PLC火灾自动报警控制器
仪表与传感器计算机自动测量与控制.2001.9(3)
Computer Autom ated Measurement&Control
收稿日期:2000206213。
作者简介:张燕生(1968-),男,河北省沧州市人,电气工程师,工学学士,主要从事楼宇机电设备安装、维护的研究。
图1 系统硬件原理图图2 温度等效线图及波形
文章编号:1007-0257(2001)03-0056-02 中图分类号:TP277 文献标识码:A
PLC火灾自动报警控制器
张燕生
(中国煤田物探研究院,河北涿州 072752)
摘要:提出了一种由可编程控制器(PLC)控制的火灾自动探测报警控制器。将烟感、温度探测器接入PLC,经PLC逻辑判断,经专用声光报警集成电路来进行火灾报警、异常报警(烟感、温感其中之一动作)、故障报警,并发出不同的声光信号、显示出事故类型及位置。本控制器适用于总建筑面积不超过1000m2的各种地方,如图书馆、档案馆、计算机房等处。由于PLC系统集成度高、抗干扰性强、编程简单、系统便于开发、维护及升级,因此其结构简单、可靠性强、开发使用及维护的成本都很低,便于推广。
关键词:可编程控制器;火灾自动报警;烟感探头;温感探头;自动监测
PLC Fire Autoalarm
ZHAN G Yan2sheng
(China Coal Research Institute of G eophysical Exploration,Zhuozhou 072753,China) Abstract:This article offers us an instrument of fire autoalarm controlled by PLC.It receives fire signal by smoke detector and temperature detector,and analyses logic,then issues different light&sound signals and status messages:Fire Alarm,Un2 usual Alert,Fault Alert,and shows the places.This instrument can be applied to the places which area less than1000m2,for example,libraries,archives and computer rooms etc..This instrument has simple structure and is reliable,and can be devel2 oped,maintained and popularized easily and cheaply,because of it′s high integrated and antijamming level,modular system structure and is easy to be programmed.
K ey w ords:programmable logical controller(PLC);fire autoalarm;smoke detector;temperature detector;automonitor2 ing
1 引言
近几年来建筑事业发展迅猛,现代建筑中要求具备火灾报警以至自动消防系统,目前国内厂家生产的还是以晶体管、小规模集成电路或单片机为基础的产品,其系统复杂、成本高,不易维护,因此特提出一种由PLC控制的火灾自动报警控制器的设想,其系统结构简单、成本适中、易于系统维护和升级。该装置能满足以下要求:
(1)该装置具有烟感探测器及温感探测器,能对室内烟雾及温度的突变进行报警。
(2)如探测器遗落,布线故障,内部元件损坏能发生故障声光报警。
(3)如两只探测器中有一个动作表示室内有异常现象(如烟雾浓度过大或室内温差过大),该装置能发出异常报警信号,令值班人员到现场处理。
(4)如烟感、温感探测器同时动作说明有火灾,该装置发出火灾报警。
(5)故障、异常、火灾报警的声光各不相同,有明显的区别,能准确地显示出事故类型及位置。
(6)留有接口,便于以后的系统维护和升级。
2 系统组成与工作原理
系统硬件原理如图1所示。1为探测器,包括温感和烟感,实现各种信息的采集;2为PLC控制器,实现逻辑判断和控制;3为电源,提供24V直流电源;4为报警显示盘,能够准确地显示出事故发生的类型及位置;5为声光报警电路,发出3种不同的声光报警信号。PLC不断地发出探测信号到探测器上,其反馈信号由PLC采集并判断是正常、故障、异常、火灾4种情况中的哪一种,然后控制声光报警电路。
211 探测器
(1)温感探测器采用机
械式差定温探测器。这种探
测器结构简单,灵敏度高,
适于温度变化小的场所。它
由膨胀系数不同的双金属片
组成,当温度变化时,两种
金属片产生弯曲,触点接通。温感探测器信号探测的工作原理如图2(a)所示。温度探测器K有3个接线端子:1是检查线,检查探测器是否有故障;2是电源线;3是信号线,如温度探测器动作,信号可从此线发出。平时在检查线上加以矩形波信号,如图2(b)。高电平为检查周期,由图2(a)可知, 1端为高电平,则3端信号线输出也为高电平,此为正常;反之,如1端为高电平而在3端为低电平,则表明温感有故障,故可以根据检查周期3端
信号线上的电平高低来检
查探测器是否正常。在探
测周期内,1端无电压,
温感未动作(K未闭合),
则信号线3端也应无电平
输出;当有温度变化时,
第3期 张燕生:PLC 火灾自动报警控制器 ?57?
