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1、/ 编号: 毕业论文(设计) 题 目 火灾自动报警系统的设计 指导教师 学生姓名 学 号 20080170 专 业 机械设计制造及其自动化 教学单位 德州学院机电工程系 （盖章）二O一二年四月三十日/目 录摘 要11 引言11.1 火灾自动报警系统的作用11.2 选题的目的和意义22 火灾自动报警系统简介22.1 火灾自动报警系统概述32.2 火灾自动报警系统的组成33 系统的设置43.1 区域报警控制系统43.2 集中报警控制系统53.3 控制中心报警系统64 PLC的选择与程序设定64.1 PLC的选择74.2 PLC 的程序设定85 火灾自动报警系统的设计95.1 系统的选型95.2 报
2、警区域和探测区域的划分95.3 火灾探测器的选择105.4 消防联动的设计12结束语16参考文献16谢 辞18/火灾自动报警系统的设计 （德州学院机电系，山东德州 253023）摘 要：火灾自动报警系统(AFAS)是当今现代化建筑中不可缺少的组成部分，在火灾发生初期它能及时的发出信号，为人们的生命和财产提供重要保障。火灾自动报警系统由触发器件、火灾报警控制器、火灾警报装置以及其他辅助功能装置组成，火灾发生时它把烟雾、温度等物理信号转变成电信号从而向人们发出警报,以便于人们尽早疏散，采取灭火措施。本设计通过对火灾自动报警系统以及消防联动的分析，将PLC技术应用到本系统中，以PLC为核心设计火灾自
3、动报警系统。关键词：火灾；PLC；自动报警；消防联动1 引言二十一世纪的今天，人类社会发展迅速，居民楼、大型商场，医院等各式建筑随处可见，但同时带来的还有突发事故发生时人们生命和财产的不安全性。火灾对人们生命和财产的威胁尤其严重，因此人们对火灾的预防愈发的重视。在一座建筑中安全有效的火灾自动报警系统是人们生命和财产的保障，设计出有效的火灾报警系统才能减少火灾给人类社会带来的损失。我国的火灾自动报警系统经历了从无到有、从简单到复杂的发展过程，其智能化程度也不断提高，但距离国际先进水平还有一定距离。随着社会和科技的不断进步，对于火灾自动报警系统的要求也越来越高，所以要充分认清现状，不断发展我国自主
4、研发的火灾自动报警系统。1.1 火灾自动报警系统的作用如今现代化建筑都朝着大型化、高层化及复杂化方向发展，消防问题也变得越来越重要，火灾自动报警系统应运而生。火灾自动报警系统综合运用计算机网络与戈火灾自动报警区域惊醒连接，以达到及时报警、及时灭火的目的。其主要功能包括：（1）自动接收火灾报警信号。在火灾发生的初期通过感温、感烟和感光等火灾探测器将火灾产生的烟雾、热量和光辐射等物理量转变成电信号，传递到火灾报警控制器。（2）显示火灾报警部位，发出火灾报警信号。火灾显示盘可以显示出火灾发生的位置，记录火灾发生的时间，并传递给火灾报警控制器。（3）火灾发生时，火灾自动报警系统可以通过双输入/输出模块
5、及双动作切换模块对消防泵和喷淋泵进行自动或手动控制，并接收状态信号，对排烟机进行控制。（4）火灾自动报警系统可以通过单输入/输出模块及切换模块切断有关部位为的非消防电源。（5）火灾自动报警系统可以显示消防电源，及水流指示器、湿式报警阀和信号阀的工作状态。（6）火灾自动报警系统可以显示保护对象的重点部位、疏散通道及消防设备所在位置的平面图等。1.2 选题的目的和意义 火灾给人类、社会和自然造成的伤害不断扩大，它不仅毁坏物资财产，造成社会秩序混乱，还直接威胁人们的生命安全，是威胁公共安全和社会发展的主要灾害之一。而良好的报警系统和及时的报警机制能够在第一时间内发现火灾的发生，并且在造成重大事故之前
