PLC控制七層樓消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

41頁(yè) 19000字?jǐn)?shù)+論文說(shuō)明書+15張CAD圖紙【詳情如下】

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PLC控制七層樓消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文.doc

上位監(jiān)控.zip

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樓宇消防圖紙15張.dwg

消防系統(tǒng)點(diǎn)表.xls

電路圖.dwg

程序清單.zip

目   錄

第一章引言………………………………………………………………6

    1.1消防自控系統(tǒng)的發(fā)展歷史……………………………………6

1.2二消防自控系統(tǒng)的控制方式…………………………………6

1.3聯(lián)動(dòng)方式………………………………………………………6

第二章 火災(zāi)探測(cè)器的原理及結(jié)構(gòu)…………………………………….9

2.1結(jié)構(gòu)造型分類方法………………………………………………9

2.2探測(cè)火災(zāi)參數(shù)分類法……………………………………………9

2.3使用環(huán)境分類法………………………………………………12

2.4其他分類法……………………………………………………13

第三章可編程控制器…………………………………………………14

3.1 可編程控制器的發(fā)展歷史……………………………………14

3.2PLC的定義………………………………………………………15

3.3PLC的特點(diǎn)……………………………………………………..15

3.4PLC的基本結(jié)構(gòu)…………………………………………………17

3.5PLC的工作原理…………………………………………………19

3.6PLC樓宇消防控制的優(yōu)點(diǎn)……………………………………….20

第四章設(shè)備的清單和選型……………………………………………..21

4.1   西門子S7-200PLC……………………………………………21

4.2其他控制輔助元器件…………………………………………..22

第五章系統(tǒng)的設(shè)計(jì)……………………………………………………….26

5.1七層樓消防自控系統(tǒng)點(diǎn)表………………………………………26

5.2自控系統(tǒng)圖相見AUTOCAD圖紙…………………………………30

5.3系統(tǒng)詳解…………………………………………………………30

5．4 上位監(jiān)控系統(tǒng)……………………………………………………35

結(jié)論………………………………………………………………………….39

致謝………………………………………………………………………….40

參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………….41

摘    要

火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主要包括探測(cè)、控制兩部分。探測(cè)器探測(cè)其周圍溫度、煙的濃度，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信息并傳送給報(bào)警控制器，控制器將數(shù)字信息進(jìn)行比較、判別，確認(rèn)火警后發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)并啟動(dòng)聯(lián)動(dòng)模塊。消防系統(tǒng)對(duì)遏制早期火災(zāi)也起到關(guān)鍵作用。

本文主要介紹火災(zāi)探測(cè)的機(jī)理、消防系統(tǒng)的構(gòu)成以及原理。全文共分5章。

第1章簡(jiǎn)要介紹樓宇消防發(fā)展的歷史、國(guó)內(nèi)外發(fā)展的狀況、樓宇消防系統(tǒng)組成及選題的背景及意義。第2章討論了火災(zāi)探測(cè)器的分類、探測(cè)原理及由此發(fā)展的各種火災(zāi)探刻器，并著重論述了離子、光電感煙及感溫三種探測(cè)器。第3章論述了可編程控制器的發(fā)展歷史、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)及基本原理等，還論述了S7-200 PLC的特點(diǎn)。第4章論述了樓宇消防PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成、要求及設(shè)計(jì)方法。第5章介紹了樓宇消防PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。

 本系統(tǒng)將火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)及消防系統(tǒng)集成到一起，解決了消防自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)與消防系統(tǒng)一直分離，難于統(tǒng)一控制的局面。本系統(tǒng)有著高可靠率、低故障的特點(diǎn)，能夠基本滿足樓宇消防系統(tǒng)的要求

關(guān)鍵詞：樓宇消防，控制系統(tǒng)，探測(cè)器，可編程控制

Design of Fire System Based on Programmable Logic Controller

Abstract

A fire alarm system consists of two part detecting unit and control system. The detector of the fire alarm system detects temperatuer and concentration of smoke and transmit them to an A/D converter. The control  system compares the numeric data from an A/D converter,then make a decision of fire alarm .If the fire emerges, the control system starts up sound, light alarm and I/O unit.

This dissertation introduces the fire detecting mechanism,the constitute and principle of fire alarm system.All text consists five chapters.

The chapter 1 briefly introduce the history of the development of building fire, the development of the situation at home and abroad, building fire system components and the background and significance of topics. The second chapter discusses the classification of fire detectors.Moer attentions are paid to the ion,optical and temperatuer detector. characteristics, structure and the basic principles, but also discusses the characteristics of S7-200 PLC. Chapter 4 discusses components of PLC control system of the building fire, requirements and design methods. Chapter 5 discusses design and implementation of the procedures.of PLC control system of the building fire.

The system integrates with fire alarm system and fire system。This is a system of high reliability, which is able to basically meet the requirements of building fire system.

Key Words：Fire System Control System Detector Programmable Logic Controller

第一章  引   言

火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（FA）是樓宇自控系統(tǒng)（BA）的一個(gè)分系統(tǒng)， 服務(wù)於樓宇自控系統(tǒng)，共同完成對(duì)大樓的監(jiān)控。在我國(guó)，由于宏 觀政策與行業(yè)管理的各種原因，消防系統(tǒng)總是作為一個(gè)需要獨(dú)立 於其他系統(tǒng)的系統(tǒng)對(duì)待，不強(qiáng)調(diào)參與到樓宇自控系統(tǒng)里來(lái)。這 樣，一方面，我國(guó)的消防自控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)取得了非常好的操作環(huán)境：另一方面，由於對(duì)系統(tǒng)以外的各個(gè)方面關(guān)心不夠，或多或少 地存在一定的封閉性，不利於消防電子產(chǎn)業(yè)更廣泛的拓寬發(fā)展出 路，不利於與樓宇自控系統(tǒng)及其他子系統(tǒng)緊密結(jié)合。為消防電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展計(jì)：增強(qiáng)與其他系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)能力是一個(gè)緊迫的問(wèn)題。

1.1消防自控系統(tǒng)的發(fā)展歷史

消防自控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的責(zé)正形成是在八十年代中期，由於經(jīng)濟(jì) 發(fā)展，新的建筑物日見增多，并且社會(huì)各方面對(duì)預(yù)防和消除火情 十分重視，這樣就產(chǎn)生了需求拉動(dòng)。經(jīng)過(guò)短時(shí)間的混亂後，由於國(guó)家主管部門的適時(shí)介入，有力地整合、規(guī)范了市場(chǎng)，使本產(chǎn)業(yè) 在有規(guī)可循、有法可依的基礎(chǔ)上健康成長(zhǎng)。

1.2二消防自控系統(tǒng)的控制方式

由于有國(guó)家主管部門的強(qiáng)力參與，本系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范已有國(guó) 家標(biāo)準(zhǔn)，并強(qiáng)制通過(guò)IS0900認(rèn)證，各制造廠商的產(chǎn)品的差別不是很大。消防系統(tǒng)的核心思想是對(duì)報(bào)管中發(fā)生的任何火情及時(shí)地 感知，并根據(jù)級(jí)別給與報(bào)管或聯(lián)動(dòng)處理。所以，消防自控系統(tǒng)由 傳感器、執(zhí)行器、控制器與控制網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的需求，火情傳感器主要是感煙傳感器和感溫傳感 器，從物理作用上區(qū)分，可分為離子型、光電型。從信號(hào)方式區(qū) 分，可分為開關(guān)型，模擬型及智能型。所有這些傳感采測(cè)器對(duì)現(xiàn) 場(chǎng)的火情加以監(jiān)測(cè)，及時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)控制網(wǎng)絡(luò)向控制器匯 總。獲得火情後，系統(tǒng)采取必要的措施。除了應(yīng)有的系統(tǒng)間聯(lián) 系，消防系統(tǒng)也需具備直接反應(yīng)的能力。這時(shí)候，智能區(qū)域控制 器經(jīng)控制網(wǎng)絡(luò)對(duì)防火卷簾門、電梯、滅火劑、鋼瓶、消防水泵、 電動(dòng)門等聯(lián)動(dòng)設(shè)備，下達(dá)啟動(dòng)或關(guān)閉的命令，以使火災(zāi)得到即時(shí) 控制，損失減小到最低程度。 火災(zāi)智能區(qū)域控制器是整個(gè)消防自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心，它監(jiān) 測(cè)整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)上的各個(gè)設(shè)備（傳感器、執(zhí)行器、顯示器等）， 并根據(jù)具體情況，對(duì)各方面獲得的數(shù)據(jù)子以匯總、分析、計(jì)算， 能夠在它的顯示界面上及時(shí)揭示火情發(fā)生的位置，火災(zāi)的程度及 已采取的措施等，使工作人員全面了解現(xiàn)場(chǎng)采取的必要措施。

