鄒 磊 吳金龍 葉冠龍 余昊洋 甄 研

（吉林建筑大學(xué)，吉林 長(zhǎng)春130118）

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

本套自動(dòng)消防系統(tǒng)地設(shè)計(jì)要求能精準(zhǔn)探測(cè)并及時(shí)控制火情。系統(tǒng)能在火災(zāi)發(fā)生的最期，及時(shí)精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)并抑制火情蔓延（若火情不大可以直接撲滅），并及時(shí)通知火警進(jìn)行滅火。消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制模式包括自動(dòng)控制模式、手動(dòng)控制模式以及應(yīng)急救援控制模式[1]。本套自動(dòng)消防控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要有如下幾個(gè)要點(diǎn):

（1）在消防區(qū)域內(nèi)設(shè)置視頻消防監(jiān)控系統(tǒng)。保證在整個(gè)區(qū)域，可以24 小時(shí)無(wú)死角的視頻監(jiān)控。所有的視頻信息以及系統(tǒng)所采集的其他信息都要匯總到消防總控室。在消防總控室內(nèi)，安排消防工作人員24 小時(shí)值班，以確保在火災(zāi)發(fā)生的時(shí)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取措施，減少損失。（2）構(gòu)建火災(zāi)檢測(cè)系統(tǒng)。安裝火災(zāi)探測(cè)器的不同檢測(cè)單元，包括溫感、煙感、光電、可燃?xì)怏w以及其他復(fù)合式檢測(cè)單元。安裝可燃?xì)怏w檢測(cè)裝置，并在每個(gè)區(qū)域都設(shè)置感溫報(bào)警設(shè)備。當(dāng)溫度與日常數(shù)據(jù)相差較多時(shí)，觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)和滅火系統(tǒng)，報(bào)警的數(shù)字信號(hào)通過(guò)感溫電纜傳達(dá)到總控室。消防工作人員接收到報(bào)警信號(hào)之后，立刻通過(guò)消防視頻監(jiān)控對(duì)火災(zāi)進(jìn)行確認(rèn)，并通知滅火人員滅火。（3）消防控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)滅火設(shè)備的遠(yuǎn)程聯(lián)動(dòng)自動(dòng)控制。消防控制系統(tǒng)能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，滿足自動(dòng)手動(dòng)消防救災(zāi)、自動(dòng)消防和遠(yuǎn)程消防需求。該系統(tǒng)配備有充足噴水槍、泡沫泵、消防閥等滅火設(shè)備，可以遠(yuǎn)程啟動(dòng)控制，使本系統(tǒng)可以根據(jù)火情及時(shí)地做出正確的反應(yīng)。（4）系統(tǒng)配有數(shù)據(jù)顯示設(shè)備，能直觀顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。用組態(tài)王軟件可以模擬各種情況、閥等實(shí)際的狀況，在上位機(jī)上直觀地顯示消防系統(tǒng)的工作狀態(tài)，以PLC 為消防自動(dòng)控制的核心，電動(dòng)閥門和消防泵等為主要被控設(shè)備，以及裝配了基于組態(tài)王的消防控制軟件的PC 上位機(jī)的可視化設(shè)備，搭建成一套完整的消防自動(dòng)控制可視化系統(tǒng)。

1.2 硬件配置

主控：采用西門子S7-200 PLC 作為系統(tǒng)的自動(dòng)控制核心。其主要特點(diǎn)是系統(tǒng)可靠性高、可擴(kuò)展性好、靈活性好、編程容易、使用方便。由德國(guó)西門子公司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的S7-200，因其眾多的優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程控制的各個(gè)領(lǐng)域[2]。目前，它在我國(guó)工業(yè)中得到了廣泛地應(yīng)用，如冶金、化工、印刷及生產(chǎn)線等。

CPU:S7-200（CPU314C）

開(kāi)關(guān)量輸入（DI）模塊:24 路

開(kāi)關(guān)量輸出（DO）模塊:l6 路

擴(kuò)展模塊SM327CN（16DI/16DO）EHT-MPI 轉(zhuǎn)換器

火災(zāi)探測(cè)器，感溫火災(zāi)探測(cè)器，感煙火災(zāi)探測(cè)器，火災(zāi)聲光報(bào)警器，可燃?xì)馓綔y(cè)器，自動(dòng)滅火水炮等。

