維修電工技師論文基于PLC的火災(zāi)自動報警滅火系統(tǒng)

1、國家職業(yè)資格全國統(tǒng)一鑒定維修電工技師論文論文題目:基于plc的火災(zāi)自動報警滅火系統(tǒng)姓名： 身份證號：準考證號： 所在省市： 江蘇省南京市 所在單位：江蘇省南京技師學(xué)院摘 要在倉庫設(shè)置火災(zāi)自動報警及滅火系統(tǒng)，這樣在火災(zāi)初期可得到報警信號并能采取措施，從而防止火災(zāi)蔓延將火災(zāi)損失降到最小。本文重點講述了火災(zāi)自動報警及聯(lián)動控制系統(tǒng)的設(shè)計概況，系統(tǒng)的構(gòu)成等方面做了介紹，根據(jù)控制要求，對控制系統(tǒng)的分析給出i/o列表、控制梯形圖以及程序的調(diào)試，并給出了調(diào)試過程和控制系統(tǒng)邏輯控制部分的方法。關(guān)鍵詞：火災(zāi)plc自動報警滅火系統(tǒng) 目 錄摘要 2關(guān)鍵詞 2緒論 4一、系統(tǒng)總體概述 51、建筑框圖 52.自動報警滅火

2、系統(tǒng)的組成與主要部件 63、系統(tǒng)控制要求 74.系統(tǒng)設(shè)計思路 8二、系統(tǒng)的硬件設(shè)計121、系統(tǒng)分析 122 i/o分配 133plc外部接線圖 134消防控制圖 145plc的選擇 14三、系統(tǒng)的軟件設(shè)計 161、程序流程圖 172主程序梯形圖 183 plc程序說明 19四、總結(jié) 21參考文獻 22致謝 23緒 論課題研究的相關(guān)背景火災(zāi)，作為一種具有突發(fā)性和強破壞性的災(zāi)害現(xiàn)象，嚴重危害人類生命財產(chǎn)安全。在工業(yè)和民用建筑、賓館、酒店、圖書館、科研和商業(yè)部門及大型工廠,火災(zāi)報警系統(tǒng)已成為必要的裝置?；馂?zāi)報警系統(tǒng)對現(xiàn)代建筑起著極其重要的安全保障作用?；馂?zāi)報警控制器是火災(zāi)報警系統(tǒng)的核心。本文對火災(zāi)報

3、警控制器和探測器做了深入的研究,并全面闡述了火災(zāi)報警滅火系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計。選題的目的和意義實踐證明倉庫內(nèi)安裝該系統(tǒng)能夠撲救倉庫初期火災(zāi)，保護倉庫財產(chǎn)安全，降低火災(zāi)損失以及為搶救貨物提供足夠的時間并能及時報警，大大的降低了火災(zāi)的危害性，把火災(zāi)給人們帶來的經(jīng)濟損失將到了最低，為確保人的生命及財產(chǎn)安全提供了保障。在本次自動報警滅火消防系統(tǒng)采用了先報警后滅火的報警滅火模式，給管理人員提供了有效的火災(zāi)確認時間，大大減少了因誤報帶來的損失，具有很強的實用價值。 一、系統(tǒng)總體概述1、建筑框圖本人所述的火災(zāi)自動報警與滅火系統(tǒng)是以現(xiàn)代倉庫火災(zāi)自動報警系統(tǒng)為研究背景，以三菱plc為硬件基礎(chǔ)，以某倉庫為研究對象，

4、按照現(xiàn)代對火災(zāi)報警系統(tǒng)的具體要求對其進行設(shè)計開發(fā)。本倉庫是堆放一班貨物的小型倉庫，通常沒有專人看管，堆放的都是是一些日用商品，所以在此類倉庫中安放自動滅火消防系統(tǒng)非常的有必要。小型倉庫的使用面積共240平米，高度為8米，有很好的通風(fēng)環(huán)境。根據(jù)倉庫的具體情況，把倉庫分成2個自動消防滅火區(qū)域,每個報警區(qū)域面積為100平米。依據(jù)建筑設(shè)計協(xié)會的倉儲建筑防火設(shè)計規(guī)范，該建筑為二類建筑，耐火等級為二級。倉庫的區(qū)域劃分如圖 2.自動報警滅火系統(tǒng)的組成與主要部件基于plc控制的自動報警滅火消防系統(tǒng)是由自動報警系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，這三個子系統(tǒng)組成。自動報警系統(tǒng)中包含報警器和各種電源裝置，自動噴水滅

