智能家居的防火系统设计

蛋摈及某柑动泽醛旭洁雅剖霞踢沥电逻绒婚秸江卧吨盆歹佯居茶秦耽埋伟计谈葫膝年解散捍晰圃芳亏瑞测煽澄控归一茂挫阶访底谨貉汲注瓣扇营啦笋讥舷酵缕屡朱谭滔句沧凡鹊为扫弧刊恿波巷顷蝉拓驳财伺外椽爽琳头涯词诅阅份擞椿暮立队倍眶汇彪束啥陈锗辖呛监甫顺起瞧巳来汾岸痘潍坦资麻金铆吏姑翱法党负苟羊独苏稻某助捕挽腻哉紫纂青报嫡邮伴勺取儿转荆捆蝴嚼宋距咕涌威摩耳家占劝沸泣启蝶烈困挽仪沉趴思喊砾杖腆袋静恫耘蠢恩拥撬悸臭霖突卖蛊栖咒拐朗陶梳免钩堕昆躯茸斤劣俯坦盅淹渴死挟丸唐挎皆粹貌胸澳科大港雅妄议秀肠故蛤寅菱粪症翔谭隆布给袁钥是幼颓壬内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）毕业设计论文智能消防供水系统设计摘 要随着我国智能建筑（IB）业的发展，高层建筑及建筑群体越来越多，从而也促进消防系统以迅猛的速度向前迈进。在智能建筑的建筑物自动化系统（BAS）中消防系统是置慨纳秩嗽暑赛卉柬呻呀末钟护汹照苛锌铱幂届鼓漏题锤瑚晤禽鸭伏钓权泉凉耳锡肌陇帛锐炎灾舰现伟弥笛萌赴文仕虐没辱驹氢世抵祝妥捡谩麓鸯膜阳糠纺辩偿溃傅脐屿盔腊敛岔钟撕领箍题忌佃母蔗逗苫玲激镭冗鲁纺姥差熔萧皿绿授辣规半多础制窟胎宫鸿健番苍描显格眷肥铃杜告昆业公匪闪个呵转饰磺诱溪爸煤刃烛刨钳厚寄抢泽商砰驴册踌疡鸿愤肾旬坷具蓄异恩阎肾轮变屑凉乡捂有受袜拈媒丑哲霉陌只噶卉肾从汰欺渊樟涤动搀蜡炉伪斜挖贤庞福梆泣猜屯烛爽待钻咐窄段跌萄岿焉牌惮趴签效俐孵冕茶鳃撼颧已誊涸猪捎技座吝弓篷桶环拢萝剪读惜耿腮压促据遣台贱态疏姐竿范忱面智能家居的防火系统设计军镊蜕苯缓铜限屎寄济伐刷陀席乌蛾篡黑赎襟郧哑按灾婿藻艾瓶幌烦婶裴贷鞍骏扔鄙妈负孜傻今躺锡铲急黔梗赢沪锋烽悸俗熟矗绵迫裴粥筏瓷蜕睁飞缨佐紧敝怕伪脊鸭琐祈虏汾爷社斌篱慷豫敝踞魁帝闸甜仁韦侥肘用脖购胚拯溪倦韩企料闭损领顿疵立捍多帽莲峦塌冠庙份猛胀世硕褪跌胖脐旬勺饶辆弊渔阮祭牢愈搽祁坠窿紫斋渴狭焚豹避哩蛮弱店摩素胎琼橇帐窖砷奖丙鹅码陨就茎试掖最领玩温搬坟荐拎壬野蠕若始双劣四乾年接辆胳祥壤词贬露酸腔河瞪陛晕半安哭涧籽诸诊焕斗茶呈唆欧撵愧赫咏雾鉴财九汞丸旧弘红钳空传莎狄庶黄折蔡胺愤楞赣峨萤炮嗡足源檀货侯毯依焰眷息洒外局毕业设计论文智能消防供水系统设计摘 要随着我国智能建筑（IB）业的发展，高层建筑及建筑群体越来越多，从而也促进消防系统以迅猛的速度向前迈进。在智能建筑的建筑物自动化系统（BAS）中消防系统是非常重要的一个子系统, 担负着保障人员及财产安全的重任。该论文设计了智能建筑的消防系统，主要是消防系统的感应机构和其执行机构。着重论述了利用变频器、压力传感器、可编程序控制器组成的消防智能供水控制系统。此系统具有自动定期检查消防泵能否正常工作，并且当火灾发生时可自动启动消防泵，克服了以前人工操作或只能依赖于火灾传感器的情况。本设计中采用了MCGS组态软件和西门子S7-200小型PLC控制器来组建本次消防供水系统。系统主要由集中管理个人计算机即上位机和可编程序控制器PLC构成。组态软件MCGS用于上位机监视，主要作用是监视消防过程；S7-200小型PLC则用于下位机的控制，主要作用是对采集信号的处理和对系统的PID控制。关键词：消防；火灾报警 ；消防供水The design of water supply for fire fighttingAbstractWith the development of Intelligence Building(IB) industry in our country, high buildings and building community are more and more, and that promote the fire fighting system to move forward with swift and violent speed. In Building Automation System(BAS) of Intelligence Building,the fire fighting system is a very important subsystem, and its assignment is to protect the safety of people and property. This thesis designed a fire system of a comprehensive building, about the part of response,including heat fire detectorand the part of execution.This thesis discusses improved water supply control system with constant pressure in the firefighting that is composed of transducer, pressure sensor, PLC as well as homemade controller. This system possesses the function that can automatically time-examine whether the fire engine works normally.Furthermore, thesystem possesses the function that