基于PLC自动报警喷水灭火系统设计

摘 要随着电子技术的发展，可编程控制器（PLC）不断更新、发展，PLC控制是自动控制中最常见的控制方式之一。自动报警灭火系统就是自动控制应用之一，本文论述的自动报警灭火系统主要由以下几部分构成：可编程控制器（控制系统）、自动喷水灭火系统和自动报警系统。可编程控制器（PLC）选用日本三菱公司生产的FX2N-48MR小型PLC；喷水灭火系统采用电磁阀和水泵来实现；而报警系统则通过感温探测器和感烟探测器所测得的信号来控制报警器（蜂鸣器）使之达到报警的效果。本设计主要的工作原理是通过两种探测器判定有无火灾，并将转换后的电信号传给PLC，PLC根据接收到的信号来控制报警器，再由报警器控制电磁阀的通断来进行灭火。关键词：PLC 探测器 报警器目 录第1章 绪论1第2章 自动报警喷水灭火系统简介22.1自动报警喷水灭火系统22.2 自动报警喷水灭火系统的特点22.3 自动报警喷水灭火系统在火灾中的三个主要任务22.4 自动报警喷水灭火系统的组成32.5 自动报警系统区域划分4第3章 可编程控制器的简介53.1 可编程控制器的发展历程53.2 可编程控制器的发展前景53.3 可编程控制器的特点63.4 可编程控制器的分类63.4.1按结构分类63.4.2 按控制规模分类73.5 可编程控制器的结构73.5.1中央处理器73.5.2存储器73.5.3输入接口电路73.5.4输出接口电路端73.5.5电源7第4章 自动报警喷水灭火系统硬件设计84.1 硬件的组成84.1.1 火灾探测器84.1.2 火灾探测器的选择8 4.1.3 火灾探测器的设置94.1.4喷淋头 94.1.5 电磁阀104.1.6蜂鸣器104.1.7 喷淋泵114.2 可编程序控制器（PLC）的选型124.2.1 地址分配124.2.2 外部接线134.2.3 互锁电路图14第5章 自动报警喷水灭火系统的软件设计155.1 PLC程序的控制要求155.2 编程方法思路介绍155.3 系统流程图165.4 PLC程序说明17结束语18致谢19参考文献20附录 程序梯形图21第1章 绪论随着社会经济的发展，我们的生活发生了翻天覆地的变化，但是同时也带来了更大的灾害火灾。虽然这不是什么新名词，但是相较之以前的火灾，已经发生了很大的变化，里面的不确定因素增加了很多，不过人们对于火灾的认识也在不断加深，针对火灾初期不同特征的各种探测方法也越来越多了。基于PLC控制的自动报警喷水灭火系统是一种重要的报警、灭火措施，它的设置对建筑功能的干扰最小，而且能将火灾控制在初起阶段。随着经济的发展迫使更多仓库拔地而起，装有大量有机材料或可燃易燃物质的仓库，一旦起火，这些遍布全仓库的可燃物便是火灾燃烧的极好物质条件，同时这些仓储物品也是火灾迅速蔓延的良好途径。自动报警喷水灭火系统是目前世界上采用最广泛的一种固定灭火报警设施。其特征是：通过加压设备将水送入管网至带有电磁控制的喷头处，喷头在收到开启控制信号的同时自动开启洒水灭火，并发出报警，更好的预防火灾的蔓延。从自动报警喷水灭火系统的应用实践和统计资料可以看出，自动报警喷水灭火系统的控火灭火率很高，对仓储建筑物中的灭火具有很高的实用价值，而且随着科学的进步，该系统的应用范围将会越来越广泛，系统可靠性和控火灭火率也会相应提高。第2章 自动报警喷水灭火系统简介2.1自动报警喷水灭火系统“自动报警喷水灭火系统”是一个专业术语，特指有洒水喷头、报警阀组、水流报警装置（水流指示器或压力开关）等组件，以及管道、供水设施组成的自动报警灭火系统。按规定技术要求组合后的系统，应能在初起火灾阶段自动报警并启动喷水，灭火或控制火势的发展蔓延。因此，此类系统的功能是扑救初起火灾。