精品完整版《基于PLC的楼宇消防系统设计》.docx

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精品完整版《基于PLC的楼宇消防系统设计》

毕业论文

题目基于PLC的楼宇消防系统设计

姓名学号

系（院）班级

指导教师职称

二O一二年五月十三日

摘要……………………………………………………………………………1

1绪论…………………………………………………………………………4

1.1课题的背景及选题的意义…………………………………………4

1.2国内外发展状况……………………………………………………4

2火灾探测器的原理及结构…………………………………………………5

2.1结构造型分类方法…………………………………………………5

2.2探测火灾参数分类法………………………………………………5

2.3使用环境分类法……………………………………………………7

2.4其他分类法………………………………………………………8

3楼宇消防PLC控制系统的设计……………………………………………8

3.1湿式自动喷水灭火系统简介…………………………………………8

3.2自动喷洒消防泵的电气控制……………………………………………14

3.3PLC楼宇消防控制的优点………………………………………………15

4楼宇消防联动控制设计………………………………………………………16

4.1消防联动控制系统的设计………………………………………………16

4.1.1室内小火栓系统的联动设………………………………………16

4.1.2防排风系统的联动设计…………………………………………17

4.1.3火灾事故广播系统的设计………………………………………18

4.2楼宇消防控制程序的设计及实现………………………………………19

5系统组态仿真…………………………………………………………………21

6结论……………………………………………………………………………22

7结束语……………………………………………………………………………23

三参考文献………………………………………………………………………24

摘要

目的为了保障楼宇的消防安全我们就此进行了研究，为这一问题的解决提供一个有效的解决方案。

方法分析不同的火灾类型和传统消防设施的缺点，采用消防联动设计。

消防联动包括监视和控制两部分，办公楼宇按需要监视的设备有：

水流指示器、信号阀、报警阀，需要控制的设备有：

消防泵、防排烟系统、火灾事故广播等。

消防联动在整个系统中有重要的地位，当探测器探测到火灾信号发送至报警控制中心，经主机分析确认后向需要联设备发出信号，启动灭火设备扑救火灾，同时启动灭火和防排烟设备，防止火灾蔓延。

