毕业设计—基于PLC的消防给水控制系统的设计

1、基于plc的消防给水控制系统的设计【摘要】本论文阐述了消防灭火系统的工作原理，针对传统的消防给水泵系统故障率 高、可靠性差、能源浪费严重等一系列问题，对控制系统进行改造。采用plc为控制核 心，具冇安全、稳定、可靠而且灵活性强，达到了无伤害、安全的目的，提高了灭火的 效率。plc控制方法为灭火系统技术的发展做好充分保障，犬大降低了因误报而带來的 损失，具冇很好的实用价值。【关键词】灭火；消防给水；控制系统；plcabstract】 this paper described the fire extinguishing system works , the tradi tional fire p

2、ump system failure rate , poor rel iabi 1 ity and serious waste of energy , such as a series of questions , to ransform the control system the use of plc as the control core system with secure 、 stable, reliable and flexible , to no harm , and security purposes, improve the efficiency of fire fighti

3、ng plc control for the development of the fire extinguishing system technology to do a ful ly guaranteed，greatly educe the loss due to false positives , with a good practical value 【key words fire-fighting； the fire water system； control system； plc目录第1章绪论111论文研究的意义112消防系统的发展现状113消防灭火系统的分类214论文研究的主要

4、内容2第2章消防设施灭火控制系统42. 1消防灭火的结构组成42. 2消防灭火系统的控制原理62. 2. 1消防灭火的工作原理62. 2.2室内消火栓控制原理72. 2.3自动喷淋控制原理9第3章 消防灭火系统的控制方案论证123. 1消防灭火系统的控制要求 1232系统控制方案的确定123. 3 plc的介绍133. 4 plc消防灭火的控制系统模块 13第4章 消防灭火控制系统的硬件设计 154.1消防灭火控制系统设备配置 154.1.1室内消火栓控制系统的设备配置选型 154.1.2 口动喷洒控制系统的设备配置选型154. 2 plc的选型164. 3外围电路的设计174. 3. 1室内

5、消火栓灭火系统的外围电路接线174. 3.2 口动喷淋泵灭火系统外围电路接线184. 4抗干扰设计19第5章 消防灭火系统控制的程序设计215. 1流程图215. 1. 1室内消火栓灭火系统的流程图215. 1.2自动喷淋灭火系统的流程图 215. 2程序设计235. 2.1室内消火栓消防泵程序设计235.2.2自动喷水消防泵程序设计245. 3 plc程序调试255. 3. 1室内消火栓灭火系统程序调试255. 3.2自动喷淋灭火系统程序调试 285.4应用30结束语31致谢32参考文献33第1章绪论1.1论文研究的意义火灾作为一种具有突发性和强破坏性的灾害现象，严重危害人类生命财产安全和自

6、 然环境。据世界火灾统计中心及欧洲共同体研究测算，如火灾直接损失占国民经济生产 总值的2%0,整个火灾的损失将占国民经济生产总值的10%。以上。在众多的灾种中，火 灾造成的直接损失约为地震的5倍，仅次于干旱和洪涝，而火灾发生的频度则居于各灾 种之首。在我国，火灾危害之烈，损失之巨，不亚于地震和洪水的危害。千百年来，人 类和火灾进行了长期的斗争，积累了许多防火、灭火的经验教训。随着社会的不断发展, 人们对于火灾的认识不断加深，针对火灾初期不同特征的各种探测方法越來越多。人类 逐步掌握了火的燃烧机理，燃烧条件和燃烧发展的过程，创造了各种各样防火、灭火的 方法。随着经济的发展迫使更多智能建筑拔地而起

7、，使现代建筑以多功能且安全性高而著 称，自动灭火消防系统是一种重要的灭火、报警措施。自动灭火消防系统设计是口前世 界上采用最广泛的一种固定灭火报警设施。自动灭火消防系统的控火灭火率很高，更好 的预防火灾的蔓延，对建筑物中的灭火具有很高的实用价值，而且随着科学的进步，该 系统的应用范围将会越来越广泛，系统可靠性和控火灭火率也会相应捉高。在建筑的消 防设施内安装该系统能够扑救建筑物初期火灾，保护财产安全，降低火灾损失以及为抢 救货物提供足够的吋间并能及吋报警。随着自动灭火消防系统的不断发展，自动灭火消 防系统大大的降低了火灾的危害性，把火灾给人们带来的经济损失将到了最低，为确保 人的生命及财产安全

8、提供了保障。1.2消防系统的发展现状智能建筑消防自动化技术经历了从简单到智能化的发展过程。第一台用于城镇建筑 物的火灾报警装置于1852年安装在美国波士顿。20世纪2030年代发明了差温火灾探 测器;40年代末期开始，瑞士物理学家开始研究离子感烟探测器；80年代出现了模拟 量火灾探测器；90年代以来出现了无线火灾白动报警系统、空气样木分析系统，出现了 气体探测器、气味探测器和光纤火灾探测器。目前，智能建筑消防自动化技术正在向模 块化、智能化、网络化等方面发展。为了很好地继承消防自动化系统已经具备的优良传 统，智能区域控制器以下应不做大的变动。否则，将破坏木系统已具备统一性、廉价性 等优点。消防