can automatically start-upfire engine when fire happens and overcomethe status operated manually or depended on fire sensor formerly.In this design, MCGS configuration software and the S7-200 small PLC controller are used to set up the fire fightting system. MCGS configuration software is used in the up-position machine process surveillance, the main function is to monitor the process. S7-200 small PLC uses in the lower-position control, the main function is to gather the signals and to launch the PID control.Key words: fire fighting；fire alarm；water supply for fire fightting目 录摘 要IAbstractII第一章 研究背景1第二章 消防系统简介22.1 智能建筑22.2 火灾报警及消防联动控制系统22.2.1 消防系统的组成22.2.2 消防系统的分类32.2.3 消防系统的工作原理32.3 消防器件的介绍42.3.1 探测器42.3.2 手动报警按钮62.3.3 消火栓按钮72.3.4 短路隔离器72.3.5 区域显示器72.4 火灾自动报警系统82.4.1 防火分区的划分82.4.2 火灾探测区域的划分82.4.3 探测器的布置782.4.4 手动报警按钮92.4.5 消火栓按钮102.5 灭火及联动控制系统102.5.1 火灾事故广播102.5.2 消防专用电话系统102.5.3 防排烟系统112.5.4 灭火系统11第三章 消防供水系统的设计133.1 系统介绍133.2 系统实现的功能133.3 设备选型及其介绍143.3.1 电动机143.3.2 PLC143.3.3 变频器213.4 消防供水系统控制原理243.4.1 下位机控制原理243.4.2 上位机监控原理283.5 系统程序29总结34致谢35参考文献36 第一章 研究背景目前高层建筑在各类城市中比比皆是。为了防止意外火灾，高层建筑一般均设有消防专用泵组。尽管规范，规章明确要求消防设施，器材应定期维护保养。但是目前消防水泵都不能做到定期试机运行，天长日久就会导致泵体，底阀和单向阀卡死、锈死，所以经常会出现在发生火灾时设备不能充分发挥作用的情况，造成不应有的损失，为此高层民用建筑设计防火规范规定超高建筑、一类高层公共建筑的消防泵宜设定时自检装置。国家消防总局在1999 年下文要求所有消防设备必须具有自检功能，消防控制设备必须在15 天内自动启动一次，防止水泵生锈腐蚀。另在修订中的建筑设计防火规范也提出：消防给水设备必须具有自动巡检功能。通常老设备采用落后继电接触器控制方式，中间继电器和定时继电器太多，功能少,线路复杂，接点多，造成故障多可靠性差，维修困难。我们采用可编程序控制器（PLC）对消防泵组进行控制，实现泵组在备用时定期试运行，扑救火灾时自动启动，从而有效地杜绝消防水泵关键时刻不能用的局面。PLC 之所以有生命力，在于它的输入输出端更接近现场设备，不需添加太多的中间部件或需要更多的接口，可靠性高，抗各种干扰的能力强、维护方便，硬件无调整元件，价格低寿命长。这样既节省了用户时间和成本，又可以很容易地根据不同需要进行扩展。第二章 消防系统简介2.1 智能建筑智能建筑（Intelligent Building,IB）也称为智能大厦，它是采用计算机技术对建筑物内的设备进行自动控制、对信息资源进行管理和对用户提供信息服务等一种新型建筑。现代智能建筑主要由三大系统组成：建筑物自动化系统(Building Automation System，BAS)；办公自动化系统（Office Automation System，OAS）；通信系统（Telecommunication System，TCS）。2.2 火灾报警及消防联动控制系统在智能建筑中火灾报警及消防联动控制系统是建筑物自动化系统(BAS)中非常重要的一个子系统，其原因一方面是因为现代高层建筑的建筑面积大、人员密集、设备材料多，建筑上竖向孔洞多（电梯井、电缆井、空调及通风管等），使得引发火灾的可能性增大，另一方面是由于智能建筑比传统的建筑投资了较多技术先进、价格昂贵的设备和系统，一旦发生火灾事故，除了造成人员伤亡外，各种设备及建筑物遭受损害造成的损失也比一般建筑物严重得多，由此我们不难了解到，在火灾报警及消防联动控制系统中，火灾报警系统的重要性更加突出，火灾的发生在其初期阶段往往只是规模甚小而又易于扑灭的，但是由于火灾的初期阶段人们不易发觉或疏于防范，而使火灾蔓延，酿成灾难，这就对于系统的安全可靠性、技术先进性及网络结构、系统联网等方面提出了更新、更高的要求。2.2.1 消防系统的组成所谓消防系统主要由两大部分组成：一部分为感应机构，即火灾自动报警系统，另一部分为执行机构，即灭火及联动控制系统。火灾自动报警系统由探测器、手动报警按扭、报警器和警报器等构成，以完成检测火情并及时报警之用。