基于PLC消防報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)39頁

1、基于PLC的消防報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要火災(zāi)對國民經(jīng)濟(jì)和人民生命造成了巨大危害，但國外發(fā)達(dá)國家 對火災(zāi)的預(yù)防及應(yīng)對上我國和國外發(fā)達(dá)國家仍存在較大差距，因此，設(shè)計(jì)出一種可靠高效的消防報(bào)警控制系統(tǒng)是非常迫切的。本設(shè)計(jì)完成了利用主要核心控制部件西門子SIMATIC S7-300型PLC對消防報(bào)警控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。首先，根據(jù)具體的控制對象選擇合適的 S7-300 系列 CPU，這是控制系統(tǒng)的核心部件，在選擇了一些火災(zāi)探測器的類型，探測器的選擇好壞關(guān)系到報(bào)警及其它后續(xù)系列動作的關(guān)鍵。其次，選擇與S7-300相匹配的擴(kuò)展模塊，如數(shù)字 I/O 模塊、模擬 I/O 模塊、電源模塊等。最后，完成了控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，達(dá)

2、到了控制目標(biāo)。 關(guān)鍵詞：PLC；控制系統(tǒng)；消防報(bào)警 PLC Based Fire Alarm System DesignABSTRACTFire on the national economy and peoples lives caused great harm, but developed countries for fire prevention and the response to our country and abroad, there is still a wide gap between the developed countries, therefore, to desig

3、n a reliable and efficient fire alarm control system is very urgent the. The main advantage of this design is completed the core control unit Siemens SIMATIC S7-300 PLC type of fire alarm control system design. Key first, depending on the control object to select the appropriate S7-300 series CPU, w

4、hich is the core component of the control system, the choice of some type of fire detector, the detector alarm related to the choice of good or bad, and other follow-up action series . Second, select the S7-300 to match the expansion modules, such as digital I / O modules, analog I / O modules, powe

5、r modules. Finally, to complete the overall design of the control system to achieve the control objectives.Key Words：Programable Logic Control；Control System；The Fire Fight Report To The Police目 錄第一章 緒論11.1 課題研究的目的和意義11.2 課題背景11.3 國內(nèi)外消防報(bào)警系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展情況11.3.1火災(zāi)消防報(bào)警系統(tǒng)發(fā)展歷程11.3.2消防火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)在國外的發(fā)展情況21.3.3消防火災(zāi)報(bào)警

6、系統(tǒng)在國內(nèi)的發(fā)展情況21.4 消防火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的分類3第二章 系統(tǒng)的傳感器的選型及其特性42.1 煙感器、液位傳感器42.2 感煙器的選擇42.3 液位傳感器的選擇5第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)63.1 消防報(bào)警系統(tǒng)的要求、原理圖設(shè)計(jì)63.1.1控制要求63.1.2消防報(bào)警系統(tǒng)工作原理圖63.2 PLC相關(guān)模塊的選擇73.2.1 PLC的CPU模塊的選擇83.2.2 電源模塊的選擇83.2.3 變速頻率調(diào)節(jié)器83.2.4 系統(tǒng)的硬件列表83.3 系統(tǒng)的電氣回路圖173.3.1 消防水泵單相交流電機(jī)電氣回路圖173.3.2 排煙風(fēng)扇單相交流電機(jī)的電氣回路圖183.3.3 防火卷簾門三相交流電機(jī)的電氣回

7、路圖193.3.4 儲水水箱的PID控制的三相交流電機(jī)的電氣回路圖203.3.5 系統(tǒng)輸入輸出點(diǎn)：21第四章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)254.1 系統(tǒng)的軟件程序流程254.2 STEP7編程軟件264.2.1 STEP7介紹264.2.2 STEP7編程的各個步驟264.2.4 組合硬件和軟件274.3 STEP7硬件組態(tài)284.3.1 消防報(bào)警控制系統(tǒng)的PLC模塊在STEP中的選擇294.3.2 控制主程序294.4 用組態(tài)王監(jiān)控軟件組態(tài)監(jiān)控消防控制系統(tǒng)354.4.1 組態(tài)王簡介354.5 在組態(tài)王中建立監(jiān)控消防報(bào)警控制系統(tǒng)354.5.1 新建一個工程項(xiàng)目354.5.2 選擇與PLC S7-300

8、 作為連接設(shè)備具體過程如下364.5.3 在數(shù)據(jù)詞典中定義變量384.5.4 所要監(jiān)控的具體的輸入輸出量為下圖：384.5.5 在編完程序后，在VIEW中演示的結(jié)果為38參考文獻(xiàn)40致 謝40第一章 緒論1.1 課題研究的目的和意義火災(zāi)早就成為危害我國的重大災(zāi)害之一。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高樓和地下建筑發(fā)展的日益迅速，火災(zāi)發(fā)生的概率大大增加，每年在國內(nèi)火災(zāi)發(fā)生的幾率和造成的損失在慢慢增多?；馂?zāi)報(bào)警系統(tǒng)的研究就是可以幫助我們盡早的發(fā)現(xiàn)早期火災(zāi)，將火災(zāi)的范圍控制到最小。研制火災(zāi)報(bào)警控制器的目的是為了立足于掌握核心開發(fā)技術(shù)，降低系統(tǒng)成本。盡管通過 近幾年的消防治理整頓，取得了不少成績，但與其他國家

