基于plc的火灾自动报警系统设计

目录绪论 (1)第一章火灾自动报警系统简介 (3)1.1 火灾自动报警系统的概述及组成 (3)1.2 火灾探测器功能及分类 (3)1.3 火灾自动报警系统的设计要求 (4)第二章控制系统的设计要求 (6)2.1 区域报警控制器 (6)2.2 集中报警控制器 (7)2.3 控制中心报警系统 (7)第三章PLC简介 (9)3.1 PLC的定义及由来 (9)3.2 PLC的分类、特点及应用 (9)3.3 PLC的组成 (10)3.4 PLC的工作过程与工作原理 (12)第四章火灾自动报警系统 (13)4.1 超市的建筑状况及防火分区的划分依据 (13)4.2 探测区域与报警区域的划分 (14)4.2.1 探测区域的划分 (14)4.2.2 报警区域的划分 (14)4.3 火灾探测器的选择、计算 (14)4.4 PLC型号的选择 (16)4.5 消防联动系统 (16)4.5.1 电动机的配置情况及其控制 (18)4.5.2 主要电气元件的作用 (18)4.5.3 线路工作原理分析 (21)4.6 防排烟系统的设计 (23)4.7 广播系统的设计 (24)4.8 小结 (25)致谢 (26)参考文献 (27)绪论一、课题研究的相关背景“预防火灾是全社会的共同责任”是每年全国“119”消防宣传日活动不变的主题和要求。

消防安全工作直接关系着社会经济的发展，涉及千家万户的安全。

我们国家历来十分重视消防工作，“隐患险于明火，防范胜于救灾，责任重于泰山”这三句话高度阐明了火灾预防工作的重要性。

我们需要平安的生活、平安的世界，只有这样我们的生活才能真正变得丰富多彩。

如果没有消防安全，我们已获得的物质成果就会遭到毁灭；如果没有消防安全，我们就无法进行正常的生产和生活。

因此，设计一套可靠性高、操作简单的消防系统显得尤为重要。

二、选题的目的和意义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。

而如今的大型超市集蔬菜、衣服、家电等一体，几乎满足了人们的各方面需求，因此消除超市的火灾隐患十分重要。

我国的火灾自动报警控制系统经历了从无到有、从简单到复杂的发展过程，其智能化程度也越来越高。

但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。

而在商品密集的大型生活超市中，需要设置一种单一或区域联网、廉价实用的火灾自动探测报警装置，因此，研制一种结构简单、价格低廉的语音数字联网火灾报警器是非常必要的，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。

三、国内外的发展状况19世纪中叶之前世界上的古老城镇一直是由瞭望员站在瞭望塔上观察火焰，发现火灾，用报警声向人们报警，并通知人们或消防队灭火，此种报警方式一直沿用了很久。

到了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警装置。

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警发射装置。

1852年安装在波士顿，从此城镇火灾报警向前迈进了一大步。

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50年代，美国哈佛大学的艾蒙斯教授提出了火灾模块化的理论，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。

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，该系统的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干扰性，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，经过了三十几年的发展，国内的火灾报警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,而且资金缺乏，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——国产化一—仿制——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。

四、主要研究内容本设计是针对大型生活超市的火灾自动报警系统，该系统主要由检测子系统、中央控制器、报警子系统和灭火子系统四个部分组成。

为了提高系统稳定性，减少误报和漏报，本系统采用了感温和感烟两种传感器，能同时根据情况发出火灾信号。

报警子系统主要采用喇叭式和灯闪烁式两种方案，本系统采用喇叭式报警，便于长距离的火灾信号传递，而且能快速疏散超市中的顾客。

第一章火灾自动报警系统简介1.1 火灾自动报警系统的概述及组成火灾自动报警系统能够在火灾初期，将燃烧产生的烟雾、热量和光辐射等物理量，通过感温、感烟和感光等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，记录火灾发生的时间。

火灾自动报警系统的组成形式多种多样，它的发展目前可分为四个阶段：(1)多线制开关量式火灾探测报警系统。

其主要特点是：简单、成本低。

这是第一代产品，无法排除环境和其他因素的影响，所以目前国内极少数厂家生产，它基本上已处于被淘汰状态。

(2)总线制可寻址开关量式火灾探测报警系统。

其优点是省钱、省工。

这是第二代产品，尤其是二总线制开关量式探测报警系统目前正被大量使用。

(3)模拟量传输式智能火灾报警系统。

这是第三代产品。

目前我国已经开始从传统的开关量式火灾探测报警技术，跨入具有先进水平的模拟量式智能火灾探测报警技术的新阶段，它的系统的误报率降低到最低限度，并大幅度地提高了报警的准确度和可靠性。

(4)分布智能火灾报警系统这是第四代产品。

探测器具有相当于人的感觉器官，可对火灾信号进行分析和智能处理，做出恰当的判断，然后将这些判断信息传给控制器，控制器相当于人的大脑，既能接收探测器送来的信息，也能对探测器的运行状态进行监视和控制，由于探测部分和控制部分的双重智能处理，使系统运行能力大大提高。

