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1、人才培养模式改革和开放教育试点毕业设计（作业）安徽广播电视大学毕业设计(作业)分校名称 安庆电大 教学点名称 直 属 年级名称 08秋 专业名称 机械制造与设计及其自动化 课题名称 基于S7-300 PLC稳高压消防水系统设计 学生学号 081090570 学生姓名 吴 晓 明 指导教师 劳 志 鸿 2010 年 12 月 10 日基于S7-300 PLC稳高压消防水系统设计摘要：本文介绍了稳高压消防水系统的基本原理以及稳高压消防系统的硬件和软件构成，说明了S7-300 PLC在稳高压消防水系统中PLC的控制角色。本系统的整体设计思路和功能，从满足消防规范和现场需要为起点，统筹考虑了现场消防系
2、统的各种工作状态，确保整个消防水系统安全可靠，操作简便实用，解决了老消防系统不能满足现在日益提高消防规范的问题，提高了整个系统快速反应能力。目前石油石化行业等重点易燃易爆场所，都广泛使用PLC控制系统的稳高压消防技术，随着西门子S7系统PLC产品的性能和功能不断提高和完善，S7-300 PLC在稳高压消防系统中得到广泛使用。本文重点通过S7-300 PLC控制稳高压电机降压启动技术，以及对大功率消防泵启动和使用的冗余控制，使得整个消防系统安全可靠性大大改善。同时考虑了设备检修的方便性，使得整个系统可维护性也得到了极大的改善。关键字：PLC 稳高压 星三角降压启动Stable high pres
3、sure firefight water system design based on S7-300 PLCAbstract:This design introduced the basic principle of stable high pressure firefight water system，and the constitution of hardware and software.explained that S7-300 PLC role in steady high pressure fire fight water system controling. The overal
4、l design thinking and function of this system, from satisfying firefight standard necessary and the physically demand on the scene,integrated that various work status of firefight system on the scene, ensure the whole fire fight water system safety credibility, operate simple practical, solved the p
5、roblem that the old fire fight system can not satisfy standard necessary that improved day by day now, improve the whole system to quickly respond ability.Currently The petroleum&petrochemical profession and other easily burning explosion point , extensively use technique that PLC to control steady
6、high pressure fire fight system. function and ability of Siemens family product continuously improv , S7-300 PLCs get an extensive use in the system at the steady high pressure fire fight.This text particularly explain that S7-300 PLCs control steady high pressure electrical motor reduce the voltage
7、 to start technique, and redundancy firefight high voltage electric motors run sequence，make the safe and dependable of the whole fire fight system consumedly improve，Considered at the same time the equipments checking and fixing convenience, make the whole system supporting also get a tremendous im
8、provement.Key words:The PLC；steady high pressure；star and traingle start1、稳高压消防水系统工作原理及工艺流程1.1 设计目的安庆石化液化气罐区消防水系统是安庆石化建厂初期建成使用，因使用年限已久部分系统管线老化，老的临高压消防系统已不能适应新的重点危险区域防火规范的要求，为保障重点消防区域的消防安全需要，对老的消防水系统进行改造。改造后新系统采用S7-300PLC为主要控制核心，通过外部开关元件高速准确的输入信号，经PLC内部高效运算处理，输出使稳压泵和消防泵工作的控制信号，增强消防水系统的快速响应能力，保证整个易燃易爆