自动报警喷水灭火系统是目前国际上应用范围最广、用量最大、灭火成功率最高且造价最为低廉的固定灭火设施，并被公认是最为有效的建筑火灾自救设施。按照系统的组成与技术特点，可划分为湿式、干式、预作用式和雨淋式四种类型。采用笔试洒水喷头的自动喷水灭火系统，被称为闭式系统。雨淋系统与水幕系统采用开式喷头，可称为开式系统。水幕系统与雨淋系统的组成虽然很相似，但水幕系统不是灭火设施，而是防火设施。水喷雾系统的组成同样和雨淋系统极为相似，二者虽仅用的喷头不同，但在灭火机理与保护对象方面，二者存在着性质上的不同，因此水喷雾系统不属于自动喷水灭火系统的范畴，是另外一种类型的固定式自动灭火系统。2.2 自动报警喷水灭火系统的特点基于PLC控制的自动报警喷水灭火系统反应快，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来控制系统的开启，从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。自动喷水灭火系统控制面积大，用水量大。由于电磁式喷头向系统保护区域同时喷水，能有效的控制住火灾，防止火灾蔓延，初期灭火用水量很大。完善系统自身的可靠性。自动报警灭火系统将在发展中得到完善。一方面表现在，通过喷水灭火机理的研究，对不同火灾场所的火灾负荷、发展、蔓延过程，决定采用不同类型的喷水灭火方式。自动报警灭火系统中的自动喷水灭火装置，根据被保护建筑物的性质和火灾发生，发展特性的不同，可以有许多不同的系统形式。通常根据系统中所使用的喷头形式不同，分为闭式自动喷水灭火、开式自动喷水灭火。2.3 自动报警喷水灭火系统在火灾中的三个主要任务1、把足够的水量喷洒直达燃烧面，至少要淋湿火源周围的可燃物，才能实现灭火控火的目标。喷淋系统通过洒水冷却，扑灭有焰燃烧，其喷水强度首先应满足扑灭火焰的需要5。喷头洒水对火源燃烧面热释放速率的影响，美国NIST方程提出喷头洒水时间与火源热释放速率的数学方程式见公式2.1所示： （2.1）计算时刻t的火源热释放速率（kw）；喷淋启动时刻的初始热释放速率（kw）；计算时刻（s）；喷淋启动时刻；喷淋启动后至计算时刻的喷水时间（s）；喷淋系统的喷水密度（mm/s）；2、防止建筑火灾发生轰燃，是减少人员伤亡和财产损失的重要目标。火灾发生到一定状态时，会发生轰燃，轰然是局部火灾向全面火灾发展的分界点，轰燃发生后不但会造成更大的人员伤亡和财产损失，而且难以救援，建筑结构也会遭到更大破坏。因此，防止和延缓其发生是设置自动报警灭火系统的重要目标。3、喷头洒水应连续的打湿距溅水盘或吊顶一定高度以下的墙面，有利于控制火势，保护建筑结构。国标GB5135.12扩展覆盖面积（EC）喷头标准规定：每一只EC喷头在规定的湿墙试验中，应连续打湿试验室四周的墙面，打湿部位距吊顶的距离不应大于1.5m。2.4 自动报警喷水灭火系统的组成基于PLC控制的自动报警喷水灭火系统是由自动喷水灭火系统、自动报警系统、控制系统，这三个子系统组成。如图2.1所示。图2.1系统框图自动喷水灭火系统是由洒水喷头、报警阀组、水流报警装置（水流指示器或压力开关）等组件，以及管道、供水设施组成，并能在发生火灾时喷水的自动灭火系统。自动报警系统是由触发装置、火灾报警装置以及具有其它辅助功能的装置组成，它具有能在火灾初期，将燃烧产生的烟雾、热量、火焰等物理量，通过火灾探测器变成电信号，传输到火灾报警控制器，并同时显示出火灾发生的部位、时间等，使人们能够及时发现火灾，并及时采取有效措施，扑灭初期火灾，最大限度的减少因火灾造成的生命和财产的损失，是人们同火灾斗争的有力工具。控制系统包括可编程序控制器和各种开关。自动喷水灭火系统、自动报警系统、控制系统，这三个系统之间是通过线路系统联系在一起，自动喷水灭火系统的开启与关闭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。