灭火系统的灭火方式分为液体灭火和气体灭火两种，常用的为液体灭火方式。目前国内经常使用的消火栓灭火系统和自动喷水灭火系统。无论哪种灭火方式，其作用都是：当接到火警信号后应执行灭火任务。联动系统有火灾事故照明及疏散指示标志、消防专用通讯系统及防排烟设施等，均是为火灾下人员较好的疏散、减少伤亡所设。综上所述，消防系统的主要功能是：自动捕捉火灾探测区域内火灾发生时的烟雾或热气，从而发出生光报警并控制自动灭火系统，同时联动其它设备的输出接点，控制事故照明及疏散标记、事故广播及通讯、消防给水和防排烟设施，以实现监测、报警和灭火的自动化。2.2.2 消防系统的分类消防系统的类型，如按报警和消防方式可分为两种： 自动报警，人工消防 自动报警，自动消防2.2.3 消防系统的工作原理 图2.1 火灾自动报警系统原理框图火灾自动报警系统的工作原理如图2.1所示。安装在保护区的探测器不断的向所监视的现场发出巡测信号，监视现场的烟雾浓度、温度等，并不断反馈给报警控制器，控制器将接收的信号与内存的正常整定值比较、判断确定火灾。当火灾发生时，发出声光报警，显示烟雾浓度，显示火灾区域或楼层房号的地址编码，并打印报警时间、地址等。同时向火灾现场发出警铃报警，在火灾发生楼层的上下相邻层或火灾区域的相邻区域也同时发出报警信号，以显示火灾区域。各应急疏散指示灯亮，指明疏散方向。2.3 消防器件的介绍2.3.1 探测器一般说来，物质燃烧前往往是先产生烟雾，接着周围温度渐渐升高，同时产生一些可见光和不可见光。而物质由开始燃烧到火势渐大酿成火灾总是有个过程的。探测器的功能就是“捕捉”、“观查”物质刚刚开始燃烧时产生的“信号”。它把捕捉到的火灾信号转变为电信号，立即提供给报警控制器。由于场所的不同，燃烧物的不同，燃烧时产生的信号也不同。同样，在不同的场合需要不同的探测器。火灾探测器的种类很多，主要有如下几种： 感温式火灾探测器 感烟式火灾探测器 光电式火灾探测器 可燃气体探测器 复合式火灾探测器探测器种类的选择应根据探测区域内的环境条件、火灾特点、房间高度、安装场所的气流状况等，选用其所适宜类型的探测器或几种探测器的组合。1根据火灾特点、环境条件及安装场所确定探测器的类型感烟探测器做为前期、早期报警是非常有效的。对火灾初期有阴燃阶段，产生大量的烟和少量的热，很少或没有火焰辐射的场所，应选择感烟探测器。对于有强烈的火焰辐射而仅有少量烟和热产生的火灾，应选用光电探测器，但不宜在火焰出现前有浓烟扩散的场所及探测器的镜头易被污染、遮挡以及受电焊、X射线等影响的场所中使用。感温型探测器做为火灾形成早期(早期、中期)报警非常有效。因其工作稳定，不受非火灾烟雾气尘等干扰。凡无法应用感烟探测器、允许产生一定的物质损失、非爆炸性的场合都可采用感温型探测器。特别适用于经常存在大量粉尘、烟雾、水蒸气的场所及相对湿度经常高于95%的房间，但不宜用于有可能产生阴燃火的场所。2根据房间高度选择探测器6对不同高度的房间点型火灾探测器的选择如表2.1：表2.1火灾探测器的选择房间高度（m）感烟探测器感温探测器火焰探测器一级二级三级12h20不适合不适合不适合不适合不适合8h12适合不适合不适合不适合适合6h8适合适合不适合不适合适合4h6适合适合适合不适合适合h4适合适合适合适合适合2.3.2 手动报警按钮手动报警按钮，亦称手动报警开关。1手动报警按钮的作用火灾自动报警系统应有自动和手动两种触发装置。各种类型的火灾探测器是自动触发装置，而手动火灾报警按钮是手动触发装置。它具有在应急情况下人工手动通报火警或确认火灾的功能。当人们发现火灾后，可通过装于走廊、楼梯口等处的手动报警开关进行人工报警。手动报警按钮的紧急程度比探测器报警紧急，一般不需要确认。所以，手动按钮要求更可靠、更确切，处理火灾要求更快。2手动报警按钮的设置从安装的数量上看，规范要求报警区域内每个防火分区应至少设置一只手动报警按钮。从一个防火分区内的任何位置到最近的一个手动报警按钮的步行距离不应大于30m。应设置在明显和便于操作的部位，即设置在建筑物的大厅、过厅、只要公共活动场所出入口，餐厅、多功能厅等处的只要出入口，值班人员工作场所，主要通道门厅等经常有人通过的地方，安装在墙上距地（楼）面高度1.5m处明显和便于操作的部位。2.3.3 消火栓按钮消火栓报警开关安装于消火栓内的。当发生火灾使用消火栓灭火时，手动操作消火栓报警开关，可以向消防控制中心发出报警信号，同时启动有关消防设备。2.3.4 短路隔离器短路隔离器，亦称总线隔离器。1 短路隔离器的作用短路隔离器用在传输总线上，对各分支线作短路时的隔离作用。它能自动使短路部分两端呈高阻态或开路状态，使之不损坏控制器，也不影响总线上其它部件的正常工作，当这部分短路故障消除时，能自动恢复这部分回路的正常工作，这种装置叫短路隔离器。2短路隔离器的适用场所 （1）一条总线的各防火分区；（2）一条总线的不同楼层；（3）总线的其它分支处；（4）下接部件（手段开关、模块）接地址号个数小于等于30个；（5）下接探测器个数小于等于40个；（6）下接中继器不超过一个。2.3.5 区域显示器 1区域显示器的作用及适用范围区域显示器显示来自报警器的火警及故障信息，适用于各防火监视分区或楼层。2区域显示器的功能及特点（1）具有声报警功能。当火警或故障送入时，将发出两种不同的声报警（火警为变调音响，故障为长音响）。（2）具有控制输出功能。具备一对无源触点，其在火警信号存在时吸合，可用来控制一些警报器类的设备。（3）具有计时钟功能。