可以對(duì)其進(jìn)行手自動(dòng)設(shè)置，以及手動(dòng)和自動(dòng)的參數(shù)設(shè)置。

供水泵的操作與風(fēng)機(jī)一樣，可以參照風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的步驟操作。

另外在畫面的右上角有當(dāng)?shù)貢r(shí)間，以及用戶的一些信息等，如果退出的話，點(diǎn)擊退出按鈕進(jìn)入啟動(dòng)畫面，再點(diǎn)擊退出系統(tǒng)按鈕，就可以退出操作了。

總之，利用組態(tài)王監(jiān)控系統(tǒng)，可以方便快捷的監(jiān)控到每一個(gè)房間的火警情況，能夠檢測(cè)到每臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行情況，水位，煙霧濃度等，在控制室可以操作每一臺(tái)設(shè)備，提高了效率，為火警應(yīng)急提高速度，在遇到火災(zāi)時(shí)，更能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，減少人員傷亡與財(cái)產(chǎn)的損失。

結(jié)論

本文的特點(diǎn)在于將PLC應(yīng)用到了樓宇消防的控制系統(tǒng)中。本系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中，取得了良好的實(shí)際效果，且安全性良好。實(shí)踐證明，以PLC為核心構(gòu)造的樓宇消防系統(tǒng)，是一種簡(jiǎn)單有效、成本低廉的解決方案，具有較高的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)適用性。

致謝

本文是在導(dǎo)師XXX老師的悉心指導(dǎo)下完成的。X老師為我們創(chuàng)造了寬松自由而不失嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)環(huán)境。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)求學(xué)的治學(xué)態(tài)度，誨人不倦的敬業(yè)精神，正直坦蕩的為人風(fēng)范使學(xué)生受益匪淺。謹(jǐn)此向?qū)熤乱猿绺叩木匆夂椭孕牡母兄x!

在課題選題和研究過(guò)程中，得到了我寢室全體同學(xué)的熱情指導(dǎo)和幫助，他們的鞭策和鼓勵(lì)是我完成本論文的強(qiáng)大精神動(dòng)力。他們?cè)趯W(xué)習(xí)上和生活上也給我提供了許多幫助和支持，他們的深厚情誼我也將銘記在心。

感謝我的家人對(duì)我的支持和鼓勵(lì)，在我的漫漫求學(xué)生涯中，他們始終如一在默默的支持著我。為了把我培養(yǎng)成社會(huì)有用之人，使我有個(gè)美好的將來(lái)，他們給我提供了強(qiáng)大的精神力量和物質(zhì)后盾，這份情意我將終生銘記，畢生回報(bào)。

參考文獻(xiàn)

