火灾报警系统

火灾报警系统 目录 1 前言 ....................................................................................................................... 4 2 火灾报警系统介绍 ............................................................................................... 6 2.1 火灾报警系统方案 ...................................................................................... 6 2.2 火灾探测器的类型 ..................................................................................... 9 2.3 火灾自动报警控制器 ................................................................................ 11 2.4 联动控制器 ............................................................................................... 14 2.5 系统其它器件 ........................................................................................... 15 2.6 火灾现场报警装置 ................................................................................... 16 2.7 消防通信设备 ............................................................................................ 17 2.8 灭火系统的控制 ....................................................................................... 17 2.9 二线制火灾报警控制系统 ................................................................ 17 3 火灾报警系统的总体设计 .................................................................................. 21 3.1 本设计的主要内容和要求 ........................................................................ 21 3.2 总体设计思路 ........................................................................................... 21 3.3 系统总体配线 ........................................................................................... 24 3.4 系统软件设计 ........................................................................................... 26 3.5 系统仿真 ................................................................................................... 27 3.6 本系统的不足及改进 ................................................................................ 29 4 总结 .................................................................................................................... 30 参考文献 ................................................................................................................ 31 附录1 ..................................................................................................................... 32 附录2程序流程图 ................................................................................................. 33 附录3梯形图 ............................................................................................................................ 34 1 摘要 随着城市建设的不断发展，楼群建筑不断增多，火灾报警系统显得越来越重要。为了减少火灾对人类的伤害，所以要提高火灾的预警和灭火能力。在本文中主要介绍火灾系统的概要、发展以及火灾系统的分类、报警系统的动作方式，让大家对火灾报警系统有一定的认识。 