2.5 自动报警系统区域划分本仓库是一个小型仓库，房间1堆放一批办公用纸，房间2堆放一些电气设备，房间3堆放一些办公桌椅，通常没有专人看管，因此需要安装自动报警装置。小型仓库的使用面积共176平米，坡度为03米，高度5米，有很好的通风环境。根据仓库的具体情况，把仓库分成三个有自动报警灭火装置的房间，每个房间的面积为40平米，互相之间不连通，并且每个房间之间的间隔为2米，在各房间的外面还有一条1米宽的走廊，避免探测区域的交叉重叠。仓库的区域划分如图2.2所示： 图2.2 仓库房间分布图 第3章 可编程控制器的简介3.1 可编程控制器的发展历程可编程控制器是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发起来的，虽然也采用了计算机的设计思想，但当时只能进行逻辑计算，故称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Contrnller，简称PLC）。后来随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，可编程逻辑控制器更多地具有了计算机的功能，不仅用逻辑编程取代硬连线逻辑，还增加了运算、数据传送和处理等功能，而且做到了小型化和超小型化，这种采用微电脑技术的工业控制装置的功能远远超出了逻辑控制、顺序控制的范围，故称为可编程控制器（Programmable Contrnller，简称PC），但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer，简称PC）混淆，所以人们仍习惯用PLC作为可编程控制器的缩写。20世纪60年代以前，汽车流水线的自动控制系统基本上都采用传统的继电器控制。在60年代初，美国汽车制造业竞争越发激烈，汽车每一次的更新周期越来越短，这样对汽车流水线的自动控制系统更新就越来越频繁，原来的继电器控制就需要经常地重新设计和安装，从而延缓了汽车的更新时间。所以人们就想用一种通用性和灵活性较强的控制系统来替代原有的继电器控制系统。1986年，美国通用汽车公司首先提出了可编程控制器的概念。在1969年，美国数字设备公司（DEC）终于研制出世界上第一台PLC。这是由一种新的控制系统代替继电器的控制系统，它要求尽可能地缩短汽车流水线控制系统的时间，其核心采用编程方式代替继电器方式来实现生产线的控制。1971年，日本引进了这项技术，并开始生产自己的PLC。1973年，欧洲一些国家也研制出了自己的 PLC。1974年，我国也开始仿照美国的PLC技术研制自己的PLC，终于在1977年研制出第一台具有实用价值的PLC。3.2 可编程控制器的发展前景21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。计算机集散控制系统DCS（DistributedControlSystem）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。3.3 可编程控制器的特点PLC是传统的继电器技术和计算机技术相结合的产物，所以在工业控制方面，它具有继电器控制或通用计算机所无法比拟的特点1。（1） 可靠性高，抗干扰能力强在硬件方面，由于采用性能优良的开关电源，并且对采用的器件进行严格的筛选，加上合理的系统结构，最后加固、简化安装，因此PLC具有很强的抗振动性能；无触点的半导体电路来完成大量的开关动作，就不会出现继电器控制系统中的器件老化、脱焊、触点电弧等问题；所有的输入/输出（I/O）接口都采用了光电隔离措施，使外部电路和PLC内部电路能有效的进行隔离；PLC模块式结构，可以在其中一个模块出现故障时迅速地判断出故障的模块并进行更换，这样就能尽量缩短系统的维修时间。