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分類號(hào) 密級(jí) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 題 目： 七 層 樓 宇 消 防 自 控 系 統(tǒng) 英 文 題 目： 生姓名： 專 業(yè) ： 指導(dǎo)教師 ： 職 稱 ： 畢業(yè)設(shè) 計(jì)說(shuō)明書提交日期： 地址： 2 目 錄 第一章 引言 ???????????????? ???????? 6 防自控系統(tǒng)的發(fā)展歷史 ???? ??? ??????? 6 消防自控系統(tǒng)的控制方式 ??????? ? ? ? ??? 6 動(dòng)方式 ????????? ? ? ????? ?? ?? ? 6 第二章 火災(zāi)探測(cè)器的原理及結(jié)構(gòu) ???? ??? ?? ? ???? ?????????????? ??? 9 ???????? ?? ?????? 9 用環(huán)境分類法 ??????????????? ??? 12 ?????????????????? ? 13 第三章 可編程控制器 ??????????????? ???? 14 編程控制器的發(fā)展歷史 ????????????? ? 14 ???????????????????? 15 ??????????????????? .?????????????????? 17 ????????? ????????? 19 ?????????????? 四章 設(shè)備的清單和選型 ?????????????? ??? . 西門子 ??????????????? 21 他控制輔助元器件 ???????????? ???? .五章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ??????????????? ?????? 層樓消防自控系統(tǒng)點(diǎn)表 ??????? ???????? 26 控系統(tǒng)圖相見 紙 ???????? ????? 30 統(tǒng)詳 解 ??????????????? ??????? 30 5． 4 上位監(jiān)控系統(tǒng) ???????????????????? 35 3 結(jié)論 ????????????????????? ??????? 謝 ????????????????????? ??????? 考文獻(xiàn) ????????????????????? ????? 4 摘 要 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主要包括探測(cè)、控制兩部分。探測(cè)器探測(cè)其周圍溫度、煙的濃度，經(jīng) A/制器，控制器將數(shù)字信息進(jìn)行比較、判別，確認(rèn)火警后發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)并啟動(dòng)聯(lián)動(dòng)模塊。消防系統(tǒng)對(duì)遏制早期火災(zāi)也起到關(guān)鍵作用。 本文主要介紹火災(zāi)探測(cè)的機(jī)理、消防系統(tǒng)的構(gòu)成以及原理。全文共分 5章。 第 1章簡(jiǎn)要介紹樓宇消防發(fā)展的歷史、國(guó)內(nèi)外發(fā)展的狀況、樓宇消防系統(tǒng)組成及選題的背景及意義。第 2章討論了火災(zāi)探測(cè)器的分類、探測(cè)原理及由此發(fā)展的各種火災(zāi)探刻器，并著重論述了離子、光電感煙及感溫三種探測(cè)器。第 3章論述了可編程控制器的發(fā)展歷史、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)及基本原理等，還論述了 4章論述了樓宇消防 求及設(shè)計(jì)方法。第 5章介紹了樓宇消防 本系統(tǒng)將火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)及消防系統(tǒng)集成到一起，解決了消防自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)與消防系統(tǒng)一直分離，難于統(tǒng)一控制的局面。本系統(tǒng)有著高可靠率、低故障的特點(diǎn)，能夠基本滿足樓宇消防系統(tǒng)的要求 關(guān)鍵詞：樓宇消防，控制系統(tǒng)，探測(cè)器，可編程控制 5 of of of to ,a of If up ,of of of of at of of to 7 LC of of LC of is a of is to of 6 第一章 引 言 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（ 樓宇自控系統(tǒng)（ 一個(gè)分系統(tǒng)， 服務(wù)於樓宇自控系統(tǒng)，共同完成對(duì)大樓的監(jiān)控。在我國(guó)，由于宏 觀政策與行業(yè)管理的各種原因，消防系統(tǒng)總是作為一個(gè)需要獨(dú)立 於其他系統(tǒng)的系統(tǒng)對(duì)待，不強(qiáng)調(diào)參與到樓宇自 控系統(tǒng)里來(lái)。這 樣，一方面，我國(guó)的消防自控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)取得了非常好的操作環(huán)境：另一方面，由於對(duì)系統(tǒng)以外的各個(gè)方面關(guān)心不夠，或多或少 地存在一定的封閉性，不利於消防電子產(chǎn)業(yè)更廣泛的拓寬發(fā)展出 路，不利於與樓宇自控系統(tǒng)及其他子系統(tǒng)緊密結(jié)合。為消防電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展計(jì)：增強(qiáng)與其他系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)能力是一個(gè)緊迫的問(wèn)題。 防自控系統(tǒng)的發(fā)展歷史 消防自控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的責(zé)正形成是在八十年代中期，由於經(jīng)濟(jì) 發(fā)展，新的建筑物日見增多，并且社會(huì)各方面對(duì)預(yù)防和消除火情 十分重視，這樣就產(chǎn)生了需求拉動(dòng)。經(jīng)過(guò)短時(shí)間的混亂後，由於國(guó)家主管部門的 適時(shí)介入，有力地整合、規(guī)范了市場(chǎng)，使本產(chǎn)業(yè) 在有規(guī)可循、有法可依的基礎(chǔ)上健康成長(zhǎng)。 消防自控系統(tǒng)的控制方式 由于有國(guó)家主管部門的強(qiáng)力參與，本系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范已有國(guó) 家標(biāo)準(zhǔn)，并強(qiáng)制通過(guò) 制造廠商的產(chǎn)品的差別不是很大。消防系統(tǒng)的核心思想是對(duì)報(bào)管中發(fā)生的任何火情及時(shí)地 感知，并根據(jù)級(jí)別給與報(bào)管或聯(lián)動(dòng)處理。所以，消防自控系統(tǒng)由 傳感器、執(zhí)行器、控制器與控制網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的需求，火情傳感器主要是感煙傳感器和感溫傳感 器，從物理作用上區(qū)分，可分為離子型、光電型。從信號(hào)方式區(qū) 分，可分為開關(guān)型 ，模擬型及智能型。所有這些傳感采測(cè)器對(duì)現(xiàn) 場(chǎng)的火情加以監(jiān)測(cè)，及時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)控制網(wǎng)絡(luò)向控制器匯 總。獲得火情後，系統(tǒng)采取必要的措施。除了應(yīng)有的系統(tǒng)間聯(lián) 系，消防系統(tǒng)也需具備直接反應(yīng)的能力。這時(shí)候，智能區(qū)域控制 器經(jīng)控制網(wǎng)絡(luò)對(duì)防火卷簾門、電梯、滅火劑、鋼瓶、消防水泵、 電動(dòng)門等聯(lián)動(dòng)設(shè)備，下達(dá)啟動(dòng)或關(guān)閉的命令，以使火災(zāi)得到即時(shí) 控制，損失減小到最低程度。 火災(zāi)智能區(qū)域控制器是整個(gè)消防自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心，它監(jiān) 測(cè)整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)上的各個(gè)設(shè)備（傳感器、執(zhí)行器、顯示器等）， 并根據(jù)具體情況，對(duì)各方面獲得的數(shù)據(jù)子以匯總、 分析、計(jì)算， 能夠在它的顯示界面上及時(shí)揭示火情發(fā)生的位置，火災(zāi)的程度及 已采取的措施等，使工作人員全面了解現(xiàn)場(chǎng)采取的必要措施。 動(dòng)方式 7 消防自控系統(tǒng)包含了很多的監(jiān)測(cè)、控制點(diǎn)， 但是它已做到了價(jià)格低廉，原因是：一方面受政策的影響，消防自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比 噸統(tǒng)一，較易形成產(chǎn)品化。