9、相比，千次火災(zāi)死亡人數(shù)較多，我國的火災(zāi)形勢不容樂觀，加之我國經(jīng)濟(jì)在高速發(fā)展，生活水準(zhǔn)大幅度提高，各種生產(chǎn)、辦公以及居住場所火災(zāi)大增，塑料制品和雙層玻璃的大量應(yīng)用，使火場的外部求援困難重重。因此，設(shè)計(jì)簡單實(shí)用的火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)有著防止和減少火災(zāi)危害、保護(hù)人身安全和財(cái)產(chǎn)安全的重要意義。1.2 課題背景隨著科技的發(fā)展，生活水平的提高，現(xiàn)代的高樓大廈逐漸變成智能化，這也是國家未來重要的發(fā)展走向。隨著我國快速的發(fā)展，人們的生活和居住環(huán)境不斷的改善，在沒用居住的后顧之憂后，人們對自己的安全越來越重視。顯然表明，社區(qū)的保安遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了人們的需求。現(xiàn)在人們在居住環(huán)境的要求優(yōu)先考慮的是小區(qū)安全建設(shè)是否完善。今天

10、人們居住比較密集、引起火災(zāi)發(fā)生的危險(xiǎn)設(shè)備比較多，所以對火災(zāi)發(fā)生的防治要求高。為了早期發(fā)現(xiàn)和撲救火災(zāi)，防止和減少火災(zāi)危害，保護(hù)人身和財(cái)產(chǎn)安全，火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)已成為必不可少的設(shè)施?；馂?zāi)作為危害人類生存的大敵，越來越受到人們的重視。一旦發(fā)生火災(zāi)，將對人的生命財(cái)產(chǎn)造成極大的危害，于是人們開始尋求一種早期發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的方法，以便控制和撲滅火災(zāi)，保障生命安全。消防火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)就是為了滿足這一需求而研制出來的，并越來越被人們所接受，其自身技術(shù)水平也隨著人們需求的不斷提高，在功能、結(jié)構(gòu)、形式等方面不斷地完善。 1.3 國內(nèi)外消防報(bào)警系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展情況1.3.1火災(zāi)消防報(bào)警系統(tǒng)發(fā)展歷程 火災(zāi)消防報(bào)警系統(tǒng)，從發(fā)展

11、過程來看，大體可分為三個階段。第一階段：多線型火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)。每個探測器除需提供兩根電源線外，還需提供一根報(bào)警信號線，探測器電源由報(bào)警器提供，探測器的信號線均連接到報(bào)警顯示盤上，報(bào)警時(shí)點(diǎn)亮相應(yīng)的指示燈，如日本“日探”公司生產(chǎn)的 CPF 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，此類系統(tǒng)的功能一般以報(bào)警為主，輔以一些簡單的聯(lián)動功能（也為多線制），如驅(qū)動警鈴等，其報(bào)警器對外圍探測器無故障檢測功能，只會對電源線的斷線做出故障反應(yīng)，安裝此類系統(tǒng)比較繁瑣，特別是校線工作量較大。第二階段：總線型火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)。這種自動報(bào)警系統(tǒng)已采用微處理器控制，其線制一般有四線制、三線制、二線制，探測器和模塊均采用地址編碼形式，通過總線與控制器

12、實(shí)現(xiàn)信號傳送，其探測器的報(bào)警形式為開關(guān)量，它的靈敏度在制造時(shí)，通過硬件決定，不可調(diào)整，此類系統(tǒng)可進(jìn)行現(xiàn)場編程，并通過各種模塊對各聯(lián)動設(shè)備實(shí)行較復(fù)雜的控制，此類系統(tǒng)已具有系統(tǒng)自檢以及對外圍器件的故障檢驗(yàn)等功能，但對故障類型不能區(qū)分，目前國內(nèi)生產(chǎn)的火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)大多數(shù)為此類產(chǎn)品，由于此類產(chǎn)品具有報(bào)警和控制功能，它的施工、安裝較為方便，且價(jià)格較低，已被大量使用。第三階段：智能型火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)。由于采用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，智能化程度大大提高，探測器的報(bào)警形式采用數(shù)字量，并可通過軟件對其靈敏度根據(jù)使用場合、時(shí)間進(jìn)行設(shè)定和調(diào)整，如可設(shè)定白天、夜間、休息日不同靈敏度。對探測器的使用環(huán)境參數(shù)變化較大的