在软件方面，PLC的监控定时器可用于监视执行用户的专用运算处理器的延迟，保证在程序出错和程序调试时，避免因程序错误而出现死循环；当CPU、电池、I/O口、通信等出现异常时，PLC的自诊断功能可以检测到这些错误，并采取相应的措施，以防止故障扩大；停电时，后备电池和正常工作时一样，进行对用户程序及动态数据的保护，确保信息不丢失。（2） 编程简单，操作方便模块化的PLC设计，使用户能根据自己控制系统的大小、工艺流程和控制要求等来选择自己所需的PLC的模块并进行资源配置和PLC编程。这样，控制系统就不再需要大量硬件装置，用户只需根据控制需要设计PLC的硬件配置和I/O的外部接线即可。而在PLC控制系统中，当控制要求改变时，不改变PLC外部接线，只需修改程序即可。这种面向控制过程的编程方式，与目前微机控制常用的汇编语言相比，虽然在PLC内部增加了解释程序，增加了程序执行时间，但对大多数的机电控制设备来说，这种时耗是微不足道的。（3） 系统的设计、安装、调试工作量少，维护方便PLC用软件取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装接线工作量大为减少。同时PLC的用户程序大部分可以在实验室进行模拟调试，用模拟试验开关代替输入信号，其输出状态可通过PLC上的发光二极管指示出来。模拟调试好后再将PLC控制系统安装到生产现场，进行联机调试，这样既安全，又快捷方便。（4） 体积小，能耗低由于PLC内部电路主要采用微电子技术设计，因此它具有体积小、重量轻等优点。而它的配线比继电器控制系统的配线少的多，故可以省下大量的配线和附件，从而减少大量的安装接线工时，加上开关柜体积的缩小，也可以节省大量的费用。3.4 可编程控制器的分类3.4.1按结构分类PLC按其硬件的结构形式可分为整体式和组合式。3.4.2 按控制规模分类PLC的控制规模主要是指开关量的输入/输出点数及模拟的输入/输出路数。但主要以开关量的点数计数，模拟量的路数可以折算成开关量的点数。按照此项进行分类主要包括小型、中型和大型。3.5 可编程控制器的结构3.5.1中央处理器中央处理器简称CPU。与一般计算机一样，CPU是核心，在整机中起到类似人类的神经中枢的作用，可编程控制器的整机性能有着决定性影响。随着微电子技术的性能价格比高等优势受到了人们的特别关注，目前小型PLC都用8位或者16位单片机作CPU。3.5.2存储器（1） 系统程序存储器系统程序存储器用来存放制造商为用户提供的监控程序、模块化应用功能子程序、命令解释程序、故障诊断程序及其它各种管理程序。（2） 用户存储器用户存储器是专门提供给用户存放程序和数据的，所以用户存储器通常又分为用户程序存储器和数据存储器两个部分。3.5.3输入接口电路开关量输入输出接口电路的主要参数是输入电流。现场开关闭合时，必须有足够的电流流入光耦输入端，使光敏三极管完全导通；而当现场开关段开时，必须保证流入光耦输入端的电流足够小，保证光耦输出光敏三极管可靠截止。3.5.4输出接口电路端可编程控制器的输出有三种形式：一种是继电器输出，一种是晶闸管输出（SSR型），一种是晶体管输出。3.5.5电源PLC对电源的基本要求是：（1） 能有效控制、消除电网电源带来的各种噪声。（2） 不会因电源发生故障而导致其他部分产生故障。（3） 能在较宽的电压波动范围内保持输出电压稳定。（4） 电源本身的功耗应尽可能低，以降低整机的温升。（5） 内部电源及PLC向外提供的电源与外部电源间应完全隔离。（6） 有较强的自动保护功能。