火灾自动报警系统是由触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置、区域报警控制器、集中报警控制器、电源和配电电路组成。

在火灾自动报警系统中，自动或手动产生火灾报警信号的器件称为触发件，主要包括火灾探测器和手动火灾报警按钮。

1.2 火灾探测器功能及分类火灾探测器是火灾报警系统的“感觉器官”，它能对火灾的特征物理量如温度、烟雾、气体和光强等转换成电信号，并立即产生火灾报警信号，或向控制装置发出信号。

火灾探测器是火灾自动报警器的关键元件，它的稳定性、可靠性和灵敏度等技术指标会受到诸多因素的影响，因此火灾探测的选择和布置应严格按照规范进行。

根据不同的火灾探测方法可构成相应的火灾探测器，按照其待测的火灾参数不同可以划分为感烟式、感温式、感光式火灾探测器和可燃气体探测器，以及烟温、烟光、烟温光等复合式火灾探测器。

(1)感烟火灾探测器是利用一个小型烟雾传感器，一般情况下制成点型结构，主要有离子式和散射光式两种类型。

此外，感光式火灾探测器有点型和线性两种结构，其中线型结构一般制成主动红外对射式线性火灾探测器。

(2)感温式火灾探测器是利用一个点型或线缆型火灾参数传感器来响应其周围气流的异常温度和升温速率的火灾探测器，其结构有点型和线缆型两种，当前使用较为广泛的是点型电子感温火灾探测器和线缆型易熔金属感温火灾探测器。

(3)感光式火灾探测器是根据物质燃烧过程中火焰的特性和火焰的光辐射强度而构成的用于响应火灾时火焰光特性的火灾探测器，一般是制作成被动式紫外或红外火焰光探测器。

(4)可燃气体探测器是采用各种气敏元件或传感器来响应火灾初期物质燃烧产生的烟气体中某些气体浓度或液化石油气、天然气等环境中可燃气体浓度以及气体成分的探测器，一般其结构为点型，当前用于火灾探测的可燃气体探测器主要采用催化燃烧式或三端电化学式的探测原理。

(5)复合式火灾探测器是对两种或两种以上火灾参数响应的探测器，它有感烟感温式、感烟感光式、感温感光式等几种型式。

1.3 火灾自动报警系统的设计要求在火灾自动报警系统中，火灾探测器长年累月地检测被警戒的现场或对象，当被检测区域存在火灾隐患时，火灾探测器检测到火灾发生的烟雾、高温、火焰及火灾特有的气体等信号并转换成电信号，经过与正常状态阀值或参数模型分析比较，给出火灾报警信号，通过火灾报警控制器上的声光报警控制器显示装置显示出来，通知消防人员发生了火灾。

同时，火灾自动报警系统通过火灾报警控制器启动警报装置，告诫现场人员进行灭火操作或从火灾现场疏散；启动断电控制装置、防排烟设备、防火门、放火卷帘、消防电梯、火灾应急照明、消防电话等减灾装置，防止火势蔓延、控制火势和求助消防部门支援；启动消火栓、水幕及气体灭火系统及装置，及时扑灭火灾，减少损失。

一旦火灾被扑灭，整个火灾自动报警系统又回到正常监控状态。

显然，要使火灾自动报警系统充分发挥作用，对火灾实现拟人化的监测和分析判断，要求火灾自动报警系统将微电子技术、微机控制技术、智能数据处理技术等技术融入系统主机，因此我们可以将火灾自动报警系统的组成结构及功能关系绘出如图1-1：图1-1火灾自动报警系统结构图示第二章控制系统的设计要求随着科技的发展，火灾自动报警系统也由传统型向现代型发展，在现代型火灾自动报警中，主要有区域报警控制器、集中报警控制器和控制中心报警系统，前两种最为常见。

2.1 区域报警控制器区域火灾报警控制器就是局部范围的火灾报警控制器，比如说一个房间用一台区域火灾报警控制器，另一个房间也用一台区域火灾报警控制器，这两个房间的控制器又可以被集中报警控制器控制。

它是由电子元件组成的自动报警和监控装置。

当探测器检测到火灾信号，电子线路将火灾信号转换为电压或数字信号，通过导线传输到区域报警器，经过处理后发出声光报警信号，同时将火灾部位传输给集中报警控制器，适用于较小范围的保护。

有些区域报警控制器可单独组成系统进行消防灭火自动处理。

图2-1区域报警控制器区域报警控制器的设置应该符合以下的规定：(1)一个报警区域宜设置一台区域火灾报警控制器，系统中区域火灾报警控制不应超过两台。

(2)区域火灾报警控制器应设置在有人值班的房间或场所。

(3)系统中可设置消防联动控制设备。

(4)当用一台区域火灾报警控制器警戒多个楼层时，应在每个楼层的楼梯口或消防电梯前室等明显部位应设置识别着火楼层的灯光显示装置。