其中消防联动控制设备的组成包括如下：

火灾报警控制器，室内消火栓系统，防排烟系统，灾事故广播。

结果解决了由于探测零点漂移而引起的非真实可靠探测的问题和探测器检查问题，而且提高了系统的抗千扰性，增加了可靠性。

结论当楼宇发生火警时，能及时探测、鉴别、判定火灾并启动自动消防设施和报警系统，从而达到了灭火、人员疏散及减低人员及财产损失的目的。

关键词：

楼宇消防，控制系统，探测器，可编程

火灾报警系统主要包括探测、控制两部分。

探测器探测其周围温度、烟的浓度，经A/D转换变成数字信息并传送给报警控制器，控制器将数字信息进行比较、判别，确认火警后发出声、光报警信号并启动联动模块。

消防系统对遏制早期火灾也起到关键作用。

本文主要介绍火灾探测的机理、消防系统的构成以及原理。

全文共分5章。

第1章简要介绍楼宇消防发展的历史、国内外发展的状况、楼宇消防系统组成及选题的背景及意义。

第2章讨论了火灾探测器的分类、探测原理及由此发展的各种火灾探刻器，并着重论述了离子、光电感烟及感温三种探测器。

第3章论述了可编程控制器的发展历史、特点、结构及基本原理等，还论述了S7-200PLC的特点。

第4章论述了楼宇消防PLC控制系统的构成、要求及设计方法。

第5章介绍了楼宇消防PLC控制系统的程序设计及实现。

本系统将火灾报警系统及消防系统集成到一起，解决了消防自动报警系统与消防系统一直分离，难于统一控制的局面。

本系统有着高可靠率、低故障的特点，能够基本满足楼宇消防系统的要求

第一章绪论

1.1课题的背景及选题的意义

火灾一直是威胁人类生命财产安全的一大敌人，据统计近年来美国每年大约有6000人死于火灾，1000000人受伤;每年大约有100名消防队员殉职，2500受伤。

每年因火灾损失几十亿美元。

据公安部统计，自1980年至1990年十年间，全国火灾损失翻了两番。

近年来仍呈上升趋势。

1991年至1995年，我国发生火灾近20万起，死11643人，伤21245人，直接经济损失46.7亿元。

平均火灾损失上升68.6%。

1998年全国共发生火灾14.2万起，火灾致死2380人，致伤4894人，直接财产损失14.4亿元。

1999年全国共发生火灾（不含森林、草原、军队火灾）179955起，死2744人，伤4572人，直接财产损失14.4亿元。

“火”就像一把悬在人类头上的双刃剑，既促进了人类文明的进步，又给人类带来了无穷的灾难。

随着人们的生活水平、现代化程度的提高，物质生活极大地丰富，安全保障尤为重要。

现代的建筑不仅要满足人们的基本居住条件，而且日益向楼宇的消防安全提出了更高的要求。

为了保障楼宇的消防安全我们就此进行了研究，为这一问题的解决提供一个有效的解决方案。

当楼宇发生火警时，能及时探测、鉴别、判定火灾并启动自动消防设施和报警系统，从而达到了灭火、人员疏散及减低人员及财产损失的目的。

1.2国内外发展状况

据资料记载，世界上的古老城镇，一直是由了望员站在了望塔上观察火焰，发现火灾，用报警声人们报警，并通知人们或消防队灭火，此种报替方式一直沿用了很久。

19世纪中叶，西方国家的工程师率先将近代机械和电气技术应用于火灾预防与扑救。

发明了早期的自动喷水灭火装置和火灾自动报誉装置。

1847年，牙科医生Channing和缅因大学教授Farmer开发研制了第一台用于城镇火灾报警的火灾报苦发射装置。

1852年安装在波士顿，从此，城镇火灾报苦向前大大迈进了一步。

最早的探测技术当推1890年英国人研制的感温探测器。

20世纪初，随着化学和化工技术的发展，开始了泡沫灭火剂的研制；同时，建筑结构及材料的防火技术也逐渐成为一个重要的研究领域。

本世纪中期以来，消防技术也取得了很大的进步；物理学、燃烧学、流体力学和计算机技术等学科的进展，为开展火灾形成机理和成灾规律的研究提供了条件。

本世纪50年代，美国哈佛大学的艾蒙斯（H.W.Enunons）教授提出了火灾模化的理论，为火灾科学的建立奠定了基础。

1984年，英国爱丁堡大学庄斯戴尔（D.Drysdale）出版了专著《火灾动力学》，第一次对火灾科学的理论体系进行了系统的阐述。

这便是现代高层消防报警系统的前身。

本世纪50年代至70年代，感烟火灾探测器出现，灵敏度比感温探测器大大提高，随着现代科技的发展，人们把电子技术应用到防火系统。

发明了早期的火灾报警系统。

二十世纪八十年代初，推出了新一代全新火灾报警控制系统。

该系统智能集中于控制器部分，探测器输出模拟信号，由控制器对这些信号进行处理，判断是否发生火灾。

它不仅解决了由于探测零点漂移而引起的非真实可靠探测的问题和探测器检查问题，而且提高了系统的抗千扰性，增加了可靠性。

我国的消防技术的研究起步于1956年，从1980年开始了消防报警系统设备的研究，经过近二十年的发展，国内的火灾报鳌系统也经历了从多线制到总线制的发展过程。

由于我国消防报警设备起步较晚，技术一直落后于国外，因资金缺乏，国内生产消防报警设备的工厂、公司缺乏先进的火焰燃烧实验室，使得对火灾从初期阴燃到明火燃烧的数学模型及不同物质燃烧的状态、机理研究甚少，从而只能走引进一国产化一仿制一自行开发的道路，故在进入九十年代后各厂家纷纷以引进技术或合资等形式来提高自己的竞争能力。

2火灾探测器的原理及结构

火灾探测器是系统的“感觉器官”，它的作用是监视环境中有没有火灾的发生。

一旦有了火情，就将火灾的特征物理量，如温度、烟雾、气体和辐射光强等转换成电信号，并立即动作，向火灾报带控制器发送报替信号。

对于易燃易爆场合，火灾探测器主要探测其周围空间的气体浓度，在浓度达到爆炸下限以前报警。

在个别场合下，火灾探测器也可探测压力和声波。

下面按火灾探测器的不同分类方法分别介绍其原理和结构。

火灾探测器的分类比较复杂。

实用的分类方法有结构造型分类法、探测火灾参数分类法和使用环境分类法等。

2.1结构造型分类方法

按火灾探测器的结构造型分类，可以分成线型和点型两大类。

线型火灾探测器:

这是一种响应某一连续线路周围的火灾参数的火灾探测器，其连续线路可以是“硬”的，也可以是“软”的。

如空气管线型差温火灾探测器，是由一条细长的铜管或不锈钢管构成“硬”的连续线路。

又如红外光束线型感烟火灾探测器，是由发射器和接受器二者中间的红外光束构成“软”的连续线路。

点型探测器:

这是一种响应某一点周围的火灾参数的火灾探测器。

大多数火灾探测器属于点型火灾探测器。

2.2探测火灾参数分类法

根据火灾探测器探测火灾参数的不同，可以划分为感温、感烟、感光、气体和复合式等几大类。

感温火灾探测器：

这是一种响应异常温度、温升速率和温差的火灾探测器。

其可分为定温火灾探测和差温火灾探测器两种。

定温火灾探测是一温度达到或超过预定值时响应的火灾探侧器；

而定温火灾探测器的工作原理则，它是由黄铜和殷铜之类膨胀系数不同的两种金属片结合成双金属小片B的传感器。

由此图可知，通常接点a和b离开，一旦发生火灾，则双金属片弯曲，于是a和b两点接触，从而使指示灯发亮或电铃发声。

差温火灾探测器则是一温速率如超过预定值时响应的感温火灾探测器;其结构：

而差温火灾探侧器的工作原理则如图1.4所示:

它是一种利用空气膨胀的差动式传感器。

这种传感器由气室A、薄金属片形成的曲线图形板D、汇漏孔L和电接点a、b构成。

从右图可知，当有火灾时，由于波纹板膨胀，接点a和b接合，故火灾指示灯发亮和铃响如图1所示。

图1差温感温火灾探测器工作原理图

差定温火灾探测器一兼有差温、定温两种功能的感温火灾探测器。

感温火灾探测器，由于采用不同的敏感元件，如热敏电阻、热电偶、双金属片、易熔金属、膜盒和半导体等，又可派生出各种感温火灾探测器。

感烟火灾探测器：

这是一种响应燃烧或热解产生的固体或液体微粒的火灾探测器。

由于它能探测物质燃烧初期所产生的气溶胶或烟雾粒子浓度，因此，有的国家称感烟火灾探测器为“早期发现”探测器。

气溶胶或烟雾粒子可以改变光强，减小电离室的离子电流以及改变空气电容器的解电常数半导体的某些性质。

由此，感烟火灾探测器又可分为离子型、光电型、电容式和半导体型等几种。

其中光电感烟火灾探测器，按其动作原理的不同，还可以分为减光型（应用烟雾粒子对光路遮挡原理）和散光型（应用烟雾粒子对光散射原理）两种。

若按工作特性又可分为非累积型和累积型。

非累积型传感器只要达到规定的烟浓度既工作，而累积型传感器只在规定浓度持续20-30s后才工作。

在能放射较弱α射线的电离箱中，放射性同位素产生离子电流，当烟雾进入传感器时，烟雾被α射线吸收，从而使电流减弱。

这种结构的传感器不受温度和压力变化的影响。

来自发光二极管的光，经过聚光透镜聚焦在受光器上。

正常情况下，光不聚焦在受光器上，但烟雾粒子进入传感器后，由于光散射把光聚在受光器上，从而发出信号。

应注意，这种传感器的结构必须做到仅让烟雾进入传感器内部，不能让昆虫等别的物质进去。

感光火灾探测器：

感光火灾探测器又称为火焰探测器。

这是一种响应火焰辐射出的红外、紫外、可见光的火灾探测器，主要有红外火焰型和紫外火馅型两种。

气体火灾探测器：

这是一种响应燃烧或热解产生的气体的火灾探测器。

在易燃易爆场合中主要探测气体（粉尘）的浓度，一般调整在爆炸下限浓度的