另一方面消防自控系統(tǒng)由於僅需考慮 至忱情的問(wèn)題，傳輸數(shù)據(jù)量較小，數(shù)據(jù)協(xié)議較為簡(jiǎn)捷，可使在一 條網(wǎng)絡(luò)上連接較多的監(jiān)測(cè)控制設(shè)備。一個(gè)系統(tǒng)的大部分投資在現(xiàn) 場(chǎng)設(shè)備止 而控制網(wǎng)絡(luò)及智能區(qū)域控制器在整個(gè)工程投資中所占 的份額較低 系統(tǒng) 開通時(shí)的調(diào)試工作量也有所降低。 盡管確實(shí)具備了結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)， 但消防自控系 統(tǒng)的外延性不強(qiáng)。從消防系統(tǒng)的整體分析，與外部相聯(lián) 接一般需要由其智能區(qū)域控制器完成。目前，各廠家提供的區(qū)域控制器 一般可以提供咫 232 接口（較高級(jí)的可以提供 口）。這時(shí)，其它 系統(tǒng)的控制器可直接利用這個(gè) 口與區(qū)域控制器相聯(lián)接，取得一 部分消防系統(tǒng)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)功能。有時(shí)候，其它系統(tǒng)的中央處 理機(jī)在完成本系統(tǒng)的監(jiān)控任務(wù)的同時(shí)，直接通過(guò) 智能區(qū)域控制器聯(lián)接，直接獲取消消防系 統(tǒng)的監(jiān)控主機(jī)信號(hào)，其它系統(tǒng) 的監(jiān)控主機(jī)就可以采取各種方式（以太網(wǎng)， 232 等等）與這臺(tái)消防系 統(tǒng)的監(jiān)控主機(jī)相聯(lián)接，從而完成設(shè)計(jì)要求。四、合理的發(fā)展雖然消防系統(tǒng)具備了一定的與其它系統(tǒng)相互聯(lián)動(dòng)的 能力，但是與樓字自控制系統(tǒng)的飛速發(fā)展，依然是相當(dāng)不匹配的。首先， 樓宇自控系統(tǒng)已經(jīng)采用分布式控制方式設(shè)計(jì)，而消防系統(tǒng)基本上還是集 散控制方式，即使已經(jīng)具備了一定的與外部交互能力，但卻往往比較簡(jiǎn)單， 數(shù)據(jù)債輸能力較弱，存在著痛苦的 “ 瓶頸 “ 問(wèn)題。其次，消防系統(tǒng)的智能 控制器不具備或僅具有較弱的向上組網(wǎng)能力。各個(gè)智能區(qū)域 控制器往往容 易形成 “ 家天下 ” 的局面。 具備一定的閉環(huán)性，這其實(shí)對(duì)消防自控系統(tǒng)自身的發(fā)展?fàn)畲笠彩? 不利的。不利於今後消防系統(tǒng)自身的技術(shù)革新及升級(jí)換代。為了很好地繼承消防自控系統(tǒng)已經(jīng)具備的優(yōu)良傳統(tǒng)，智能區(qū) 域控制器以下應(yīng)不做大的變動(dòng)。否則，將破壞本系統(tǒng)已具備統(tǒng) 一性、廉價(jià)性等優(yōu)點(diǎn)。顯而易見，應(yīng)進(jìn)一步增強(qiáng)消防智能區(qū)域控 制器的能力，使其具備能夠匯入其它骨干控制網(wǎng)絡(luò)的能力，具有 分布式系統(tǒng)的一些特點(diǎn)，增加數(shù)據(jù)的傳輸能力，作為整個(gè)樓宇自 控系統(tǒng)有機(jī)的一部分而完成整個(gè)樓宇的智能控制。目前實(shí)行的一些政策規(guī)范尚未將消防系 統(tǒng)與其它系統(tǒng)建立較 為緊密的聯(lián)系。但是，消防系統(tǒng)是樓宇自控系統(tǒng)不可或缺的一部 分。前些年，由於消防系統(tǒng)的發(fā)展較怏，各方面一度認(rèn)為消防系 統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，進(jìn)入 90 年代，其它系統(tǒng)（中央空調(diào)系統(tǒng)、保 安系統(tǒng)，變配電系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)等）已取得了長(zhǎng)足的發(fā)展?，F(xiàn)在看起來(lái)，消防系統(tǒng)有必要與其它系統(tǒng)建立緊密聯(lián)系，事實(shí)上．國(guó) 外目前許多已經(jīng)實(shí)施的樓宇自控系統(tǒng)已不再把消防系統(tǒng)看作是一 特殊的分系統(tǒng)，而是采用分布式控制方案構(gòu)成有機(jī)的整體。 報(bào)警器廠家已開始認(rèn)識(shí)到樓宇自控系統(tǒng)的 8 地位，已經(jīng)有廠家 在控制器之間使用了 C 州總線技術(shù)，為 適時(shí)介入樓宇自控系統(tǒng)進(jìn) 行了技術(shù)儲(chǔ)備。而國(guó)內(nèi)外一些正在發(fā)展的樓宇自控系統(tǒng)也已經(jīng)在 物理上、協(xié)議上做好了與消防系統(tǒng)相聯(lián)接的技術(shù)準(zhǔn)備，比如我們 國(guó)內(nèi)的蹴八一 5000 樓宇自控系統(tǒng)，已經(jīng)為消防系統(tǒng)的硬件及軟件 產(chǎn)品提供了一個(gè)向縱深發(fā)展的良好平臺(tái)。消防系統(tǒng)在我國(guó)仍然是 一個(gè)方興未艾的系統(tǒng)，及時(shí)作出產(chǎn)業(yè)調(diào)整是必要的。 9 第二章 火災(zāi)探測(cè)器的原理及結(jié)構(gòu) 火災(zāi)探測(cè)器是系統(tǒng)的“感覺器官”，它的作用是監(jiān)視環(huán)境中有沒有火災(zāi)的發(fā)生。一旦有了火情，就將火災(zāi)的特征物理量，如 溫度、煙霧、氣體和輻射光強(qiáng)等轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并立即動(dòng)作，向火災(zāi)報(bào)帶控制器發(fā)送報(bào)替信號(hào)。對(duì)于易燃易爆場(chǎng)合，火災(zāi)探測(cè)器主要探測(cè)其周圍空間的氣體濃度，在濃度達(dá)到爆炸下限以前報(bào)警。在個(gè)別場(chǎng)合下，火災(zāi)探測(cè)器也可探測(cè)壓力和聲波。下面按火災(zāi)探測(cè)器的不同分類方法分別介紹其原理和結(jié)構(gòu)?；馂?zāi)探測(cè)器的分類比較復(fù)雜。實(shí)用的分類方法有結(jié)構(gòu)造型分類法、探測(cè)火災(zāi)參數(shù)分類法和使用環(huán)境分類法等 [2]。 按火災(zāi)探測(cè)器的結(jié)構(gòu)造型分類，可以分成線型和點(diǎn)型兩大類。 (1) 線型火災(zāi)探測(cè)器 :這是一種響應(yīng)某一連續(xù)線路周圍的火災(zāi)參數(shù) 的火災(zāi)探測(cè)器，其連續(xù)線路可以是“硬”的，也可以是“軟”的。如空氣管線型差溫火災(zāi)探測(cè)器，是由一條細(xì)長(zhǎng)的銅管或不銹鋼管構(gòu)成“硬”的連續(xù)線路。又如紅外光束線型感煙火災(zāi)探測(cè)器，是由發(fā)射器和接受器二者中間的紅外光束構(gòu)成“軟”的連續(xù)線路。 (2) 點(diǎn)型探測(cè)器 :這是一種響應(yīng)某一點(diǎn)周圍的火災(zāi)參數(shù)的火災(zāi)探測(cè)器。大多數(shù)火災(zāi)探測(cè)器屬于點(diǎn)型火災(zāi)探測(cè)器。 根據(jù)火災(zāi)探測(cè)器探測(cè)火災(zāi)參數(shù)的不同，可以劃分為感溫、感煙、感光、氣體和復(fù)合式等幾大類。 (1) 感溫火災(zāi)探測(cè)器 ： 這是一種響應(yīng)異常溫度、溫升速率和溫差的火災(zāi)探 測(cè)器。又可分為定溫火災(zāi)探測(cè)器一溫度達(dá)到或超過(guò)預(yù)定值時(shí)響應(yīng)的火災(zāi)探側(cè)器 ； 其結(jié)構(gòu)如圖 圖 溫感溫火災(zāi)探測(cè)器結(jié)構(gòu)圖 定溫火災(zāi)探測(cè)器的工作原理如圖 它是由黃銅和殷銅之類膨脹系數(shù) 10 不同的兩種金屬片結(jié)合成雙金屬小片 此圖可知，通常接點(diǎn) a和 旦發(fā)生火災(zāi)，則雙金屬片彎曲，于是 a和 而使指示燈發(fā)亮或電鈴發(fā)聲。 差溫火災(zāi)探測(cè)器一升溫速率超過(guò)預(yù)定值時(shí)響應(yīng)的感溫火災(zāi)探測(cè)器 ;其結(jié)構(gòu)如圖 圖 溫感溫火災(zāi)探測(cè)器的工作原理圖 圖 溫感溫火災(zāi) 探測(cè)器結(jié)構(gòu)圖 差溫火災(zāi)探側(cè)器的工作原理如圖 圖 溫感溫火災(zāi)探測(cè)器工作原理圖 它是一種利用空氣膨脹的差動(dòng)式傳感器。這種傳感器由氣室 A、 薄金屬片形成的曲線圖形板 D、匯漏孔 a、 右圖可知，當(dāng)有火災(zāi)時(shí)，由于 11 波紋板膨脹，接點(diǎn) a和 火災(zāi)指示燈發(fā)亮和鈴響。 差定溫火災(zāi)探測(cè)器一兼有差溫、定溫兩種功能的感溫火災(zāi)探測(cè)器。感溫火災(zāi)探測(cè)器，由于采用不同的敏感元件，如熱敏電阻、熱電偶、雙金屬片、易熔金屬、膜盒和半導(dǎo)體等，又可派生出各種感溫火災(zāi)探測(cè)器。 (2) 感煙火災(zāi)探測(cè)器：這是一 種響應(yīng)燃燒或熱解產(chǎn)生的固體或液體微粒的火災(zāi)探測(cè)器。由于它能探測(cè)物質(zhì)燃燒初期所產(chǎn)生的氣溶膠或煙霧粒子濃度，因此，有的國(guó)家稱感煙火災(zāi)探測(cè)器為“早期發(fā)現(xiàn)”探測(cè)器。 