基于PLC的火灾报警器设计.doc
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《建筑电气控制技术》课程设计报告
题目基于 PLC的火灾报警器设计
学院（部）电子与控制工程学院
专业
班级
学生姓名
学号
12月19日至12月30日共2周
指导教师（签字）
基于PLC的火灾报警器设计
摘要随着社会的进步，人们对物质生活水平的要求日益增加，简单的住房模式已经不能满足广大人民群众的要求，因此当下的使用性房屋在房屋安全和防火报警上有了更高的要求，由于科技的进步，如今提出了一种由可编程控制器（PLC）控制的房屋红外感应监控系统和火灾自动探测报警控制器。
在房屋红外感应警报系统中（光电检测开关），实现对门，窗，屋顶的监控。
在火灾自动报警系统中，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）。
鉴于如今器件稳定性和安全性极好，此处不考虑其故障。
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PLC；光电检测开关和火灾自动报警;烟感探头;温感探头;自动监测；
因此我提出一种由PLC控制的光电检测开关和火灾自动报警的设想，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，能对室内烟雾及温度的突变进行报警。
2.当有一个探测器有感应时，都会触发警报，引起有关人员的注意。
3.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的同时喷头开始放水灭火。
4.如果有人或物触发光电检测开关，那么光电检测开关会发送一个信号给PLC，实现监控和报警。
5.需要使用器件表（假设有4个房间，每个房间布置烟雾检测器和温度检测器各一个）后附
一．光电检测综述
1、门、窗及天花板装有光电开关7个，可以自动检测入侵者，3s后发出警报。
PLCplcPLC
光电开关
声光报警器
电源
二．火灾自动报警系统
这次设计的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
2、有8个火灾报警器，4个喷淋头。
喷淋头
火灾报警器
.
PLC
电源
1、检测器的采用
（1）温感探测器采用机械式差定温探测器。
差定温式火灾探测器结合了定温式和差温式两种感温作用原理并将两种探测器结构组合在一起。
在消防工程中，常见的差定温式火灾探测器是将差温式，定温式两种感温火灾探测器组装结合在一起，兼有两者的功能，若其中某一功能失效，则另一种功能仍然起作用。
因此，大大提高了火灾监测的可靠性。
差定温式火灾探测器一般多是膜盒式或热敏半导体电阻式等点型结构的组合式火灾探测器。
它是膨胀系数不同的双金属片组成,当温度变化时,超过设定值时，或者变化速度超过设定值时，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。
差定温式火灾探测器
温感探测器信号探测的工作原理如图2（a）
温感探测器信号探测的工作波形图2（b）
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。
离子烟感传感器的原理图3（a）
工作电压波形图3（b）
三、设计完成后提交的文件和图表
1.手绘电气原理图
2.手写指令语句表
3.手绘梯形图
I/O分配表
I（输入）
O（输出）
光电监测开关1
00004
警报1（光电报警）
01011
光电监测开关2
00005
警报2（火灾报警）
01012
光电监测开关3
00006
房间1火警指示灯
01101
光电监测开关4
00007
房间2火警指示灯
01102
光电监测开关5
00008
房间3火警指示灯
01103
光电监测开关6
00009
房间4火警指示灯
01104
光电监测开关7
00010
烟雾检测器1
00050
烟雾检测器2
00051
烟雾检测器3
00052
烟雾检测器4
00053
喷淋头1
01201
温度检测器1
00060
喷淋头2
01202
温度检测器2
00061
喷淋头3
01203
温度检测器3
00062
喷淋头4
01204
温度检测器4
00063
光电监测系统开始按钮
00001
光电监测系统停止按钮
00002
光电开关位置显示灯1
01002
光电监测系统急停按钮
00011
光电开关位置显示灯2
01003
光电开关位置显示灯3
01004
光电开关位置显示灯4
01005
火灾报警系统开始按钮
00013
光电开关位置显示灯5
01006
火灾报警系统停止按钮
00014
光电开关位置显示灯6
01007
光电开关位置显示灯7
01008
设计工作原理说明
市电工作时，按下启动按钮SB1（00001），系统开始运行，当有外来入侵时，光电开关动作，当其一接通时，触发定时器线圈，定时器开始计时，3秒后后声光报警装置启动，发出警报。
当电网停电时，原来在由电网供电时的欠电流继电器衔铁分断，继电器释放，从而蓄电池供电电路触发，继续完成对工作区的监控。
并且电池提供电能给PLC和输入开关量，输出继电器或指示灯。
2）操作使用说明。
按下启动按钮SB8（00001）,接通开始对工作区实施监控，按下停止按钮SB10（00002），关闭监控系统，按下SB9（00011）接通急停按钮，输出继电器维持当前工作状态，定时器保持当前值，查看当前状态是否有误，完成对设备的维修。
对射式光电开关对射式光电开关包含在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器。
当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。
当检测物体是不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测模式.