火灾报警系统主要有3种形式，传统型、现代型和智能型。 (1)传统型结构简单，但容易受外界的干扰; (2)现代型是可寻址开关量报警系统、模拟量探测报警系统和多功能火灾智能报警系统。 (3) 智能型是探测、控制装置多由微处理器组成。系统采用集散控制技术，将集中的控制技术分为分散的控制子系统。 2 Abstract With the continuous development of city construction, Increasing complex construction， Fire alarm system has become increasingly important。In order to reduce the fire damage are also human beings, there is a need to improve early warning of fire and fire-fighting capacity. In this article introduces the outline of the fire system, system development, as well as the classification of fire alarm system in action, so that everyone on the fire alarm system is generally known to。 Fire Alarm System There are three kinds of forms, traditional, modern and intelligent. (1) The traditional structure is simple, but susceptible to outside interference; (2)Modern type switch addressable alarm systems, analog multi-detection alarm system and fire alarm system intelligent. (3)Smart is the detection, control devices composed by a microprocessor. Distributed control system technology, will focus on the control technology into decentralized control subsystem. Keywords: PLC control、Detector、KingView 3 1 前言 随着社会经济的发展、载人电梯的发明和成功运用，高层建筑得以迅速发展。我国改革开发以来，城市各类高层建筑和超高层建筑如写字楼、电信楼、广播电视楼、科研楼、多功能综合楼等飞速发展，建筑设备日趋现代化、多功能化和智能化。建筑设备技术的快速发展同时给消防安全提出了更好的要求。 人们在生活、生产和交往过程中，不可缺少地要用火用电，火的使用给人们带来了幸福和文明，但也给火灾带来了火种。建筑物本身以及建筑物内的物品，许多属于易燃和可燃物质。人们难免的忙乱和疏忽以及某些自然原因，形成失火，酿成火灾，造成人员伤亡和经济损失，给社会带来巨大的危害。如2000年河南洛阳“12.25”火灾，烧死309人，经济损失惨重。前不久的武汉市政府大楼失火。其例不胜枚举。因此，建筑的防火是关系到人民生命财产安全和生活安定的大问题。 近代和现代建筑材料的发展突飞猛进，应有尽有品种繁多，大大提高了建筑材料的耐火等级。但是，诸如木材、塑料及其某些装修材料，依然属于易燃和可燃材料，加之建筑物内被使用的设备、对象、燃料和器材，不少都是易燃品和可燃品，因而火灾是难免的。高层建筑体积庞大，装修豪华，人员和贵重设备集中，一旦失火若得不到及时扑救，损失将不堪设想。 消防安全工作很重要。要做到“预防为主，防消结合”。 建筑消防设施，就是设置在建筑物内部，用于在火灾发生时能够及时发现、确认、扑救火灾的设施，以及传递火灾信息、人员疏散交通和建筑防火等设施。城市多层建筑以室外消防为主，而高层建筑以利用完善的室内消防设施消防为主。因而要求高层建筑的消防设备，应该齐全完善，技术先进，报警及时、准确，扑救速度要快，效率高。建筑消防设施分为可移动消防设施和建筑固定消防设施。可移动消防设施包括灭火器、灭火工具、防毒面具、缓降逃生装置等。 计算机信息事业的飞速系统，大大促进了消防技术的发展，使消防控制由手动、半自动化，划时代地跨入了消防智慧化的道路。以传感技术、计算机技术、电子通讯技术等为基础的火灾报警控制系统，是一门高科技应用技术，也是现代消防自动化技术的核心技术之一。该系统全天运行，时刻警惕火情的发生，既能对火灾发生进行早期探测和报警，又能根据火情位置，及时输出联动灭火信号， 4 启动相应的消防设施，进行灭火。 火灾报警系统在智能建筑中通常被作为智慧建筑三大体系中的BAS的一个重要的独立的子系统。整个系统的运作，应该是既能通过建筑物中智能系统的综合网络结构来实现，又可以在完全摆脱其它系统或网络的情况下独立工作。 早在19世纪末，国外发明了使用探测器来监视火情，并使之报警的设施。此后，火灾探测报警设备越来越多地在建筑物及其它领域广泛应用，而且性能不断提高。目前，世界上很多国家研制出了各种自动报警控制设备，而且生产相当普遍。在智能化建筑中设置自动控制报警系统，首先要满足我国现有的、要求。我国已颁布<<建筑设计防火规范>>、<<高层民用建筑防火规范>>、<<火灾自动报警系统设计规范>>等，及其它规定。 本设计才用的是西门子S7—200PLC控制，在一个小区域内设置6个监测点(2个烟雾传感器、2个温度传感器、2个手动按钮)。当发生火灾的时候相应得监测点检测到异常信号的时候会发出信号对应的蜂鸣器、信号指示灯、灭火装置会发出警报，同时将会传给上位机，值班的人员就会知道那个位置发生火灾。为避免传感器失灵同时设置了手动按钮提供报警。 