6、控制住火情，大大降低生命和财产损失。火灾自动报警及消防联动系统，可以对火灾进行先期预报，这样可以做到及时扑灭、保障人的生命和财产安全。因而要加快改进开发出具有结构简单、性能稳定、实用方便、价格低廉的火灾自动报警系统。传统的火灾自动报警器多采用继电接触器控制，功能单一，线路复杂，接点多，容易发生故障，可靠性差。而PLC应用于火灾自动报警器具有以下优势：（1）可靠性。与传统的继电器逻辑控制系统相比，PLC可靠性的提高有以下原因：PLC不包含大量的活动部件和电子元器件，其接线相对很少；PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计；PLC有较强的易操作性，它具有编程简单、操作方便、维修容易等特点。与通用
7、的计算机控制系统比较，PLC可靠性提高的主要原因：PLC具有比通用计算机控制系统更简单的编程语言和更可靠的硬件；在PLC的硬件设计方面，采用了一系列提高可靠性的措施；在PLC的软件设计方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。（2）易操作性。PLC的易操作性表现在下列三个方面：操作方便；编程方便；维修方便。（3) 灵活性。PLC的灵活性表现在下列三方面：编程的灵活性；扩展的灵活性；操作的灵活性1。2 火灾自动报警系统简介火灾自动报警系统是为了预防火灾，减少火灾给人的生命和财产的损失而安装在建筑物内的消防设施，它与各火灾自动报警区域连接，以达到及时发现、及时灭火的作用。2.1 火灾自动报警系统概
8、述火灾自动报警系统（AFAS）是人们为预防火灾，减少火灾给社会带来的危害而应用于大型建筑内的火灾早期预警系统。由于其在消防工作中发挥的巨大作用而被广泛应用于商场、超市、医院等大型建筑。火灾自动报警系统工作原理如下图：图1 火灾自动报警系统工作原理图如图1安装在火灾报警区域的火灾探测器感知周围环境的温度、烟雾等物理量，并将其转换成电信号反馈给报警控制器，控制器将接收的信号与内存的正常整定值比较、确定火灾的发生。火灾发生时，控制器发出声光报警，并在报警显示器上显示出火灾发生的时间、地点等，同时控制器协调消防联动控制系统同步启动，按一系列预定的指令控制消防联动装置动作，向火灾发生的现场及相邻区域发出
9、警铃报警，各应急疏散指示灯同步开启，想人们指明逃离的通道，控制排烟系统及自动喷水系统启动。火灾自动报警系统通过以上步骤达到及时发现、及时灭火的目的2。PLC是一种数字运算操作的电子系统。PLC采用存储器是可编程序的存储器，存储器可储存逻辑运算、计算、定时、程序控制和算术运算等操作指令，并且通过模拟、式数字式的输入和输出控制各种类型的机器和生产飞的过程，PLC以及其有关的设备，都按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。2.2 火灾自动报警系统的组成火灾自动报警系统包括触发器件、火灾报警控制器、火灾警报装置以及其他辅助功能装置（消防控制设备、电源等）等组成部分。(1)触发器件。
10、在火灾自动报警系统中，能自动或者手动产生火灾报警信号的元器件称为触发器件，主要是指手动火灾报警按钮和火灾探测器。火灾探测器能感知火灾产生的烟雾、温度、热辐射等物理量并将其转换为电信号传递给火灾报警控制器。手动火灾报警按钮是手动方式启动火灾自动报警系统的装置。(2)火灾报警控制器。在火灾自动报警系统中，用来接收、显示和传递火灾报警信号，并能发出控制信号和具有其它辅助功能的控制指示设备称为火灾报警控制器。火灾报警控制器担负的任务有：监视探测器及系统自身的工作状态；为火灾探测器提供稳定的工作电源；进行声光报警；指示报警的具体位置及时间；接收、转换、处理火灾探测器输出的信号；执行相应辅助控制等。它是火