由光电开关
（1）至光电开关（7）放置于门、窗等需要防盗的场所，光电开关的输出端与PLC的输入接点与相应的报警器相连，当某一探头测到物体信号后，内部继电器吸合，相当于输入一个开关信号给PLC输入接点，PLC经过运算处理，经过3秒定时，然后触发报警器，报警器发出警报。
光电监测系统开始暂停停止
光电位置1光电位置2光电位置3光电位置4光电位置5光电位置6光电位置7
火灾警报系统开始暂停
火警位置1火警位置2火警位置3火警位置4
火警位置5火警位置6火警位置7火警位置8
房间喷淋头位置1房间喷淋头位置2房间喷淋头位置3房间喷淋头位置4
房间1喷淋头指示灯房间2喷淋头指示灯房间2喷淋头指示灯
房间2喷淋头指示灯
【电气箱面板布置图】
市电
变压器
电池
输出控制量
开关量
PLC
【电气箱内部布置图】
1）接线图。
（相对编号法）
2）元件名细表。
元件种类
型号
数量
特别标记
尺寸
PLC
CPM1A
1
长132*宽64*高32mm
指示灯
AD17—22
14
40*21*34mm
光电检测开关
E3F3-T61
7
报警器
XBT-90声光警示灯
2
按钮
5
直径10MM金属按钮开关自动复位
蓄电池
6FM150
1
24V离子电池，8AH充电电池
科龙电子报警烟雾探测器
CKG523.
4
科龙电子报警温度探测器
4
喷淋头
4
下垂型普通洒
3）
5）控制箱尺寸。
根据控制箱的内部指示灯，按钮，PLC的尺寸大小来选择控制箱的型号。
指示灯为
40*21*34mm
mm。
按钮为直径10MM金属按钮开关自动复位。
所以控制箱的尺寸为（包含各元件间的空隙部分）满足40cm*30cm*10cm就可以！
根据的出的所需尺寸定做或者相应的控制箱的型号。
元件的选型：
1根据l/O点数本设计总的点数为50个，所以选择CPM1A
的90（54|36）的输入电压为DC24v【外部尺寸：
长122*宽73*高44】约300g.
2在根据CPM的型号要求的工作电压为24v,所以选择其他的元器件必须工作电压为24v.
光电检测开关选E3F3-T61全新欧姆龙对射型光电开关（24V,环境温度40度）。
显示灯:
AD17系列信号指示灯AD17-22RS（24V，纯红纯绿两种颜色）。
尺寸40*21*34MM
报警器：
XBT-90声光警示灯喷淋头：
下垂型普通洒水喷头68度自动喷头。
按钮：
直径10mm金属按钮开关自动复位。
蓄电池：
24V离子电池，8AH充电电池。
尺寸：
185*75*57MM.
科龙电子报警烟雾探测器SMK527.
三、结束语
本系统采用PLC，大大方便了操作系数和维护难度，同时也有很多不足的地方，以后将一一改正。
参考文献
【1】郭福雁，黄民峰，张哲，建筑电气控制技术【M】.天津：
天津大学出版社，2009
【2】赵宏家.建筑电气控制[M].重庆：
重庆大学出版社，2002
【3】廖常初.PLC编程及应用[M].北京：
机械工业出版社，1990
【4】马小军.建筑电气控制技术[M].北京：
机械工业出版社，
鸣谢
这次课程，真心让我受益匪浅，同时也感谢老师一个学期的悉心教导。
让我们对电气控制有了一个初步理论上的掌握。
评语
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