因首次制作毕业设计，知识水平有限，将不可避免出现很多的问题，欢迎指出并指导～ 5 2 火灾报警系统介绍 2.1 火灾报警系统方案 火灾自动报警控制系统由探测、报警和控制三部分组成，它完成了对火灾预防与控制的功能。 火灾探测部分主要由探测器组成，是火灾自动报警系统的检测组件，它将火灾发生初期所产生的烟、热、光转变成电信号，然后送入报警系统。 报警控制有各种类型报警器组成，它主要将收到的报警电信号加以显示和传递，并对自动消防装置发出控制信号。这两个部分可构成独立的火灾报警系统。 根据来自火灾自动报警系统的火警数据，经过分析处理后，控制联动器输出，去控制灭火设备、防排烟设备、非消防电源和空调通风设备等。火灾自动报警控制系统的基本原理，如图1-1所示: 图1-1 火灾自动报警控制系统的基本原理 6 火灾探测器通过对火灾发出燃烧气体、烟雾粒子、温升、火焰的探测，将探测到的火情信号转化为火警电信号。在现场的人员若发现火情后，也立即按动手动报警按钮，发出火警信号。 火灾报警控制器接受到火警信号后，经确认后，一方面发出预警---火灾声光报警信号。同时显示并记录火灾地址和时间，告诉消防控制室的值班人员;另一方面将火警电信号传送至各楼层所设置的火灾显示盘，火灾显示盘经信号处理，发出预警---火灾声光报警信号，并显示火灾发生的地址，通知楼层的值班人员，立即查看火情并采取相应的灭火措施。我们小组所设计的火灾报警系统各个点的情况可以在计算机的显示器上查看，直接和方便。 联动控制器则从火灾报警控制器读取各个点的地址，向相应的控制点发出联动控制信号，并发出提示声光信号，经过执行器去控制相应的外控消防设备，如:排烟阀、排烟风机等防烟排烟设备;防火阀、防火卷帘门等防火设备;警铃、警笛、声光报警器等报警设备;关闭空调、非消防电源，将电梯迫降，打开人员疏散指示灯等，启动消防泵、喷淋泵等消防灭火设备等。 系统比较: 传统火灾自动报警系统 优点:对于不是很复杂的火灾信号探测装置即可完成一定的火情探测;能对火灾进行早期探测和报警;系统性能简单便于了解;成本费用低廉;系统可靠性令人满意;误报率低。 缺点:传统开关量火灾探测器报警判断方式缺乏科学性。它仅仅依据探测的某个火灾现象参数是否超过其自身设定值，来确定是否报警，所以无法排除环境和其它的干扰因素。也就是说，以一个不变的灵敏度来面对不同使用场合，不同使用环境的变化，显然不够科学。传统火灾自动报警系统的功能少、性能差。不能满足发展的需要。比如，多制线报警线费工，电源功耗大，缺乏故障自诊断、自排除能力，不能自动探测系统重要组件的真实状态;不能自动补偿探测器灵敏度的漂移;当线路短路或开路时，系统不能采用隔离切换有故障的部分等。 2.1.1 现代火灾自动报警系统 现代火灾报警系统有以下主要形式，即可寻址开关量报警系统、模拟量探测报警系统和多功能火灾智能报警系统等。 7 可寻址开关量报警系统是智能型火灾报警系统的一种。它的每一个探测器有单独的地址码，并采用总线制线路，在控制器上能读出每个探测器的输出状态。目前的可寻址系统在一条回路上可连接1-256个探测器，能在几秒内查询一次所有的探测器状态。 可寻址开关模拟量报警系统最主要的特点:能比传统的火灾自动报警系统更能精确地确定火情部分，增强了火灾探测或判断火灾发生的能力，比传统的多线制系统省线省工。在系统总线上，可连接报警探头、手动报警按钮、水流指示器及其它输出中继器等。增设可现场编程的键盘，完善了系统自检和复位功能，火警发生地址和时间的记忆与显示功能，总线短路时隔离功能，探测点开路时隔离功能等。总之，这类系统在控制技术上有了较大的改进，缺点是对探测器的工作状况没有改变，对火警的判断和发送仍由探测器决定。 2.2.2 模拟量探测报警系统 模拟量探测报警系统不仅可以查询每个探测器的地址，而且可以报告传感器的输出量的值，并逐一进行监视和分级报警，明显地改进了系统性能。模拟量探测系统是一种较先进的火灾报警系统，通常包括可寻址火灾探测器、系统软件和算法。其最主要的特点是在探测信号处理方法上做了彻底改进，即把探测器中的模拟信号不断的送到控制器去评估或判断，控制器用适当的算法辨别虚假或真实的火灾及其发展程度，或探测器受到污染的状态。可以把模拟量探测器看做一个传感器，通过一个串联通信装置，不仅能提供装置的位置信号，同时还将火灾敏感现象参数以模拟值传送给控制器，由控制器完成对火灾情况的判断。报警决定有分级报警、回应阀值自动浮动和多火灾参数复合等多种方式。采用模拟量技术可降低误报率，提高系统的可控性。 2.2.3 智能火灾报警系统 智能火灾报警系统是现代火灾报警系统中较高级的报价系统，探测、控制装置多由微处理器组成。系统采用集散控制技术，将集中的控制技术分为分散的控制子系统。各个控制子系统完成其设定的工作，主站进行数据交换和协调工作。 智能火灾报警系统特点; 系统规模大，目前有点火灾报警控制装置的最大地址数达到上万个。 探测对象的多元化，除了火灾报警功能外，还可有防盗报警、燃气泄露报警 8 功能。 功能模块化，系统设置采用不同的功能模块，对制造、设计、维修有很大方便，便于系统功能设置与扩展。 系统集散化，一旦某一部分发生故障，不会对其他部分造成影响，并且联网功能强，应用网络技术，不但火灾自动报警控制装置可以相互连接，而且可以和建筑物自动控制系统联网，增强了综合防火能力。 功能智能化，系统装置中采用模拟火灾探测器，具有灵敏度高和蓄积时间设定功能，探测器内设置有微处理器，那就具有信号处理能力，形成分布式智能系统，可减少误报的可能性。 在智能火灾报警系统中采用人工智能、火灾数据库、知识发现技术、模糊逻辑理论、人工神经网络等技术。 经综合分析我们小组采用模拟量探测报警系统。 2.2 火灾探测器的类型 根据探测器警戒范围不同，可分为点型火灾探测器、线型火灾探测器和区域型火灾探测器。 点型火灾探测器警戒范围为空间某一点周围，即对探测器所在的位置周围的火灾发生的物理和化学参量变化做出回应。 线型火灾探测器警戒范围为空间某一联机周围，即对空间某一联机周围附近的火灾发生的物理和化学参量变化做出回应的探测器。如红外束探测器用来探测发射设备与接受器之间的火情。 