報(bào)警蜂鳴器，開(kāi)關(guān)，按鈕等。

1.3 自動(dòng)控制消防工藝流程

消防滅火功能包括自動(dòng)泡沫和水的噴淋功能，同時(shí)配備備用泡沫和水的自動(dòng)噴淋系統(tǒng)。如果在流程中遇到泵和閥出現(xiàn)故障，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換到備用泡沫泵和閥。如在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的報(bào)警信號(hào)響起的時(shí)候，在自動(dòng)噴淋的模式下，按下緊急啟動(dòng)，再當(dāng)按下自動(dòng)泡沫1 噴淋的時(shí)候，泵3 會(huì)最先按下緊急啟動(dòng)，延時(shí)較長(zhǎng)長(zhǎng)一段時(shí)間后，閥3、閥6、閥7 啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泡沫噴淋的效果。噴淋模式的方法是，在按下泡沫噴淋1 按鈕后，泵1 先按下緊急啟動(dòng)，之后延時(shí)較長(zhǎng)一段時(shí)間再手動(dòng)打開(kāi)流程中的閥1、閥8來(lái)從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泡沫噴淋的報(bào)警效果，當(dāng)報(bào)警信號(hào)解除后，手動(dòng)按下報(bào)警復(fù)位的按鈕進(jìn)行報(bào)警即可。若此時(shí)泵2 和閥3 這條備用支路出現(xiàn)故障（稱為泵3 或閥3），閥故障報(bào)警指示燈就會(huì)顯示常亮并報(bào)警，當(dāng)再次按下自動(dòng)泡沫噴淋后，PLC 會(huì)自動(dòng)將報(bào)警切換到泵4 這條備用支路模式上來(lái)，從而達(dá)到自動(dòng)泡沫噴淋系統(tǒng)復(fù)位的目的。

自動(dòng)控制消防工藝流程

1.4 控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流向

該控制系統(tǒng)以西門子PLC 為控制核心，輸入量包括模擬量和輸入開(kāi)關(guān)量。對(duì)于模擬量，有空氣濕度、空氣壓力、火焰溫度等。對(duì)于開(kāi)關(guān)量，有通氣閥門狀態(tài)、水泵運(yùn)行狀態(tài)、手動(dòng)輸出報(bào)警的信息以及用于控制儀表終端的自動(dòng)報(bào)警按鈕等。模擬量輸入探測(cè)器采集的數(shù)字信息，模擬量輸入的需要與控制設(shè)備的日常數(shù)據(jù)對(duì)比，從而將模擬量與開(kāi)關(guān)量的轉(zhuǎn)換[3]。根據(jù)模擬量輸入的數(shù)據(jù)和控制器轉(zhuǎn)換的模擬量，遠(yuǎn)程確定輸出設(shè)備的開(kāi)關(guān)量，然后自動(dòng)控制泵、閥門等輸出設(shè)備并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。另外，消防救火人員可以根據(jù)滅火救援需要手動(dòng)控制輸出的開(kāi)關(guān)量。

2 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)組態(tài)界面是基于Kingview 6.55 為上位機(jī)開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)的。上位機(jī)的系統(tǒng)利用組態(tài)王的軟件，模擬了各種消防設(shè)備以及其輸入的信號(hào)?；诮M態(tài)王軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)系統(tǒng)可以通過(guò)RS485 總線與組態(tài)王PLC 進(jìn)行交互[4]。PLC 上所有的數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)傳輸并連接到上位機(jī)的系統(tǒng)組態(tài)王歷史庫(kù)表中，實(shí)時(shí)顯示記錄所有消防設(shè)備的信息。通過(guò)組態(tài)王歷史庫(kù)，可以實(shí)時(shí)查詢溫度、壓力、光信號(hào)模擬量等數(shù)據(jù)的相關(guān)組態(tài)歷史信息。同時(shí)，用戶可以通過(guò)PLC 實(shí)現(xiàn)在上位機(jī)主機(jī)實(shí)時(shí)控制所有的消防設(shè)備，進(jìn)而完成相關(guān)設(shè)備的遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制[5]。

3 結(jié)論

消防自動(dòng)控制是生活的一部分，它在保障生命安全和減少財(cái)產(chǎn)損失等方面發(fā)揮著重要的作用。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的物質(zhì)需求在不斷提高，也越來(lái)越全面，家用電器設(shè)備的數(shù)量和負(fù)荷都在不斷增大，導(dǎo)致發(fā)生火災(zāi)的安全隱患也越來(lái)越多，家庭火災(zāi)發(fā)生得可能更大。為了在火災(zāi)發(fā)生初期就將其撲滅，就需要功能更加強(qiáng)大的、更加完善的自動(dòng)的消防控制系統(tǒng)。

本次項(xiàng)目設(shè)計(jì)的可視化的自動(dòng)消防控制系統(tǒng)，能夠很好地實(shí)現(xiàn)消防設(shè)備自動(dòng)和聯(lián)動(dòng)控制，并包含了自動(dòng)滅火模式、手動(dòng)控制模式和上位機(jī)可視化的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制模式。提高了滅火的靈活性，準(zhǔn)確性。同時(shí)，我們?cè)O(shè)計(jì)了上位機(jī)的組態(tài)控制軟件，組態(tài)控制軟件直觀地模擬了消防控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，消防滅火人員可直接觀察并控制各種消防設(shè)施（水噴淋滅火控制系統(tǒng)、泡沫消防滅火控制系統(tǒng)、泵、閥等）。本消防控制系統(tǒng)方便了消防人員的操作，減少了發(fā)生火災(zāi)時(shí)滅火系統(tǒng)的啟動(dòng)和反應(yīng)時(shí)間，使消防人員能在最短的時(shí)間內(nèi)，準(zhǔn)確找到起火點(diǎn)并進(jìn)行及時(shí)有效的滅火行動(dòng)。