有关人员的注意。

3. 如烟感、温感探测器同时动作说明有火灾，该装置发出火灾报警的同时喷头开始放水灭火。

4.如果有人或物触发光电检测开关，那么光电检测开关会发送一个信号给PLC，实

现监控和报警。

5.需要使用器件表（假设有

器各一个）后附

4个房间，每个房间布置烟雾检测器和温度检测

一．光电检测综述 1、

门、窗及天花板装有光电开关7个，可以自动检测入侵者，3s后发出警报。

光电开关 PLC 声光报警器 PL 电源 二．火灾自动报警系统

这次设计的火灾自动报警控制器不同于其他的专用火灾报警控制器之处就在于它是采用PLC 为控制核系统采用模块化结构, 编程使用用梯形图语言, 因此其系统非常便于维护, 功能扩展性强、升级容易且成本低

2、有8个火灾报警器，4个喷淋头。 喷淋头 火灾报警器

.

PLC 电源

1、检测器的采用

(1) 温感探测器采用机械式差定温探测器。

差定温式火灾探测器结合了定温式和差温式两种感温作用原理并将两种探测器结构组合在一起。在消防工程中，常见的差定温式火灾探测器是将差温式，定温式两种感温火灾探测器组装结合在一起，兼有两者的功能，若其中某一功能失效，则另一种功能仍然起作用。因此，大大提高了火灾监测的可靠性。差定温式火灾探测器一般多是膜盒式或热敏半导体电阻式等点型结构的组合式火灾探测器 。

它是膨胀系数不同的双金属片组成, 当温度变化时,超过设定值时， 或者变化速度超过设定值时，由于两种金属片会产生弯曲, 因而使触点接通。温感探测器信号探测的工作原理如图2 (a) 所示。温度探测器K 有三个接线端子, l 是检查线, 检查探测器是否有故障; 2 是电源线; 3 是信号线, 如温度探测器动作, 信号可从此线发出。平时在检查线上加以矩形波信号, 如图2 (b) , 高电平为检查周期,由图2 (a) 可知, 1 端为高电平则3 端信号线输出也为高电平此为正常, 反之如l 端为高电平而在3 端为低电平, 则表明温感有故障, 故可以根据检查周期3 端信号线上的电平高低来检查探测器是否正常。在探测周期1 端无电压, 如温感未动作(K 未闭合) ,则信号线3 端也应无电平输出, 当有温度变化温感动作K 触头闭合, 即使1 端无电平输入, 3 端信号线也有电平输出, 此电平就是电源电压, 故在探测周期可根据3 端的电压来判断温感是否动作。故根据检查线上不同周期, 信号线3 上是否输出电平来

判断探测器是否丢失或断线, 以及室内温度是否异。

差定温式火灾探测器

温感探测器信号探测的工作原理如图2 (a)

温感探测器信号探测的工作波形图2（b）

2、 烟感探测器采用离子式感烟传感器。图3( a)为离子烟感传感器的原理图,图3 (b) 为工作电压波形图。它由1 检查电离室、2 补偿电离室、3 信号放大电路、4 开关转换电路、5 火灾模拟检查电路以及6 故障自动监测电路等组成。当无烟时, 补偿和 检查室的电压几乎相等: 而当有烟时, 烟进入检查室, 使电离电荷迁移速度降低, 电离

电流减少, 监测室的等效阻抗增加, 而补偿室内阻抗保持不变,因而引起电离室分压比的变化, 在信号放大回路输入端产生电压△ V , 此电压增加到一定值时, 开关转换电路即动作, 发出报警信号并使确认灯亮。为了防止传感器至控制器间发生电路断线、接触不良、

传感器丢失等问题发生, 设有故障自动监测电路。当发生上述情况之一时, 故障监测电路动作并发出报警信号, 为防止探测器内部元件损坏而引起误报。传感器设有火灾模拟检查电路, 定期通以电平, 在信号端应有信号发生, 否则应报传感器故障。由图3 (b) 工作电压波形图可知在传感器检查线上加以矩形电压波形, 如传感器正常则信号线上 电平与检查线波形相同。如传感器内部元件损坏或断线则不论检查线上电压如何, 信号线上的电压皆无电压, 即为故障状态。而当检查线无电平输入时,信号线上仍有电压输出则表明烟感探测器己动作。

离子烟感传感器的原理图3(a)

工作电压波形图3(b)