区域型火灾探测器吸气式感烟探测系统是利用吸气风扇通过空气取样管道和取样孔从保护区域提取空气样品，空气样品通过一个高灵敏度的精确探测器对其进行分析，对保护区域的火灾产生的物理和化学变化做出响应的探测器。 火灾探测器根据对不同火灾参量的响应及不同的回应方法，可分为感烟式、感温式、感光式、复合式和可燃气体探测器。不同类型的探测器适用于不同的场合和不同的环境条件。 1.感烟式火灾探测器是对警戒范围中火灾烟雾浓度参数做出回应的探测器。感烟式火灾探测器主要用于探测火灾过程中的早期和阴燃阶段的烟雾，所以是实现早期报警的主要手段。 9 2.感温式火灾探测器是对警戒范围中火灾热量，即环境气流的异常高温或升温速率做出响应的探测器。感温火灾探测器的特点:结构简单，电路少，与感烟探测器相比可靠性高、误报率低，且可以做成密封结构，防潮防水防腐性好，可在恶劣环境中使用。但是感温式火灾探测器灵敏度较低，报警时间迟。 3.感光式火灾探测器是对警戒范围中火灾火焰光谱中的紫外或红外辐射做出响应的探测器，通常又称火焰探测器，而且都是点型火灾探测器。由于光辐射的传播速度快，另一方面火焰探测器的传感器件接收光辐射的响应时间极短，所以火焰探测器响应速度极快，这类探测器对快速发生的火灾或爆炸引起的火灾能及时响应，适用于突然起火而又无烟的易爆易燃场所。 4.可燃气体火灾探测器是对火灾早期阶段，由于预热和汽化作用所产生的燃烧气体作出响应的探测器和对可燃气体进行泄露监测的探测器。 燃烧气体中一般包括的成分有一氧化碳、二氧化碳、氢气、碳氢化合物、水蒸气等。还可能有烃类、盐酸蒸汽或其它特殊燃烧材料产生的分子化合物等。这些气体比烟雾粒子产生得早，在感烟火灾探测器尚未发出报警信号前已经达到相当的浓度。因此，利用气敏组件实现对可燃气体的探测在早期报警的效果应比感烟火灾探测器好。 5.复合型火灾探测器是指同时具有两种或两种以上探测传感功能的火灾探测器为复合式火灾探测器。 (1)差温式探测器 把差温和定温两种功能结合起来的差温探测器既能对某个异常高温值作出回应,又能对异常升温速率作出响应。 (2)离子光电感烟复合式探测器 把离子感烟和光电感烟两种功能组合起来的离子光电感烟复合式探测器,它既能探测开放性燃烧的小颗粒烟雾,又能探测闷燃火产生的大颗粒浓烟、黑烟。 (3)感烟感温复合式火灾探测器 把感烟和感温两种探测传感功能组合在一起的感烟复合式火灾探测器，可以到在探测早期火情的前提下，对后期火情也给予监视。 (4)感烟感光复合式探测器 把感烟和感光两种探测传感功能组合在一起的感烟感光复合式火灾探测器， 10 既可达到探测早期火情的目的又能对快速发生的火灾或爆炸引起的火灾及时响应。 (5)感温感光复合式探测器 把感温和感光两种探测传感功能组合在一起的感温感光复合式火灾探测器，可运用在无烟雾、多灰尘、潮湿、突然起火易爆易燃场所。 (6)视频火灾探测器 视频火灾探测是利用摄像机对警戒范围中烟、热量、火焰进行实时监视。摄像机监控范围大，灵敏度高，实时图像清晰，便于存储、查询。视频火灾探测误报率低、可在恶劣环境中使用。 2.3 火灾自动报警控制器 火灾自动控制报警器是火灾自动报警系统中，能够为火灾探测器供电、接受、处理及传递探测点的故障、火警电信号，发出声、光报警信号，同时显示及记录火灾发生的部分和时间，并向联动控制器发出联动通讯信号的报警控制装置，是整个火灾自动报警控制系统的核心和“指挥中心”。 2.3.1 火灾报警控制器基本的功能应具有如下几种功能 1.能为火灾报警探测器供电，也可为其连接的其它部件供电。 能直接或间接地接收来自火灾探测器及其它火灾报警触发器件的火灾报警信号，发出声、光报警信号，指示火灾发生部位，并予保持，声报警信号应能手动消除，光信号继续保持，当再次有火灾报警信号输入时，火灾报警控制器应能再启动。 2.当火灾报警控制器内部产生故障时，应能在100S内发出与火灾报警信号有明显区别的声、光故障信号，即火灾报警控制器与火灾探测器，火灾报警控制器与传输火灾报警信号的部件发生下述故障时，应能及时报警。 (1)火灾报警控制器与火灾探测器、手动报警按钮及起传输火灾报警信号功能的部件连接线断线、短路(短路时发出火灾报警信号除外)。 (2)火灾报警控制器与火灾探测器或连接的其它部件间连接线的接地，出现妨碍火灾报警控制器正常工作的故障。 (3)火灾报警控制器与位于远处的火灾显示盘间连接线短线、短路。 (4)火灾报警控制器的主电源欠压。 11 (5)给备用电源充电的充电器与备用电源之间连接线短路、断路。 (6)备用电源与负载之间连接线断线、短路或由备用电源单独供电时其电压不足以保证火灾报警控制器正常工作。 (7)火灾报警控制器应有本机检查功能。火灾报警控制器在执行自检功能时，应切断其控制的外接设备。如火灾报警控制器进行每次自检所需要时间超过1min或其不能自动停止自检功能，自检期间，如非自检回路有火灾报警信号输入，火灾报警控制器应能发出火灾报警声、光信号。 (8)火灾报警控制器应具有显示或记录火灾报警时间的计时装置，其日计时误差不超过30S，仅使用打印记录火灾报警时间，应能打印出月、日、时、分等信息。 火灾报警控制器的操作的功能划分级别 一级:允许每个人操作的功能。 二级:允许专门操作人员操作的功能。 三级: 允许工程设计、维修人员操作的功能。 进入二、三级操作功能状态应采用钥匙、操作号，用于进入三级操作功能状态的钥匙或操作号可用于进入二级操作功能状态，但用于进入二级操作功能的钥匙或操作号码不能用于进入三级操作功能状态。 3.火灾报警控制器应能对其面板上的所有指示灯，显示器进行功能检查 4.通过火灾报警控制器可改变与其连接火灾探测器的响应阀值时，火灾报警控制器应能指示已设定的火灾探测器的响应阀值 5.火灾报警控制器在按其设计允许的最大容量及最长布线条件接入火灾探测器及其它部件时，不应出现信号传输上的混乱 6.火灾报警控制器应具有电源转换装置。当主电断电时，能自动转换到备用电源;当主电源恢复时，能自动转换到主电源;主、备电源的工作状态应有指示，主电源应有过流保护措施。主、备电源的转换应不使火灾报警控制器发出火灾报警信号。主电源容量应能保证火灾报警控制器在最大负载条件下，连续工作4h。 7.火灾报警控制器容量不超过10个构成单独部位号的回路时，所有回路均处于报警状态 8.