13、場所，靈敏度設(shè)定相對低一些，對環(huán)境較穩(wěn)定或一些重要的場所，靈敏度設(shè)定相對高一些，這一功能可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性，減少誤報(bào)1。 1.3.2消防火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)在國外的發(fā)展情況 國外一些較發(fā)達(dá)的國家，他們有相當(dāng)完善的火災(zāi)早報(bào)和撲滅的消防體系。而當(dāng)?shù)卣紩o與大筆的款項(xiàng)用于設(shè)備的更新、設(shè)備維護(hù)等。一些國家例如德國、日本、美國等就利用電腦與用戶終端的傳感器或者用戶終端信號采集器相連，對火災(zāi)自動報(bào)警設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控以及故障遠(yuǎn)程傳輸。例如：美國、英國、日本等國家在建設(shè)和應(yīng)用城市火災(zāi)自動報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)這方面均有很成功的經(jīng)驗(yàn)。他們將自動火災(zāi)報(bào)警作為公共報(bào)警手段接入監(jiān)控系統(tǒng)，運(yùn)行多年未出現(xiàn)問題，消防中心對火災(zāi)發(fā)生的

14、地點(diǎn)、火災(zāi)發(fā)生類型，并調(diào)度消防部隊(duì)迅速到達(dá)現(xiàn)場，自動報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)在此起到了很大的作用。此外，這些國家在監(jiān)控系統(tǒng)管理方面比較規(guī)范，專門成立一個監(jiān)控服務(wù)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的責(zé)任是保證火災(zāi)報(bào)警數(shù)據(jù)通信暢通，為用戶服務(wù)，對用戶負(fù)責(zé)，同時(shí)向消防部隊(duì)傳送可靠的火災(zāi)報(bào)警信息，而消防部門的主要責(zé)任是對此類服務(wù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行資質(zhì)審查及監(jiān)督管理。這種管理運(yùn)作方式已經(jīng)取得了良好的效果2。1.3.3消防火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)在國內(nèi)的發(fā)展情況 我國的火災(zāi)報(bào)警裝置起步比較晚，同比國外有很大的差距，但是最近幾年火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)有了不菲的進(jìn)步。 我國從70年代開始生生產(chǎn)火災(zāi)報(bào)警的產(chǎn)品。到了80年代，我國國內(nèi)制作的消防火災(zāi)產(chǎn)品多已模仿為主國內(nèi)主，又

15、或是引進(jìn)國外的一些技術(shù)，沒用自己核心的技術(shù)，國內(nèi)這方面的的市場也是剛剛起步?；馂?zāi)報(bào)警產(chǎn)品的發(fā)展主要在90年代，國家政策的支持和國際化使得很多國外知名企業(yè)進(jìn)入中國消防市場，帶來了很多先進(jìn)成熟的技術(shù)，從而促進(jìn)了我國消防產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。有些企業(yè)慢慢有了自己的核心技術(shù)，在世界的領(lǐng)域有了不菲的成績。 1.4 消防火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的分類火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)是由觸發(fā)器件、火災(zāi)報(bào)警裝置、火災(zāi)警報(bào)裝置以及具有其它輔助功能的裝置組成的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。它能夠在火災(zāi)初期，將燃燒產(chǎn)生的煙霧、熱量和光輻射等物理量，通過感溫。感煙和感光等火災(zāi)探測器變成電信號，傳輸?shù)交馂?zāi)報(bào)警控制器，并同時(shí)顯示出火災(zāi)發(fā)生的部位，記錄火災(zāi)發(fā)生的時(shí)間。一般火災(zāi)

16、自動報(bào)警系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、防火門、防火卷簾、擋煙垂壁等相關(guān)設(shè)備聯(lián)動，自動或手動發(fā)出指令、啟動相應(yīng)的裝置2。第二章 系統(tǒng)的傳感器的選型及其特性 2.1 煙感器、液位傳感器 本控制系統(tǒng)中用到煙霧濃度、液位高度的數(shù)據(jù)采集，故本章重點(diǎn)介紹這二種物理量采集的傳感器的選擇。 2.2 感煙器的選擇 火災(zāi)的起火過程一般都伴有煙、熱、光三種燃燒產(chǎn)物。在火災(zāi)初期，由于溫度較低，物質(zhì)多處于陰燃階段，所以產(chǎn)生大量煙霧。煙霧是早期火災(zāi)的重要特征之一，感煙式火災(zāi)探測器是能對可見的或不可見的煙霧粒子回應(yīng)的火災(zāi)探測器。它是將探測部位煙霧濃度的變化轉(zhuǎn)換為電信號實(shí)現(xiàn)報(bào)警目的一