图3 离子烟感探测器原理图及波形
图4 PLC 温感动作K 触头闭合,即使
1端无电平输入,3端信号线也有电平输出,此电平就是电源电压。故在探测周期内可根据3端的电压来判断温感是否动作,在检查线上的不同周期,根据信号线3上是否输出电平来判断探测器是否丢失或断线,以及室内温度是否异常。
(2)烟感探测器采用离子式烟感传感器。图3(a )为离子烟感传感器的原理图,图3(b )为工作电压波形图。它由检查电离室、补偿电离室、信号放大电路、开关转换电路、火灾模拟检查电路以及故障自动监测电路等组成。无烟时,补偿
室和检查室的电压几乎相等;有烟时,
(下转第68页)(上接第53页)
f MAX =106×[39×128]-1≈200Hz
因此,对于给定频率(考虑到本系统只用了一个单片微机,反馈电路对振动给料器的状态的监控需要机器时间,本系统规定频率小于200Hz )和N 值大小的正弦波,可以将定时时间常数计算得出,然后得到各个点的离散值后定时输出,即可得到给定频率的正弦波形。要改变输出波形的幅值达到控制振动幅值的目的,将归结为改变正弦波形一个周期内的(32个)离散函数值的大小。
软件设计思路如下:
本系统的软件由系统监控管理主程序和各功能子程序组成。子程序包括调整子程序、保存子程序、调用子程序、转换子程序、显示子程序、采集子程序、比较子程序、输出子程序等。
图3 调整子程序流程图
图2为系统监控管理流程图。首先,系统初始化,使其进入键盘输入等待状态,根据输入键键值的大小,判断输入键的
类型,再确定其是否有效,有效则进入相应的键功能处理程序,相反则回到键盘输入等待状态。功能键负责引导用户输入不同参数的类型;数字键负责用户输入参数的数值;命令键则根据用户输入的参数进行一系列的运算和处理,最终输出正确的正弦波形。功能键和数字键两者的功能合起来完成用户的参数输入。
图3为调整子程序流程图。根据用户输入的参数(如振动频率、振动幅值),计算定时时间常数,输出一初始的正弦波形(频
率为系统的固有频率)来驱动压电式振动给料器,并采集其振动幅值,与用户要求的振动幅值进行比较,比较的结果将决定下一步的执行。由于振动幅值的大小与电压值成比例,要获得用户所需的振动幅值,必须输出一正确的正弦波形,而正弦波形的获得则归结为选出一组最佳的离散函数值。本子程序中利用优化方法中的平分法来获得最佳的一组离散函数值,从而输出正确的正弦波形,满足用户的需求。
保存子程序是保存工作中经过微机计算和处理后的各种参数;调用子程序是调用保存的经常使用的各种参数;转换子程序是进行二进制数与十进制数之间的转换;采集子程序是采集振动的振幅;比较子程序是对采集来的振动幅值与要求的振幅进行比较;其它子程序此处不再赘述。
7 结论
(1)以8031单片机为核心的智能化驱动电源,在监控程
序的控制下,可以正确地输出各种频率(小于200Hz )和幅值的正弦波形。
(2)由于该电源具有软件启、停,常用工作参数存储及调用以及反馈调节等功能,所以可以使系统更有效地工作。
(3)本电源实现了人机对话,可以通过键盘和显示器来操作,显示器将使使用者了解系统的运行情况以及防止出错。
(4)由于键盘输入时数字键、功能键和命令键互锁,能够防止用户的误操作,使用户按次序进行操作。
参考文献:
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?68? 计算机自动测量与控制 第9卷
CSerialPortm -SerialPort ;
并在CMainFrame.cpp 里初始化串口:
m -SerialPort.Init Port (this ,2050,2);//以主框架窗口为宿主窗口,
辅助线程的消息将传给它,
//打开串口二,每次读取2050个字节,使用缺省的串口配置
m -SerialPort.StartListen ();//启动监听线程,