火灾报警控制器容量超过10个回路时，20%的回路处于报警状态。 12 9.火灾报警控制器内或由其控制进行的查询、中断、判断及数据处理等操作，对于接收火灾报警信号的延时不超过10s。在某些情况下，为减少误报警，可对接收到的来自感烟火灾探测器的火灾报警信号延时响应，但延时时间应不超过1min。延时期间应有延时指示。 10.具有可隔离所连接部件功能的火灾报警控制器，应没有部件隔离状态光指示，，并能查询或显示被隔离部件的部件。 11.火灾报警控制器应备有做控制自动消防设备或做其它用途的输出点，其容量及参数应有关技术文件中说明。 12.采用总线传输信号的火灾报警控制器，应在其总线上设有隔离器，当某一隔离器动作时，火灾报警控制器应能指示出被隔离的火灾探测器、手动报警按钮等部件的信号。 13.火灾自动报警控制器 2.3.2 火灾自动控制报警器大致有如下的分类 用途分类 1.区域火灾报警控制器 其控制器直接连接火灾探测器，处理各种来自探测点的报警信息，是各类自动报警系统的主要设备之一。 2.集中火灾报警控制器 一般不与火灾探测器连接，而与区域火灾报警控制器相连，处理区域火灾报警控制器送来的报警信号，主要是用于容量较大的火灾自动报警系统中。 3.通过火灾报警控制器 通过硬件或软件的配置，既可作为区域机使用，直接连接火灾探测器;又可作为集中机使用，连接区域火灾报警控制器。 2.3.3 系统分类 1.多线制火灾报警控制器 其与火灾探测器的连接采用一一对应方式，一般采取n，1根线，目前这种形式已逐步淘汰。 2.总线制火灾报警控制器 其与火灾探测器的连接采用总线方式，有二总线、三总线、四总线等不同的 13 形式，具有工程造价较低，安装调试及使用方便等特点。目前大多 数火灾报警控制器均采用此形式，尤其是在中、大型系统中。 2.3.4 信号分类 1.阀值开关量火灾报警控制器 其连接使用有阀值的开关量火灾探测器，处理的探测信号为阶跃开关量信号，火灾报警取决于火灾探测器。 2.模拟量火灾报警控制器 其连接使用有无阀值模拟量火灾探测器，处理的探测信 号为连续的模拟量信号，对火灾报警的判断和发送由控制器决定，具有智能结构，是现代火灾报警器控制器的首选形式。 2.3.5 结构分类 1.壁挂式火灾报警器控制器 其连接火灾探测器的数量相应少一些，控制功能较简单一些，一般区域火灾报警器控制器常采用此形式。 2.柜式火灾报警控制器 其连接火灾探测器的数量较多，控制功能较齐全复杂，常常把联动控制也组合在一起，操作使用较方便，一般用于中、大型系统。 3.台式火灾报警控制器 与柜式火灾报警控制器基本要求相同，消防控制室(中心)面积较大的工程可采用台式机形式。 2.4 联动控制器 2.4.1 联动控制器基本功能 1.能为与其直接连接的部件供电。 2.能直接或间接启动受其控制的设备。 3.能直接或间接地接收来自火灾报警控制器或火灾触发器件的相关火灾报警信号，发出声光报警信号。声报警信号能手工消除，光报警信号在联动控制器设备复位前应予保持。 2.4.2 联动控制器类型 按消防控制中心控制器的组成方式分类 14 1.单独的联动控制器分类 消防控制中心火灾报警控制系统由两方面构成，即火灾探测器与报警控制器单独构成探测报警系统，再配以单独的联动控制器及其配套执行件。 2.带联动功能的报警控制器 这类控制器即联系火灾探测器，又通过配套执行件联系现场消防外控设备，联动关系是在报警控制器内部实现。 2.4.3 按用途分类 1.专用的联动控制装置 具有特定控制器功能的联动控制装置。 2.通用的联动控制器 这类联动控制器可通过其配套中继执行器件提供控制接点，可控制各类消防外控设备，而且还可以对探测点与控制点之间现场编程设置控制逻辑对应关系。 2.4.4 按电气原理和系统联机分类 1.多线制联动控制器 这类联动控制器与其配套执行件之间采用一一对应关系，每只配套执行件与主机之间分别有各自的控制线、回馈线等。一般控制点容量比较小。 2.总线制联动控制器 这类联动控制器与其配套执行件的连接采用总线方式，有二总线、三总线、四总线等不同形式。具有控制点容量大，安装调试及使用方便等特点。 3.总线制与多线制并存的联动控制器 这类联动控制器同时有总线控制输出和多线控制输出。总线控制输出适用于控制各楼层的消防外控设备。 2.5 系统其它器件 火灾报警系统的输入总线连接报警输入信号，报警输入信号包括各种探测器的报警电信号，现场人员通过手动报警按钮发出的报警信号，以及水流指示发出的水流信号，消防栓按钮发出消防水泵的启动信号，压力开关发出的管路中水压、气压信号。联动控制器的输出总线连接被控防火、灭火设备，如各类电磁阀口、声光报警装置、各楼层的空调、风机、防火卷帘、防火门以及消防泵、喷淋泵、中央空调、集中的送风机、电梯等。火灾报警系统、联动控制器通过输入、输出 15 总线与现场设备连接还需要一些相关的系统设备与器件。 2.5.1 短路隔离器 短路隔离器是用于二总线火灾报警控制器的输入总线回路中，安置在每一个分支回路的前端，当回路中某处发生短路故障时，短路隔离器可使该部分回路与总线隔离，保证总线回路其它部分能正常工作。 2.5.2 底座与编码底座 底座是火灾报警系统中专门用来与感烟探测器、感温探测器配套使用的。在二总线制火灾报警系统中为了给探测器确定地址，通常由地址编码器完成，有的地址编码器设在探测器内，有的设在底座上，有地址编码器的底座称编码底座。 2.5.3 输入模块 输入模块时二总线制火灾报警系统中开关量探测器或触点型装置与 输入总线连接的专用器件，其主要作用和编码底座类似，与火灾报警控制器之间完成地址编码及状态信息的通信。 2.5.4 输出模块 输出模块是总线制可编程联动控制器的执行器件，与输出总线相联。 2.6 火灾现场报警装置 2.6.1 手动报警按钮、消防栓按钮 手动报警按钮是由现场人工确认火灾后，手动输入报警信号的装置。 有的手动报警按钮内装配有手报输入模块，其作用是与火灾报警控制器之间完成地址及状态信息编码与译码的二总线通信。 消防栓按钮与手动报警按钮一样，由现场人工确认火灾后，手动输入报警信号的装置。消火栓按钮安装在消火栓内，通常和消火栓一起使用。