9、系统与其它系统建立紧密联系是很有必要的，国外目前许多已经实施的楼宇白 控系统已不再把消防系统看作是一特殊的分系统，而是采用分布式控制方案构成冇机的 整休。报警器厂家已开始认识到楼宇口控系统的地位，已经有厂家在控制器之间使用了 控制局域网总线技术。为适时介入楼宇自控系统进行了技术储备。而国内外一些正在发 展的楼宇自控系统也已经在物理上、协议上做好了与消防系统相联接的技术准备。消防报警产品是一个系列产品，包括火灾探测设备、信息传输设备、报警分析控制 器、消防控制联动。是物理传感技术、自动控制、计算机技术、数据传输和管理、智能 楼宇等技术的综合集成，属于高新技术。以火灾自动报警技术为核心的建筑消防系

10、统， 是预防和遏制建筑火灾的重要保障。近年来，我国火灾自动报警工程应用技术实现了较 快发展，但由于在实际应用中，火灾自动报警系统的通讯协议不一致，火灾自动报警工 程技术水平还相对落后，还存在着一些比较突出的问题。适用范围过小。智能化程 度低。网络化程度低。组件连接方式有待改善。火灾口动报警系统谋报、漏报问 题较多。超早期火灾探测报警技术应用还几乎处于空白。国外已开发出适合洁净空间 高灵敏度感烟火灾探测报警系统，如激光式高灵敏度感烟火灾探测器，吸气式高灵敏度 感烟火灾探测报警系统和气体火灾探测报警系统，与普通火灾探测报警系统相比，其探 测灵敏度提高了两个数量级，甚至更多，这些系统采用了激光粒子计

11、数、激光散射等原 理监视被保护空间，以单位体积内粒了增加的多少來判断是否发生火灾，系统可在火灾 发生前几小时或几天内识别潜在的火灾危险性，实现超早期火灾报警。而该技术我国目 前还处于起步阶段有待进一步研究开发应用。针对上述问题，火灾自动报警应用技术应进一步着眼于当前国际发展的新形势，加 快更新改造进程，加强对数字技术和新工艺、新材料的应用，改进系统能力，使火灾自 动报警应用技术向着高可靠、低误报和网络化、智能化方向发展。当前，国外火灾口动 报警应用技术的发展趋势主耍表现为网络化、智能化、多样化、小型化、社区化、蓝牙 技术无线化、高灵敏化。1.3消防灭火系统的分类在建筑的消防设施中，以水为介质的

12、灭火系统可以根据室内消火栓灭火系统、自动 喷水灭火系统和补压泵控制消防系统。 室内消火栓灭火系统采用消火栓灭火是最常用的移动式灭火方式，它由蓄水池、加压送水装置（水泵） 及室内消火栓等主要设备构成。室内消火栓系统由水枪、水龙带、消火栓、消防管道等 组成。常用的加压设备有两种：消防水泵和气压给水装置。采用消防水泵时，在每个消 火栓内设置消防按钮，灭火时用小锤击碎按钮上的玻璃小窗，按钮不受压而复位，从而 通过控制电路启动消防水泵。采用气压给水装置时，可采用电接点压力表，通过测量供 水压力来控制水泵的启动。 自动喷水灭火系统自动喷水灭火属于固定式灭火系统，它分秒不离开值勤岗位，不怕浓烟烈火随时监 视

13、火灾，是最安全可靠的灭火装置，使用于在环境温度不低于4°c、不高于70°c的建筑 物和场所（不能用水扑救的建筑物和场所除外）。自动喷水灭火系统是由喷头、报警止 冋阀、延迟器、水力警铃、压力开关（安于管上）、水流指示器、管道系统、供水设施、 报警装置及控制盘等组成，灭火系统屮包含管道系统、喷淋泵和各种给水开关，自动报 警系统中包含报警器和各种屯源装置。自动喷水灭火系统的开启与关闭、自动报警系统 的开启与关闭都是由控制系统通过其与各系统z间的控制线路来实现对其余两个了系 统的控制，这三个子系统通过线路系统联系在一起。湿式自动喷水灭火屈于同定式灭火 休统，它分秒离不开值勤岗位，不

14、怕浓烟烈火，随时监视火灾，是做安全可靠的灭火装 置。 补压泵的屯气控制屯路补压泵用于维持消防水路管网压力，使其始终保持在一定范围内，当管网中有泄漏 现象时，水压会逐渐下降，当水压下降到小丁规定的下限值时，补压泵启动补压，当水 压达到规定的上限值时，补压泵停止运转。1.4论文研究的主要内容传统灭火是人为被动操作，耍经过人们发现犬火或浓烟才去灭火，灭火晚，灭火吋 须穿防火外衣，戴带防火头盔和面罩，浪费灭火时间。传统启泵控制是二次控制线路， 通常使用多个中间继电器和时间继电器来实现，传统控制回路设计方式所存在的元件数 量多，元件使用寿命短，接线复杂，通用性差等缺点给设备的改造，维护带来了较多的 困难

15、。根据口前存在的问题，木文设计了以plc为控制核心的消防灭火系统。使口前复杂 的控制系统得到进一步的改善，不仅减少了传统灭火过程中存在的许多问题，而且操作 过程更加简单方便。采用plc控制系统具有安全、稳定、可靠而且灵活性强，达到了无 伤害、安全的目的，plc的灵活性赢得了高效率的灭火，系统可靠的稳定性可以保证灭 火的安全可靠，维护修理也比较方便。为灭火系统技术的发展做好充分保障，大大降低 了因误报而带来的损失，具有很好的实用价值。第2章消防设施灭火控制系统2.1消防灭火的结构组成喷水灭火系统是由喷头、报警止回阀、延迟器、水力警铃、压力开关（安于管上）、 水流指示器、管道系统、供水设施、报警装

