运用PLC设计火灾自动报警系统毕业论文指点下

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PLC火灾自动报警控制暑号 张燕生口 摘要:本文提出了一种由可编程控制器(PLC)控 制的火灾自动探测报警控制器。将烟感、温度探测 器接入PLC，经PLC逻辑判断，经专用声光报警集 成电路来进行火灾报警、异常报警(烟感、温感其 中之一动作)、故障报警，并发出不同的声光信号、 显示出事故类型及位置。本控制器适用于总建筑面 积不超过100om2的各种地方，如图书馆、档案馆、 计算机房等处。由于PLC系统集成度高、杭干扰性 强、编程简单、系统便于开发和维护及升级，因此 其结构简单、可靠性强、开发使用及维护的成本都 很低，便于推广。 关键词:可编程控制器;火灾自动报警;烟感探头; 温感探头;自动监测 室内烟雾及温度的突变进行报警。 2、如探测器遗落，布线故障，内部元件损坏能 发生故障声光报警。 3、如两只探测器中有一个动作表示室内有异常 现象(如烟雾浓度过大或室内温差过大)，该装置 能发出异常报警信号，令值班人员到现场处理。 4、如烟感、温感探测器同时动作说明有火灾， 该装置发出火灾报警。 5、故障、异常、火灾报警的声光各不相同，有 明显的区别，并能准确地显示出事故类型及位置。 6、留有接口，便于以后的系统维护和升级。 一、引言 近几年来建筑事业发展迅猛，现代建筑中要求 具备火灾报警以至自动消防系统，目前国内厂家生 产的还是以晶体管、小规模集成电路或单片机为基 础的产品，其系统复杂、成本高，不易维护，因此 我提出一种由PLC控制的火灾自动报警控制器的设 想，其系统简单、成本适中、易于系统维护和升级。 该装置能满足以下要求: 1、该装置具有烟感探测器及温感探测器，能对 二、系统组成与工作原理 系统硬件原理如图1所示。1为探测器，包括 温感和烟感实现各种信息的采集;2为PLC控制器， 实现逻辑判断和控制;3为电源，提供24V直流电 源;4报警显示盘，能够准确地显示出事故发生的 类型及位置;5为声光报警电路，发出三种不同的 声光报警信号。PLC不断地发出探测信号到探测器 上，其反馈信号由PLC采集并判断是正常、故障、 异常、火灾四种情况哪一种，然后控制声光报警电 路。 1、探测器 传感器世界2000.7—27 技术与应用 Teehnology&APPlieation加州细映眨翻的翔以吐切~ (1)温感探测器采用机械式差定温探测器。这种 探测器结构简单，灵敏度高，适于温度变化小的场 所。它是膨胀系数不同的双金属片组成，当温度变 化时，由于两种金属片会产生弯曲，因而使触点接 通。温感探测器信号探测的工作原理如图2(a)所示。 温度探测器K有三个接线端子，l是检查线，检查 探测器是否有故障;2是电源线;3是信号线，如温 度探测器动作，信号可从此线发出。平时在检查线 上加以矩形波信号，如图2(b)，高电平为检查周期， 由图2(a)可知，1端为高电平则3端信号线输出也为 高电平此为正常，反之如l端为高电平而在3端为 低电平，则表明温感有故障，故可以根据检查周期 3端信号线上的电平高低来检查探测器是否正常。 在探测周期1端无电压，如温感未动作(K未闭合)， 则信号线3端也应无电平输出，当有温度变化温感 动作K触头闭合，即使1端无电平输入，3端信号 线也有电平输出，此电平就是电源电压，故在探测 周期可根据3端的电压来判断温感是否动作。故根 据检查线上不同周期，信号线3上是否输出电平来 判断探测器是否丢失或断线，以及室内温度是否异 常。 吧吧县叠叠叠叠叠叠叠叠图图1系统硬件原理图光光光22222222222222222PLCCCCC报警电路路路lllll探测器器器器器器器器器器器 111检查线线 222电源线线 333信号线线 (((a)温度探测器接线端端 一一少蔺匕燮J藤-L塑习习 卜卜一水一一一神卜弓岭一一今}}} (((b)检查线上的矩形波波 图图2温度等效线图及波形形 (2)烟感探测器采用离子式感烟传感器。图3(a) 为离子烟感传感器的原理图，图3(b)为工作电压波 形图。它由1检查电离室、2补偿电离室、3信号放 大电路、4开关转换电路、5火灾模拟检查电路以及 6故障自动监测电路等组成。当无烟时，补偿室和 检查室的电压几乎相等:而当有烟时，烟进入检查 室，使电离电荷迁移速度降低，电离电流减少，监 测室的等效阻抗增加，而补偿室内阻抗保持不变， 因而引起电离室分压比的变化，在信号放大回路输 入端产生电压△V，此电压增加到一定值时，开关 转换电路即动作，发出报警信号并使确认灯亮。 