第4章 自动报警喷水灭火系统硬件设计4.1 硬件的组成4.1.1 火灾探测器火灾探测器是火灾自动报警消防系统的传感部分,是组成各种火灾自动报警系统的重要组件,是该系统的”感觉器官”。他能对火灾参数(如烟、温度、火焰辐射、气体浓度等)响应,并自动产生火灾报警信号,或向控制和指示设备发出现场火灾信号的装置。火灾探测器是系统中的关键元件,它的稳定性、可靠性和灵敏度等技术指标都会受到诸多因素的影响,因此火灾探测器的选择和分布应该严格按照规范进行。它是消防火灾自动报警系统中，对现场进行探查，发现火灾的设备。按对现场的信息采集类型分为：感烟探测器、感温探测器、火焰探测器和特殊气体探测器。考虑到本次适用的环境是一个小型仓库，因此选择感烟探测器和感温探测器。4.1.2 火灾探测器的选择火灾探测器的选择应符合下列要求:(1) 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,选用感烟探头;(2) 对火灾法阵迅速,产生大量热、烟和火焰辐射的,选用烟感探头,感温,火焰探头或他们的组合;(3) 对火灾发展迅速,有强烈火焰辐射和少量烟,热的,选用火焰探头;(4) 对情况复杂或火灾形成特点不可预料的,可进行模拟实验,根据实验选用合适的探头;(5) 不同高度的房间设置火灾探测器时可参照表2-1。房间高度（m)感烟探测器感温探测器一级二级三级12h20不合适不合适不合适不合适8h12合适不合适不合适不合适6h8合适合适不合适不合适4h6合适合适合适不合适h4合适合适合适合适表2-1 火灾探测器参数表(6) 本系统采用SD6800感烟探测器、OT503智能感温探测器作为火灾探测器。4.1.3火灾探测器的设置(1) 一个探测区域内至少应布置一只火灾探测器。(2) 在宽度小于3m以内的过道顶棚上设置探测器时宜居中布置。感温探测器的安装间距L不应超过10m，感烟探测器的安装间距L不应超过15m，探测器至端墙的距离不应大于探测器间距的1/2。(3) 感烟探测器、感温探测器的保护面积和保护半径应该满足表4-1的规定。(4) 探测器至墙壁、梁的水平距离不应小于0.5m，并且探测器的周围0.5m内不应有遮挡物。(5) 探测器宜水平安装，如必须倾斜安装时，倾斜角不应大于45。当屋顶坡度大于45 时，应加木台或类似方法安装探测器。表4-1 感烟、感温探测器的保护面积和保护半径火灾探测器的种类地面面积h(m)房间高度h(m)一只探测器的保护面积A和保护半径R房 间 坡 度 15153030A（m2）R（m)A（m2）R（m)A（m2）R（m)感烟探测器S80h12806.7807.2808S806h12806.710081209.9h6605.8807.21009感温探测器S30h8304.4304.9305.5S30h8203.6304.9406.34.1.4 喷淋头在发生火灾时，消防水通过喷淋头均匀洒出，对一定区域的火势起到控制作用。它是喷水系统的重要组成部分，因此其质量，性质和安装的优劣直接影响火灾初期灭火的成败，可见选择时必须注意。喷淋头可分为开启式和封闭式两种。综合课题背景，选用开式喷淋头。其使用参数见表4-2所示。表4-2 喷淋头的保护面积与喷头距离喷淋头数量计算：本仓库共176平米，划分为3个自动报警灭火区，每个自动报警灭火区40平米，根据火灾自动灭火系统设计规范，在一个火灾探测区域内所需的喷头最小数量应该由公式4.1决定： NS/A （4.1）式中：N一个火灾探测区域内所需喷头数量； S一个火灾探测区域的面积（m） A一个喷头的保护面积（m）又因为从表4-2中得之喷头保护面积为7.4 m-18m，由公式（4.1）得S=40m NS/A=24.1.5 电磁阀实现自动灭火系统水管喷与不喷的执行器件为电磁阀。