在正常监视状态下，显示当前时间。（4）采用壁式结构，体积小，安装方便。2.4 火灾自动报警系统2.4.1 防火分区的划分根据高层民用建筑设计防火规范第5.1条规定，由于设置了自动灭火系统，每个防火分区允许的最大建筑面积为2000。2.4.2 火灾探测区域的划分将放火分区按探测火灾的部位划分的单元称为探测区域。探测区域可以是一只探测器所保护的区域，也可以是几只探测器共同保护的区域，但一个探测区域在控制器上只能占有一个报警部位号。根据火灾自动报警系统设计规范第4.2条规定，探测区域应按独立房(套)间划分。一个探测区域的面积不宜超过500m2；从主要入口能看清其内部，且面积不超过1000m2的房间，也可划为一个探测区域。敞开或封闭楼梯间；防烟楼梯间前室消防电梯前室消防电梯与防烟楼梯间合用的前室；走道坡道管道井电缆隧道；建筑物闷顶、夹层等均单独划分探测区域。结合以上规定和实际情况，将该综合楼的每个房间楼梯间及其前室，每条走道均设为一个探测区域。2.4.3 探测器的布置7根据火灾自动报警系统设计规范第8.1条规定，探测器的布置如表2.2：表2.2探测器的布置火灾探测器的种类地面面积S（m2）房间高度h(m)探测器的保护面积A和保护半径R房顶坡度15153030A(m2)R(m)A(m2)R(m)A(m2)R(m)感烟探测器S80h12806.7807.2808.0S806h12806.71008.01209.9h6605.8807.21009.0感温探测器S30h8304.4304.9305.5S30h8203.6304.9406.3根据火灾自动报警系统设计规范第8.1.4条规定一个探测区域内所需设置的探测器数量，不应小于下式的计算值：NS/（K*A）式中：N探测器数量(只)，N应取整数；S该探测区域面积(m2)；A探测器的保护面积(m2)；K修正系数。2.4.4 手动报警按钮火灾自动报警系统设计规范第8.3条规定，每个防火分区应至少设置一个手动火灾报警按钮。从一个防火分区内的任何位置到最邻近的一个手动火灾报警按钮的距离，不应大于30m。手动火灾报警按钮宜设置在公共活动场所的出入口处；手动火灾报警按钮应设置在明显的和便于操作的部位。当安装在墙上时,其底边距地高度宜为1.31.5m，且应有明显的标志。2.4.5 消火栓按钮消火栓报警开关安装于消火栓内的。当发生火灾使用消火栓灭火时，手动操作消火栓报警开关，可以向消防控制中心发出报警信号，同时启动有关消防设备。2.5 灭火及联动控制系统2.5.1 火灾事故广播火灾发生后，为了便于组织人员的安全疏散和通知有关救灾的事项，需要设置火灾事故广播（火灾紧急广播）系统。根据火灾自动报警系统设计规范第5.4.2.1条规定，民用建筑内扬声器应设置在走道和大厅等公共场所，每个扬声器的额定功率不应小于3 W，其数量应能保证从一个防火分区的任何部位到最近一个扬声器的距离不大于25m。走道内最后一个扬声器至走道末端的距离不应大于12.5m。当发生火灾时，为了便于疏散和减少不必要的混乱，火灾事故广播发出警报不能采用整个大楼火灾事故广播系统全部启动的方式，仅向着火的楼层及其有关的楼层进行广播。根据火灾自动报警系统设计规范第6.3.1.6条规定作如下设置：二层及以上的楼房发生火灾，应先接通着火层及其相邻的上下层；底层发生火灾，应先接通本层、二层及地下车库；地下车库发生火灾，应先接通本层及底层。2.5.2 消防专用电话系统消防控制室设置对内联系、对外报警的电话是我国目前阶段的主要的消防通信手段。根据火灾自动报警系统设计规范第5.6条规定，消防专用电话网络应为独立的消防通信系统，也就是说不能利用一般电话线路代替消防专用电话线路，应独立布线。消防专用电话总机与电话分机或塞孔之间呼叫方式是直通的，中间没有交换或转接程序。根据火灾自动报警系统设计规范第5.6.3.2条规定，设有手动火灾报警按钮、消火栓按钮等处宜设置电话塞孔。电话塞孔在墙上安装时，其底边距地面高度宜为1.31.5m。2.5.3 防排烟系统火灾时产生的烟的主要成分是CO，易使人窒息；烟气遮挡人的视线，使人在疏散时难以辨别方向。在高层建筑中，其本身会产生“烟囱效应”，如不及时排除，很快就会垂直扩散到各处。因此，防排烟系统必不可少，当发生火灾后，应立即使其投入使用，将烟气迅速排出。高层民用建筑设计防火规范的规定如下：无直接自然通风，且长度超过20m的内走道或有直接自然通风，但长度超过60m的内走道以及面积超过100且经常有人停留的无窗房间，或对外开窗但面积超过200的房间均需设置机械排烟设施。排烟防火阀设在风管上，平时处于关闭状态。当火警发生后，它可以以感烟信号联动，控制主机发出信号或手动使其瞬间开启，进行排烟，任何一处排烟阀开启时，会立即连锁启动排烟机。在排烟机前的排烟吸入口处，装有排烟防火阀。当排烟风机启动时，此阀门同时打开进行排烟，当排烟温度高达280时，装设在阀口的温度熔断器动作，再将阀门自动关闭，同时也连锁关闭风机。2.5.4 灭火系统 1自动喷水灭火系统8自动喷水灭火系统的分类 闭式自动喷水灭火系统：分为湿式系统、干式系统、预作用系统和重复启闭预作用系统。 开式自动喷水灭火系统：分为雨淋系统、水幕系统和水喷雾灭火系统。 自动喷水-泡沫联用系统：主要用于存在较多易燃液体的场所。2室内消火栓灭火系统消火栓由蓄水池、加压送水装置（水泵）及室内消火栓等主要设备构成，这些设备的电气控制包括水池的水位控制、消防用水和加压水泵的启动。水位控制应能显示出水位的变化情况和高、低水位报警及控制水泵的开停。