11、灾自动报警系统的核心组成部分。(3)火灾警报装置。在火灾自动报警系统中，能发出声、光等火灾警报信号的装置称为火灾警报装置。它以声、光等报警方式向报警区域发出火灾警报警信号，以警示人们迅速安全疏散、采取灭火救灾措施。(4)其它辅助功能装置。电源，火灾自动报警系统属于消防用电设备，其主电源应当采用消防电源，备用电采用蓄电池。消防控制设备包括自动灭火系统、防烟排烟系统等系统的控制装置的部分或全部3。3 系统的设置火灾自动报警系统的主要形式有：区域报警控制系统、集中报警控制系统和控制中心报警系统。3.1 区域报警控制系统图3 区域报警控制系统原理图如图3，区域报警控制系统是由区域火灾报警控制器和火灾探
12、测器等组成，或由火灾的控制器和火灾探测器等组成，功能简单的火灾自动报警系统。适用于较小范围的保护。3.2 集中报警控制系统图4 集中报警控制系统原理图如图4，集中报警控制系统是由集中火灾报警控制器、区域火灾报警控制器和火灾探测器等组成，或由火灾报警控制器、区域显示器和火灾探测器等组成，功能较复杂的火灾自动报警系统。当报警区域较多、区域报警控制器超过3台时，采用集中报警系统。集中报警系统至少有一台集中报警控制器和两台以上区域报警控制器集中报警控制器应设置有人值班的专用房间或消防班室内。3.3 控制中心报警系统图5 控制中心报警系统原理图如图5，控制中心报警系统是由消防控制室的消防控制设备、集中火
13、灾报警控制器、区域火灾报警控制器和火灾探测器等组成，或由消防控制室的消防控制设备、火灾报警控制器、区域显示器和火灾探测器等组成，有复杂功能的火灾自动报警系统。本系统的系统容量较大，功能齐全，这种系统比较适合用来保护大型建筑4。4 PLC的选择与程序设定 PLC是可编程序控制器的英文缩写，是一种数字式的电子装置。它使用可编程序的存储器来储存指令，实现逻辑运算、顺序运算、计数计时和算术运算等功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。4.1 PLC的选择(1)PLC的组成PLC主要由中央处理单元（CPU）、存储器、输入、输出、编程器等部分组成。(2)PLC的工作原理PLC是按照下面的过程进行工作：收集
14、工作现场的信息：在系统软件的控制下，依次扫描各输入点的状态；执行程序：按顺序扫描用户程序中的各条指令，按照输入的状态和指令内容进行逻辑运算；输出控制信号：根据逻辑运算的结果，输出状态寄存器向各输出点并行发出相应的控制信号，实现所要求的逻辑控制功能。上面的过程完成后，又重新开始，反复执行。在每次扫描开始时先执行一次自诊断程序，如果发现故障，PLC执行关机程序，保留现行的工作状态，关断所有输入点，停机。如果没发现故障，PLC会继续扫描，检查是否有编程器等的通信请求。处理完通信之后，PLC会继续往下扫描，输入现场信息，顺序执行用户程序，输出控制信号，完成一个扫描周期。然后又从自诊断开始，进行下一轮的扫描。PLC就是这样不断反复地循环，实现对机器的连续控制5。(3)PLC控制火灾自动报警系统的原理图见下图：图2 PLC火灾自动报警系统工作原理图(4)PLC的选用本火灾自动报警系统选用西门子公司的SIEMENS S7-200系列的PLC，这个系列的PLC具有结构紧凑、可扩展性强、指令集丰富、模块化等特点，可满足比较复杂的控制系统的要求。4.2 PLC 的程序设定(1)火灾自动报警系统PLC梯形图：图6 火灾自动报警系统控制梯形图(2)火灾自动报警系统PLC I/O图:如下图为火灾自动
