龍真生, 陳澤寶, 柏 雪, 凌 玲, 謝建榮, 陳志宇

(廣西大學(xué) 行健文理學(xué)院, 廣西 南寧 530022)

?

消防控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)集成的搭建與仿真應(yīng)用*

龍真生, 陳澤寶, 柏 雪, 凌 玲, 謝建榮, 陳志宇

(廣西大學(xué) 行健文理學(xué)院, 廣西 南寧 530022)

介紹了消防控制系統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)集成控制系統(tǒng)的搭建,構(gòu)造了建筑消火栓水泵電氣控制系統(tǒng)單元,詳細(xì)分析了消防網(wǎng)絡(luò)各單元實(shí)現(xiàn)的功能要求。提出建筑消火栓水泵電氣控制系統(tǒng)單元具備現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)和自動(dòng)切換功能,能集中和就地監(jiān)視運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài),并能解除蜂鳴報(bào)警,同時(shí)各單元可實(shí)現(xiàn)單機(jī)運(yùn)行和聯(lián)動(dòng)運(yùn)行功能。

消防控制系統(tǒng); 網(wǎng)絡(luò)集成; 功能實(shí)現(xiàn); 仿真應(yīng)用

0 引 言

消防控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣直接決定人身、財(cái)產(chǎn)的安全程度。在消防部門的火災(zāi)統(tǒng)計(jì)中,因剩余電流、短路、線路超負(fù)荷和接觸電阻過大,導(dǎo)致電路超負(fù)荷最快90 s就能引火,短路產(chǎn)生的瞬間火花可達(dá)2 000 ℃,很容易引起電氣火災(zāi),尤其在農(nóng)村、偏遠(yuǎn)山區(qū)及木質(zhì)結(jié)構(gòu)為主的村寨。

1 消防控制系統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)集成控制系統(tǒng)的搭建

在計(jì)算機(jī)上裝設(shè)西門子S7-1200博途V13_SP1編程軟件,構(gòu)造出消防網(wǎng)絡(luò)集成控制系統(tǒng),包括S7-1200PLC、TP700彩色工業(yè)觸摸屏、變頻器、ET200M分布式I/O等自動(dòng)化設(shè)備,工業(yè)以太網(wǎng)建立第一層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架,Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線構(gòu)建第二層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

消防網(wǎng)絡(luò)各單元實(shí)現(xiàn)的功能要求如下:

(1) S7-1200PLC作為主站控制中心單元,完成所有對(duì)象系統(tǒng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算和控制功能,且實(shí)現(xiàn)建筑消火栓水泵電氣控制系統(tǒng)單元編程及監(jiān)控。

(2) ET200M遠(yuǎn)程I/O可作為水塔、儲(chǔ)水池給水系統(tǒng)控制單元,對(duì)其編程及監(jiān)控。

(3) ET200S分布式I/O可為所有單元及自身單元配電,對(duì)其進(jìn)行編程及調(diào)試。

(4) 觸摸屏TP700組態(tài)或編程平臺(tái)組態(tài)可用于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控,通過自帶的編程軟件進(jìn)行編程,監(jiān)控和排除故障。

本文重點(diǎn)分析了建筑消火栓水泵電氣控制系統(tǒng)單元編程及監(jiān)控功能,利用其本身集成的I/O接口,構(gòu)造出建筑消火栓水泵電氣控制系統(tǒng)單元。

建筑消火栓水泵電氣控制系統(tǒng)單元應(yīng)滿足以下的控制要求:

(1) 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)切換。

(2) 實(shí)現(xiàn)監(jiān)控室集中控制和現(xiàn)場(chǎng)就地控制要求。

(3) 實(shí)現(xiàn)1主1備切換功能。

(4) 消防負(fù)荷屬于一級(jí)負(fù)荷,一、二次電路都需雙回路供電。

(5) 能實(shí)現(xiàn)集中和就地監(jiān)視運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài),并能解除蜂鳴報(bào)警功能。

(6) 當(dāng)人為啟動(dòng)火災(zāi)報(bào)警器時(shí),系統(tǒng)立即發(fā)出蜂鳴,同時(shí)啟動(dòng)主用消防水泵連續(xù)供水,通過消防栓進(jìn)行滅火。當(dāng)按停止按鈕時(shí),該單元全部復(fù)位。

(7) 顯示報(bào)警文本和實(shí)時(shí)、歷史運(yùn)行曲線,且各種界面互相切換。

2 功能實(shí)現(xiàn)

建筑消火栓水泵一次主電路如圖1所示。

圖1 消防水泵驅(qū)動(dòng)一次回路

在4塊550 mm×600 mm×20 mm控制板上安裝相應(yīng)的控制電路,然后分別調(diào)試各個(gè)單元、控制板的功能。

建筑消火栓水泵二次控制電路如圖2、圖3所示。

圖2 建筑消火栓水泵二次控制電路(一)

圖3 建筑消火栓水泵二次控制電路(二)