为了防止传感器至控制器间发生电路断线、接 触不良、传感器丢失等问题发生，设有故障自动监 测电路。当发生上述情况之一时，故障监测电路动 作并发出报警信号，为防止探测器内部元件损坏而 引起误报。传感器设有火灾模拟检查电路，定期通 以电平，在信号端应有信号发生，否则应报传感器 故障。由图3(b)工作电压波形图可知在传感器检查 线上加以矩形电压波形，如传感器正常则信号线上 电平与检查线波形相同。如传感器内部元件损坏或 断线则不论检查线上电压如何，信号线上的电压皆 无电压，即为故障状态。而当检查线无电平输入时， 信号线上仍有电压输出则表明烟感探测器己动作。 2、PLC控制系统 PLC采用日本欧姆龙(OMRON)公司的C20 可编程控制器。其输入端0000一0015分别接入各室 的烟、温感信号线(至多16个)。输出端0500输 出一个矩形波信号接到各室的烟、温感检查线， 0501一0503接到声光报警器上发出不同的声光信号， 0501一0508接到报警显示盘上，显示事故类型及地 址。 3、报警显示盘 报警显示盘的面板如图5所示。由PLC输出端 0501一0505发出的状态信号送至报警显示盘，可以显 示出烟、温感异常或故障或火灾状态，并且由 0506一0509发出的四位地址信号送至显示盘，可以显 示具体地址(至多8个)。 SenSOrWOrjd2D00.7 ~~甘胜切汹 技术与应用 Teehnology&APPlieation 白匕，. 翔叹奢7U一 A检查线 B电源线 6故障自动全爹包客 确认灯检查电离室 信号放大电 5火灾模拟 检查电路 4故障自动 监测电路 2补偿电离室C信号线 D地线 (a)离子烟感探测器原理 检查线 一一门 一一-习 信号线(正常) 信号线(故障) 信号线(异常) (b)工作电压波形 图3离子烟感探测器原理图及波形 烟信1 温信1 0000 C20 0500+黔号接至传感器的检查线05011井.军r~~~~， 烟信2 温信2 00020502 0503 系统采用模块化结构，编程使用用梯形图语言，因 此其系统非常便于维护，功能扩展性强、升级容易 且成本低。 声光报警 0504 INPUI， 0014 0015 24V 0505 OUTPUT0506 0507 报警 显示盘 烟信… 温信… +24V 0508 0509 地 熬 蕊落夏漂 石刃、 地址b 地址c/ 地址.材 地 图4PLC系统原理图 }}}}亚亘三三二}、心}}}}}}}}}}}}}以以二巫亘』砂灰才口口}心心心心心 }}}匡巫巫』可农八口口}常门门门门……巨画巫三口冽’{口门门门门门 巨巨巨画巫三口冽’显示盘面板板板 烟烟烟烟感故障障障障障障障障障障 PLCFireAutoalarm Abstraet:Thisartieleofl七rsusaninstrumenioffireallto 一alanneontrolledbyPLC.Itreeeivesfiresignalby smokedeteetorandtemPeraturedeteetor，andanalyses logie，thenissuesdifferentlight&soundsignalsand statusmessages:FireAlarlll，UnusualAlert，FaultAlert， andshowsthePlaces.ThisinstrumenteanbeaPPliedtotheplaceswhiehareaIessthan100omZ，forexample， libraries，arehivesandeomPuterroomsete二This instrumenihassimPlestruetUreand15reliable，andean bedeveloped，maintainedandPopularizedeasilyand eheaply，beeauseofifshighintegratedandanti一amminglevel，modularsystems如etureand15easytobe programmed. Keywords:progr田的mableLogiealController，Fire Autoalarlll，SmokeDeteetor，TemPeratureDeteetor， Aut0IT10llitor一 三、总结 本火灾自动报警控制器不同于其他的专用火灾 报警控制器之处就在于它是采用PLC为控制核心， 作者简介 张燕生:中国煤田物探研究院，河北泳州072750 读者服务卡编号008口 传感器世界2000.7