氣溶膠或煙霧粒子可以改變光強(qiáng)，減小電離室的離子電流以及改變空氣電容器的解電常數(shù)半導(dǎo)體的某些性質(zhì)。由此，感煙火災(zāi)探測(cè)器又可分為離子型、光電型、電容式和半導(dǎo)體型等幾種。其中光電感煙火災(zāi)探測(cè)器，按其動(dòng)作原理的不同，還可以分為減光型 (應(yīng)用煙霧粒子對(duì)光路遮擋原理 )和散光型 (應(yīng)用煙霧粒子對(duì)光散射原理 )兩種。 若按工作特性又可分為非累積型和累積型。非累積型傳感器只要 達(dá)到規(guī)定的煙濃度既工作，而累積型傳感器只在規(guī)定濃度持續(xù) 20 在能放射較弱 α 射線的電離箱中，放射性同位素產(chǎn)生離子電流，當(dāng)煙霧進(jìn)入傳感器時(shí)，煙霧被 α 射線吸收，從而使電流減弱。這種結(jié)構(gòu)的傳感器不受溫度和壓力變化的影響。 來(lái)自發(fā)光二極管的光，經(jīng)過(guò)聚光透鏡聚焦在受光器上。正常情況下，光不聚焦在受光器上，但煙霧粒子進(jìn)入傳感器后，由于光散射把光聚在受光器上，從而發(fā)出信號(hào)。應(yīng)注意，這種傳感器的結(jié)構(gòu)必須做到僅讓煙霧進(jìn)入傳感器內(nèi)部，不能讓昆蟲等別的物質(zhì)進(jìn)去。 (3) 感光火災(zāi)探測(cè)器：感光火災(zāi)探測(cè)器又稱為火焰探 測(cè)器。這是一種響應(yīng)火焰輻射出的紅外、紫外、可見光的火災(zāi)探測(cè)器，主要有紅外火焰型和紫外火餡型兩種。 (4) 氣體火災(zāi)探測(cè)器：這是一種響應(yīng)燃燒或熱解產(chǎn)生的氣體的火災(zāi)探測(cè)器。在易燃易爆場(chǎng)合中主要探測(cè)氣體 (粉塵 )的濃度，一般調(diào)整在爆炸下限濃度的1/5時(shí)動(dòng)作報(bào)告。用作氣體火災(zāi)探測(cè)器探測(cè)氣體 (粉塵 )濃度的傳感元件主要有鉑絲、鉑鈀 (黑白元件 )和金屬氧化物半導(dǎo)體 (如金屬氧化物、鈣鈦晶體和尖晶石 )等幾種。 (5) 復(fù)合式火災(zāi)探測(cè)器：這是一種響應(yīng)兩種以上火災(zāi)參數(shù)的火災(zāi)探測(cè)器。主要有感溫感煙火災(zāi)探測(cè)器、感光感煙火災(zāi)探測(cè)器 、感光感溫火災(zāi)探測(cè)器等。 (6) 其他火災(zāi)探測(cè)器：有探測(cè)泄漏電流大小的漏電流感應(yīng)型火災(zāi)探測(cè)器；有探側(cè)靜電電位高低的靜電感應(yīng)型火災(zāi)探測(cè)器；還有在一些特殊場(chǎng)合使用的，要求探測(cè)極其靈敏、動(dòng)作極為迅速，以至要求探測(cè)爆炸聲產(chǎn)生的某些參數(shù)的變化 (如壓力的變化 )信號(hào)，來(lái)抑制消滅爆炸事故發(fā)生的微差壓型火災(zāi)探測(cè)器；以及利用超聲原理探測(cè)火災(zāi)的超聲波火災(zāi)探測(cè)器等等。 用環(huán)境分類法 (1) 陸用型：一般用于內(nèi)陸、無(wú)腐蝕性氣體的環(huán)境，其使用溫度范圍為 12 +15℃ ，相對(duì)溫度在 85%以下。在現(xiàn)有產(chǎn)品中，凡沒有注明使用環(huán)境型式 的都為陸用型。 (2) 船用型：船用型火災(zāi)探測(cè)器主要用于艦船上，也可用于其他高溫、高濕的場(chǎng)所，其特點(diǎn)是耐高溫、高濕，在 50℃ 以上的高溫和 90～ 100%的高濕的環(huán)境中，可以長(zhǎng)期正常工作。 (3) 耐寒型：這種火災(zāi)探測(cè)器特點(diǎn)是耐低溫。它能在 一 40℃ 以下的高寒環(huán)境中長(zhǎng)期正常工作。它適用于北方無(wú)采暖的倉(cāng)庫(kù)和冬季平均溫底低于 的地區(qū)。 (4) 耐酸型：該火災(zāi)探測(cè)器不受酸性氣體的腐蝕，適用于空間經(jīng)常停滯有較重含酸性氣體的工廠區(qū)。 (5) 耐堿型：該火災(zāi)探測(cè)器不受堿性氣體的腐蝕，適用于空間經(jīng)常停滯有較重堿性氣體的場(chǎng) 合。 (6) 防爆型：該火災(zāi)探測(cè)器適用于易燃易爆的場(chǎng)合。其結(jié)構(gòu)符合國(guó)家防爆有關(guān)規(guī)定。 如果按尋址方式分又可分為標(biāo)準(zhǔn)型火災(zāi)探測(cè)器、可尋址火災(zāi)探測(cè)器。 標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)探測(cè)器：即早期使用的開關(guān)量火災(zāi)探測(cè)器，它沒有自己的地址碼，探測(cè)到煙或溫度達(dá)到報(bào)告值后立即給出開關(guān)信號(hào)報(bào)警，報(bào)警時(shí)只能報(bào)到回路。 可尋址探測(cè)器：即現(xiàn)在普遍使用的模擬量火災(zāi)探測(cè)器，它有自己的地址碼，并將探測(cè)到煙或溫的濃度的模擬量值送回控制器，由控制器判別其是否達(dá)到報(bào)替狀態(tài)。報(bào)告時(shí)能顯示此探測(cè)器的地址碼。 現(xiàn)個(gè)別公司又推出 3D 智能探測(cè)器，使用 微處理器及復(fù)合探測(cè)器技術(shù)來(lái)模擬人類神經(jīng)系統(tǒng)的綜合感知結(jié)構(gòu)，就象人類通過(guò)視覺、嗅覺、觸覺監(jiān)視火災(zāi)發(fā)生及發(fā)展過(guò)程，并通過(guò)大腦類比分析，對(duì)三種信號(hào)的時(shí)間變化模式和不同火災(zāi)參數(shù)進(jìn)行綜合評(píng)估，排除偽火警，作出準(zhǔn)確的判斷。 13 第三章 可編程控制器 可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它具有體積小、功能強(qiáng)、靈活通用與維護(hù)方便等一系列的優(yōu)點(diǎn)。特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力，受到用戶的青睞。因而在冶金、化工、交通、 電力等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，成為了現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱之一 [3]。 編程控制器的發(fā)展歷史 在可編程序控制器問(wèn)世以前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是繼電器控制占主導(dǎo)地位。這種由繼電器構(gòu)成的控制系統(tǒng)有著明顯的缺點(diǎn)：體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運(yùn)行速度不高，尤其是對(duì)生產(chǎn)工藝多變的系統(tǒng)適應(yīng)性更差，如果生產(chǎn)任務(wù)和工藝發(fā)生變化，就必須重新設(shè)計(jì)，并改變硬件結(jié)構(gòu)，造成了時(shí)間和資會(huì)的嚴(yán)重浪費(fèi)。 1968年，在底特律的美國(guó)通用汽車公司 (為了在每次汽車改型或改變工藝流程時(shí)能不改動(dòng)原有繼電器柜內(nèi)的接線以便降低生產(chǎn)成本 ，縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期，提出了研制新型邏輯順序控制裝置，并提出了該裝置的研制指標(biāo)要求，即十項(xiàng)招標(biāo)技術(shù)指標(biāo)。其主要內(nèi)容如下 [4]； (1) 在使用者的工廠里，能以最短中斷服務(wù)時(shí)間，迅速方便地對(duì)其控制的硬件和設(shè)備進(jìn)行編程及重新進(jìn)行程序的設(shè)計(jì)。 (2) 所有系統(tǒng)單元必須能在工廠內(nèi)無(wú)特殊支持的設(shè)備、硬件及環(huán)境條件下運(yùn)行。 (3) 系統(tǒng)的維修必須簡(jiǎn)單易行。在系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)計(jì)有狀態(tài)指示器及插入式模塊，以便在最短的停車時(shí)間內(nèi)使維修和故障診斷變得簡(jiǎn)單易行。 (4) 裝置的體積應(yīng)小于原有繼電器控制柜的體積，它的能耗也應(yīng)較少。 (5) 必須能與中央數(shù)據(jù)收集處理系統(tǒng)進(jìn)行通信，以便監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行情況。 (6) 輸入開關(guān)量可以是已有的標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)的按鈕和限位開關(guān)的交流 15 (7) 輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)必須能驅(qū)動(dòng)以交流運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器和電磁閥線圈，每個(gè)輸出量將設(shè)計(jì)為可開停和連續(xù)操縱具有 115V、 2 (8) 具有靈活的擴(kuò)展能力。在擴(kuò)展時(shí)，必須能以系統(tǒng)最小的變動(dòng)及最短的更換和停機(jī)時(shí)間，使原有裝置從系統(tǒng)的最小配置擴(kuò)展到系統(tǒng)的最大配置。 (9) 在購(gòu)買和安裝費(fèi)用上，應(yīng)有與原有繼電輯控制系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)力，即 有高的性能價(jià)格比。 (10) 用戶存儲(chǔ)器容量至少在 4(根據(jù)當(dāng)時(shí)的汽車裝配過(guò)程的要求提出 ) 14 從上述十項(xiàng)指標(biāo)可以看出，它實(shí)際上就是當(dāng)今可編程序控制器的最基本的功能。將它們歸納一下，其核心為四點(diǎn) [5]： (1) 用計(jì)算機(jī)代替繼電器控制盤。 (2) 用程序代替硬件接線。 (3) 輸入輸出電平可與外部裝置直接連接。 (4) 結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展。 美國(guó)的數(shù)字設(shè)備公司 (在 1969年研制出了第一臺(tái)可編程序控制器 (14) [6]。其后，美國(guó)的 84控制器， 1971年， 日本推出了 8控制器， 1973年西歐各國(guó)的各種可編程序控制器也研制成功．我國(guó)在 1974年開始研制可編程序控制器 [7]。 由于 此，對(duì)它下一個(gè)確切的定義是困難的。在二十世紀(jì)七十年代 美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì) ( 8]： 使用可編程序的存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)指令，實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)和算術(shù)運(yùn)算等功能，用來(lái)對(duì)各種機(jī) 械或生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。 1982年，國(guó)際電工委員會(huì) (布了 1985年提交了第 2版， 1987年的第 3版對(duì) 采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程 。 、易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì) [9]。 上述的定義表明， 有與其他順序控制裝置不同的特點(diǎn)。 ]： (1) 可靠性。對(duì)可以維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性． 現(xiàn)在下列幾方面： 與繼電器邏輯控制系統(tǒng)比較， ①需要大量的活動(dòng)部件和電子元器件，它的接線也大大減少。與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)單、維修時(shí)間縮短，因此可靠性 得到提高。 ② 如冗余設(shè)計(jì)、掉電保護(hù)、故障滲斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等，使可靠性得到提高。 ③ 具有編程簡(jiǎn)單、操作方便、維修容易等特點(diǎn)， 15 因此對(duì)操作和維修人員的技能要求降低，容易學(xué)習(xí)和掌握，不容易發(fā)生操作的失誤，可靠性高。 與通用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)比較， ① 具有比通用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)更簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言和更可靠的硬件。采用了經(jīng)簡(jiǎn)化的編程語(yǔ)言，編程的出錯(cuò)率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作 環(huán)境設(shè)計(jì)的硬件使可靠性大大提高。因此， ②在 用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性高的元件；采用先迸的工藝制造流水線生產(chǎn)；對(duì)干擾采用屏蔽、隔離和濾波等，設(shè)有對(duì)電源的掉電保護(hù)、存儲(chǔ)器內(nèi)容的保護(hù)并采用看門狗和其他自診斷措施、便于維修的設(shè)計(jì)等等。 ③在 采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用軟件濾波，軟件自診斷、簡(jiǎn)化編程語(yǔ)言、信息保護(hù)和恢復(fù)、報(bào)警和運(yùn)行信息的顯示等等。一份用戶選用 在各種選用 一位的原因是由于 3％ 。其次，才是性能和維修方便等原因。可見，可靠性高是 (2) 易操作性 ①操作方便。對(duì) 多數(shù)程器至少提供了輸入信息的顯示，對(duì)大中型的 程器采用 此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需的地址編號(hào)、繼電器編號(hào)或觸點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜索或順序?qū)ふ遥缓筮M(jìn)行更改。更 改的信息可在液晶屏或 以 ②編程方便。 電氣技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，梯形圖由于與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。所以有利于程序的編寫和學(xué)習(xí)。采用布爾助記符編程語(yǔ)言時(shí)，由于符號(hào)是功能的簡(jiǎn)單縮寫，十分有利于編程人員的編程。雖然功能表圖、功能模塊圖和高級(jí)描述語(yǔ)句的編程方法應(yīng)用尚未普及，但是，由于它們具有功能清晰、易于理解等優(yōu)點(diǎn)，正為廣大技術(shù)人員所接納和采用并發(fā)揮出更有效的功能特點(diǎn)。 ③維修方便。 低了。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)硬件和軟件的自診斷，維修人員可根據(jù)有關(guān)故障信號(hào)燈的提示和故障代碼的顯示，或通過(guò)編程器和 快地找到故障所在的部位，為迅速排除故障和修復(fù)節(jié)省了時(shí)間。 為便于維修工作的開展，有些 供了故障樹等維修用的資料．有些廠商還提供維修用的智能卡件或插件板，使維修工作變得十分方便。 如，對(duì)需維修的部件設(shè) 16 置在便于維修的位置，信號(hào)燈設(shè)置在易于觀察的部位，接線端子采用便于接線與更換的類型等， 這些設(shè)計(jì)使維修工作能方便地進(jìn)行，從而大大節(jié)省維修時(shí)間。采用標(biāo)準(zhǔn)化元件和標(biāo)準(zhǔn)化工藝生產(chǎn)流水線作業(yè)，使維修用的備品備件簡(jiǎn)化，也使維修變得方便。 (3) 靈活性 ①編程的靈活性。 爾助記符、功能表圖、功能模塊圖和語(yǔ)句描述編程語(yǔ)言，只要掌握其中一種語(yǔ)言就可以進(jìn)行編程。編程方法的多樣性使編程方便，應(yīng)用面拓展。由于采用軟連接的方法，在生產(chǎn)工藝流程更改或者生產(chǎn)設(shè)備更換時(shí)，可以不必改變 過(guò)程序的編制與更改就能適應(yīng)生產(chǎn)的需要。這種編程的靈活性是繼 電器順序控制系統(tǒng)所不能比擬的。正是由于編程的柔性特點(diǎn)，使 為當(dāng)今工業(yè)控制領(lǐng)域的重要控制設(shè)備。在柔性制造單元 (柔性制造系統(tǒng) (計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) (計(jì)算機(jī)集成過(guò)程控制系統(tǒng) (到廣泛的應(yīng)用。 ②擴(kuò)展的靈活性。 可根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不斷擴(kuò)展，即可進(jìn)行容量的擴(kuò)展，功能的擴(kuò)展，應(yīng)用和控制范圍的擴(kuò)展。它不僅可以通過(guò)增加輸入輸出單元來(lái)增加點(diǎn)數(shù)，通過(guò)擴(kuò)展單元來(lái)擴(kuò)大容量和功能，也可 以通過(guò)多臺(tái) 至可通過(guò)與集散控制系統(tǒng)(其他上位機(jī)的通信來(lái)擴(kuò)展它的功能，并與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換等。這種擴(kuò)展的靈活性大大地方便了用戶。 ③操作的靈活性。操作的靈活性是指設(shè)計(jì)的工作量大大減少，編程的工作量和安裝施工的工作量大大減少，操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得容易。在繼電器順序控制系統(tǒng)中所需的一些操作可以簡(jiǎn)化，不同的生產(chǎn)過(guò)程可采用相同的控制臺(tái)或控制屏等。 格繁多。它主要由中央處理單元 儲(chǔ)器、輸入、輸出等部分組成 [10]。 (1)中央處理單元 主要作用是： ①接收從編程器輸入的用戶程序，并存入程序存儲(chǔ)器中； ②用掃描方式采集現(xiàn)場(chǎng)輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器； ③執(zhí)行用戶程序，從程序存儲(chǔ)器中逐條取出用戶程序，經(jīng)過(guò)解釋程序解釋后逐條執(zhí)行，完成程序規(guī)定的邏輯和算術(shù)運(yùn)算，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)去控制輸出電路，實(shí)現(xiàn)程序規(guī)定的各種操作； ④通過(guò)故障自診斷程序，診斷 因此， (2) 存儲(chǔ)器 17 序分系統(tǒng) 程序和用戶程序。 ①系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器 該存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)程序 (系統(tǒng)軟件 )。系統(tǒng)程序是 是決定性能的關(guān)鍵。系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、解釋程序、故障自診斷程序、標(biāo)準(zhǔn)子程序庫(kù)及其他各種管理程序等。系統(tǒng)程序由制造廠家提供，一般都固化在 戶不能直接存取。系統(tǒng)程序用來(lái)管理、協(xié)調(diào) 譯、解釋用戶程序，進(jìn)行故障診斷等。 ②用戶程序存儲(chǔ)器 該存儲(chǔ)器存放用戶程序 (應(yīng)用軟件 )。用戶程序是用戶為解決實(shí)際問(wèn)題并根據(jù)通過(guò)編程器輸入，經(jīng) 存儲(chǔ)器。為便于程序的調(diào)試、修改、擴(kuò)充、完善，該存儲(chǔ)器使用 ③變量 (數(shù)據(jù) )存儲(chǔ)器 變量存儲(chǔ)器存放 內(nèi)部繼電器、 時(shí)器 /計(jì)數(shù)器中邏輯變臉的現(xiàn)行值等，這些現(xiàn)行值在 新有關(guān)內(nèi)容，所以，變量存儲(chǔ)器也采用 今用戶程序存儲(chǔ)器和變量存儲(chǔ)器常采用低功耗的 提高運(yùn)行可靠性。通常 指用戶程序存儲(chǔ)器而言，且以字 (6位 /字 )為單位來(lái)表示存儲(chǔ)器的容量。 (3) 輸入輸出接口 (簡(jiǎn)稱 I/O) 輸入輸出接口是 微機(jī)的 I/，即其輸入接口可以接受強(qiáng)電信號(hào)，其輸出接口可以直接和強(qiáng)電設(shè)備相連接。對(duì)于小型 家通常將 I/對(duì)于中、大型 廠家通常都將 I/充的模塊組件，用戶可根據(jù)自己的需要選取不同功能，不同點(diǎn)數(shù)的組件來(lái)組成自己的控制系統(tǒng)。為便于檢查，每個(gè) I/點(diǎn)接通時(shí)，相應(yīng)的指示燈發(fā)光指示。 用戶可以方便地檢查各點(diǎn)的通斷狀態(tài)。 ①輸入接口 輸入接口的功能是采集現(xiàn)場(chǎng)各種開關(guān)接點(diǎn)的狀態(tài)信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的邏輯電平，送給 般的輸入信號(hào)多為開關(guān)量信號(hào)，各種開關(guān)量輸入接口的基本結(jié)構(gòu)大同小異，常有直流和交流開關(guān)量輸入接口電路兩種。交流開關(guān)量輸入接口電路與直流開關(guān)量輸入接口電路的主要區(qū)別是，前者要由現(xiàn)場(chǎng)提供交流電流，輸入的交流信號(hào)經(jīng)整流后得到直流，再去驅(qū)動(dòng)光電耦合器。在機(jī)械設(shè)備中，除開關(guān)量外，還常遇到一些模擬量如溫度、壓力、位移和速度等。對(duì)這些模擬量進(jìn)行采集時(shí)，必須經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (模擬 量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，才能為 ②輸出接口 為適應(yīng)不同的負(fù)載，輸出接口有多種方式。常用的有晶體管輸出方式、晶閘 18 管輸出方式和繼電器輸出方式。晶體管輸出方式用于直流負(fù)載；雙向晶閘管輸出方式用交流負(fù)載，繼電器輸出方式可用于直流負(fù)載，也可用于交流負(fù)載。一些 于需要摸擬信號(hào)驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。 (4) 編程器 編程器是 是開發(fā)、維護(hù) 程器用于用戶程序的編制、編輯、調(diào)試、檢查和監(jiān)視，還可以通過(guò)其鍵盤去調(diào)用與顯示 參數(shù)。它通過(guò)通信端口與 成人機(jī)對(duì)話連接。編程器上有供編程用的各種功能鍵和顯示燈，以及編程、監(jiān)控轉(zhuǎn)換丌關(guān)。編程器的鍵盤采用梯形圖語(yǔ)言鍵符，也可以采用軟件指定的功能鍵符，通過(guò)屏幕對(duì)話方式進(jìn)行編程．編程器有便攜式和 者只能聯(lián)機(jī)編程，而后者既可聯(lián)機(jī)編程，又可脫機(jī)編程。便攜式編程器體積小，重量輕，可隨身攜帶，便于在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用。一般的小型 程器是專用的，不同型號(hào)的 能通用。 一定需要編程器。因此，多臺(tái)同型號(hào)的 (5)其他設(shè)備 印機(jī)、 與普通微機(jī)類似， 軟件的控制下，件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩部分。 (1) 輸入現(xiàn)場(chǎng)信息：在系統(tǒng)軟件的控制下，順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài)； (2) 執(zhí)行程序：順次掃描用戶程序中的各條指令，根據(jù)輸入狀念和指令內(nèi)容進(jìn)行邏輯運(yùn)算； (3) 輸出控制信號(hào)：根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，輸出狀態(tài)寄存器向各輸出點(diǎn)并行發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)所要求的邏輯控制功能。 上述過(guò)程執(zhí)行完后，又重新開始，反復(fù)地執(zhí)行。每執(zhí)行一遍所需的時(shí)間稱為掃描周期。 在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)機(jī)械設(shè)備的工作過(guò)程可以分為一系列不斷重復(fù)的順序操作， 此， 序編制簡(jiǎn)單、直觀，不容易出錯(cuò)，而且容易修改，從而大大減少了軟件的開發(fā)費(fèi)用，縮短了軟件的開發(fā)周期。 為了提高工作的可靠性，及時(shí)接收外來(lái)的控制命令， ，除完成上述三步操作外，通常還要進(jìn)行故障自診斷，完成與編程器等的通信。 每次掃描開始，先執(zhí)行一次自診斷程序，對(duì)各輸入輸出點(diǎn)、存儲(chǔ)器和 斷的方法通常是測(cè)試出各部分的當(dāng)前狀態(tài)，并與正常的標(biāo)準(zhǔn)狀念進(jìn)行比較，若兩者一致，說(shuō)明各部分工作正常，若不一致則認(rèn)為有故障。此時(shí)， 留現(xiàn)行工作狀態(tài)，并關(guān)斷所有輸出點(diǎn)，然后停機(jī)。 19 診斷結(jié)束后，如沒發(fā)現(xiàn)故障， 查是否有編程器等的通信請(qǐng)求。如果有則進(jìn)行相應(yīng)的處理，比如，接受編程器發(fā)來(lái)的命令，把要顯示的狀態(tài)數(shù)據(jù) 、出錯(cuò)信息送給編程器顯示等。 處理完通信后， 入現(xiàn)場(chǎng)信息，順序執(zhí)行用戶程序，輸出控制信號(hào)，完成一個(gè)掃描周期。然后又從自診斷開始，進(jìn)行第二輪掃描。 現(xiàn)對(duì)機(jī)器的連續(xù)控制，直到接收到停機(jī)命令，或因停電、出現(xiàn)故障等才停止工作。 用西門子公司的 200 系列的 系列的 有結(jié)構(gòu)緊湊、模塊化、可擴(kuò)展性強(qiáng)、指令集豐富等特點(diǎn)。所選用的 號(hào)為 24 可擴(kuò)展 7 個(gè)模塊，最大達(dá) 94466擬量輸入 /模擬量輸入）并且提供 14 個(gè)數(shù)字量輸入和 10 個(gè)數(shù)字量輸出。輸入 /輸出接口電路均采用了光耦合電路，對(duì)外界接口具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。由于使用了電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，所以還擴(kuò)展了一個(gè)32 模擬量輸入模塊。該模塊具有 2 路模擬量輸出，電流輸出量程為，電流全量程分辨率為 11 位， 25℃時(shí)的精度為 ±，穩(wěn)定時(shí)間為 2滿足比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)的要求。 20 第四章 設(shè)備的清單和選型 西門子 制系統(tǒng) 選型 在現(xiàn)在的工控領(lǐng)域， 不可或缺的，因?yàn)樗墓δ苁遣豢扇〈?。在?chǎng)，主要有西門子，三菱， 姆龍等。其中德國(guó)西門子系列也是世界上最好的 一。因此我們首先確定使用西門子系列的 西門子公司的 品有 7, 幾大系列。 列是傳統(tǒng)意義的 品，其中 針對(duì)低性能要求的小型 針對(duì)低性能要求的模塊式中小型 多可以擴(kuò)展 32 個(gè)模塊。 用于中高級(jí)性能要求的大型 以擴(kuò)展 300 多個(gè)模塊。 00 可以組成 點(diǎn) 接口）、 絡(luò)和工業(yè)以太網(wǎng)等。 . 德國(guó)進(jìn)口西門子 列的 世界上最好的小型一，屬于經(jīng)典之作 列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 高的可靠性 豐富的指令集 于掌握 捷的操作 富的內(nèi)置集成功能 時(shí)特性 勁的通訊能力 列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其 強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。 列 提供 4 個(gè)不同的基本型號(hào)的 8 種 您使用。 元設(shè)計(jì) 集成的 24V 負(fù)載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器）， 21，222 具有 180出， 24， 2426 分別輸出 280，400用作負(fù)載電源。 不同的設(shè)備類型 21~226 各有 2 種類型 有不同的電源電壓和控制電壓。 本機(jī)數(shù)字量輸入 /輸出點(diǎn) 21 具有 6 個(gè)輸入點(diǎn)和 4 個(gè)輸出點(diǎn)， 22 具有 8 個(gè)輸入點(diǎn)和6 個(gè)輸出點(diǎn)， 24 具有 14 個(gè)輸入點(diǎn)和 10 個(gè)輸出點(diǎn)， 244 個(gè)輸入點(diǎn)和 10 個(gè)輸出點(diǎn)， 26 具有 24 個(gè)輸入點(diǎn)和 16 個(gè)輸出點(diǎn)。 本機(jī)模擬最輸入 /輸出點(diǎn) 24有 2 個(gè)輸入點(diǎn)， 1 個(gè)輸出點(diǎn)。 中斷輸入 允許以極快的速度對(duì)過(guò)程信號(hào)的上升沿作出響應(yīng)。 高速計(jì)數(shù)器 21/222 21 4 個(gè)高速計(jì)數(shù)器（ 30可編程并具有復(fù)位輸入， 2 個(gè)獨(dú)立的輸入端可同時(shí)作加、減計(jì)數(shù)，可連接兩個(gè)相位差為 90°的 A/B 相增量編碼器 2426 6 個(gè)高速計(jì)數(shù)器（ 30具有 22 相同的功能。 22/224/22426 模擬電位器 22 1 個(gè) 2426 2 個(gè) 22/224/22426 還具有 脈沖輸出 2 路高頻率脈沖輸出（最大 20用于控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)定位任務(wù)。 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 例如為信息加注時(shí)間標(biāo)記，記錄機(jī)器運(yùn)行時(shí)間或?qū)^(guò)程進(jìn)行時(shí)間控制。 儲(chǔ)器模塊（選件） 編程： 21/222/224/22426 程軟件可以對(duì)所有的 21/222/224/22426 功能進(jìn)行編程。同時(shí)也可以使用 件包，但是它只支持對(duì) 樣具有的功能進(jìn)行編程。 能對(duì) 21/222/224/22426 編程。如果使用C 的串口編程，則需要使用 纜。 可以利用 纜和自由口通訊功能把 接到許多和準(zhǔn)兼容的設(shè)備。 有兩種不同型號(hào)的 纜： 帶有 的隔離型 纜，用 5 個(gè) 關(guān)設(shè)置波特率和其它配置項(xiàng) （見下圖） 他控制輔助元器件 為了達(dá)到系統(tǒng)升級(jí)的控制要求，我們還需要一些輔助器材，如隔離變壓器，開關(guān)電源， 源，信號(hào)防雷器以及風(fēng)扇等等。（詳見材料請(qǐng)購(gòu)單） 以下著重介紹幾個(gè)重要輔件： 源 不間斷電源 (英文簡(jiǎn)稱 ,是能夠提供持續(xù)、穩(wěn)定、不間斷的電源供應(yīng)的重要外部設(shè)備。 工作原理分成后備式、在線式與在線互動(dòng)式三大類。 名思義，它就是一臺(tái)這樣的機(jī)器，它在電能停止供應(yīng)的時(shí)候，能保持一段供電時(shí)間，使人們有時(shí)間 存 22 盤 ，再?gòu)?容地關(guān)閉 機(jī)器 。 源，分為在線式和后備式等幾種，它在機(jī)器有電工作時(shí)，就將市電交流電逆變，并儲(chǔ)存在自己的 電源 中，一旦停止供電，它就能提供電源，使 電腦 維持一段 時(shí)間 的 工作 ，保持時(shí)間可能是 10分鐘 、半小時(shí)等。 ●高可靠性不間斷供電 ——保證動(dòng)力的連續(xù)性 ●電網(wǎng)穩(wěn)壓、凈化功能 ——消除電網(wǎng)波動(dòng)、污染 ●電池管理功能 ——延長(zhǎng)電池使用壽命 ●智能監(jiān)控功能 ——有效解決電源維護(hù)功能 一種含有儲(chǔ)能裝置，以 逆變器 為主要組成部分的恒壓、恒頻的不間斷電源 。當(dāng)市電正常時(shí)， 市電穩(wěn)壓或穩(wěn)壓、穩(wěn)頻后供 負(fù)載 使用，同時(shí)向機(jī)內(nèi)電池充電；當(dāng)市電中斷時(shí)（異常時(shí)）， 即在 4秒 內(nèi)或 “零 ”中斷時(shí)間內(nèi)將 蓄電池 的電源通過(guò)逆變轉(zhuǎn)換的方式向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng) 電力 ，使負(fù)載維持正常的工作，以便保存資料并保護(hù)負(fù)載的軟硬件不受損壞。從原理上來(lái)說(shuō)， 一種集數(shù)字和模擬電路 ,自動(dòng)控制逆變器與免維護(hù)貯能裝置于一體的電力電子設(shè)備； 從功能上來(lái)說(shuō)， 以在 供 電出現(xiàn)異常時(shí) ,有效地凈化 供 電；還可以在市電突然中斷時(shí)持續(xù)一定時(shí)間給電腦等設(shè)備供電 ,使你能有充裕的時(shí)間應(yīng)付 。 污水處理系統(tǒng)中采 用山特 120V 的 源來(lái)滿足供電需求。 隔離變壓器 隔離變壓器是一種 1 比 1 的變壓器。初級(jí) 220v,次級(jí)也是 220v。隔離變壓器的次級(jí)不與大地相連 各種雜波減少了 隔離變壓器是在使用某些電器時(shí)為了人身安全而加設(shè)的。例如在維修彩色電視機(jī)時(shí)，因?yàn)橛胁噬娨暀C(jī)的電源部分和市電相連，若維修人員不注意碰到了這部分電路，就會(huì)引觸電，危及人身安全。其次，在維修一些家用電器時(shí)，也應(yīng)該接上隔離變壓器。 說(shuō)明一點(diǎn)，隔離變壓器是一個(gè) 1： 1的變壓器，也就是說(shuō)，它的初級(jí)和 次級(jí)的圈數(shù)和線徑的 粗細(xì)都是相等的，并不分初級(jí)和次級(jí)，哪邊的繞組接入市電都是一樣的。 須要注意的是，選用隔離變壓器的原則是：隔離變壓器的功率一定要大于所維修的家電電器的功率。 隔離變壓器俗稱安全變壓器，它一般用于隔離市網(wǎng)電的雜質(zhì)和維護(hù)設(shè)備等之用 23 使用隔離變壓器首先要先了解我國(guó)的供電系統(tǒng)，我國(guó)的供電系統(tǒng)在供給低壓用戶時(shí)，一般采取三相四線制，中性線接地，通俗點(diǎn)，就是到居民家的電線，一根是相線（火線），里另一根是零線，它是和大地同地位，當(dāng)人體由于觸及熱底板時(shí)，就會(huì)使電流通過(guò)人體，和大地構(gòu)成回路，造成觸電危害。如果使 用隔離變壓器，就會(huì)安全些，因?yàn)槌跫?jí)和次級(jí)是通過(guò)磁場(chǎng)交換能量，沒有物理上的硬連接，就算人體觸及帶電的物品，也會(huì)因?yàn)槿梭w和大地同地位，而使帶電部位的電位為低電位，不會(huì)引起觸電危害。比如說(shuō)人觸電通常都是導(dǎo)體的電通過(guò)人體流入大地的過(guò)程，而他之所以會(huì)流入大地就是因?yàn)樗墓╇娫O(shè)備對(duì)大地有電氣關(guān)系 [即中性點(diǎn)接地 ]，如果沒有這個(gè)電氣關(guān)系，那么人是不會(huì)觸電 使用隔離變壓器要注意兩點(diǎn)。 1 ： 變壓器的次級(jí)兩端都不能接地， 2 ： 人體不能同時(shí)觸及次級(jí)兩端，否者，就有觸電的危險(xiǎn)。 污水處理系統(tǒng)上我們選用華通 20/220 的 隔離 變壓器 。 開關(guān)電源 開關(guān)電源就是用通過(guò)電路控制開關(guān)管進(jìn)行高速的道通與截止。將直流電轉(zhuǎn)化為高頻率的交流電提供給變壓器進(jìn)行變壓，從而產(chǎn)生所需要的一組或多組電壓 。 轉(zhuǎn)華為高頻交流電的原因是高頻交流在變壓器變壓電路中的效率要比 50 所以開關(guān)變壓器可以做的很小，而且工作時(shí)不是很熱 ， 成本很低 。 開關(guān)電源的工作流程是： 電源 → 輸入濾波器 → 全橋整流 → 直流濾波 → 開關(guān)管（振蕩逆變） → 開關(guān)變壓器 →輸出整流與濾波。 為了滿足控制系統(tǒng)中模塊的供電需求，我們選用兩個(gè)明緯開關(guān)電源。 24 電源防雷器 蘇州地處江南多雨水地區(qū)，夏天也往往會(huì)受到雷電的威脅，因此我們?cè)?控箱 中 增設(shè)一塊科佳 源防雷器 。防止雷電的威脅。 電源防雷是防止雷電和其他內(nèi)部過(guò)電壓侵入設(shè)備造成損壞，從室外防雷與線路防雷相結(jié)合的綜合防雷方案，采用電源防雷能在最短時(shí)間內(nèi)釋放電路上因雷擊感應(yīng)而產(chǎn)生的大量脈沖能量短路泄放到大地，降低設(shè)備各接口間的電位差，從而保護(hù)電路上