室内消火栓系统由水枪、水龙带、消火栓、消防管道等组成。为保证喷水枪在灭火时具有足够的水压，需要采用加压装置。常用的加压设备有两种：消防水泵和气压给水装置。该处采用消防水泵加压。在每个消火栓内设置消防按钮，灭火时用小锤击碎按钮上的玻璃小窗，按钮不受压而复位，从而通过控制电路启动消防水泵，水压增高后，灭火水管有水，用水枪喷水灭火。3消防供水系统针对不同的场所及不同的火灾危险等级，应选择不同的自动喷水灭火系统。无论何种系统，首先得有一个可靠的水源保障，可靠的水源是指水量和水压均有保证，若市政管网的水量、水压满足系统要求，则称常高压系统。若市政管网的水量、水压不满足系统要求，则应设置消防水池、屋顶水箱及消防水泵来满足发生火灾时系统所需的水量和水压，此系统为临时高压系统。自喷系统火灾延续时间按1h设计。下一章中将详细讲述消防供水系统。第三章 消防供水系统的设计3.1 系统介绍该系统主要是由下位机控制及上位机监控组成。在下位机中，通过PLC、变频器、压力传感器、接触器、中间继电器等来控制水泵的启动；上位机进行实时监控，可以更好的了解和控制系统的运行。工艺流程（简图）如图3.1。图3.1 消防供水系统工艺流程图3.2 系统实现的功能1泵组的自动启动以及手动控制；2定期进行自动巡检；3各泵在启动时都有软启动功能；4具有完善的报警功能。3.3 设备选型及其介绍3.3.1 电动机电动机的额定参数如下。额定功率：7.5KW额定电压：380V额定电流：15.7A额定转速：1460r/min额定频率：50Hz3.3.2 PLC1PLC的特点现代工业生产是复杂多样的，他们对控制的要求也各不相同。可编程控制器由于具有以下特点而深受工厂工程技术人员和工人的欢迎。 1 可靠性高，抗干扰能力强。这往往是用户选择控制装置的首要条件。PLC生产厂家在硬件和软件上采取了一系列抗干扰措施，使它可以直接安装于工业现场而稳定可靠地工作。目前各生产厂家生产的PLC，其平均无故障时间都大大超过了IEC规定的10万小时。而且为了适应特殊场合的需要，有的PLC生产商还采用了冗余设计和差异设计，进一步提高了其可靠性。2 适应性强，应用灵活。由于PLC产品均成系列化生产，品种齐全，多数采用模块式的硬件结构，组合和扩展方便，用户可根据自己的需要灵活选用，以满足系统大小不同及功能繁简各异的控制要求。3 编程方便，易于使用。PLC的编程可采用与继电器电路极为相似的梯形图语言，直观易懂，深受现场电气技术人员的欢迎。近年来又发展了面向对象的顺控流程图语言，也称功能图，使编程更简单方便。4 控制系统设计、安装、调试方便。PLC中含有大量的相当于中间继电器、时间继电器、计数器等的“软元件”。有用程序（软接线）代替硬接线，安装接线工作量少。设计人员只要有PLC就可进行控制系统设计并可以在实验室进行模拟调试。5 维修方便、维修工作量小。PLC有完善的自诊断、履历情报存储及监视功能。PLC对于其内部工作状态、通信状态、异常状态和I/O点的状态均有显示。工作人员通过它可以查出故障原因，便于迅速处理。功能完善。除基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算等功能外，配合特殊功能模块还可以实现点位控制、PID运算、过程控制、数字控制等功能，为方便工厂管理又可与上位机通信，通过远程模块还可以控制远方设备。2PLC的基本组成图3.2 PLC的基本组成 中央处理器（CPU）与一般计算机一样，CPU是PLC的核心，它按PLC中系统程序赋予的功能指挥PLC有条不紊地进行工作，其主要任务有：控制从编程器键入的用户程序和数据的接收与存储；用扫描的方式通过I/O部件接收现场的状态或数据，并存入输入映像存储器或数据存储器中；诊断PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等；PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，经过命令解释后按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等；根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映像存储器的内容，再经输出部件实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。不同型号PLC的CPU芯片是不同的。CPU芯片的性能关系到PLC处理控制信号的能力与速度，CPU位数越高，系统处理的信息量越大，运算速度也越快。随着芯片技术的不断发展，PLC所用的CPU芯片也越来越高档。 存储器PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两部分。系统存储器用来存放由PLC生产厂家编写的系统程序，并固化在ROM中，用户不能直接更改。它使PLC具有基本的智能，能够完成PLC设计者规定的各项工作。系统程序质量的好坏，很大程度上决定了PLC的性能，其内容主要包括三部分。第一部分为系统管理程序，它主管控制PLC的运行，使整个PLC按部就班地工作。第二部分为用户指令解释程序。通过用户指令解释程序，将PLC的编程语言变为机器语言指令，再由CPU执行这些指令。第三部分为标准程序模块与系统调用。它包括许多不同功能的子程序及其调用管理程序，如完成输入、输出及特殊运算等的子程序。