基于PLC的火灾自动报警灭火系统 - 图文

维修电工 技师资格考评论文

论文题目：

基于PLC的火灾自动报警灭火系统

作 者： 陈 飞 宇 职业技能鉴定等级： 技 师 单位名称： 南京技师学院 单位地址： 南京市栖霞区学海路29号 指导老师： 项 桂 萍

2012年3月 13日

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南京技师学院

毕 业 设 计

题目：基于

06级工业电气自动化专业

PLC的火灾自动报警灭火系统

学 生： 陈飞宇 学 号： 060641 指导老师：项 桂 萍

2012年3月 13日

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目 录

摘要 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 4 关键词┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 4 前 言 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄5 第一章 系统总体概述┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 7 1.1火灾自动报警系统组成┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 7 1.2仓库结构┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 7 1.3自动报警灭火系统的组成与主要部件┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 8 1.4系统设计思路┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 10 第二章 系统的硬件设计 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 12 2.1系统分析 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 12 2.2 I/O分配 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 13 2.3 PLC外部接线 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 14 2.4消防控制图 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 14 2.5水箱结构 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 15 2.6 PLC的选择┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 15 第三章 系统的软件设计 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ ┄ 17 3.1程序流程┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 18 3.2 程序编制┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 19 3.3 PLC程序说明┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 22 第四章 消防管理与维护┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 23 4.1消防管理制度 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 23 4.2消防维护制度 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 23 4.2.1火灾自动报警系统的定期检查 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 23 4.2.2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

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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

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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。

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以下是本文完成的主要工作:

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

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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

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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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

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名称 FX2NC PLC 报警铃 报警灯 温度探测器 烟雾探测器 喷淋喷头 水箱 抽水泵 供水泵 电磁阀 用途 中央控制器，控制整个系统 发出声音报警信号 发出灯光报警信号 感知火灾信号 感知火灾信号 喷水灭火 存储火灾用水 抽取水箱中的水 补给水箱中的水 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

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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 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

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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。

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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）.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。

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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 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

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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。

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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FX1N，FX2N，FX3U，Q系列，A系列等，其中FX2NC

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参 考 文 献

1 《火灾自动报警系统设计规范》 2《建筑设计防火规范》 3《建筑内部装修设计防火规范》 4《消防电气技术》 5《可编程控制器应用技术》 6《火灾报警自动消防系统 》

中国标准出版社 中国计划出版社 中国计划出版社 中国电力出版社 化学工业出版社 天津大学出版社

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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！

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/t8y6.html