16、置及控制盘等组成，其消防灭火系统示意图 如图2-1所示。xifnun图2-1消防灭火系统示意图1-高位水箱;2-水力警铃;3-湿式报警阀;4-消防水泵接合器;5-控制箱;6-压力罐；7-消防水泵;8-进水管;9-排水管；10-末端试水装置；11-闭式喷头；12-水流指示器；13-水池；14-压力开关；15-感烟探测器；16-延迟器；17-消防女全指示阀；18-放水阀；19-放水阀;20-排水漏斗;21-压力表;22-节流孔板;23-水表;24-过滤器喷水灭火系统主要部件的功能：（1）水流指示器（水流开关）：其作用是把水的流动转换成电信号报警。其电接 点即可直接启动消防水泵，也可接通电警铃报警。

17、在多层或大型建筑的口动喷水系统中, 在每一层或每分区的干管或支管的始端安装一个水流指示器。桨式水流指示器的工作原 ii：当发生火灾时，报警阀自动开启后，流动的消防水使桨片摆动，带动其电接点动作, 通过消防控制室启动水泵供水灭火。(2) 洒水喷头：喷头可分为开启式和封闭式两种。它是喷水系统的重要组成部分。 封闭式喷头：可分为易熔合金式、双金屈片式和玻璃球式三种。应用最多的是玻 璃球式喷头。喷头具有探测火情、启动水流指示器、扑灭早期火灾的重要作用。其特点 是：结构新颖、耐腐蚀性强、动作灵敏、性能稳定。适用于高层建筑、仓库、地下工程、 宾馆等适用水灭火的场合。 开启式喷头：其特点是外形美观，结构新颖

18、，价格低廉，性能稳定，可靠性强。 适用丁易燃、易爆品加工现场或储存仓库以及剧场舞台上部的葡萄棚下部等处。(3) 压力开关：它安装在延迟器与水力警铃之间的信号管道上。压力开关的工作 原理是：当喷头启动喷水吋，报警阀阀瓣开启，水流通过阀座上的环形槽流入信号管道 和延迟器。延迟器充满水后，水流经信号管进入压力继屯器，压力继屯器接到水压信号, 即接通电路报警，并启动喷淋泵。(4) 末端试水装置：其作用是对系统进行定期检查，以确定系统是否正常工作。 喷水管网的末端应设置末端试水装置，宜与水流指指示器一一对应。(5) 湿式报警阀：安装在总供水干管上，连接供水设备和配水管网。当管网中即 使冇一个喷头喷水，破

19、坏了阀门上下的静止平衡压力，就必须立即开启，任何迟延都会 耽误报警的发生。它一般采用止回阀的形式，即只允许水流向管网，不允许水流回水源。 英作用：一是防止随着供水水源压力波动而启闭，虚发警报；二是管网内水质因长期不 流动而腐化变质，如让它流冋水源将产生污染。当系统开启时报警阀打开，接通水源和 配水管。同吋部分水流通过阀座上的环形槽，经过信号管道送至水力警铃，发出音响报 警信号。湿式报警阀结构图如图2-2所示。1-控制阀；2-报警阀；3-试警铃阀；4-放水阀；5、6-压力表；7-水力警铃;8-压力开关；9-延迟器；10-警铃管阀门；11-滤网；12-软锁 控制阀的作用：上端连接报警阀，卜端连接进

20、水立管，是检修管网及灭火后更换 喷头时关闭水源的部件。它应一直保持常开状态，以确保系统使用。 湿式报警阀的作用：平时阀芯前后水压相等，水通过导向杆中的水压平衡小孔保 持阀板前后水压平衡，由于阀芯的自重和阀芯前后所承受水的总压力不同，阀芯处于关 闭状态（阀芯上面的总压力大于阀芯下面的总压力）。发生火灾时，闭式喷头喷水，由于 水压平衡小孔来不及补水，报警阀上而的水压下降，此时阀下水压大于阀上水压，于是 阀板开启，向洒水管网及洒水喷头供水，同时水沿着报警阀的环形槽进入延迟器、压力 继电器及水力警铃等设施，发出火警信号并启动消防水泵等设施。 放水阀的作用：进行检修或更换喷头时放空阀后管网余水。 警铃管

21、阀门的作用：检修报警设备，应处于常开状态。水力警铃的作用：火灾时 报警。水力警铃宜安装在报警阀附近，其连接管的长度不宜超过6m,高度不宜超过加, 以保证駆动水力警铃的水流有一定的水压，并不得安装在受雨淋和曝晒的场所，以免影 响其性能。电动报警不得代替水力警铃。延迟器的作用：它是一个罐式容器，安装在报 警阀与水力警铃之间，用于防止由于水源压力突然发生变化而引起报警阀短暂开启，或 对因报警阀局部渗漏而进入警铃管道的水流起一个暂时容纳作用，从而避免虚假报警。 只冇在火灾真正发生时，喷头和报警阀相继打开，水流源源不断地大量流入延迟器，经 30s左右充满整个容器，然后冲入水力警铃。试警铃阀的作用：进行人