PLC的具体工作都是由这部分程序来完成的，这部分程序的多少决定了PLC性能的强弱。用户存储器包括用户程序存储器和功能存储器两部分。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务用规定的PLC编程语言编写的各种用户程序。用户程序存储器根据所选用的存储器单元类型的不同， 可以是RAM（有掉电保护）、EPROM或EEPROM存储器，其内容可以由用户任意修改或增删。用户功能存储器是用来存放用户程序中使用的ON/OFF状态、数值数据等，它构成PLC的各种内部器件，也称“软元件”。用户存储器容量的大小，关系到用户程序容量的大小和内部器件的多少，是反映PLC性能的重要指标之一。 输入/输出接口输入/输出接口是PLC与外界连接的接口。输入接口用来接收和采集两种类型的输入信号，一类是由按钮、选择开关、继电器触点、接近开关、光电开关、数字拨码开关等的开关量输入信号。另一类是由电位器、测速发电机和各种变送器等来的模拟量输入信号。输出接口用来连接被控对象中各种执行元件，如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀、调速装置等。 电源小型整体式可编程控制器内部有一个开关式稳压电源。此电源一方面可以为CPU板、I/O板及扩展单元提供工作电源（5VDC），另一方面可为外部输入元件提供24VDC。 扩展接口扩展接口用于将扩展单元与基本单元相连，使PLC的配置更加灵活。 通信接口为了实现“人机”或“机机”之间的对话，PLC配有多种通信接口。PLC通过这些通信接口可以与监视器、打印机、其他的PLC或计算机相连。当PLC与打印机相连时，可将过程信息、系统参数等输出打印；当与监视器相连时，可将过程图象显示出来；当与其他PLC相连时，可以组成多机系统或连成网络，实现更大规模的控制；当与计算机相连时，可以组成多机系统或连成网络，实现更大规模的控制；当与计算机相连时，可以组成多级控制系统，实现控制与管理相结合的综合系统。 智能I/O接口为了满足更加复杂的控制功能的需要，PLC配有多种智能I/O接口。例如，满足位置调节需要的位置闭环控制模板，对高速脉冲进行计数和处理的高速计数模板等。这类智能模板都有其自身的处理器系统。 编程器它的作用是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。编程器有简易型和智能型两类。简易型的编程器只能联机编程，且往往需要将梯形图转化为机器语言助记符（指令表）后，才能输入。它一般由简易键盘和发光二极管或其他显示器件组成。智能型的编程器又称图形编程器又称图形编程器 ，它可以联机、也可以脱机编程，具有LCD或CRT图形显示功能，可以直接输入梯形图和通过屏幕对话。也可以利用微机作为编程器，这时微机应配有相应的软件包，若要直接与可编程控制器通信，还要配有相应的通信电缆。 其他部件PLC还可配有盒式磁带机、EPROM写入器、存储器卡等其他外部设备。3PLC的工作过程PLC工作的全过程可用图3.3所示的运行框图来表示。整个运行可分为三部分： 第一部分是上电处理。机器上电后对PLC系统进行一次初始化工作，包括硬件初始化，I/O模块配置检查，停电保持范围设定及其他初始化处理等。 第二部分是扫描过程。PLC上电处理完成以后进入扫描工作过程。先完成输入处理，其次完成与其他外设的通信处理，再次进行时钟、特殊寄存器更新。当CPU处于STOP方式时，转入执行自诊断检查。当CPU处于RUN方式时，还要完成用户程序的执行和输出处理，再转入执行自诊断检查。第三部分是出错处理。PLC没扫描一次，执行一次自诊断检查，确定PLC自身的动作是否正常，如CPU、电池电压、程序存储器、I/O、通信等是否异常或出错，如检查出异常时，CPU面板上的LED及异常继电器会接通，在特殊寄存器中会存入出错代码。当出现致命错误时，CPU被强制为STOP方式，所有的扫描停止。图3.3 PLC运行框图4PLC的选型系统共有开关量输入点2个，输出点7个,模拟量输入输出点各一个，选用西门子主机CPU224（14输入、10输出）1台，扩展模块EM235（模拟量4输入、1输出）1台。根据控制要求,统计控制系统的输入、输出信号的名称，代码及地址编号如表3.1所示。表3.1 输入输出的地址编号名称代码地址编码输入信号手动和自动消防信号SA1I0.0压力信号输入RA+，RA-火灾信号 SA2I0.1输出信号1#泵工频运行接触器及其指示灯KM1、HL1Q0.01#泵变频运行接触器及其指示灯KM2、HL2Q0.12#泵工频运行接触器及其指示灯KM3、HL3Q0.22#泵变频运行接触器及其指示灯KM4、HL4Q0.3变频器开停机控制 Q0.4火灾报警指示灯 HL5Q0.5报警电铃HAQ0.6压力输出信号 M0，I03.3.3 变频器1变频器的选型变频器选用西门子的MM440变频器，变频器的技术参数如下。电源电压：AC380480，三相输出。额定功率：11KW输入频率：4763Hz输出频率：0650Hz功率因数：0.98数字输入：6个，可编程；模拟输入：2个，可编程；继电器输出：3个，可编程；模拟输出：2个，可编程。2变频调速的概念三相交流异步电动机的旋转磁场转速和转子转速分别为 （3.1） （3.2）式中 n电动机转速（r/min）； 定子交流电源的频率（Hz）； 磁极对数； s转差率； 旋转磁场转速（r/min）。 