按下消火栓按钮一则把火灾信号送到报警控制主机，同时可以直接启用消防泵。 2.6.2 声光报警器 声光报警器一般安装在现场，火警时可发出声、光报警信号。其工作电压由外控电源提供，由联动控制器的配套执行器件中的控制继电器来控制。 2.6.3 警笛、警铃 警笛、警铃与声光报警器一样安装在现场，火警时可发出声报警信号。同样由联动控制器输入控制信号驱动现场的配套执行器件完成对警笛、警铃的控制。 16 2.7 消防通信设备 2.7.1 消防广播 消防广播又称火灾事故广播，特点如下: 1.通过现场编程，火灾时，消防广播能由联动控制器通过其执行件实施着火层其上、下层三层联动控制。 2.消防广播扩音机与所连接的火灾事故广播扬声器之间，应满足阻抗匹配、电压匹配和功率匹配。 3.消防广播的输出功率应大于保护面积最大的、相邻三层扬声器的额定功率总和，一般以其1.5倍为宜。 4.当火灾事故广播与广播音响系统合用广播扬声器时，发生火警时，由联动控制器通过其执行件实现强制切换到火灾事故广播状态。 2.7.2 消防电话 消防专用电话应为独立的消防通信网络系统。消防控制室设置消防专用电话总机，总机选用供电式人工电话总机或调度电话总机。 消防电话可分为多线制和总线制系统。 1.多线制电话一般与带电话插孔的手动报警按钮配套使用，使用时只须将手提式电话分机的插头插入电话插孔内即可向总机通话。 2.总线制电话，电话分机与电话总机的联络通过二总线实现，每个电话分机由地址模块辅以相同地址号。总机根据分机地址号与防护区的分机通信。 2.8 灭火系统的控制 建筑物一旦发生火灾，损失巨大。依靠先进的控制技术完成早期灭火是应该首选的方法。建筑物自动灭火根据灭火介质的不同，通常分为自动水灭火系统和自动气体灭火系统。 自动水灭火系统是以水为介质的自动灭火系统，通常分为消防栓系统和水喷淋系统。 2.9 二线制火灾报警控制系统设计 火灾报警控制系统的设计涉及到火灾探测器的选用，火灾报警控制器和联动控制器的选用，现场消防设备的控制。 17 2.9.1 建筑物耐火等级的确定 不同建筑根据其规模、用途、重要程度、火灾的危险性、火灾负荷等，有不同的防火要求、不同的保护等级。 2.9.2 火灾探测器的设计 选择火灾探测器，根据探测区域内可能发生的初期火灾的特点、房间的高度、环境条件，以及可能引起误报等原因等来确定。 2.9.3 火灾报警控制器的设计 火灾报警控制器和火灾显示盘的设计 据国家规定:火灾自动报警系统可选用三种基本形式，即区域报警系统、集中报警系统和控制中心报警系统。 2.9.4 现场消防设施的设计 1.手动报警按钮 在火灾报警控制系统中，手动报警按钮可在应急情况下，手动启动火警信号或确认火警的功能。手动报警按钮一般装配有输入模块，可设定其在地址并进入火警报警控制器的输入总线。 2.水流指示器 在水灭火系统中，如水喷淋系统、水幕系统等，均采用水流指示器，配接输入模块后，构成一个报警点。其编码地址由输入模块设定，当火灾报警控制器收到该报警点信号时，通过联动控制器，可以自动启动喷淋泵、水幕泵等。 3.消防栓按钮 每一个消火栓箱内应设置消火栓按钮，消火栓按钮不能安置在消火栓箱外，以免与手动报警按钮混淆。消火栓按钮接输入模块后，构成一个报警点，其编码地址由输入模块设。 4.消防广播和消防电话 (1)消防广播和火灾报警装置的设置 根据《火灾自动报警系统设计规范》规定，控制中心报警系统应设置火灾警报及事故广播，其控制程序符合下列要求。 二层及二层以上楼层发生火灾，宜先接通着火层及其相邻的上下层;首层发生火灾，宜先接通本层、二层及地下各层;地下室发生火灾，宜先接通地下各层 18 及首层;多个防火分区毗邻的单层建筑或建筑群，宜按疏散先后顺序接通火灾报警装置及事故广播。在消防控制室内应设置广播扩音设备，一般均安装在柜式机中。在现场要设置广播扬声器，一般在民用建筑内，扬声器设置在走道和大厅等公共场所，其数量应能保证从本楼层任何部位至最近一个扬声器的步行距离不超过25M，功率不小于3瓦。 (2)消防电话的设置 根据《火灾自动报警系统设计规范》规定，消防控制室内应设置消防通讯设备。复合下列要求。 消防控制室与值班室、消防泵房、主变配电室、通风排烟机房、电梯机房、区域报警控制器及气体灭火系统操作装置处应设置固定对讲系统;启泵按钮、报警按钮处应设置对讲电话插孔;控制室内应设置可向公安消防部门直接报警的外线电话。 (3)消防系统供电 《火灾自动报警系统设计规范》规定:消防系统供电电源部分分主工作电源和备用电源，火灾自动报警系统的主电源采用消防电源，直流备用电源宜采用火灾报警控制器的专用蓄电池。 火灾报警控制器中配置的主机电源是为火灾自动报警控制系统供电的一体化电源，它除了给火灾报警控制器和各种联动控制器提供各自所需的各组工作电源外，还可以通过输入总线向编码底座、输入模块、短路隔离器等供电，并能通过编码底座向火灾探测器提供工作电源，另外还可以向火灾报警控制系统中配置 的火灾显示盘、远程控制器、声光模块等提供DC24V电源，但需布电源总线两根。 消防系统供电系统基本要求 (1)消防系统的供电系统应能保证连续不间断工作。 (2)主、备供电电源、供电方式均按我国消防法规定设计。 (3)备用电源容量要足够，应保证在主电源发生停电事故时，确保至少两个监控区域消防设备的供电能力，同时对全部音响设备必须10min的供电能力。 (4)消防系统中供电系统布线，应按照我国有关消防法的规定，配电线路不论是明敷还是暗敷，都要采取必要的防火耐热措施。 (5)主、备电源应能保证在较短的时间完成可靠地切换、启动，实现对消 19 防系统的可靠供电。 (6)系统布线 火灾自动报警系统的传输线路，应采用铜芯绝缘导线或铜芯电缆，其电压等级应不低于交流250V。 2.9.5 消防系统接地 为了保证火灾自动报警系统和消防设备正常工作，对系统的接地规定如下 火灾自动报警系统应在消防控制室设置专用接地板，接地装置的接地电阻值应复合以下的要求。采用专用接地装置时，接地电阻不应大于4欧姆。采用共享接地装置时，接地电阻不大于1奥姆。火灾报警系统应设专用接地干线，由消防控制室引至接地体;专用接地干线应采用铜芯绝缘导线，其芯线截面积不应小于25?