17、種器件。感煙式火災(zāi)探測器有離子感煙式、光電感煙式、激光感煙式等幾種型式。 離子感煙式探測器是點(diǎn)型探測器，它是在電離室內(nèi)含有少量放射性物質(zhì)(镅-241)，可使電離室內(nèi)空氣成為導(dǎo)體，允許一定電流在兩個電極之間的空氣中通過，射線使局部空氣成電離狀態(tài)，經(jīng)電壓作用形成離子流，這就給電離室一個有效的導(dǎo)電性。當(dāng)煙粒子進(jìn)入電離化區(qū)域時(shí)，它們由于與離子相接合而降低了空氣的導(dǎo)電性，形成離子移動的減弱。當(dāng)導(dǎo)電性低于預(yù)定值時(shí)，探測器發(fā)出警報(bào)。光電感煙探測器也是點(diǎn)型探測器，它是利用起火時(shí)產(chǎn)生的煙霧能夠改變光的傳播特性這一基本性質(zhì)而研制的。根據(jù)煙粒子對光線的吸收和散射作用。光電感煙探測器又分為遮光型和散光型兩種。紅外光束

18、感煙探測器是線型探測器，它是對警戒范圍內(nèi)某一線狀窄條周圍煙氣參數(shù)回應(yīng)的火災(zāi)探測器。它同前面兩種點(diǎn)型感煙探測器的主要區(qū)別在于線型感煙探測器將光束發(fā)射器和光電接受器分為兩個獨(dú)立的部分，使用時(shí)分裝相對的兩處，中間用光束連接起來。紅外光束感煙探測器又分為對射型和反射型兩種。感煙式火災(zāi)探測器適宜安裝在發(fā)生火災(zāi)后產(chǎn)生煙霧較大或容易產(chǎn)生陰燃的場所；它不宜安裝在平時(shí)煙霧較大或通風(fēng)速度較快的場所3。 本設(shè)計(jì)選擇光電二極管型煙感探測器,其原理是當(dāng)被測的氣體濃度大于或小于或等于給定值時(shí)，系統(tǒng)會自動全啟動，平時(shí)狀態(tài)下為半啟動狀態(tài)。當(dāng)探測器的檢測室的氣體濃度發(fā)生變化時(shí)發(fā)光二極光的光經(jīng)過透鏡到接受光敏二極管的光阻發(fā)生變化

19、從計(jì)算光阻的大小來檢測氣體濃度變化了多少。 2.3 液位傳感器的選擇 一般壓力式和超聲波傳感器均帶有變送部分，即將液位元信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(420mA)。旋轉(zhuǎn)編碼浮子式傳感器分為機(jī)械式和光電式兩種，光電式又分為絕對型和增量型。這類傳感器輸出通常為并行二進(jìn)制代碼、串行二進(jìn)制代碼和脈沖信號。除智能型一體化傳感器外(壓力式或超聲波)，一般沒有就地顯示和數(shù)字通信功能4。 對于諸如農(nóng)田灌溉、環(huán)境監(jiān)測、污水處理等公益性部門，除測量精度、可靠性、可維護(hù)、易安裝等技術(shù)性能要求外，價(jià)格也是直接影響傳感器選用的重要因素之一。為此，設(shè)計(jì)單位研制了一種基于磁浮子接點(diǎn)式小量程(150cm)就地顯示、并具有RS-48

20、5通信接口和420mA輸出的廉價(jià)液位傳感器。 液位傳感器的原理為基于水體壓力的計(jì)算公式：P=gh+P0 (P0為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，由傳感器測到壓力的變化后，“計(jì)算”到相應(yīng)的電信號，并終轉(zhuǎn)化為420mA 的標(biāo)準(zhǔn)直流電流信號。這種測量方法需精確穩(wěn)定的電源Ve和分壓電阻R，通過適當(dāng)?shù)淖儞Q電路 (V/I)，可獲得420mA標(biāo)準(zhǔn)電流輸出。但是，如果多個干簧管同時(shí)接通，就會影響其分壓電阻比，產(chǎn)生較大的測量誤差。若在測量中產(chǎn)生一個或多個干簧管永久性導(dǎo)通(干簧管失效)，則測量無法正常進(jìn)行。為避免這種情況發(fā)生，增強(qiáng)傳感器的適應(yīng)性(現(xiàn)場顯示和通信) 5。 結(jié)合工程實(shí)踐，STLP液位變送器采用美國原裝高精度擴(kuò)散硅不銹鋼

21、隔離膜傳感器及專用轉(zhuǎn)換電路， 吸收引進(jìn)國外先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和設(shè)備，確保產(chǎn)品能夠長期穩(wěn)定可靠地在水中及其它液體介質(zhì)中使用，有效解決了這一問題6。 第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 3.1 消防報(bào)警系統(tǒng)的要求、原理圖設(shè)計(jì) 3.1.1控制要求 在本設(shè)計(jì)中，PLC 的作為消防報(bào)警系統(tǒng)的“心臟”，探測器作為消防報(bào)警系統(tǒng)的“眼睛”。具體的過程是：首先開機(jī)自檢后，檢查是否有手動報(bào)警按鈕被按下，如果被按下，直接啟動消防水泵、排煙風(fēng)扇、MODEM通信模塊連接電話網(wǎng)119。如果沒有啟動手動報(bào)警開關(guān)，在開機(jī)自檢后，在光纖光柵檢測器探測到的溫度T若70，就啟動消防水泵噴水，直道把溫度降為50以下。若在10min之內(nèi)溫度還沒有降溫