电磁阀是用电磁铁推动阀门的开启与关闭动作的电动执行器，主要优点是：体积小、动作可靠、维修方便、价格便宜。通常用于口径在100mm以下的两位控制中，尤其多用于接通、切断或转换气路或液路等。追朔电磁阀的发展史，电磁阀从原理上分为三大类：直动式、分步直动式和先导式。直动式电磁阀：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开。断电时，电磁力消失，弹簧力把关闭件压在阀座上，阀门关闭。特点为在真空、负压、零压时能正常工作，但一般通径不超过25mm。分步直动式电磁阀：它是一种直动和先导式相结合的原理，当入口与出口压差0.05Mpa，通电时，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开。 当入口与出口压差0.05Mpa，通电时，电磁力先打开先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开。断电时，先导阀和主阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭。先导式电磁阀：通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围形成上低下高的压差，推动关闭件向上移动，阀门打开。断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速进入上腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，推动关闭件向下移动，关闭阀门。特点为流体压力范围上限很高，但必须满足流体压差条件。综合课题背景，选用先导式电磁阀。4.1.6 蜂鸣器蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。蜂鸣器结构图如图4.1所示：图4.1 蜂鸣器结构图4.1.7喷淋泵安装在消防车、固定灭火系统或其他消防设施上，用作输送水或泡沫溶液等液体灭火剂的专用泵。它将原动机的机械能或其它外部能量传送给液体，使液体能量增加，主要用来输送液体包括水、油酸碱液、乳化液和液态金属等，喷淋泵主电路图如图4.2所示：图4.2 喷淋泵主电路图4.2 可编程序控制器（PLC）的选型选择合适的机型是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。输入输出点数对价格有直接影响，当点数增加到某一数值后，相应的存储器容量相应增加，因此，点数的增加对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响，在估算和选用时应充分考虑，使整个控制系统有较合理的性能价格比。综合以上因素，本课题的设计采用日本三菱公司生产的FX2N-48MR小型PLC来实现整个自动系统的控制。4.2.1 地址分配根据控制要求和I/O点数确定I/O分配表如表4-3所示：表4-3 系统I/O地址表 元 件输入 地 址 元 件输出 地 址HV1房间1感温探测器 X0 YV1房间1电磁阀开关 Y0HV2房间1感烟探测器 X1 YV2房间2电磁阀开关 Y1SB1房间1启动按钮 X2 YV3房间3电磁阀开关 Y2SB2房间1关闭按钮 X3 H报警器（蜂鸣器） Y3HV3房间2感温探测器 X4 KM1喷淋泵 Y4HV4房间2感烟探测器 X5 KM2备用泵 Y5SB3房间2启动按钮 X6 HL1房间1报警灯 Y10SB4房间2关闭按钮 X7 HL2房间2报警灯 Y11HV5房间3感温探测器 X10 HL3房间3报警灯 Y12HV6房间3感烟探测器 X11 KM3干冰泵 Y13SB5房间3启动按钮 X12 KM4干粉泵 Y15SB6房间3关闭按钮 X13 KM5排烟机 Y16SB7系统复位按钮 X14SB8排烟按钮 X154.2.2 外部接线根据I/O分配表画出PLC外部接线图如图4.3所示： 图4.3 外部接线图FU是一个熔断器，它是一种短路保护器，对电路进行短路保护或严重的过载保护。