9、区域的消防安全。1.2 系统工艺要求新的稳高压消防水系统的基本要求是： 在系统正常工作非火灾状况下，系统管网消防水的压力在PLC的控制下，稳高压在稳压泵工作压力区间内保持正常波动； 稳压泵在系统微量泄漏补水状态下，稳压泵采用星三角启动技术，避免因稳压泵的长期使用环境下经常性启动冲击电流大损坏泵电机； 消防主泵在火灾事故状态下，通过PLC控制器为高压消防泵电机提供消防泵启动信号； 雨淋阀组传动装置能敏感检测现场火灾事故状态，传动装置能快速通过雨淋阀组控制部分打开主阀门，送出大量消防水； 整个稳高压消防系统工作区属重要消防控制区域，因此整个系统的稳高压泵、消防主泵、雨淋阀组采取冗余设置，采用一用一
10、备技术，在主泵不能启动情况下，迅速切换到备用泵。1.3 稳高压消防系统组成和基本工作原理1.3.1 稳高压消防系统组成整个消防系统蓄水池通过整个工厂的系统管网给予补水，蓄水池液位通过液位控制开关提供PLC输入信号，当低于设定的最高液位时，PLC输出进水控制信号，打开蓄水池进水阀门注水，当蓄水池液位高于设定的最高液位时，PLC输出关闭进水阀门信号。稳压泵在稳高压设定工作压力区间内对系统消防管网微量泄漏进行补水稳定压力，通过PLC提供稳压泵开停信号启动和关闭稳压泵，维持稳高压系统在非常消防状态下的系统压力，消防泵在系统管网压力低于消防泵启动临界压力时，通过PLC输出的开停信号来启动和关闭消防泵电机
11、，为系统提供事故状态下消防水供应，雨淋阀组传动装置对温度敏感的小玻璃球在火灾状况下爆裂，控制雨淋阀组打开主阀门，送出大量消防水。1.3.2 稳高压消防系统基本工作原理 在稳高压系统正常工作状态下，整个系统管网微量泄漏导致系统管网压力下降，但这种压力压力下降是非常缓慢，下降曲线是非常平缓的，当低于稳压泵启动临界压力时，系统管网与稳压泵工作压力对应的压力开关送给PLC开关量信号，PLC处理后送出一启动稳压泵信号； 当在事故状态时，系统管网大量失水，整个系统管网压力瞬间急剧下降，稳压泵的供水远不能满足系统管网压力上升的需求，系统管网压力下降至消防泵相对应的压力开关动作，送给PLC开关量信号，PLC处
12、理后送出启动消防泵信号； 系统上连接有温度传感器、压力传感器、液位传感器，通过模拟I/O模块输入，经PLC处理后通过通信模块，输出至上位计算机； 整个系统管网压力设定：稳压泵工作压力区间1.0-1.1Mpa,消防泵启动临界压力为0.7Mpa,整个系统最高压力不得高于1.25Mpa。2、PLC概述2.1、PLC的基本组成PLC控制系统的硬件简化框图如下图所示，大体可分为四个部分：中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出部分、电源。用户输入设备输入模块中央处理器存储器电源模块输出模块用户输出设备外部设备 中央处理器(CPU)CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用,每套PLC至少有一个CPU，它按P
13、LC的系统程序赋予的功能接收并存储用户编写的程序和各种数据，采用周期性扫描方式收集现场各种传感器送来的状态或数据，从用户程序存储器中逐条读取指令，经分析运算后，再按指令要求产生相应的控制信号，控制相关的控制电路，CPU通过地址总线、数据总线与输入/输出接口电路相连接，CPU的速度和内存容量是PLC的重要参数，它决定着PLC的工作速度，I/O数量及软件容量，限制着控制规模。 存储器存储器是相当于人体大脑的具有记忆功能的半导体集成电路，主要存放系统程序、用户程序和运行数据的相关单元，存储器主要包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)，RAM在使用过程中可以读取和写入，ROM在使用过程中只
14、能读取，由于PLC的软件由系统软件和用户软件构成，所以PLC的存储器可分为系统程序存储区和用户程序存储区，不同类型的PLC其存储容量各不相同。 输入/输出(I/O)模块 输入/输出模块是CPU与现场I/O设备或其它外部设备联系的桥梁，I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入临时暂存器反映input信号状态，输出反映输出锁存器状态，输入模块将电信号变换成数字信号进入内部系统，输出模块刚好相反，I/O模块分为开关量输入/输出(DI/DO)和模拟量输入/输出(AI/AO)模块，对开关量来说，按电压水平分有AC220V、AC110V、DC24V，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离，对于模拟量I/
15、O按信号类型分有电流型(4-20mA),电压型(0-10V、0-5V、-10V-10V),采样精度可以按12bit、14bit、16bit,但采样精度越高，会影响PLC系统执行指令时间。 电源模块PLC都配有开关式冗余电源模块，主要为系统及各模块集成电路提供工作电源，有关还为输入/输出电路提供24V工作电源，电源模块的电源输入类型有交流220V、110V和直流24V。2.2 PLC的主要性能指标 存储容量 存储容量是指用户程序存储器的容量，如果用户程序存储器的容量空间比较大，可以编制出功能更多的复杂用户程序。一般来说，小型PLC的用户存储器容量为几千字，而大型机的用户存储器容量为几万字。 I/O点数 输入/输出（I/O）点数是PLC可以接受的输入信号和输出信号的总和，是衡量PLC性能的重要指标。I/O点数越多，外部可接的输入设备和输出设备就越多，控制规模就越大。 扫描速度扫描速度是指PLC执行用户程序的速度，是衡量PLC性能的重要指标。