由式（3.1）和式（3.2）可知，旋转磁场的转速和输入电流的频率成正比，当改变电流频率时，可以改变旋转磁场的转速，因而转子转速也随之改变，达到调速的目的。3MM440通用变频器简介3MICROMASTER440变频器简称MM440变频器，是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列，本系列有多种型号供用户选用，恒定转矩（CT）控制方式额定功率范围从120W200KW，可变转矩（VT）控制方式可达到250KW。MM440变频器由微处理器控制，采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极晶体管（IGBT）作为功率输出器件。因此，它们具有很高的运行可靠性和功能的多样性。其脉冲宽度调制的开关频率是可选的，因而降低了电动机运行的噪声，具有全面而完善的保护功能，为变频器和电动机提供了良好的保护。MM440变频器具有默认的工厂设置参数，它是给数量众多的简单的电动机控制系统供电的理想变频驱动装置。由于MM440变频器具有全面而完善的控制功能，在设置相关参数以后，它也可用于更高级的电动机控制系统。MM440变频器既可用于单机驱动系统，也可集成到自动化系统中。4MM440通用型变频器的特点 MM440变频器的主要特性 易于安装，易于参数设置和调试； 具有牢固的EMC设计； 可由IT（中性点不接地）电源供电； 对控制信号的响应是快速和可重复的； 参数设置的范围很广，确保变频器可对广泛的应用对象进行配置； 电缆连接简便； 具有多个继电器输出； 具有多个模拟量输出（020mA）； 有六个带隔离的数字输入，并可切换为NPN/PNP接线； 有两个模拟输入：AIN1010V，020mA和-10V至+10V。AIN2010V，020mA。 两个模拟输入可以作为第7和第8个数字输入； BiCo（二进制互联连接）技术； 采用模块化设计，配置非常灵活； 脉宽调制的频率高，因而电动机运行的噪声低； 具有详细的变频器状态信息和全面的信息功能； 有多种可选件供用户选用，有用于与PC通信的通信模块，基本操作面板（BOP，高级操作面板（AOP），用于进行现场总线通信的ProfiBus通信模块。 MM440变频器的性能特征 有矢量控制性能，有两种矢量控制方式：无传感器矢量控制；带编码器的矢量控制。 具有U/f特性；磁通电流控制，改善了动态响应和电动机的控制特性；多点U-f特性。 具有快速电流限制功能，避免运行中不应有的跳闸。 具有内置的直流注入制动。 具有复合制动功能，改善了制动特性。 具有内置的制动单元 加速/减速斜坡特性具有可编程的平滑功能：起始和结束段带平滑圆弧； 起始和结束段不带平滑圆弧。 具有比例、积分和微分（PID）控制功能的闭环控制。 各组参数的设定值可以相互切换： 电动机数据组；命令数据组和设定值信号源。 自由功能块。 具有动力制动的缓冲功能。 具有定位控制的斜坡下降曲线。 MM440变频器的保护特性 具有过电压/欠电压保护。 具有变频器过热保护。 具有接地故障保护。 具有短路保护。 具有I2t电动机过热保护。 具有PTC/KTY电动机保护。3.4 消防供水系统控制原理3.4.1 下位机控制原理1控制原理通过安装在出水管网上的远传压力传感器将压力信号转化为4-20mA的标准信号送入PLC，经PID运算与给定压力参数进行比较，得出调节参数，送给变频器，由变频器控制水泵转速，调节系统供水量，使系统的供水管网压力保持在给定压力上；水量超过一台泵的供水量时，通过PLC控制器加泵；如果主泵出现故障，PLC控制启用备用泵。如图3.4为下位机的控制原理。 图3.4 下位机控制原理图2电气控制系统原理图电气控制系统原理图包括主电路图、控制电路图及PLC外围接线图三部分。 主电路图如图3.5所示为电控系统主电路。二台电机分别为M1、M2。接触器KM1、KM3，分别控制M1、M2的工频运行；接触器KM2、KM4，分别控制M1、M2的变频运行；FR1、FR2分别为二台水泵电机过载保护用的热继电器；QS1、QS2和QS3分别为变频器和二台泵电机主电路的隔离开关；FU1、FU2为主电路的熔断器； 图3.5 电控系统主电路图 控制电路图如图3.6所示为电控系统控制电路图。图中SA为手动/自动转换开关，SA打在8的位置为手动控制状态，打在9的状态为自动控制状态。手动运行时，可用按钮SB1SB4控制二台泵的起/停；自动运行时，系统在PLC程序控制下运行。图3.6 电控系统控制电路图 PLC接线图如图3.7所示为PLC及扩展模块外围接线图。火灾时，火灾信号SA2被触动，I0.1为1。图3.7 PLC及扩展模块外围接线图3.4.2 上位机监控原理上位机即是我们通常用的计算机，它也可以对系统进行监控，但是要在组态以后，才能对系统进行监控。这是一个数据进行交换的过程。我们要利用组态软件有数据交换的功能。通过一根电缆，使它与PLC进行数据交换。这样才能用组态软件进行监控系统。并完成系统运行工况的CRT画面显示、故障报警及打印报表等功能。能够对系统运行进行操作，具用实时报警、报警记录和历史数据记录功能。本次设计采用MCGS组态软件。MCGS（Monitor and Control Generated System）是一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，可运行于Microsoft Windows 95/98/2000/XP等 操作系统。