HL1、HL2、HL3是三个LED灯，由于LED使用低压电源，供电电压选择24V，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源。其次它使用低压直流电驱动，具有负载小、干扰弱的优点。H是蜂鸣器，它采用直流电压供电，由于蜂鸣器的工作电流一般比较大，所以要利用放大电路来驱动。一般使用三极管来放大电流。 4.2.3 互锁电路图三个烟雾探测器互锁电路图如图4.4所示：图4.4 烟雾探测器互锁电路图烟雾传感器HV2得电，使电磁阀YV1工作，同时HV2的常闭触头断开，保证YV2和YV3不得电；烟雾传感器HV4得电，使电磁阀YV2工作，同时HV4的常闭触头断开，保证YV1和YV3不得电；烟雾传感器HV6得电，使电磁阀YV3工作，同时HV6的常闭触头断开，保证YV1和YV2不得电。烟雾探测器的互锁设置，能够避免因烟雾的扩散导致的误报现象，可以减少误报率。按下复位按钮SB7，系统失电复位。第5章 自动报警喷水灭火系统的软件设计5.1 PLC程序的控制要求系统电源接通后，当房间1中的烟雾或温度探测器自动探测到火灾信号（烟雾或温度）或者保安人员按下启动按钮后，报警系统立即启动，对应的报警灯亮，报警蜂鸣器工作，灭火系统启动（1号仓库采用干粉灭火）。若报警后5秒干粉泵仍未工作备用泵工作，持续工作10分钟后若传感器检测不到火灾信号或者按下关闭按钮，房间1自动报警灭火系统将关闭，干粉泵关闭。若10分钟后火未灭则重复上述动作。系统电源接通后，当房间2中的烟雾或温度探测器自动探测到火灾信号（烟雾或温度）或者保安人员按下启动按钮后，报警系统立即启动，对应的报警灯亮，报警蜂鸣器工作，灭火系统启动(2号仓库采用干冰灭火）。若报警后5秒干粉泵仍未工作备用泵工作，持续工作10分钟后若传感器检测不到火灾信号或者按下关闭按钮，房间2自动报警灭火系统将关闭，干冰泵关闭。若10分钟后火未灭则重复上述动作。系统电源接通后，当房间3中的烟雾或温度探测器自动探测到火灾信号（烟雾或温度）或者保安人员按下启动按钮后，报警系统立即启动，对应的报警灯亮，报警蜂鸣器工作，灭火系统启动(3号仓库采用干冰灭火）。若报警后5秒喷淋泵仍未工作备用泵工作，持续工作10分钟后若传感器检测不到火灾信号或者按下关闭按钮，房间3自动报警灭火系统将关闭，喷淋泵关闭。若10分钟后火未灭则重复上述动作。在3个自动报警灭火房间中，如有一个房间的感烟探测器首先发现烟雾信号，启动了该房间的自动报警灭火系统，那么其余两个房间的感烟探测器在探测到火灾信号后，将不能启动该房间的自动报警灭火系统，避免因烟雾扩散而引起的错误报警与灭火。当3个自动报警灭火房间中，有一个或一个以上的自动报警被启动，干粉泵、干冰泵、喷淋泵其中的一个将自动启动；干粉泵、干冰泵、喷淋泵因故障停止运转时，延时5s后，备用泵自动启动，自动报警喷水灭火系统的连续工作时间不超过10min。当按下复位按钮，系统复位，恢复到初始状态。5.2 编程方法思路介绍在该设计中主要采用中间继电器和定时器通过一定的时序逻辑组合来完成本次的程序设计。依据程序控制要求，自动灭火系统监控程序即为三个程序的并联组合，且三个区域的感烟探测器互锁，这就避免了因烟雾在仓库中的扩散而引起其它区域的误报警灭火。整体程序简单而不繁琐，功能网络清晰。