22、為50以下，就啟動通信模塊的MODEM到電話網(wǎng)通知119。在通知電話網(wǎng)后消防水泵并不停止噴水，直道把溫度降為50以下。 當(dāng)煙感探測器檢測到的 CO、CO2 濃度大于給定值時(shí)，就啟動排煙風(fēng)扇排煙。系統(tǒng)的水箱液位是PID模塊控制的。3.1.2消防報(bào)警系統(tǒng)工作原理圖當(dāng)手動報(bào)警的長開開關(guān)被按下時(shí)，同時(shí)啟動消防水泵噴水、排煙風(fēng)扇排煙、通信模塊與電話網(wǎng)的火警系統(tǒng)連接119。若手動報(bào)警按鈕沒有按下直接進(jìn)入下一級任務(wù) 當(dāng)光纖光柵探測器T170時(shí)，啟動消防水泵，并且如果在10min之內(nèi)溫度沒降為 50以下就啟動通信模塊與電話網(wǎng)的火警系統(tǒng)連接119。 同時(shí)，消防水泵繼續(xù)噴水直道把溫度降到50以下 開機(jī)自檢，完成系

23、統(tǒng)自身的系統(tǒng)軟件及應(yīng)用軟件的轉(zhuǎn)載硬件自檢 當(dāng)感煙器探測到CO、CO2等的濃度大于給定值時(shí)啟動排煙風(fēng)扇，直到把濃度降為給定值以下 圖3.1 消防報(bào)警系統(tǒng)工作原理圖Fig.3.1 Fire alarm system working principle diagram3.2 PLC相關(guān)模塊的選擇 由于系統(tǒng)要用到兩個模擬量模塊的擴(kuò)展所以選擇CPU314系列的標(biāo)準(zhǔn)型PLC 1個AI輸入模塊：用于三個探測器的模擬量輸入 1個DI輸入模塊：用于輸入與控制相關(guān)的開關(guān)量 2個DO輸出模塊（其中1個用于交流輸出 1個是直流輸出）：用于輸出控制驅(qū)動信號 1個AO輸出模塊： 用于對水箱液位電機(jī)的輸出控制 1個通信輸出

24、模塊 ：用于連PC上位機(jī)及電話網(wǎng) 3.2.1 PLC的CPU模塊的選擇 這樣總輸入輸出模塊數(shù)為6，可選擇CPU313系列，但是CPU313系列的RAM是 20KB的，有點(diǎn)小，所以選擇CPU314系列的，它的RAM為40KB?？蓴U(kuò)展模塊數(shù)為32個7。 3.2.2 電源模塊的選擇 由于整個系統(tǒng)共享5個擴(kuò)展模塊，不算太多所以選擇PS307的5A型的電源模塊。 3.2.3 變速頻率調(diào)節(jié)器 在水箱液位調(diào)節(jié)過程當(dāng)中，利用變速調(diào)節(jié)器來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。選用三菱變頻調(diào)速器FR-S500，其設(shè)置為：表3.1 變速頻率調(diào)節(jié)器菜單Table 3.1 Variable frequency regulator menu

25、3.2.4 系統(tǒng)的硬件列表 根據(jù)控制對象實(shí)際的要求，選擇既可控性好又經(jīng)濟(jì)的可編程控制器模塊是設(shè)計(jì)人員直接的衡量標(biāo)準(zhǔn)。選擇的模塊既能很好的控制系統(tǒng)，又要做到經(jīng)濟(jì)實(shí)用。 表3.2 系統(tǒng)的硬件列表Table 3.2 Hardware list名稱輸入信號輸出參量及范圍個數(shù)其它說明、型號光纖光柵溫度探測器DC5V或DC24V420mA 標(biāo)準(zhǔn)電流信號或者010VDC電壓信號1SM125-100液位傳感器DC24V420mA 標(biāo)準(zhǔn)電流信號1STLP三菱變頻調(diào)速FR-S500輸入為420mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號1選擇輸出 三相交流U、V、W的輸出頻率為0120Hz范圍。且使得 4mA 對應(yīng) 0Hz,20mA 對應(yīng)

26、120Hz.交流單相電機(jī)AC 230V數(shù)量2其中一個為備用2用于消防水泵電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)交流單相電機(jī)AC 230V數(shù)量2其中一個為備用2用于排煙風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)三相交流電機(jī)AC380V數(shù)量2其中一個為備用2用于水箱液位的泵水AI 輸入模塊816 BitDC24V接收420mA 標(biāo)準(zhǔn)電流信號16ES73317NF00-OABODI輸入模塊16 DC 24VDC24V16ES73211BH81-OAAODO輸入模塊16DC 24VDC24V用于直流24V 驅(qū)動16ES73221BH01-OAAOAO輸入模塊416 BitDC24V輸出420mA 標(biāo)準(zhǔn)電流信號16ES7332-7ND010AB0CP3431型通