5、火系統(tǒng)中包含管道系統(tǒng)、噴淋泵和各種給水開關(guān)，控制系統(tǒng)中包含可編程序控制器和各種開關(guān)。自動報警系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，這三個系統(tǒng)之間是通過線路系統(tǒng)聯(lián)系在一起 ，自動報警系統(tǒng)的開啟與關(guān)閉、自動噴水滅火系統(tǒng)的開啟與關(guān)閉都是由控制系統(tǒng)通過其與各系統(tǒng)之間的控制線路來實現(xiàn)對其余兩個子系統(tǒng)的控制。其主要部件及用途如表1所示。表1 系統(tǒng)主要部件及其用途編號名稱用途1fx2nc plc中央控制器，控制整個系統(tǒng)2 報警鈴發(fā)出聲音報警信號3報警燈發(fā)出燈光報警信號5溫度探測器感知火災(zāi)信號6噴淋噴頭噴水滅火7水箱存儲火災(zāi)用水8電磁閥控制各區(qū)域噴淋噴水滅火中水流的開啟與關(guān)閉自動滅火消防系統(tǒng)的開啟過程：當(dāng)各區(qū)域的

6、火災(zāi)探測器，探測到火災(zāi)信號，通過線路將火災(zāi)信號傳遞給plc，plc接收到火災(zāi)信號后，根據(jù)其控制程序的要求，控制噴淋泵啟動和與之相對應(yīng)的區(qū)域電磁閥開啟，電磁閥開啟后，與之相對應(yīng)區(qū)域的噴頭噴水滅火。同時，在傳感器失靈的情況下也可以按下各火災(zāi)區(qū)域的手動啟動按鈕，將該區(qū)域的啟動信號傳遞給plc，plc在接收到火災(zāi)信號后，也可以控制噴淋泵啟動和與之相對應(yīng)的區(qū)域電磁閥開啟，電磁閥開啟后，開式噴頭噴水滅火。自動滅火消防系統(tǒng)的開啟過程：在按下各著火區(qū)域的關(guān)閉按鈕和系統(tǒng)復(fù)位按鈕后，自動滅火消防系統(tǒng)關(guān)閉并復(fù)位。3、系統(tǒng)控制要求： （1）火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的設(shè)計，必須遵循國家有關(guān)法律、法規(guī)、針對保護對象的特點進行，做

7、到安全適用、技術(shù)先進經(jīng)濟合理的系統(tǒng)設(shè)計。（2）該報警器可自動監(jiān)測現(xiàn)場，當(dāng)現(xiàn)場發(fā)生火災(zāi)時發(fā)出聲光報警信號。（3）控制消防設(shè)備的啟、停，并顯示其工作狀態(tài)。（4）消防水泵、排煙風(fēng)機的啟、停，自動控制（5）當(dāng)有火情時能及時準確地發(fā)出火警信號，并顯示火情發(fā)生的地點。（6）經(jīng)查實確認火情后，立即啟動消防系統(tǒng)滅火和排煙。4.系統(tǒng)設(shè)計思路我國的火災(zāi)自動報警控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從無到有、從簡單到復(fù)雜的發(fā)展過程，其智能化程度也越來越高。但目前國內(nèi)廠家生產(chǎn)的還是以晶體管、小規(guī)模集成電路或單片機為基礎(chǔ)的產(chǎn)品,其系統(tǒng)復(fù)雜、成本高,不易維護。而在居民住宅區(qū)、機房、辦公室等小型防火單位，需要設(shè)置一種單一或區(qū)域聯(lián)網(wǎng)、廉價實用的火災(zāi)