5.3 系统流程图整个程序总的流程如图5.1所示：图5.1 系统流程图5.4 PLC程序说明（1）房间1自动报警灭火系统的启停在该程序中，该区域自动报警灭火系统的启动由感温探测器X0、感烟探测器X1或启动按钮X2来实现，只要它们中间有一个闭合，该区域的报警系统立即启动并自锁，灭火系统电磁阀Y0启动；当按下停止按钮X3，该区域自动报警灭火系统关闭。（2）房间2自动报警灭火系统的启停在该程序中，该区域自动报警灭火系统的启动由感温探测器X4、感烟探测器X5或启动按钮X6来实现，只要它们中间有一个闭合，该区域的报警系统立即启动并自锁，灭火系统电磁阀Y1启动；当按下停止按钮X7，该区域自动报警灭火系统关闭。（3）房间3自动报警灭火系统的启停在该程序中，该区域自动报警灭火系统的启动由感温探测器X10、感烟探测器X11或启动按钮X12来实现，只要它们中间有一个闭合，该区域的报警系统立即启动并自锁，灭火系统电磁阀Y3启动；当按下停止按钮X13，该区域自动报警灭火系统关闭。（4）喷淋泵的启停 喷淋泵的启动由三个区域的灭火系统电磁阀Y0、电磁阀Y1、电磁阀Y2来实现，只要它们中有一个被启动，其常开触点闭合，干粉泵、干冰泵、喷淋泵自动启动；干粉泵、干冰泵、喷淋泵存在故障时，延时5s后，备用泵Y5自动启动；自动报警喷水灭火系统工作10min后自动停止。（5）系统复位 当按下复位按钮（X14），系统复位，感烟探测器之间取消互锁，恢复其探测启动自己所控制的自动报警灭火系统的功能，这就避免了在火灾扑灭关闭相关的自动报警灭火系统之后，由于仓库中还存在烟雾，各房间感烟探测器二次启动自己所属区域的自动报警灭火系统。（程序梯形图详细见附录） 结束语通过本次毕业设计，我初步试着用自己所学的专业知识，设计出程序和硬件系统，进一步了解了PLC控制系统的设计方法，提高了自己的编程能力，但同时也让我看到自身知识的贫乏，很多方面还需要加强努力，体会到网络资源的丰富，找资料也需要技术，开拓了眼界，并为以后查找资料垫定了基础。本次设计的自动报警喷水灭火系统采用了报警延时启动灭火系统的控制模式，减少了因系统误报给用户带来的损失，同时在本次控制系统的设计中还采用了感烟探测器之间的互锁控制模式，这就避免了因烟雾在仓库中的扩散而引起其它房间的误报，减少了系统的误报率。且在本次设计中采用了两台喷淋泵，一台工作，一台备用，增强了系统的可靠性。这次毕业设计让我明白了一个设计的完成并不只是了解某一方面的知识就够了，还需要了解和掌握与之有密切关系的其它课程。同时让我学会了调查研究的方法，提高了运用工具书的能力，使我初步掌握了科学研究的基本方法和思路。 致 谢在做毕业设计的这个过程中，让我对自己所学的知识有了更多的了解，同时也看到了自己很多不足的地方。在这个过程中，我遇到了许多的问题，但是都一一解决了，我要感谢杨漾老师，在将近2个月的时间内，杨老师始终给予我耐心的指导和鼓励，帮助我解决了不少的难题。同时我也要感谢我的同学，感谢他们对我的支持和关心，在我觉得困惑的时候给我的帮助，使我能够顺利完成这次毕业设计。做毕业设计，对我来说是一次非常难得的经历，因为在这个过程里我不仅学到知识还学到了待人处世的方法。希望以后我能够更加的努力，不辜负老师的教导以及家人的期望。参考文献1 孙振强.可编程控制器原理及应用教程M.北京：清华大学出版社，20082 汤自春.PLC原理及应用技术M.北京：高等教育出版社，20063 王永华.现代电气控制及PLC技术M.北京：北京航空航天大学出版社，2003 4 易传禄.可编程控制器应用指南M.上海：上海科普出版社，20025 李念慈，李悦，余威.自动喷水灭火系统M.北京：中国建筑工业出版社，20096 王学谦，岳庚吉.建筑消防百问M.北京：中国建筑工业出版社，2009附录： 程序梯形图 第 23 页 共 27 页