22、工试验检查，打 开试警铃阀泄水，报警阀能自动打开，水流应迅速充满延迟器，并使压力开关及水力警 铃立即动作报警。2. 2消防灭火系统的控制原理 2.2. 1消防灭火的工作原理当发生火灾时，对于室内消防灭火系统，控制电路接到消火栓泵启动指令发出消防 水泵启动的主令信号后，消防水泵电动机启动，向室内管网提供消防用水，压力传感器 用來监视管网水压，并将监测水压信号送至消防控制电路，形成反馈的闭环控制。在自 动喷洒灭火系统中，随着火灾部位温度的升高，口动喷洒系统喷头上的玻璃球爆破（或 易熔合金喷头上的易熔合金片熔化脱落），喷头开启喷水。水管内的水流推动水流指示 器的桨片，使其电触头闭合，接通电路，输出报

23、警电信号至消防中心。水流指示器安装 在喷水管网的每层水平分支管上或某一区域的分支管上，可以直接得知建筑物的哪一 层、哪一部分闭式喷头已开启喷水。也可安装在主干水管上支管上，直接控制启动水泵。 此时，设在主干水管上的报警阀被水流冲开，向洒水喷头供水，同时水经过报警阀流入 延迟器，水流充满延迟器后，经延迟，又流入压力开关（继电器），使压力继电器动作， 压力继电器接通，使喷洒用消防泵启动。在压力继电器动作的同时，启动水力警铃，发 出报警信号。消防灭火消防泵闭环控制示意图如图2-5所示。图2-5消防火火消防泵闭环控制示意图2.2.2室内消火栓控制原理l30iis24331< km2km4kakm

24、329l13x3fr2hl02|km3iqf1lilka.37km43941iiz? ka4721口动喷洒用消防泵受水路系统的压力开关或水流指示(继电)器sp直接控制，延时 启泵，或者由消防屮心控制启停泵。消火栓消防泵屈丁一级供电负荷，需双电源供电， 末端互投。双电源供电的消火栓电气控制电路如图2-6。其中图区p11为其主电路，图 区1232为辅助电路。由图2-6 (a)可知，1号电源通过断路器qf1和接触器km3的主 触点为屯路供屯，2号电源通过断路器qf2和接触器km4的主触点为屯路供电。当合上 断路器qf1、qf2后，中间继电器ka得电吸合，其动合触点ka闭合，动断触点ka断开, 因此合

25、上开关s1和s2后,只能使接触器km3得电吸合，而不能使km4得电闭合,因此 1号电源首先供电，2号电源作为备用电源。当1号电源因故停止供电时，ka、km3失电 释放，使km4得电吸合，由2号电源供电。由此可见，图2-6 (a)屮的图区广5为主电 源供屯的控制屯路，图区旷11为备用屯源投入供屯的控制屯路。1#电源主电路2#电源电源开关主供电源控制收电动机2療电动机备供电源控制电源开关km 413457891011图2-6 (a)室内消火栓灭火系统的主电路矩制电源 保护及 指示涪火柠技指示及指示送电"泵控制曲控制1 - 超叫送电鴛手动 控制自动各用自报手动 控制自动各用自按(1) 室内

26、消火栓的消防水泵控制的方法有如下三种: 由消防按钮控制消防水泵的启停：当火灾发生时，用小锤击碎消防按钮的玻璃罩, 按钮盒中按钮自动弹岀，接通消防泵电路。 由水流报警启动器，控制消防水泵的启停：当发生火灾时，高位水箱向管网供水 吋，水流冲击水流报警启动器，于是即口j发出火灾报警，又可快速发出控制消防泵启动 信号。n由消防屮心发出主令信号控制消防泵启停：当发生火灾时，灾区探测器将所测信 号送至消防中心的报警控制器，再由报警控制器发岀启动消防水泵的联动信号。(2) 控制电路原理分析通过万能转换开关sa将图2-6 (b)中的图区1旷25、26飞3所示的km1、km2线圈 电路及相关电路分解为手动控制电

27、路，1号泵用2号泵备、2号泵用1号泵备的控制电 路。图中实线框中电路a为1号泵的手动，工作、备用的公共电路，实线框屮电路b为 2号泵的手动，工作、备用的公共电路。图2-6所示的电路有以下三个特点： 无论电动机ml、m2是做工作泵还是做备用泵，ml、m2的控制电路屮都有ka4的 动合触点和ka3的动断触点。只有ka4得屯吸合，其动合触点闭合，ml、m2才能得屯; 而ka4失电释放，其动断触点断开，ml、m2都不能得电。 备用泵控制电路屮冇工作泵主接触器的辅助动断触点km1、km2,工作泵工作时, 在备用泵控制电路中的工作泵接触器失电释放，在备用泵控制电路中的辅助动断触点复 位闭合，使备用泵投入运

28、行。由此可见，备用泵自动投入的条件是工作泵主电路接触器 跳闸。 在图2-6 (b)中的图区16、18中找到ka5、ka3的线圈电路，ka5由通电延时时 间继电器kt3和ka4控制，而kt3又由ka4控制。ka4由消防专用按钮lsbnsb控制，ka3 由水源水池水位控制器的动合触点sl控制，当水位过低时，sl闭合，ka3得电吸合， 其动断触点ka3、ka3断开，使两台水泵的接触器均不能得电，未启动的水泵不能启动, 止在运行的水泵也停止转动。（3）控制方式控制室内消火栓灭火系统的工作状态设有选择开关：消防泵启动有手动、自动网种 操作方式。 于动控制在图2-6 （b）中，按下启动按钮sb2 （或sb