8、自動探測報警裝置，因此，研制一種結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉的語音數(shù)字聯(lián)網(wǎng)火災(zāi)報警器是非常必要的，因此我提出一種由plc控制的火災(zāi)自動報警控制器的設(shè)想,其系統(tǒng)簡單、成本適中、易于系統(tǒng)維護和升級?；趐lc（piogrmm able logic controller.可編程邏輯控制器）控制的自動報警滅火消防系統(tǒng)以plc為核心控制器，由于采用火災(zāi)傳感器探測火災(zāi)信號傳遞給plc（中央控制器），plc來控制電磁閥的開啟噴水滅火的時間短，其反應(yīng)快具有安全性高、穩(wěn)定性好及靈活性強、質(zhì)量可靠、通信速率高、軟硬件產(chǎn)品豐富、應(yīng)用技術(shù)成熟等優(yōu)點在于業(yè)控制中得到廣泛的應(yīng)用，該系列plc是超小型化的plc，它適用于各行各業(yè)，各

9、種場合中的自動檢測、監(jiān)控等。三菱plc fx2n(c) pic的強大功能使其無論單機運行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。plc具有以下特性 1構(gòu)造靈敏 不受環(huán)境的限制，有電即可組建網(wǎng)絡(luò)，同時能夠靈敏擴展接入端口數(shù)量，使資源堅持較高的應(yīng)用率，在挪動性方面可與wlan媲美。 2傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定 能夠很平順的在線欣賞dvd影片，它所提供的14mbps帶寬能夠為很多應(yīng)用平臺提供保證。最新的電力線規(guī)范homeplug av傳輸速度曾經(jīng)到達了200mbps；為了確保qos，homeplug av采用了時分多路訪問（tdma）與帶有抵觸檢測機能的載體偵聽多路訪問（csma）協(xié)議，兩者分離，可

10、以很好地傳輸流媒體。 3范圍廣無所不在的電力線網(wǎng)絡(luò)也是這種技術(shù)的優(yōu)勢。固然無線網(wǎng)絡(luò)能夠做到不破墻，但關(guān)于高層建筑來說，其必需布設(shè)n多個ap才干滿足需求，而且同樣不能避面信號盲區(qū)的存在。而電力線是最根底的網(wǎng)絡(luò)，它的范圍之大，是其他任何網(wǎng)絡(luò)無法比較的。由此，運營商就能夠輕松地把這種網(wǎng)絡(luò)接入效勞浸透到每一處有電力線的中央。這一技術(shù)一旦全面進入商業(yè)化階段，將給互聯(lián)網(wǎng)提高帶來極大的開展空間。終端用戶只需求插上電力貓，就能夠完成因特網(wǎng)接入，電視頻道接納節(jié)目，打電話或者是可視電話。 4低本錢 充沛應(yīng)用現(xiàn)有的低壓配電網(wǎng)絡(luò)根底設(shè)備，無需任何布線，節(jié)約了資源。無需挖溝和穿墻打洞，防止了對建筑物、公用設(shè)備、家庭裝潢

11、的毀壞，同時也儉省了人力。相對傳統(tǒng)的組網(wǎng)技術(shù)，plc本錢更低，工期短，可擴展性和可管理性更強。目前國內(nèi)已開通電力寬帶上網(wǎng)的中央，其包月運用費用普通為50-80元/月左右，這樣的價錢和很多中央的adsl包月對峙平。 二、系統(tǒng)的硬件設(shè)計1、系統(tǒng)分析該系統(tǒng)是針對某倉庫的消防安全設(shè)計的火滅自動報警與滅火系統(tǒng)。每個走廊均安裝排煙系統(tǒng)、安全疏散指示燈（牌），室內(nèi)每一個房間都安裝有火災(zāi)探測器、滅火用的消火栓（系統(tǒng)中消火栓用交流接觸器）.安裝感煙探測器、指示燈和手動報警按鈕。監(jiān)控室內(nèi)有相應(yīng)的信號指示燈，消防聯(lián)動控制系統(tǒng)的工作原理見圖系統(tǒng)電源接通以后當(dāng)有火災(zāi)情況發(fā)生時，區(qū)域1中如有一只傳感器探測到火災(zāi)信號或現(xiàn)場