27、信模塊DC24V16GK73431EX11OXEO V2.0PS3075A型電源模塊DC24V16ES7 307-1EA00 0AA0CPU 314 模塊DC24V16ES7314-1AE040AB0聲光報(bào)警器DC24V用于現(xiàn)場的報(bào)警發(fā)警表3.3 系統(tǒng)輸入輸出列表Table 3.3 List system input and output數(shù)字輸入信號說明數(shù)字輸出信號說明模擬輸入信號說明模擬輸出信號說明DI4.0手動報(bào)警啟動Q8.0報(bào)警器直流輸出PIW256-257溫感傳感直流 420mA 輸入PQW336-337水箱液位 PID 控制直流420mA輸出DI4.1手動報(bào)警停止Q8.1電話 119

28、 直流輸出DI4.2手動調(diào) 節(jié)消防水泵啟動Q12.0消防水泵交流輸出PIW258-260煙感傳感直流 420mA 輸入DI4.3手動水 泵停止Q12.1排煙風(fēng)扇交流輸出PIW261-262液位傳感直流420mA輸入DI4.4手動調(diào)節(jié)排煙風(fēng)扇啟動Q12.2防火卷簾門交流正轉(zhuǎn)輸出DI4.5手動排 煙停止Q12.3防火卷簾門反轉(zhuǎn)交流輸出DI4.6手動啟動防火卷簾門 電機(jī)反轉(zhuǎn)Q12.4水箱液位電機(jī)交流輸出DI4.7手動停 止防火卷簾門 電機(jī)正轉(zhuǎn)DI5.0手動停 止防火卷簾門 電機(jī)DI5.1手動啟 動水箱液位電機(jī)DI 5.2手動停 止水箱液位電機(jī)DI5.3手動總 按鈕DI5.4自動總 按鈕3.3 系統(tǒng)的

29、電氣回路圖 3.3.1 消防水泵單相交流電機(jī)電氣回路圖 斷路器OF1 接觸器KM1 熱繼電器M1 消防水泵電機(jī)M1 L N 圖3.2 消防水泵單相交流電機(jī)電氣回路圖Fig.3.2 Fire pump electric circuits of the single phase ac motor3.3.2 排煙風(fēng)扇單相交流電機(jī)的電氣回路圖 斷路器OF2 接觸器KM2 M2 消防水泵電機(jī)M2 熱繼電器L N 圖3.3 排煙風(fēng)扇單相交流電機(jī)的電氣回路圖Fig.3.3 Single-phase ac motor exhaust fan of the electrical circuit diagram3

30、.3.3 防火卷簾門三相交流電機(jī)的電氣回路圖 KM3 得電，常閉觸點(diǎn)同時(shí)斷開KM4電路，即互鎖，M正轉(zhuǎn)。 KM3 失電，M停止正轉(zhuǎn)，KM4得電常閉觸點(diǎn)同時(shí)斷開KM3電路即互鎖，M反轉(zhuǎn)。 M 斷路器QF3 熱繼電器 接觸器KM3 電機(jī)KM4N U V W 圖3.4 消防防火卷簾門三相交流電機(jī)的電氣回路圖Fig.3.4 Fire fire shutter electrical circuit diagram of three-phase ac motor3.3.4 儲水水箱的PID控制的三相交流電機(jī)的電氣回路圖圖3.5 儲水水箱系統(tǒng)電氣主回路圖Fig.3.5 Water storage tank

31、system, the main electrical circuit diagram3.3.5 系統(tǒng)輸入輸出點(diǎn)： 1.模擬輸入模塊 模擬量輸入模塊溫度傳感器模擬輸入PIW256257三個連續(xù)變量輸入均為 420mA 的直流信號6ES73317NF00-OA BO煙濃度傳感器輸入PIW258289液位壓力模擬輸入PIW260261 圖 4.13 模擬輸入模塊圖Fig.4.13 Analog input module chart2.模擬輸出模塊 模擬量輸出模塊6ES7332-7ND010AB0 PQW336 控制變頻器的模擬輸出電流信號 圖 4.14 模擬輸出模塊圖Fig.4.14 Analog

32、 output module chart 3.數(shù)字量輸入模塊 圖4.15 數(shù)字量輸入模塊Fig.4.15 Digital quantity input module4.數(shù)字量輸出模塊 圖4.16 數(shù)字量直流輸出模塊Fig.4.16 Digital dc output module圖 4.7 數(shù)字量交流輸出模塊Fig.4.7 Digital ac output module 第四章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 4.1 系統(tǒng)的軟件程序流程 否 否 是 是 是 否 否 是 啟動消防水泵、排煙風(fēng)扇、通信模塊與電話網(wǎng)119聯(lián)系 T50，CO、CO2濃度K（指定值） 繼續(xù)泵水、排煙 T70 啟動消防水泵 返回程序