29、4）,接触器km1 （或km2）得电吸合并白 锁，其主触头闭合，使电动机ml （或m2）得电启动运转，1#泵（或2#泵）运行。km1 （或km2） 的辅助动合触头km1 （或km2）闭合，使中间继电器ka1 （或ka2）得电吸合和运行指示灯 hl4（或hl7）亮。ka1 （或ka2）的动断触头ka1和ka1 （或ka2、ka2）断开，使停泵指示灯 hl2（或hl5）和故障指示灯hl3（或hl6）熄灭。当电动机过载时,热继电器fr1 （或fr2） 的动断触头fr1 （或fr2）断开,km1 （或km2）失电释放，ml （或m2）失电停转，使1#泵（或 2#泵）停止工作。按下停止按钮sb1 （或s

30、b3）, km1 （或km2）失电释放，使1#泵（或2#泵） 停止工作。 自动控制将万能转换开关sa旋转至“1号泵工作，2号泵备用”档，其触点9-10. 11-12 闭合。（4）控制电路的动作顺序 未发生火灾时的控制消防专用控制按钮1sb3sb由玻璃片压着，其动合触头闭合，使屮间继电器ka4 得屯吸合，其动合触头ka4断开，使通屯延时时间继屯器kt3不能得屯，其延时闭合的 动合触头kt3未闭合，ka5不能得电，其动合触头ka5、ka5未闭合，km1或km2不工作, 1#泵、2#泵均停止工作。由于kai、ka2未得电，其动断触头闭合，使停泵指示灯hl2、 hl5 亮。 当发生火灾且1#泵正常工作

31、吋，打碎消防栓箱内消防专用按钮的玻璃片，该按钮 的动合触头复位断开，使ka4失屯释放。 当发生火灾且1#泵出现故障时，接触器km1跳闸，引起2#泵延时启动工作。 在图26屮，在两台泵的控制电路屮，与ka5的常开触头并联的引出线，接在消 防控制模块上，由消防中心集中控制消防泵的启停。 2号泵工作，1号泵备用的工作情况与1号泵工作，2号泵备用相同。2. 2. 3自动喷淋控制原理口动喷洒用消防泵一般为两台泵一用一备，互为备用，工作泵故障，备用泵延时自 动投入运行的形式。自动喷洒消防泵的电气控制图电路，如图2-4所示。通过万能转换 开关sa将图2-7中的图区1118、1926所示的km1、km2线圈电

32、路及相关电路分解为 手动控制电路，如图2-7所示的1号泵用2号泵备、2号泵用1号泵备的控制电路。图 2-7中实线框中电路a为1号泵的手动，工作、备用的公共电路，实线框中电路b为2 号泵的手动，工作、备用的公共电路。在图2-7中找到ka4、ka3的线圈电路，ka4由通 电延时时间继电器kt3控制，而kt3又由sp控制。ka3由水源水池水位控制器的动合触 点sl控制，当水位过低时，sl闭合，ka3得电吸合，其动断触点ka3、ka3断开，使两 台水泵的接触器均不能得电，未启动的水泵不能启动，正在运行的水泵也停止转动。电湾开关漳电动机水注水池 水位过 停泵及指示囂中间工作満 山停泵條控制0手动自动 控

33、制备用自投手动 控制自动 控制各用自投程制电注 俣护及 霑示km1 cufrl rcckm2qf(a)主电路lbk.vqf2v007ihl1km2 ka2kt2ka3 kt3 ka4 kt4' sl sp35 7kt4 ts79hlo153 id5 1678 9 10 | 11 | 1213 | 14 j 1516)1718 |19»| 21 22|23| 24hl6(b)控制电气图26图2-7 口动喷洒消防泵的电气控制电路(1) 控制电路原理分析通过万能转换开关sa将图2-7中的图区1广18、1旷26所示的km1、km2线圈电路 及相关屯路分解为手动控制屯路，1号泵用2号泵

34、备、2号泵用1号泵备的控制屯路。 图2-4中实线框中电路a为1号泵的手动，工作、备用的公共电路，实线框中电路b为 2号泵的手动，工作、备用的公共电路。图2-9所示的电路冇以下三个特点： 无论电动机ml、m2是做工作泵还是做备用泵，ml、m2的控制电路中都有ka4的 动合触点和ka3的动断触点。只有ka4得电吸合，其动合触点闭合，ml、m2才能得电; 而ka4失屯释放，其动断触点断开，ml、m2都不能得屯。 备用泵控制电路中有工作泵主接触器的辅助动断触点km1、km2,工作泵工作时, 在备用泵控制电路屮的工作泵接触器失电释放，在备用泵控制电路屮的辅助动断触点复 位闭合，使备用泵投入运行。由此可见

35、，备用泵自动投入的条件是工作泵主电路接触器 跳闸。 在图2-7中的图区10、8中找到ka4、ka3的线圈电路，ka4出通电延时时间继电 器kt3和kt4控制,而kt3又由sp控制。ka3由水源水池水位控制器的动合触点sl控制, 当水位过低时，sl闭合，ka3得电吸合，其动断触点ka3、ka3断开，使两台水泵的接 触器均不能得电，未启动的水泵不能启动，正在运行的水泵也停止转动。(2) 控制方式自动喷洒灭火系统的工作状态选择开关与室内消火栓灭火系统的相似。(3) 控制电路的顺序动作 当发生火灾冃1#泵正常工作时的控制，喷洒系统的喷头自动喷水，设在主力管上 的压力继电器sp接通，该动合触头sp闭合，