，专用接地干线宜穿硬质塑料管埋设至接地体;由消防控制室接地板引至各消防电子设备的专用接地线应选用铜芯塑料绝缘导线，其芯线截面积不应小于4?。 20 3 火灾报警系统的总体设计 3.1 本设计的主要内容和要求 1.设计的主要技术指标 (1)设计探测器的方案、各个点至少应有烟雾和温度报警两种探测器探测火灾并自动报警，也具有手动报警。 (2)各点的情况能够循环显示，点数应能不少于6点。 (3)分布点与总监控点的距离最远为500米。 (4)电源的设计能在电网220V波动10%的情况下使用。 2.设计内容 (1)火灾报警系统方案比较。 (2)火灾报警系统总方案设计。 (3)火灾报警系统方案的电气控制图设计。 (4)火灾报警系统检测方法的设计。 (5)火灾报警系统软件设计。 3.设计的基本要求 (1)用组态软件King View(或51系列单片计算机指令)完成监控系统的设计。 (2)用电子技术、检测技术做出火灾探测器的设计。 (3)用绘图工具软件绘制监控系统及火灾探测器的电气原理图。 (4)火灾报警系统检测要求与实现的算法，上机调试通过主要的程序。 (5)完成毕业设计的说明书一份。完成与毕业设计内容相关的英文资料翻译。 3.2 总体设计思路 所以采用各种先进的探测器对楼层的各个地方进程检测，并通过PLC对数据进行处理反馈给计算机和在发生火灾的情况下发出各种报警并提醒楼层住户采取各种措施进行灭火，在计算机上面实时的查看各个地方区域的探测器运行情况。在探测器不起作用而灾情发生时未发出报警信号的时候，可以人工按下火灾报警按钮提示火情的发生。所以我们采用探测器检测和人工手动相结合的方式来实现火情探测。在人机对话上采用北京亚控公司的组态王来做上位机实现。 21 如图3-1所示: 图3-1 火灾报警系统的控制图 利用组态王软件设计监控系统的主要步骤有:新建一个工程目录和一个工程称;在设备组态窗口中新建逻辑设备，在本设计中选择西门子S7—200、PPI通讯协议、设备地址和通讯口，并正确设置其属性;命名新I/O设备名称并优化设备信息。正确设置组态软件中数据变量与PLC数据地址的连接，即可实现PLC与组态软件的通讯，将PLC中的串口驱动程序与组态软件的需求响应相结合，使计算机对PLC发出的信号有响应。在组态软件的用户窗口中，制作一个动画界面。在界面上设置各个控件的属性，使设置的控件按照真实的情况动作，检验和测试报警控制系统的运行状态的控制效果。组态王用主控窗口、设备窗口和用户窗口来构成一个应用系统的人机交互图形界面。组态配置各种不同类型和功能的对象或构件，可以对实时数据进行可视化处理。实践证明，将PLC、传感器和组态王软件结合即可达到较好的控制效果又可方便地监控报警控制系统的工作运行。过程数 22 据的存储功能对于任何一个工业自动化系统来说都是至关重要的，随着自动化程度的进一步普及和提高，用户对重要数据的存储和使用的要求也越来越高。面对对大批量实时数据的存储，必须解决同步存储速度响应慢、数据易丢失、存储时间短、存储占用空间大、数据读取访问速度慢等用户最关心的问题。因为用户需要一个实时的、记录准确地、高效的、可节约用户硬件成本的工业过程数据存储方案。组态王6.5顺应这种用户的期望，提供支持毫秒级高速历史数据的存储和查询功能的工业过程数据库。真正的企业级生产过程数据仓库。采用最新数据压缩和搜索引擎技术，数据压缩比优于20%，节约用户硬件成本;一个月内数据(单点，记录间隔10秒)按照每小时间隔，在百毫秒内即可完成查询。真正实现历史库数据的数据追记、数据合并。可以将特殊设备中存储的历史数据片段通过组态王驱动程序完整的合并到历史数据服务器中;也可以将远程站点上的组态王历史数据片段合并到历史数据服务器上。 对于一个工厂自动化系统来说，关键参数的实时状态跟踪是至关重要的，报警功能作为实现的手段是必不可少的。如何能及时准确的获取报警信息对工程人员来说存在很大的挑战，因为我们不能时刻守在一刻不停不知疲倦的运行的设备周围等待报警的出现。我们综合用户需求，提出解决即时通知报警的一揽子系统。您可以通过:视频:记录现场实时生产过程画面，支持本地或远程实时播放、保存、多画面、回放。同时可以对云台和摄像头进行远程控制。超视距的现场监控得以实现。短信息:进行短消息设置报警项目，如报警对象、短消息的发送时间、接收对象、发送内容等，发送给指定人员。在第一时间将最关键的信息发送给最关心的人。电子邮件:进行电子邮件报警项目，如报警对象、电子邮件地址、邮件服务器地址、发送内容等，发送给指定人员。通过无所不在的网络，您可以随时了解现场设备的运行情况，一切仅在掌握。语音:也可以通过电话，当报警产生时呼叫事前设置好的电话号码，报告您最关心的内容，您还可以进行报警确认和报警状态查询。 23 3.3 系统总体配线 系统的硬件连线结构,主要由下列部分构成,如图3-2所示: 温度传感上位机组态监控 器 蜂鸣器 PLC输入 烟雾传自动喷 感器 水系统 24 KM1 K1 I0.0 Q0.0 I0.1 Q0.1 I0.2 Q0.2 P I0.3 Q0.3 I0.4 Q0.4 L I0.5 Q0.5 I0.6 Q0.6 C I0.7 Q0.7 KM8 SB4 指示灯 COM 24V , 220V 上位机 图3-2系统的硬件连线结构图 25 3.4 系统软件设计 火灾报警系统要实现对各个部位的检测并报告各个部位的运行情况，当某个或几个运行点发生火灾等情况发生时，在上位机上能实时的查看具体运行点的位置，并发出报警的声音和火灾发生的广播指导人群的疏散，自动启动喷水系统，记录火灾发生的时间等。上位机我们采用北京亚控公司的组态王。 3.4.1 PLC的I/O分配说明 因区域比较的广泛，所以我们在此只列出了部分的输入输出点，PLC的输入电压为24V，所以在一个楼层设置一个小型PLC是完全可以满足需要的。如表3—1所示。 表3-1 PLC的I/O分配说明表 输入 对应信号 输出 对应信号 1号区域报警 I0.0 Q0.0 烟雾报警探测 1号区域报警 I0.1 Q0.1 温度报警探测 2号区域报警 I0.2 Q0.2 烟雾报警探测 2号区域报警 I0.3 Q0.3 温度报警探测 1号区域报警 I0.4 Q0.4 手动报警按钮 2号区域报警 I0.5 Q0.5 手动报警按钮 全部复位 I0.6 Q0.6 复位按钮 I0.7 Q0.7 停止按钮 全部停止 26 3.5 系统仿真 当传感器K(I0.0)传入火灾信号时烟雾传感器(Q0.0)动作。