通过Message Map 来处理辅助线程发来的消息WM -COMM -READ -DON E ,在CMainFrame.h 里声明消息响应函数:
afx-msg L RESUL T OnCommReadDone (WPARAM wParam ,
L PARAM lParam );
在CmainFrame.cpp 头部加入:
BEGIN-MESSA GE -MAP (CMainFrame ,CMDIFrameWnd )//{{AFX -MSG -MAP (CMainFrame )//}}AFX -MSG -MAP
ON-MESSA GE (WM-COMM-READ-DON E ,OnCommReadDone )END-MESSA GE -MAP ()
实现消息响应函数:
L RESUL T CMainFrame ::OnCommReadDone (WPARAM wParam ,L PARAM lParam )
{
B YTE 3data =(B YTE 3)wParam ;U IN T 3n =(U IN T 3)lParam ;
process ();//处理数据并显示,再次启动A/D 转换
return 0;}
程序在Windows98和Windows 2000平台下调试通过,能够完成X 荧光能谱仪的控制和数据通讯,同时进行数据处理和实时显示。
4 结束语
利用了多线程、面向对象技术,封装了串口通讯相关API 和其它函数,开发了一种用于数据采集领域的通用串口模块,可以方便地进行RS232/485串口通讯。本文涉及的串口通讯技术具有普遍性,将模块作少量修改,也可以用于其他领域的串口通讯。
参考文献:
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(上接第57页)
图5 报警显示盘面板烟进入检查室,使电离电荷迁移速度降低,电离电流减少,监测室的等效阻抗增加,而补偿室内阻抗保持不变,因而引起电离室分压比的变化,在信号放大回路输入端产生电压△V ,此电压增加到一定值时,开关转换电路即动作,发出报警信号并使确认灯亮。为了防止传感器至控制器间发生电路断线、接触不良、传感器丢失等问题,设有故障自动监测电路。当发生上述情况之一时,故障监测电路动作并发出报警信号。为防止探测器内部元件损坏而引起误报,传感器设有火灾模拟检查电路,定期通以电平,在信号端应有信号发生,否则应报传感器故障。由图3(b )工作电压波形图可知在传感器检查线上加以矩形电压波形,如传感器正常则信号线上电平与检查线波形相同,如传感器内部元件损坏或断线则不论检查线上电压如何,信号线上皆无电压,即为故障状态。而当检查线无电平输入时,信号线上仍有电压输出则表明烟感探测器已动作。212 PLC 控制系统
PLC 采用日本欧姆龙(Omron )公司的C20可编程控
制器。其输入端000020015分别接入各室的烟、温感信号线(至多16个)。输出端0500输出一个矩形波信号接到各室的烟、温感检查线,050120503接到声光报警器上发出不同的声光信号,050120508接到报警显示盘上显示事故类型及地址。213 报警显示盘
报警显示盘的面板如图5所示。由PLC 输出端0501-0505发出的状态信号送至报警显示盘,可以显示出烟、温感异常、故障、火灾状态,并且由0506-0509发出的4位地址信号送至显示盘,可以显示具体地址(至多8个)。
3 总结
本火灾自动报警控制器不同于其他的专用火灾报警控制器之处就在于它是采用PLC 为控制核心,系统采用模块化结构,编程使用梯形图语言,因此其系统非常便于维护,功能扩展性强、升级容易且成本低廉。
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