36、使中间继电器ka4得电吸合并自锁。 当发生火灾且1#泵出现故障吋的控制，由于1#泵出现故障，接触器km1跳闸， 引起2#泵延时启动，开始喷淋灭火。 在图2-7屮，自动喷水的两台泵的控制电路中，与ka4的常开触头并联的引出线, 接在消防控制模块上，由消防中心集中控制消防泵的启停。 2号泵工作，1号泵备用的工作情况与1号泵工作，2号泵备用相同。第3章消防灭火系统的控制方案论证3.1消防灭火系统的控制要求(1) 室内消火栓灭火系统控制要求主要有以下儿个方面 消火栓用消防泵多数是两台一组，一备一用，互为备用。 互为备用的另一种形式为水压不足时，备用泵自动投入运行。另外，当水源无水 时，水泵能自动停止运

37、转，并设水泵故障指示灯。 消火栓消防泵由消火栓箱内消防专用控制按钮及消防屮心控制。 设有工作状态选择开关：消火栓消防泵有手动、口动两种操作方式。 消防按钮启动后，消火栓泵应自动投入运行，同吋应在建筑物内部发出声光报警, 通告住户。 为了防止消防泵课启动使管网水压过高而导致管网爆裂，需加设管网压力监视保 护。 消火栓消防泵属于一级供电负荷，需双电源供电，末端互投。(2) 自动喷淋灭火系统控制要求主耍有以下几个方面 消防泵是两台一组，一备一用，互为备用。 互为备用的另一种形式为水压不足时，备用泵自动投入运行。另外，当水源无水 时，水泵能自动停止运转，并设水泵故障指示灯。 为了防止消防泵误启动使管网

38、水压过高而导致管网爆裂，需加设管网压力监视保 护。 设有工作状态选择开关：消防泵工作状态有手动、自动两种操作方式。 喷头自动喷水，压力开关延时5s,喷淋泵启动运转lh后，自动停泵。3. 2系统控制方案的确定(1) 继电-接触器控制这种控制屯路是半自动化控制，电路中含冇大量的中间继电器、时间继屯器。继屯 器控制系统的配线多，要花费大量的配线和附件，安装接线比较复朵，需要大量费用。 由于触点接触不良，容易出现故障，抗干扰能力和可靠性不好。(2) 单片机控制这类控制电路主要应用于小型电器的控制，作为工业生产屮的控制方式，电路比较 复杂，调试比较麻烦；追加功能时往往要对电路进行修改，不灵活也不方便；电

39、路的口j 靠性和抗干扰能力不好。(2)可编程控制器(plc)控制可编程控制器作为工业控制，该控制方式具有可靠性高、编程方便，易于使用、对 环境要求低、与电机、压力传感器等装置联结方便等特点。通过指令输入将信号传递给 plc,然后控制消防泵动作。当发生火灾后，喷头开始喷岀压力水，使压力开关动作， 将压力感应信号传送到plc,消防泵动运行，可以在线编程，用plc控制可以随时改 变泵的停起，。综上所述选择笫三种方案较合理。与继电器逻辑相比不用进行额外布线，自动化程 度提高。与单片机相比抗干扰能力比较强，能在线编程，有i/o诊断，查找故障容易。3. 3 plc的介绍(1) 可编程控制器(plc)的工作

40、方式是循坏扫描。用户程序按先后顺序存放的，cpu 从第一条指令开始按指令步序号作周期性的循环扫描，如果无跳转指令,则从第一条指 令开始逐条顺序执行用户程序，直至遇到结束符后乂返冋第一条指令，周而复始不断循 环，每一个循环称为一个扫描周期。整个工作过程分为5个阶段：自诊断，与编程器、 计算机的通信，输入采样，用户程序执行，输出结果。(2) 可编程序控制器出现的直接原因： 1、编程简单，可在现场修改程序； 维护方便，最好是插件式； 可靠性高丁继电器控制柜； 体积小于继电器控制器柜; 可直接送入管理计算机； 在成本上可与继电器控制柜竞争； 输入可为市电； 输出可为市屯，2a以上，能直接驱动电磁阀；

41、在扩展时，原有系统只要很少变更； 用户程序在存贮器容量至少能扩展到4k字节。(3) 一般plc控制系统的设计原则为： 选用的plc必须满足被控制对象的要求。 选用的plc不仅耍着眼丁现在还要适当的考虑将来发展的需耍。 在满足上述两个前提的情况下，力求使系统具有较好的性能和低廉的价格。(4) plc与传统的继电器逻辑相比的性能价格比高 可靠性高、逻辑功能强、体积小。 在需要大量中间继电器、时间继电器及计数继电器的场合，plc无需增加硬设备。 随着要求的变更plc对程序修改方便。继电器线路耍想改变控制功能，必须变更 硕接线，灵活性差。 具有网络通讯功能，可附加高性能模块对模拟量进行处理，实现齐种复

42、杂控制功 能。(5) 建立i/o分配表，绘制plc控制系统的输入输出接线图。plc整个扫描过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出 几个阶段，全过程扫描一次所需要的时间称为扫描周期。内部处理阶段，plc检查cpu 模块的硬件是否正常，复位监视定时器等。在通信服务阶段，plc与一些智能模块通信、 响应编程器键入的命令、更新编程器的显示内容等。当plc处于停止(prog)状态时， 只进行内部处理和通信操作服务等内容。在plc处于运行(run)状态时，从内部处理、 通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。3.4 plc消防灭火的控制系统模块系统硕件主耍包括plc

