基于PLC的高層建筑消防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

袁 飛，王 剛，余 劍

(南京理工大學(xué) 泰州科技學(xué)院，江蘇 泰州225300)

隨著高層建筑越來越多，雖然滿足了發(fā)展需要，但由于高層建筑內(nèi)部功能復(fù)雜、用電設(shè)備多，且含有大量易燃物質(zhì)，一旦發(fā)生火災(zāi)，將會(huì)造成嚴(yán)重的后果。而火災(zāi)中大多數(shù)人員傷亡都是因吸入過量有毒煙霧造成的。因此，高層建筑消防排煙，已引起人們的重視。本文將探討采用PLC作為控制器對(duì)消防排煙系統(tǒng)進(jìn)行控制。

1 消防排煙系統(tǒng)的控制流程

當(dāng)煙霧傳感器檢測(cè)到某樓層有煙霧時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警聲，相應(yīng)樓層的排風(fēng)口和送風(fēng)口開啟，同時(shí)排煙機(jī)和送風(fēng)機(jī)開始運(yùn)行，其運(yùn)行方式主要根據(jù)煙霧濃度來選擇，當(dāng)濃度較低時(shí)，直接采用工頻啟動(dòng)，當(dāng)濃度超過設(shè)定值時(shí)，采用變頻器啟動(dòng)，這樣可加快排煙機(jī)和送風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，從而有利于盡快排盡煙霧。當(dāng)煙霧排盡后，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉報(bào)警、排風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)。在按下總停止按鈕時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)停止運(yùn)行。此外，還設(shè)有備用系統(tǒng)，當(dāng)主系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可采用備用系統(tǒng)運(yùn)行［1－2］。

2 消防排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)硬件選擇

設(shè)計(jì)以10層樓建筑為例，選用西門子公司生產(chǎn)的S7－200系列PLC［3］，其CPU類型為224XP，一共有14個(gè)數(shù)字量輸入、10個(gè)數(shù)字量輸出、2個(gè)模擬量輸入和1個(gè)模擬量輸出。由于系統(tǒng)需要5個(gè)數(shù)字量輸入，10個(gè)模擬量輸入和24個(gè)數(shù)字量輸出，因此需要擴(kuò)展2塊數(shù)字量輸出擴(kuò)展模塊EM222和2塊模擬量輸入擴(kuò)展模塊EM231。

變頻器選用西門子公司MM440［4］，它是用于控制三相交流電動(dòng)機(jī)速度的變頻器系列，具有較高的可靠性。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖

根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，可得系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖

2.3 I/O分配表

系統(tǒng)根據(jù)采集到的煙霧濃度對(duì)排煙、送風(fēng)、報(bào)警等功能進(jìn)行控制，其I/O分配如表1所示。

表1 I/O分配表

2.4 硬件電路接線圖

控制系統(tǒng)硬件主要包括CPU224XP，I/O擴(kuò)展模塊EM222，模擬量輸入擴(kuò)展模塊EM231和MM440變頻器。CPU224XP外部接線如圖2所示。通過變頻器MM440實(shí)現(xiàn)3段固定頻率控制，屬于數(shù)字量控制，因此需要兩個(gè)數(shù)字輸入端口。I/O擴(kuò)展模塊EM222外部接線如圖3所示。

圖2 CPU224XP外部接線圖

圖3 I/O擴(kuò)展模塊接線圖

模擬量擴(kuò)展接線如圖4所示。

圖4 模擬量擴(kuò)展接線圖

2.5 組態(tài)監(jiān)控

設(shè)計(jì)采用組態(tài)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)下位機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，其監(jiān)控畫面如圖5所示。當(dāng)檢測(cè)到煙霧時(shí)，報(bào)警顯示排風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，并且顯示煙霧所在樓層［5］。

圖5 組態(tài)監(jiān)控圖

3 結(jié)束語

系統(tǒng)采用西門子S7－200PLC作為高層建筑排煙控制系統(tǒng)的控制模塊，主要考慮到PLC具有抗干擾能力強(qiáng)、構(gòu)成控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)周期短以及可維護(hù)性好等特點(diǎn)，與變頻器的配合使用使得高層建筑排煙控制功能進(jìn)一步增強(qiáng)。采用組態(tài)軟件作為人機(jī)界面，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高了系統(tǒng)的可靠性。

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