33、首地址址 T50返回程序首地址 啟動通信模塊與電話網(wǎng)聯(lián)系119并且水泵繼續(xù)泵水。 CO、CO2濃度K（指定值）返回程序首地址址 返回程序首地址址 CO、CO2濃度K（指定值）啟動排煙風(fēng)扇 若在10min之內(nèi)T沒降到50以下，聯(lián)系電話網(wǎng)119 手動報(bào)警 開機(jī)自檢 在本設(shè)計(jì)中，采用了STEP7對系統(tǒng)進(jìn)行編程。以下是控制系統(tǒng)的程序流程圖： 返回程序首地址址 圖4.1 系統(tǒng)的軟件程序流程圖Fig.4.1 System software program flow chart4.2 STEP7編程軟件 4.2.1 STEP7介紹 SIMATIC STEP7是西門子自動化系統(tǒng)通用的開發(fā)環(huán)境，包括所有必要的工

34、具支持用戶在自動化項(xiàng)目中：設(shè)計(jì)、實(shí)施、測試、調(diào)試和開車直至操作和維護(hù)的全過程8。 作為全球化的產(chǎn)品，STEP 7代碼庫擁有大量開發(fā)好的功能塊。基于P C的控制WinAC與SIMATIC S7-300/400系列完全兼容，這意味著可以使用STE P 7完成工程項(xiàng)目的組態(tài)不經(jīng)過任何轉(zhuǎn)換下載到S7-300/400 或任何開放的WinA C控制平臺上。對于不同控制解決方案的維護(hù)或軟件PLC和硬件PLC的轉(zhuǎn)換完全不必?fù)?dān)心。即使是一個完全硬件PLC的解決方案，WinAC也是系統(tǒng)仿真和模擬調(diào)試 的首選工具。STEP7完全符合國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61131-3。IEC標(biāo)準(zhǔn)用戶將程序結(jié)構(gòu)化，增加重復(fù)使用率 、減少錯

35、誤并提高程序和用戶的效率。對于SIMATIC PLC的用戶，WinAC只需 要簡單的培訓(xùn)，從而保護(hù)了用戶的投資9。 4.2.2 STEP7編程的各個步驟 1.設(shè)計(jì)你的控制器 在使用STEP 7之前，設(shè)計(jì)你的自動化解決方案，將過程分割為單個的任務(wù)以生成一個組態(tài)圖表。 2.設(shè)計(jì)程序結(jié)構(gòu) 使用STEP 7中可用的塊將你的控制器設(shè)計(jì)草案中所描述的任務(wù)轉(zhuǎn)化為程序結(jié)構(gòu)。3.啟動STEP 7 從Windows用戶接口啟動STEP 7。 4.創(chuàng)建一個項(xiàng)目結(jié)構(gòu) 項(xiàng)目就像一個文件夾，所有數(shù)據(jù)都以分層的結(jié)構(gòu)存于其中，任何時(shí)候你都可以使用。 在創(chuàng)建了一個項(xiàng)目之后，所有其它任務(wù)都在這個項(xiàng)目下執(zhí)行。 5.組態(tài)一個站 組態(tài)

36、一個站就是指定你要使用的可編程控制器；例如，SIMATIC 300。 6.組態(tài)硬件 組態(tài)硬件就是在組態(tài)表中指定你的自動化解決方案所要使用的模板以及在用戶程序中以什么樣的地址來訪問這些模板。模板的特性也可以用參數(shù)進(jìn)行賦值基本步驟。 7.組態(tài)網(wǎng)絡(luò)和通訊連接 通訊的基礎(chǔ)是預(yù)先組態(tài)網(wǎng)絡(luò)。為此，要創(chuàng)建一個你的自動化網(wǎng)絡(luò)所需要的子網(wǎng)，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)特性，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)的連接特性以及任何連網(wǎng)的站所需要的通訊連接。 8.定義符號 可以在符號表中定義局域或共享符號，在你的用戶程序中用這些更具描述性的符號名替代絕對地址。 9.創(chuàng)建程序 用一種可供使用的編程語言創(chuàng)建一個與模板相連接或與模板無關(guān)的程序并以塊、源文件或圖表的形式存

37、儲只適于S7：生成并評估參考數(shù)據(jù)，利用這些參考數(shù)據(jù)可以使用戶程序的調(diào)試和修改更容易。 10.組態(tài)報(bào)文 你可以生成與塊相關(guān)的報(bào)文，比如包括它們文本和屬性。使用傳送程序，可以將生成的報(bào)文組態(tài)數(shù)據(jù)送至操作員接口系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，例如SIMATIC WinCC。11.組態(tài)操作員控制和監(jiān)視變量 在STEP 7中可以生成操作員控制和監(jiān)視變量并賦予它們所需的屬性。使用傳送程序，可以將生成的操作員控制和監(jiān)視變量傳至操作員接口系統(tǒng)WinCC的數(shù)據(jù)庫。 12.下載程序到可編程控制器 只適于S7：完成所有的組態(tài)、參數(shù)賦值和編程任務(wù)之后，可以下載整個用戶程序或其中的單個塊到可編程控制器（你的硬件解決方案的可編程范本）。CP