建筑消火栓水泵電路在控制木板上的安裝位置、端子接線如圖4、圖5所示。虛線為線槽,控制木板500 mm×500 mm×20 mm。

圖4 建筑消火栓水泵電路在控制木板上的安裝位置

圖5 建筑消火栓水泵電路在控制木板上的安裝位置端子接線

建筑消火栓水泵控制電路的電氣元器件如表1所示。檢測(cè)儀表采用ETCR6100交直流鉗形電流表,UT39E數(shù)字式萬用表,ZC25-3兆歐表(500 V),QJ23直流單臂電橋。

表1 消火栓水泵控制電路電氣元器件

名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量三相異步電動(dòng)機(jī)Y132S-40.37kW,380V,1.2A,三角接法,1440轉(zhuǎn)/min2開啟式負(fù)荷開關(guān)HK1-30/3三極,380V,30A,熔體直連2低壓斷路器DZ5-20/330三極復(fù)式脫扣器,380V,20A,整定10A2交流接觸器CDC10-20交流380V,20A2中間繼電器RM2S-U直流24V(小型繼電器)4中間繼電器JQX-13F-3Z交流220V(小型繼電器)4熱繼電器TGR36-32脫扣器級(jí)別10A2端子排TD-151515A,15節(jié),660V2組合式按鈕LA4-2H380V,2.5A3萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)HZ5D-10/1.7380V,2.5A3信號(hào)指示燈AD16-22DS220V,紅色3控制板—500mm×500mm×20mm1控制塑料線—BV-1.5(綠色),100m/捆,1.5m21捆控制塑料線—RV-0.75(紅色),100m/捆,0.75m21捆多芯控制線—RVV-0.75多芯控制電纜30m線槽—PVC全塑料線槽2條木螺釘—?5mm×60mm1袋綁扎線—5×300mm1袋編碼套管—與導(dǎo)線吻合1袋

建筑消火栓水泵電路程序編程PLC的變量表如表2所示。

電路在控制木板上的安裝實(shí)物圖如圖6所示。

表2 建筑消火栓水泵電路程序編程PLC的變量表

名稱數(shù)據(jù)類型地址名稱數(shù)據(jù)類型地址消防報(bào)警啟動(dòng)Bool%M0.02#泵自動(dòng)觸摸屏指示Bool%M2.3消防報(bào)警停止Bool%M0.12#泵手動(dòng)觸摸屏指示Bool%M2.41主2備自動(dòng)Bool%I0.0電源開關(guān)Bool%I1.21主2備停止Bool%I0.1仿真試驗(yàn)/平臺(tái)運(yùn)行Bool%M3.01主2備手動(dòng)Bool%I0.2畫面切換Int%MW52主1備自動(dòng)Bool%I0.3消防水泵報(bào)警信息Bool%M7.02主1備停止Bool%I0.4消防泵1運(yùn)行曲線Bool%M7.12主1備手動(dòng)Bool%I0.5消防泵2運(yùn)行曲線Bool%M7.2泵故障報(bào)警,故障指示Bool%Q0.0消防控制系統(tǒng)操作Bool%M7.3報(bào)警觸摸屏信號(hào)Bool%I0.6消防控制系統(tǒng)Bool%M7.41#泵觸摸屏啟動(dòng)Bool%M1.0水塔,水池控制系統(tǒng)Bool%M7.51#泵觸摸屏停止Bool%M1.1配電控制系統(tǒng)Bool%M7.62#泵觸摸屏啟動(dòng)Bool%M2.0消防一級(jí)返回根菜單Bool%M7.72#泵觸摸屏停止Bool%M2.1水塔一級(jí)返回根菜單(1)Bool%M8.01#泵運(yùn)行指示Bool%Q0.1配電返回根菜單(2)Bool%M8.12#泵運(yùn)行指示Bool%Q0.21#泵熱繼電器Bool%I1.31#泵運(yùn)行信號(hào)Bool%I0.72#泵熱繼電器Bool%I1.42#泵運(yùn)行信號(hào)Bool%I1.0消二級(jí)返回一級(jí)Bool%M8.2泵故障觸摸屏指示Bool%M0.2消二級(jí)返回一級(jí)(1)Bool%M8.3消防報(bào)警繼電器Bool%Q0.3消二級(jí)返回一級(jí)(2)Bool%M8.41泵運(yùn)行觸摸屏指示Bool%M1.2消二級(jí)返回一級(jí)(3)Bool%M8.52泵運(yùn)行觸摸屏指示Bool%M2.2配二級(jí)返回一級(jí)Bool%M8.6泵故障報(bào)警,故障觸摸屏指示信號(hào)Bool%I1.1泵故障方針試驗(yàn)/泵正常運(yùn)行開關(guān)Bool%M3.1報(bào)警觸摸屏指示Bool%M0.41#泵實(shí)時(shí)運(yùn)行曲線Int%MW201#泵自動(dòng)觸摸屏指示Bool%M1.31#泵邊沿儲(chǔ)存器Bool%M30.01#泵手動(dòng)觸摸屏指示Bool%M1.42#泵實(shí)時(shí)運(yùn)行曲線Int%MW222#泵邊沿儲(chǔ)存器Bool%M30.1