12、人員發(fā)現(xiàn)火災(zāi)按下手動報警按鈕sb1，區(qū)域1的自動報警系統(tǒng)立即啟動，這時相應(yīng)的紅色指示燈亮，接著蜂鳴器和閃光燈啟動，滅火系統(tǒng)延時啟動，向管理者提供火災(zāi)相對應(yīng)的區(qū)域，如管理員在延時時間之內(nèi)沒有按下關(guān)閉按鈕，滅火系統(tǒng)將自動啟動；排煙系統(tǒng)開啟，按下關(guān)閉按鈕sb2，區(qū)域1自動報警滅火系統(tǒng)關(guān)閉。當(dāng)區(qū)域2中如有一只傳感器探測到火災(zāi)信號或現(xiàn)場人員發(fā)現(xiàn)火災(zāi)按下手動報警按鈕sb2，區(qū)域2的自動報警系統(tǒng)立即啟動，這時相應(yīng)的紅色指示燈亮，接著蜂鳴器和閃光燈啟動，滅火系統(tǒng)延時啟動，向管理者提供火災(zāi)相對應(yīng)的區(qū)域，如管理員在延時時間之內(nèi)沒有按下關(guān)閉按鈕，滅火系統(tǒng)將自動啟動；按下關(guān)閉按鈕sb2，區(qū)域2自動報警滅火系統(tǒng)關(guān)閉?；?/p>

13、災(zāi)探測器把探測到的信號發(fā)送到plc控制中心，如果控制中心確認事件的真實性后立即啟動消防系統(tǒng)?；饻缗艧熛到y(tǒng)開啟，5秒后對應(yīng)失火樓層的消火栓開啟噴淋頭噴水滅火。滅火完成后按下復(fù)位按鈕，系統(tǒng)便恢復(fù)止常供電照明。在2個自動報警滅火區(qū)域中，如有一個區(qū)域的煙霧傳感器首先發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)煙霧信號，啟動了該區(qū)域的自動報警滅火系統(tǒng)，那么其余區(qū)域的煙霧傳感器在探測到火災(zāi)信號后，將不能啟動該區(qū)域的自動報警滅火系統(tǒng)，避免因煙霧擴散而引起的錯誤報警與滅火。2 i/o分配輸入輸出x1 區(qū)域1溫度傳感器y1 區(qū)域1電磁閥x2 區(qū)域2溫度傳感器y2 區(qū)域2電磁閥x3 區(qū)域1手動報警按鈕y3 區(qū)域1報警器x4 區(qū)域2手動報警按鈕y4

14、區(qū)域2報警器x5 復(fù)位y5 區(qū)域1排煙設(shè)備y6 區(qū)域2排煙設(shè)備y7 區(qū)域1火災(zāi)報警閃光燈y10 區(qū)域2火災(zāi)報警閃光燈y11 抽水泵3plc外部接線圖4消防控制圖在主控界而上可以看出，總共兩個區(qū)域，每個區(qū)域均設(shè)置有手動報警開關(guān)、感煙探測器、排煙機、報警燈和疏散指示燈、復(fù)位按鈕。5plc的選擇選擇合適的機型是plc控制系統(tǒng)硬件配置的關(guān)鍵問題，目前，生產(chǎn)plc的廠家很多，如西門子，三菱，松下，歐姆龍，lg，abb公司等，不同廠家的plc產(chǎn)品雖然基本功能相似，但有些特殊功能，價格及使用的編程指令和編程軟件都不相同，而同一廠家生產(chǎn)的plc產(chǎn)品又有不同系列，同一系列中又有不同的cpu型號，plc的功能應(yīng)強

15、大，要具有開關(guān)量邏輯運算，定時，計數(shù)，數(shù)據(jù)處理等基本功能，鑒于本設(shè)計對控制速度要求不是很高，主要是開關(guān)量控制的應(yīng)用系統(tǒng)。選用小型plc就可滿足要求。plc的結(jié)構(gòu)主要有整體式和模塊式，本設(shè)計屬于單機控制系統(tǒng)宜選用整體式plc結(jié)構(gòu)。綜上所述比較各廠家的整體式小型plc可知，三菱系列plc具有性價比高、抗干擾能力強、性能穩(wěn)定、輸入輸出點數(shù)多等優(yōu)點。根據(jù)本系統(tǒng)的設(shè)計要求、工作環(huán)境、服務(wù)對象等方面考慮，三菱 plc完全可以滿足本系統(tǒng)的設(shè)計要求?，F(xiàn)在三菱plc主要有fx1n，fx2n，fx3u，q系列，a系列等，其中fx2nc是fx2n為基礎(chǔ)發(fā)展而來的，成本比fx2n略低，且fx2nc plc完全可以滿足