43、、水泵控制系统、对应各动作的控制盘、以及用于进行监控 和操作的人机界面，在编程调试和系统配置阶段，还需要一台plc实验箱辅助完成相应 的工作。整个控制系统硬件模块组成如图3-2所示。压力继电器水位继电器i启泵开关ir压力动作开关1#泵电动机2#泵电动机启泵指加灯水泵开启喷水灭火喷水灭火1故陣指示灯运行指示灯图3-2控制系统硬件模块图第4章消防灭火控制系统的硬件设计4.1消防灭火控制系统设备配置4.1.1室内消火栓控制系统的设备配置选型（1）消火栓室内消火栓是安装在建筑物内消防管网上，向火场供水的带有阀门的接口。它是工 厂、仓库、高层建筑、及船舶等室内同定消防设备，用于扑救建筑物内火灾，通常安装

44、 在消火栓箱内，与消防水带和水枪等配套使用。根据控制要求，采用sn50系列的室内 消火栓。（2）消防泵专用按钮采用消防水泵时，在每个消火栓内设置消防按钮，消火箱内的消防泵设有专用控制 按钮，按钮上带冇消防泵运行指示灯。根据控制要求采用cba54系列消防专用按钮。消 防泵专用控制按钮平时由玻璃片压着，灭火时用小锤击碎按钮上的玻璃小窗，按钮不受 压而复位，从而通过控制电路启动消防水泵。采用气压给水装置时，可采用电接点压力 表，通过测量供水压力來控制水泵的启动。（3）水源水池液位器水源水池液位器用于监视水源水池的水位，能远距离精确显示出容器水池屮的液 位，并输出相应的控制信号或报警信号，指示水泵或电

45、动电磁阀作相应的开关动作，将 水位控制在设定的范围内。根据控制要求采用ywq型消防水源水位液位器。（4）水泵接合器：消防水泵结合器是为消防机动泵向建筑物内消降给水系统输送 消防用水或其它液体灭火剂的连接器具。它由法兰接管、弯管、止回阀、放水阀、闸阀、 消防接口、本体等部件组成。根据设计耍求，采用的是地上式水泵接合器sqs100系列。4. 1.2自动喷洒控制系统的设备配置选型（1）水流指示器：zsjz系列法兰式水流指示器，用于口动喷水灭火系统，它可以 安装在主供水管或横杆水管上，给出某一分区域小区域水流动的电信号，此电信号可送 到电控箱，也可用于启动消防水泵的控制开关。借助于供水管网内的板式叶片

46、控测水流 信号，并将水流信号与控制器连接，以启动电报警系统或其它设备，并确定火灾发生区 域。（2）洒水喷头：在口动喷水灭火系统中，担负着探测火灾、启动系统和喷水 灭火的任务，它是系统中的关键组件。根据设计的控制要求，木文的洒水喷头采 用t-zstbs的系列，该喷头主要由喷头架、密封件及玻璃球组成。通过管网安装于防护 区内，具有探测火灾及自动喷水灭火的作用。当防护区发生火灾使环境温度升高时，开 启喷水是由感温部件（充液玻璃球）控制，当装有热敏液体的玻璃球达到动作温度（57、 68、79、93、141、182、227、260°c）时，球内液体膨胀，使内压力增大，玻璃球炸裂, 密封垫脱开，

47、喷出压力水，由于压力降低压力开关动作，将水压信号变为电信号向喷淋 泵控制装置发出启动信号，保证喷头有水喷出。同时，流动的消防水使主管道分支处的 水流指示器电接点动作，接通延时电路，通过继电器触点，发岀声光信号给控制室，以 识别火灾区域。（3）压力开关：当报警阀处于工作状态时，压力开关受水压作用而使触点闭合， 在通电状态下给出电接点信号；水流停止吋，水压消失，触点断开，电接点信号消失。 压力开关是一种靠水压或气压驱动的电气开关，通常与水力警铃一起安装使用。压 力开关利用水力闭合弱电路实现报警。当报警阀的阀打开，压力水经管道首先进 入延时器后再流入压力开关内腔，推动膜片向上移动，顶柱也同时上升，将

48、下弹 簧板顶起，触点接触闭合，接通电路，发出电信号输入报警控制箱，发出报警信 号，从而启动消防泵。根据设计控制要求，采用型号为zsjy1.2bp。(4) 末端试水装置：喷水末端试水接头水喷淋末端试水装置用abs-ss06系列， 该装置由压力表、阀门、喷淋排水宝塔、变丝、活接、水枪、50排水变径；0 50-065 变径等组成，可对水喷淋系统试水检测和消火栓试水系统检测。当水池的水位降至设定 下限水位值吋，液位控制器发出指令或报警信号，指示泵阀开启送水，当水位达到设定 上限水位值时，控制器发出指令，指示泵阀关闭，停止送水。同理，如有需要，液位控 制器也可以指示水泵或电动阀门作相反的运行动作。(5)

49、 湿式报警阀：用于管网中始终充满清水的自动喷水来灭火湿式系统。由于阀 瓣将阀休内部分成上下两腔。上腔与系统相接，下腔与进水管道相接。一旦被保护区发 生火灾，喷头感温动作，系统侧水压降低，阀瓣离开阀座，水不断流向开启的喷头喷水 灭火。同吋，水流通过阀座内孔和报警管道，进入延迟器，然后启动水力警铃报警。湿 式报警阀是只允许水流入湿式系统并在规定压力流量下驱动配套部件报警的一种单向 阀；延迟器应用于湿式报警阀装置，防止因供水压力波动、报警阀渗漏而发生的误报警。 根据控制要求，本文的报警阀用隔板座圈式结构的zsfz系列湿式报警阀装置。4. 2 plc的选型(1) plc的i/o分配plc硬件配置确定后