如图3—3所示。 图3—3系统的仿真图 当传感器K(I0.1)传入火灾信号时温度传感器(Q0.1)动作。如图3—4所示。 图3—4系统的仿真图 27 当手动按钮K(I0.4)传入火灾信号时线圈(Q0.4)动作。如图3—5所示。 图3—5系统的仿真图 当按下按钮K(I0.6)时系统复位。如图3—6所示。 图3—6系统的仿真图 28 3.6 本系统的不足及改进 此系统仅仅通过所学的一点点知识来设计的，非常的深入，运用于实践中的话，还需要大量的改进，丰富其功能。在实际中，可以运用比较复杂的控制中，可以采用视频和上位机等来实时查看，探测器的选择也可以多种形式，报警区域可以更加的细化，报警的方式也可以多样话，比如广播，电话等，在以后的工作中会多了解一些关于这方面的知识，更加细致的认识火灾报警系统。 3.6.1 下面对火灾报警系统中的一些干扰问题做一简单的说明: 1:温度传感器采用定温型，所以经常会收到外界一些因素的干扰，容易引起误动作，还有就是人为因素的破坏传感器，引起一些不必要的动作。所以要定期或不定期的检查容易受到破坏的传感器的情况。 2:温度传感器采用模拟量采集。传感器的质量影响检测的精确度，正常的烟雾情况下引起动作，还有就是外界因素的干扰引起的误动作，比如外界传过来的烟雾和人为破坏烟雾传感器。 29 4 总结 毕业设计是学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的火灾报警系统设计，摆脱了单纯的理论知识学习状态，充分地运用所学的理论知识和实际相结合的方式，锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。 在为期三个多月的毕业设计中，我深刻地认识到了自己知识的匮乏与思考问题的不全面。在设计过程中遇到了一些复杂的问题，但在吴老师的细心指导、同学的帮助和自身的努力下，我克服了很多困难，最终如期完成了毕业设计。 尽管毕业设计内容繁多，过程繁琐，但我的收获却更加丰富。各种系统的适用条件，各种设备的选用，各种器件的安装方式，我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。和老师的沟通交流更使我从经济的角度对设计有了新的认识，也对自己提出了新的要求。 在巩固和掌握已知的知识的基础上，我们学习到了更多新的知识。从调查临江凤阁、新都科伦药业和所在公司实际的火灾报警系统的情况，收集毕业设计资料，到提出设计方案，到最后完成设计毕业设计，在这个过程中，我把大学四年里学习的理论与实践结合起来，充分的把所学的知识融会贯通，让我也从中掌握到了一定的学习方法。同时在老师的指导下，我们掌握并学习到了对问题的一些思考方法和对做一个设计的基本思路，这让我们学会了独立与创新，为我们以后的人生开启了一盏明灯，同时在设计中，也让我们认识到了团队合作的重要性，一个人的能力是有限的，只有充分的发挥每个人的聪明才智，大家齐心协力才能把一件事做的更好。 总的来说，在这次毕业设计中，我和我的战友学习并认识到了很多，我将在以后的工作道路上不断努力和进取，不断学习，将所学到的知识尽量发挥出来，为社会的发展尽自己的一点微薄之力～ 30 参考文献 (1)PLC编程及应用 廖常初 机械工业出版社 2005 (2) 电器与可编程控制器应用技术 邓责名. 北京:机械工业出版社，1997 (3)可编程序控制器技术与应用系统设计 陈在平(北京:机械工业出版 社，2002 (4)现代检测技术 刘存 机械工业出版社，2005 (5)电气控制原理与设计 方承远(北京:机械工业出版社，2000 (6)MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION(FX1N编程手册，2000 (7)MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION(FX系列用户手册，2001 (8) 可编程序控制系统原理、应用、维护[M] 朱善君(北京:清华大学出 版社，1998 (9)智能楼宇安全防范系统 清华大学出版社，2005 (10)King View 组态软件初级培训教程(北京亚控) (11)MCGS组态软件北京昆仑组态培训教程 (12)监控组态软件及其应用技术 曾庆波 哈尔滨工业大学出版社 2005 (13)可编程控制器PLC 杨公源 电子工业出版社 2005 (14)可编程控制器教程 王兆义. 机械工业出版社，1998 (15)可编程控制器I/O点的扩展法 电气自动化 (16)传感器与检测技术 徐科军 电子工业出版社，2004 (17)80C51单片机原理与应用技术 吴炳胜 冶金工业出版社，2003 (18)单片机原理及接口技术 梅丽凤 清华大学出版社，2005 (19)单片机原理及应用 张洪润 清华大学出版社，2005 (20)PLC电气控制与组态设计 周美兰 科学出版社，2005 (21)建筑智能化系统工程设计 李明海 中国建材工业出版社，2004 (22)智能大厦和智能小区安全防范系统的设计与实施，黎连业 清华大学 出版社，2005 31 附录1 西门子PLC—S7200 系列基本指令一览表: 名称 助记符 说明 取指令 LD 常开逻辑运算起始 取反令 LDN 常闭逻辑运算起始 线圈驱动指令 OUT 驱动线圈的输出 与指令 A 常开触点的串联 与非指令 AN 常闭触点的串联 或指令 O 常开触点的并联 或非指令 ON 常闭触点的并联 或块指令 OLD 串联电路块的并联接 与指令 ALD 并联电路块的并联接 置位指令 S 使动作保持 复位指令 RST 使动作复位 结束指令 END 程序结束 32 附录2程序流程图 火灾发生 1号,6 号区域 N N 手动1 号,6号 区域 Y 上位机显示各个区域的情况并手动解除报 警 灭火 报警指示灯 蜂鸣器 报警 33 附录3梯形图 34