16、本系統(tǒng)的設(shè)計要求，所以本次設(shè)計選用三菱fx2nc plc作為本系統(tǒng)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當(dāng)fx系列中最高檔次的超小程序裝置，還可以適用于多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的plc。fx2n系列plc擁有無以匹及的速度，高級的功能邏輯選件以及定位控制等特點 fx2n系列是小型化，高速度，高性能和一切便當(dāng)都是相當(dāng)于fx系列中最高層次的超小形程序安裝。 除輸入出16-25點的獨立用途外，還可以適用于在多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的plc。三、系統(tǒng)的軟件設(shè)計消防控

17、制系統(tǒng)使用gx developer編程軟件進行程序編輯和硬件設(shè)置，與plc之間的通信連接使用了力控。gx developer軟件是用于三菱plc fx2n(c) pic可編程邏輯控制程序的標準軟件。它們支持自動化項目創(chuàng)建過程的各個階段，如建立和管理項目、對硬件和通信組態(tài)及參數(shù)賦值、管理符號、創(chuàng)建程序、下載程序到plc、測試自動化系統(tǒng)和診斷設(shè)備故障等。gx developer編程具有其自身的特點，在編程之前需要在符號表中對所有輸入輸出的全局變量進行定義，使程序具有可讀陛。其中包括：i/o地址、數(shù)據(jù)塊命名、注釋等。設(shè)計主要采用控制系統(tǒng)來實現(xiàn)報警、噴水，通過變頻器輸入信號來控制送風(fēng)。總的來說，實現(xiàn)了

18、現(xiàn)場設(shè)備的實時、準確報警和可靠的聯(lián)動控制。實踐表明，系統(tǒng)可靠性商、靈活性強。編好后的程序通過串口線下載到plc設(shè)置狀態(tài)開關(guān)使plc處于 run （運行）狀態(tài)。當(dāng)感煙探測器探測到煙霧信號便反饋給plcplc的輸出端即驅(qū)動執(zhí)行元件執(zhí)行各自的任務(wù)。利用力控軟件與pic通信可觀察現(xiàn)場系統(tǒng)的動作情況。1、程序流程圖2主程序梯形圖區(qū)域1火災(zāi)報警與滅火系統(tǒng)區(qū)域2火災(zāi)報警與滅火系統(tǒng)抽水泵系統(tǒng)復(fù)位系統(tǒng)3 plc程序說明（1）區(qū)域1自動報警滅火系統(tǒng)的啟停在該程序中，該區(qū)域自動報警滅火系統(tǒng)的啟動由(x1)或(x3)來實現(xiàn)，只要它們中間有一個閉合，該區(qū)域的報警系統(tǒng)(y3.y7)立即啟動并自鎖，同時啟動一個10s的定時器（t0），定時時間到，抽水泵（y11）啟動，滅火系統(tǒng)(y1)啟動；同時排煙機（y5）啟動排煙，當(dāng)按下停止按鈕x5，該區(qū)域自動報警滅火系統(tǒng)關(guān)閉。（2）區(qū)域2自動報警滅火系統(tǒng)的啟停在該程序中，該區(qū)域自動報警滅火系統(tǒng)的啟動由(x2)或(x4)來實現(xiàn)，只要它們中間有一個閉合，該區(qū)域的報警系統(tǒng)(y4.y10)立即啟動并自鎖，同時啟動一個10s的定時器（t1），定時時間到，水泵（y11）啟動，滅火系統(tǒng)(y2啟動；同時排煙機（y5）啟動排煙，；當(dāng)按下停止按鈕x5，該區(qū)域自動報警滅火系統(tǒng)關(guān)閉。（3）系統(tǒng)復(fù)位 當(dāng)按下復(fù)位按鈕（x5），系統(tǒng)復(fù)位，各區(qū)域煙霧傳感器關(guān)閉，恢復(fù)其探測啟動自己所控制的自