建筑消防控制系統(tǒng)觸摸屏界面如圖7所示。消火栓水泵控制系統(tǒng)操作界面如圖8所示。

消防控制系統(tǒng)各單元配電控制觸摸屏界面如圖9所示。

消防控制系統(tǒng)的消防報(bào)警啟動(dòng)及1#泵自動(dòng)啟動(dòng)的觸摸屏操作:按電源“開”,選擇“1主2備自動(dòng)”I0.0,選擇“仿真試驗(yàn)”M3.0,按“消防報(bào)警啟動(dòng)”,1#泵自動(dòng)啟動(dòng)。調(diào)取仿真界面。調(diào)取1#泵運(yùn)行曲線界面,如圖10所示。若1#泵過載故障時(shí),彈出報(bào)警信息窗口。

圖7 建筑消防控制系統(tǒng)觸摸屏界面

圖8 消火栓水泵控制系統(tǒng)操作界面

在監(jiān)控主機(jī)上裝設(shè)有中文博途V13_SP1編程軟件,其本身集成有仿真軟件、人機(jī)界面組態(tài)軟件、變頻器調(diào)試軟件,具有簡(jiǎn)單故障處理診斷功能,方便調(diào)試,滿足系統(tǒng)各單元的仿真應(yīng)用功能。所有的單元都應(yīng)具備現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)/自動(dòng)切換,集中監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)操作切換,實(shí)時(shí)報(bào)警和歷史報(bào)警信息查詢,必要時(shí)實(shí)現(xiàn)1+1互備保護(hù)功能,各單元實(shí)現(xiàn)單機(jī)運(yùn)行和聯(lián)動(dòng)運(yùn)行功能等。

圖9 消防控制系統(tǒng)各單元配電控制觸摸屏界

圖10 1#泵運(yùn)行曲線界面

集成在中文博途V13 SP1編程軟件中的變頻器配置軟件,可對(duì)變頻器的參數(shù)進(jìn)行配置,也很方便在線進(jìn)行調(diào)試。

3 結(jié) 語

本文介紹了消防控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)集成的搭建與仿真應(yīng)用,仿真結(jié)果表明建筑消火栓水泵電氣控制系統(tǒng)單元應(yīng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)切換,滿足實(shí)現(xiàn)監(jiān)控室集中控制和現(xiàn)場(chǎng)就地控制要求。若已有THANIA-3A型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)集成控制技術(shù)平臺(tái)或類似平臺(tái),可通過分析原平臺(tái)電路原理、接線方式、端口I/O分配情況以及電源配電接線方式等情況,根據(jù)本項(xiàng)目的控制要求,對(duì)原有接線進(jìn)行改接、調(diào)整,實(shí)現(xiàn)各個(gè)單元、各控制板聯(lián)調(diào)聯(lián)試,實(shí)現(xiàn)消防控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)集成的功能。

[1] 廖常初,祖正容.西門子工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)組態(tài)編程與故障診斷[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.

[2] 廖常初.S7-300/400PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

[3] 王德吉,陳智勇,張建勛.西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)組態(tài)通信技術(shù)詳解[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012.

[4] 陳海霞,柴瑞娟.西門子S7-300/400PLC編程技術(shù)及工程應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011.

[5] 石敬煒.消防工程施工現(xiàn)場(chǎng)細(xì)節(jié)詳解[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2013.

[6] 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范:GB 50116—1998[S].

Building and Simulation Application of Network Integration of Fire Control System

LONG Zhensheng, CHEN Zebao, BAI Xue, LING Ling, XIE Jianrong, CHEN Zhiyu

(XingJian College of Science and Liberal Arts, Guangxi University, Nanning 530022, China)

This paper introduced the building of network integration of fire control system,and constructed the electrical control system unit of building fire hydrant water pump.The function requirements of fire network unit were analyzed in detail.It is pointed out that the electrical control system units of building fire hydrant water pump have the manual and automatic switching functions,and can monitor the running state and fault state of device.It can terminate the buzzer alarm at the same time.Each electrical control system unit of building fire hydrant water pump realizes the functions of single machine running and linkage operation.

fire control system; network integration; function implementation; simulation application

龍真生(1975—),男,高級(jí)工程師,研究方向?yàn)殡姎夤こ碳捌渥詣?dòng)化的施工和運(yùn)行維護(hù)等。

陳澤寶(1993—),男,研究方向?yàn)榻ㄖ姎饧爸悄芑?/p>

柏 雪(1994—),女,研究方向?yàn)榻ㄖ姎饧爸悄芑?/p>

2016年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃國(guó)家級(jí)立項(xiàng)項(xiàng)目(201613638003)

TU 892

B

1674-8417(2016)08-0024-06

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.08.007

2016-05-12