50、，应对i/o点进行分配，确定外部输入输出元件与plc的i/o 点的连接关系，完成i/o点地址定义表。室内消火栓灭火控制系统的输入输出分配表如 表4-1所示。是自动喷淋泵灭火控制系统的输入输岀表如表4-2所示。表4-1室内消火栓火火的输入输出分配表输入输iii输入信号代码功能描述输出信号代码功能描述xd1sb专川控制按钮1y0hl0控制电源指示灯xe2sb专用控制按钮2y11hl消防泵运行指不灯xf3sb专用控制按钮3y22hl消防泵运行指示灯x5sl水源水池液位器y33hl消防泵运行指示灯x6sb21号泵启动按钮y4hl1水池水位低指示灯x7sb42号泵启动按钮y5hl21号泵停泵指示灯x8s

51、b11号泵停止按钮y6hl31号泵故障指示灯x9sb32号泵停止按钮y7hl41号泵运行指示灯xafr11号泵热继电器y8hl52号泵停泵指示灯xbfr22号泵热继电器y9hl62号泵故障指示灯xcsa万能开关yai1l72号泵运行指示灯x4sb消防泵按钮开关ybkm11号泵接触器x10sb5手/自动选择开关yckm22号泵接触器表42 口动喷淋泵灭火的输入输出分配表输入输岀输入信号代码功能描述输出信号代码功能描述xisp压力开关y0hl0控制电源指示灯x5sl水池水位液位器y4hl1水池水位低指示灯x6sb21号泵启动按钮y5hl21号泵停泵指示灯x7sb42号泵启动按钮y6iil31号泵故

52、障指示灯x8sb11号泵停止按钮y7hl41号泵运行指不灯x9sb32号泵停止按钮y8hl52号泵停泵指示灯xafr11号泵热继电器y9hl62号泵故障指示灯xbfr22号泵热继电器yahl72号泵运行指示灯xcsa万能开关ybkm11号泵接触器x10sb5自/手动选择开关yckm22号泵接触器(2) plc的选型在室内消火栓灭火控制系统方案中共有开关量输入点13个、开关量输出点13个， 在口动喷水灭火控制系统方案中共有开关量输入点10个、开关量输出点10个。根据学 校实验室实验仪器的设备，选择松下公司的fp1-c40系列的可编程序控制器。fp1-c40 型可编程控制器共有24点输入和16点输

53、出，共40个数字量i/o点,输入寄存器为x0-xf, x10-x17,输出寄存器为y0yf,有内置吋钟，它有较强的模拟量和高速计数的处理能 力，还具有极高的可靠性、极丰富的指令集、易于掌握、便捷的操作、丰富的内置集成 功能、实时的特性、强劲的通讯能力、丰富的扩展模块等特点。松下公司的fp1系列可 编程控制器价格较低，性能优良，程序容量较大、运行速度快、编程灵活等优点，既提 高了工作质量，乂取得了良好的经济效益。它可以单机运行，可以进行输入/输出和功 能模块的扩展。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。fp1 系列的强人功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功

54、能。因此fp1 系列具有极高的性价比。4.3外围电路的设计根拯消防灭火系统的控制要求，按plc机型选择的基本原则是，在功能满足要求 的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格比的最优化机型。4. 3.1室内消火栓灭火系统的外围屯路接线运用plc设计的室内消火栓灭火系统的外围电路接线图如图4-1所示。sbslsb 2sb 4sb5sb1sb 3fr1fr2sa1sb2sb3 sb图4-1室内消火栓灭火系统外围接线图4. 3.2自动喷淋泵灭火系统外围电路接线采用plc设计的自动喷淋泵灭火系统外围接线图如图4-2所示。图4-2自动喷淋泵灭火系统外i刑接线图4. 4抗干扰设计plc受到的干扰可分

55、为外部干扰和内部干扰。在实际的生产环境下，外部干扰是随 机的，与系统结构无关，11干扰源是无法消除的，只能针对具体情况加以限制；内部干 扰与系统结构有关，主要通过系统内交流主电路，模拟量输入信号等引起，可合理设计 系统线路来削弱和抑制内部干扰和防止外部干扰。耍捉高plc控制系统的可靠性，就要 从多方面提高系统的抗干扰能力。plc各部分的组成和系统连接及装配方法必须严格按 照说明书上安装要求进行，这一点非常重要，是保证系统可靠运行的基木条件。(1)屯源接线和地线接线要合理布置强电与弱电要严格分开，且弱电电源线耍尽量加。接地在消除干扰上起很大的作用。 交流地是plc控制系统供电所必需的，它通过变压器中心点构成供电两条回路z-o这 条会路上的电流、各种谐波电流等是个严重的干扰元。因此交流地线、直流地线、模拟 地和数字地等必须分开。数字地和模拟地的共点地最好置悬浮方式。地线各点之间的电 位差尽可能小，尽量加粗地线，冇条件可采用环形地线。在现场，除了要认真考虑设备 内部的信号接地外，通常还要把设备的信号地、机箱与大地连在一起，并以大地作为参 考点，这样可以保证设备的安全接地，以便对设备的操作人员实现