38、U 已包含操作系統(tǒng)。只適于M7：從眾多不同的操作系統(tǒng)中為你的自動化解決方案選擇一個合適的操作系統(tǒng)，將該操作系統(tǒng)單獨(dú)地或與用戶程序一起傳至M7可編程控制系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)中10。 13.測試程序 只適于S7：進(jìn)行測試，可以顯示來自你的用戶程序的變量數(shù)值，也可以是來自CPU的。對變量可以作賦值，為要顯示或修改的變量生成一個變量表，用變量表進(jìn)行測試。 只適于M7：使用高級語言測試工具，測試用戶程序11。 14.監(jiān)視操作，診斷硬件 通過顯示一個模板的在線信息，可以斷定模板故障的原因。在診斷緩存區(qū)和堆棧內(nèi)容 的幫助下，可以判定用戶程序處理中錯誤的原因。還可以檢查一個用戶程序是否可以在一個特定的CP

39、U上運(yùn)行。 15.制作設(shè)備文檔在創(chuàng)建一個項(xiàng)目/設(shè)備后，為項(xiàng)目數(shù)據(jù)生成清楚的文文件數(shù)據(jù)是非常有意義的，它使該項(xiàng)目的進(jìn)一步編輯以及維護(hù)操作更容易。DOCPRO是用來創(chuàng)建和管理設(shè)備文檔的可選工具，使用該工具，你可以設(shè)計(jì)項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，譯成接線手冊的形式，并以通用格式打印出來12。 4.2.4 組合硬件和軟件 圖 4.3 組合硬件和軟件Fig.4.3 Combination of hardware and software4.3 STEP7硬件組態(tài) 新組建的消防報(bào)警工程的結(jié)果圖為： 圖4.4 硬件組態(tài)圖Fig.4.4 Hardware configuration diagram4.3.1 消防報(bào)警控制系

40、統(tǒng)的PLC模塊在STEP中的選擇 圖4.5 在STEP7中的硬件組態(tài)Fig.4.5 In STEP7 hardware configuration4.3.2 控制主程序 根據(jù)控制程序流程圖，編寫的控制程序圖如下： 圖4.6系統(tǒng)的控制程序Fig.4.6 System control program 4.4 用組態(tài)王監(jiān)控軟件組態(tài)監(jiān)控消防控制系統(tǒng) 4.4.1 組態(tài)王簡介 組態(tài)王是亞控科技在組態(tài)王6.0x系列版本成功應(yīng)用后，廣泛征詢數(shù)千家用戶的需求和使用經(jīng)驗(yàn)，采取先進(jìn)軟件開發(fā)模式和流程，由十多位元資深軟件開發(fā)工程師歷時(shí)一年多的開發(fā)，及四十多位試用戶一年多的實(shí)際現(xiàn)場考驗(yàn)。使用更方便，功能更強(qiáng)大，性能更優(yōu)

41、異，軟件更穩(wěn)定，質(zhì)量更可靠。組態(tài)王6.5的推出再次驗(yàn)證了亞控科技以客為尊、務(wù)實(shí)創(chuàng)新、勤奮正值、協(xié)作成長 的經(jīng)營理念。亞控科技是一個永遠(yuǎn)都會將用戶利益放在首位的、值得用戶信賴的專業(yè)自動化軟件服務(wù)商13。 隨著Internet科技日益滲透到生產(chǎn)、生活的各個領(lǐng)域，自動化軟件的e趨勢已發(fā)展成為整合IT與工廠自動化的關(guān)鍵。亞控科技一直是這個領(lǐng)域的開拓者，組態(tài)王6.5的Internet版本立足于門戶概念，采用 新的JAVA 2核心技術(shù)，功能更豐富，操作更簡單。整個企業(yè)的自動化監(jiān)控將以一個門戶網(wǎng)站的形式呈現(xiàn)給使用者，并且不同工作職責(zé)的使用者使用各自的授權(quán)口令完成各自的操作，這包括現(xiàn)場的操作者可以完成設(shè)備的起

42、停、中控室的工程師可以完成工藝參數(shù)的整定、辦公室的決策者可以實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)成本、設(shè)備利用率及產(chǎn)量等資料14。 4.5 在組態(tài)王中建立監(jiān)控消防報(bào)警控制系統(tǒng) 首先在數(shù)據(jù)詞典中先定義輸入單元和輸出單元，定義這兩個輸入輸出組合是直接對應(yīng)于PLC的數(shù)字輸入輸出點(diǎn)的。 輸入單元選擇 I/O整型變量，輸出單元也選擇I/O整型變量，但在選擇電機(jī)工作指示燈的組態(tài)王變量時(shí)選擇I/O離散變量 ，按鈕也選擇I/O離散變量15。 4.5.1 新建一個工程項(xiàng)目圖4.18 組態(tài)王軟件新建項(xiàng)目圖Fig.4.18 Kingview software figure in new projects圖4.19 組態(tài)王軟件中新建畫面圖Fig.4.19