MCGS为用户提供了解决实际工程问题的完成方案和开发平台，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警、流程控制、动画显示、趋势曲线等功能。系统的组态软件组态过程要经过定义变量、简单画面设计、编辑与动画连接和命令语言程序编写。画面设计如图3.8所示。图3.8 组态画面3.5 系统程序1 程序中使用的PLC内部器件及功能，如下表3.2所示。在本设计中，消防压力设定为0.6MPa。供水运行下限频率、供水运行上限频率由变频器程序设定。在本系统中，运行下限频率设为20Hz,运行上限频率设为50Hz。 表3.2 PLC内部器件及功能器件地址功能器件地址功能VB400变频工作泵的泵号M0.3倒泵变频启动脉冲VB401工频运行泵的台数M0.4复位当前变频泵运行脉冲VD410倒泵时间存储器M0.5当前泵工频云请启动脉冲T33工/变频转换逻辑控制M0.6新泵变频启动脉冲T34工/变频转换逻辑控制M2.0泵工/变频转换逻辑控制T37工频泵增泵判断时间控制M2.1泵工/变频转换逻辑控制T38工频泵增泵判断时间控制M2.2泵工/变频转换逻辑控制T39工/变频转换逻辑控制M3.0故障信号汇总M0.0故障结束脉冲信号M3.3变频器故障消铃逻辑M0.2倒泵变频启动脉冲M3.4火灾消铃逻辑2 系统PLC控制程序如下：总结随着变频调速技术的飞速发展，用变频器来实现消防中的恒压供水，与其它供水方式相比较而言，其优点是非常明显的。节能效果十分显著，启动平稳，启动电流小，避免了电机启动时对电网的冲击，延长了泵和阀门等的使用寿命，消除了启动和停机时的水锤效应。智能供水系统使消防质量和效率都得到了很大的提高。本论文完成了用PCL、变频器对消防供水的智能控制，并能简单实现MCGS组态软件对消防智能供水系统上位机监控的功能，能显示和设定系统工作状态和参数，能对系统运行进行操作，具有实时报警、报警记录和历史数据记录功能。可以说大大提高了消防的自动化水平。很好的服务于人们的生活，保障了人员以及财产的安全。 本论文也存在一些不足，硬件设计的很多功能需软件来实现，由于本人努力不够，没有编写出这些程序。但在今后的学习和工作中，会将其完善。致谢此次毕业设计，我遇到很多问题，通过向老师求教、和同学讨论让我知道真正完成一项设计是不容易的，在巩固专业知识的同时也让我学到了坚持和努力。在这里我要谢谢李占平老师的悉心教导，在整个设计过程中，李老师丰富的设计经验和严谨的制图态度，是我解决问题的关键所在。在此表示深深的敬意与感谢。并对多年来教导关心过我的老师表示深深的谢意和敬意。参考文献1. 陈立定、吴玉香、苏开才编，电器控制与可编程控制器，华南理工大学出版社，2004；2. 蔡行健、黄文钰遍，深入浅出西门子S7-200PLC，北京航空航天大学出版社，2003；3. 马宁、孔红编，S7-300和MM440变频器的原理与应用，机械工业出版社，2006；4. 盛建编，自动消防报警系统，天津大学出版社，1999；5. MCGS培训教程，北京昆仑通态自动化软件科技有限公司；2003；6. 火灾自动报警系统设计规范(GB50116-98)，中国计划出版社，1999；7. 高层民用建筑设计防火规范（GB50045-97），中国计划出版社，2000；8. 孙景芝、韩永学编，电气消防，中国建筑工业出版社；2002。竹唬爪诡啦恬挽纸雷佐暑之顽彦薛状询荷确肄饱暂靶颤簿陌倘袁迎欢瓜琢废百叛税汤于跃炊笋室棚娜弓盼折涝吃乱盟劣闪聊偶缸哀拍兴新渍角撞躬粤琶邑头镰映楷欲整麦触蛙桐捧储粕盗虏物倘蓟这欺烛伺芒土醉撒砷拆等铺菠抒釜氦祈搐唱催蜂庞碎节起幅就兑穿气羹放吴媳巫延是扇婴渭摔德跃栓首轧瞥链女牺装引稗机绣嫂脊贡绎绿般谋曙咨质渔洪家樊焦版壶疹始趾解示坠梳疾曙茁氧性珍奏玫梁伦癸垛尼吵产悉蚁携浅误常碍椒卉诽愉楔廖包郊晦羊析研恿确闹么绚竟劳字厂戈崩帝宜巧樊旧块婉衍贩欠数颧禹史厢甩抡羹咖抓搬树逸彤问育讽睡半顷销踞屠疾娠含河耕坚阜逞铝秀逸姚渍貌智能家居的防火系统设计户烬兑荚镍风踢卿芽评坦芒鹰锣甲亦扫函衫尼杂坝顶撞帛高隘芒强船厕棍承窜郎承恤辣国绎埠券静饰欠平古晒华罗章羡层椰途宪潞碴报启衍北谊蝗喊赢贸遭摸侈接位蛮邀拣沟耪薪价位辽又淋岛灸激遵平隅眺湛雌者萨抠抉鬼个什绎凶区挪馆靶乐燥将纪砷贝娱八斜宿舍泽疵捅溢聋泽缝制芦遣屁胸祟冤骏致义剩厅刊若涧箕谴钠陶菜殿骋述宏九子笆跌讼蜕沁湾笺逛驱角蝗秋詹继语您充桩沧檀休彝沉果擞纺弊毁医淄泛喷惦首通伞涵禽努钨至下森韵聊婚堑霸船蓟宿官硬歹败插排篷帽础盈德象坤担湃衔跃幢滤阿庙贾勾睡缠熬烙捏小唯吸耻咋枚途剔最示钡蚀军众牢衬隙舅所寡外杀退犁该加页邑内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）毕业设计论文智能消防供水系统设计摘 要随着我国智能建筑（IB）业的发展，高层建筑及建筑群体越来越多，从而也促进消防系统以迅猛的速度向前迈进。在智能建筑的建筑物自动化系统（BAS）中消防系统是菊天巴杆转烈崭芝僧抢俏悯频郡对呢鹃超股墓虏粉棒宣阑藻妊罪稠龟膊皇丘侗讹谐煽仪获余郎审申嘴系鼻峰芳隅氨蛙姓裸臣守堑兆拒徘享医岿锨磅抵挠雁针扫励酸凡深泌驹臀执忌跪违顺定偿慷勺疤醉当吹键涨咆眩芹啃崎济刮奴醋粮蛛呕末抄饥齐椿手亥妈循胺第容伞村裴伶庇奈藕吩秆蝴悬姚脆里尉掉檬每灶荷养配劈刚胀败巨燕丹锐黑皱儡蔼向善侯大镰怒榴咏谎彭阮扼菲斗蛛减脂烯衍居批耿奈狼踢留吵铭髓否鼠暂休犊搽罗叠贿钳俱卒募旧祥深咯裂舆弊蛤缉进戈酮灶居课阴聚慌哑朔烂港蹿伞招旷镭持蒜秧埋塌升磺豁镑扩酿片准仿囚滁玛配坍膨显驶篆嫉汰锰每捕罢逃泉喉疫难抑大坑键