三、设计完成后提交的文件和图表

1.手绘电气原理图 2.手写指令语句表 3.手绘梯形图

I/O分配表

I(输入) O(输出) 烟雾检测器1 00050 烟雾检测器2 00051 烟雾检测器3 00052 烟雾检测器4 00053 喷淋头1 01201 温度检测器1 00060 喷淋头2 01202 温度检测器2 00061 喷淋头3 01203 温度检测器3 00062 喷淋头4 01204 光电监测系统开始00001 按钮 光电监测系统停止00002 光电开关位置显示灯1 01002 按钮 光电监测系统急停00011 光电开关位置显示灯2 01003 按钮 火灾报警系统开始00013 光电开关位置显示灯3 01006 按钮 火灾报警系统停止00014 光电开关位置显示灯4 01007 按钮

设计工作原理说明

市电工作时，按下启动按钮SB1（00001），系统开始运行，当有外来入侵时，光电开关动作，当其一接通时，触发定时器线圈，定时器开始计时，3秒后后声光报警装置启动，发出警报。当电网停电时，原来在由电网供电时的欠电流继电器衔铁分断，继电器释放，从而蓄电池供电电路触发，继续完成对工作区的监控。并且电池提供电能给PLC和输入开关量，输出继电器或指示灯。 2）操作使用说明。

按下启动按钮SB8（00001） ,接通开始对工作区实施监控，按下停止按钮SB10（00002），关闭监控系统，按下SB9（00011）接通急停按钮，输出继电器维持当前工作状态，定时器保持当前值，查看当前状态是否有误，完成对设备的维修。

对射式光电开关 对射式光电开关包含在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器。当被检测物体经过发射器和接收器之间且

阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体是不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测模式.

由光电开关（1）至光电开关（7）放置于门、窗等需要防盗的场所，光电开关的输出端与PLC的输入接点与相应的报警器相连，当某一探头测到物体信号后，内部继电器吸合，相当于输入一个开关信号给PLC输入接点，PLC经过运算处理，经过3秒定时，然后触发报警器，报警器发出警报。

光电监测系统 光电位置1 光电位置2 开始 暂停 停止 光电位置6 光电位置7 光电位置3 光电位置4 光电位置5 火灾警报系统 开始 暂停 火警位置1 火警位置2 火警位置3 火警位置4 火警位置5 火警位置6 火警位置7 火警位置8 房间喷淋头位置1 房间喷淋头位置2 房间喷淋头位置3 【电气箱面板布置图】 市电

电池 变压

开关量 PLC

房间喷淋头位置4 输出控制

【电气箱内部布置图】

1）接线图。（相对编号法）

2）元件名细表。 元件种型号 数量 类 PLC CPM1A 1 指示灯 光电检测开关 报警器 按钮 AD17—22 E3F3-T61 XBT-90 声光警示灯 14 7 2 5 特别标记 直径10MM金属按钮开关自动复位 24V离子电池，8AH充电电池 科龙电子报警温度探测器 下垂型普通洒 尺寸 长132*宽64*高32mm 40*21*34mm 蓄电池 6FM150 1 科龙电子报警烟雾探测器 喷淋头 3）

CKG523. 4 4 4 5）控制箱尺寸。

根据控制箱的内部指示灯，按钮，PLC的尺寸大小来选择控制箱的型号。指示灯为

40*21*34mm mm。按钮为直径10MM金属按钮开关自动复位。所以控制箱的尺寸为（包含各元件间的空隙部分）满足40cm*30cm*10cm就可以！根据的出的所需尺寸定做或者相应的控制箱的

型号。

元件的选型：

1 根据l/O点数本设计总的点数为50个，所以选择CPM1A 的90（54|36）的输入电压为DC24v【外部尺寸：长122*宽73*高44】约300g.

2 在根据CPM的型号要求的工作电压为24v,所以选择其他的元器件必须工作电压为24 v.

光电检测开关选 E3F3-T61 全新欧姆龙对射型光电开关（24V,环境温度40度）。

显示灯: AD17系列信号指示灯AD17-22RS(24V，纯红纯绿两种颜色)。尺寸40*21*34MM

报警器： XBT-90 声光警示灯喷淋头： 下垂型普通洒水喷头68度自动喷头。

按钮：直径10mm金属按钮开关自动复位。

蓄电池：24V离子电池，8AH充电电池。尺寸：185 *75*57MM. 科龙电子报警烟雾探测器SMK527.

三、结束语

本系统采用PLC，大大方便了操作系数和维护难度，同时也有很多不足的地方，以后将一一改正。

参考文献

【1】 郭福雁，黄民峰，张哲，建筑电气控制技术【M】. 天津：天津大学出版社，2009

【2】赵宏家. 建筑电气控制 [M]. 重庆：重庆大学出版社，2002 【3】廖常初.PLC编程及应用 [M].北京：机械工业出版社，1990 【4】马小军.建筑电气控制技术 [M].北京：机械工业出版社，

鸣谢

这次课程，真心让我受益匪浅，同时也感谢老师一个学期的悉心教导。让我们对电气控制有了一个初步理论上的掌握。

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