PLC的消防聯動報警裝置設計探討

段新美

摘要：隨著現代建筑高度的增加和使用功能要求的提高，越來越多的高層多元建筑出現在人們的眼前，建筑高度增加、建筑內部布局復雜、建筑功能的繁多這直接增加了電氣設備的種類和數量，也無形中也就增加了火災等危險突發事件的發生的概率率，而可靠的消防聯動報警裝置可避免人員傷害、減少經濟損失等。下面筆者就對此展開進一步的探討。

關鍵詞：PLC;消防探測;聯動報警裝置;設計

1 火災自動報警系統的設計分析

一個完整的火災自動報警系統主要由火災探測器、手動火災報警按鈕、火災聲光報警器、消防應急廣播、消防專用電話、火災報警控制器、消防聯動控制器等組成。下邊對系統中設備的設計要求做一下簡單的闡述。

1.1 火災探測器的設計

在種類較多的市場，不同種類的探測器一些基本的功能雖然都差不多，但其中側重點不一樣。如目前實際應用較多有兩種類型：定溫式火災探測器、煙霧式火災探測器。其主要作用和探測效果均不同。設計人員一定要根據建筑的實際建筑高度、面積、結構形式特點等因素進行設計選擇。需要考慮這些因素：（1）所有裝有探測區域的的房間都應該設置火災探測器;（2）場所溫度在0℃的不宜設計安裝定溫式火災探測器，根據探測器的實際運行要求，當室內溫度為正常溫度時，需將探測器的功效有力的發揮出來，則要確保探測探測器所探測到的溫度要高于周圍溫度20℃以上;（3）定溫式火災探測器一般都設計安裝在溫度變化幅度比較小的場所;（4）在較封閉的空間，建筑高度在14米內，并且有火災時會有大量煙霧產生時，這種則可設計安裝煙霧式火災探測器;（5）建筑物的火災探測器在設計的時候，還要考慮到探測器所能保護面積和保護半徑，以及屋頂的坡度，還有結構梁高度的影響，詳見圖1：

1.2 手動火災報警按鈕的設計

手動火災報警按鈕在設置時，應滿足：有防火區的每個區不少于一只手動火災報警按鈕。而防火區到手動火災報警按鈕的距離控制在30m 以內，設計人員要特別注意將手動火災報警按鈕設置在疏散通道或出入口門邊、顯眼、容易方便操作的警示位置，并根據需要設置有明顯的高度警示距離標志，采用壁掛式安裝時，一般要求離地的高度在1.3米到1.5米最好。一旦發現重大火情后，都可隨時通過按下手動火災報警按鈕及時發出重大火災報警信號。

1.3 消防應急廣播以及消防專用電話的設計

消防應急廣播能對當時處在緊急火災現場的受傷人員進行正確的應急疏導，加快受災人員的緊急疏散撤離速度，消防應急廣播專用揚聲器的設置數量需滿足從防火區到最近的揚聲器直線距離控制在25米內，且走道末端距最近的揚聲器距離不得超過12.5米。其設置場所應在走道和大廳，揚聲器功率不小于3W，安裝高度應大于2.2m。有了這些數據的支持，消防應該廣播應能更好的發揮其功能。

消防控制中心內要求消防專業電話網絡應為獨立的消防通信系統。消防控制中心和分消防控制室需設置消防專用電話總機，另外需要設置分機或電話插孔的位置，如消防水泵房、發電機房、配變電室、防排煙機房等位置。

1.4 火災自動報警系統的設計

火災自動報警系統的計設也非常之重要，主要由火源感應器、警報器、預警通知網絡、聯動裝置等設備共同運作。需要在各個易著火點上設計安裝火災自動報警系統，利用紅外線對周圍的煙霧、溫度進行監控，不間斷地將探測數據反饋給警報設備。若出現火源，火源感應器能夠分析煙霧濃度、溫度，如果火源感應器感應到煙霧擴大，會將火源信息反饋給報警器，報警器以聲光為信號進行報警，這種方式的優點是任何一個位置出現火災對應的警報器都可以及時進行警報，同時對火源擴散原因與時間進行收集，并啟動相關聯的設備進行緊急滅火，控制火勢，為救火人員爭取救援時間。

2 消防聯動控制裝置設計及功能

本文所述的消防聯動控制系統主要包括自動噴水滅火系統、消火栓系防煙排煙系統、防火門及防火卷簾系統、電梯的聯動控制等。這些系統的聯動控制應采用24V的直流電源，需要聯動控制這些消防設備，觸發信號采用兩個獨立的報警觸發裝置報警信號的“與”邏輯組合。而可靠的可編程邏輯控制器PLC可以更精準的執行這些邏輯組合命令。其中消防泵巡檢包括低頻自動巡檢、工頻自動巡檢、手動巡檢等;火災報警系統采用聲光、煙感報警，雙信號確認，減少系統錯誤響應的情況發生。故障提示系統會在觸摸屏上詳細的列出故障發生時間等信息。通過多臺 PLC 進行系統模塊化分布式設計，相互通信實現統一控制，對系統不同區域實現就近控制，方便系統布線和提高線路安全，便于故障排查和日常維護，干擾因素減少。

當火災發生時，要確保消防泵能正常工作，系統可對樓房高位消防水箱實現PID水箱液位或流量動態平衡調節。液位與流量傳感器數據通過 PLC 模擬量特殊功能模塊進行 AD 轉換后顯示在觸摸屏上，同時 PLC控制變頻器的輸出頻率控制給水高位水箱泵的運行，確保高位消防水箱在火災發生初期能提供滅火用水。系統能夠自動確保滅火所需的水量和壓力，流量及水壓傳感器通過 PLC 模擬量特殊功能模塊進行 AD 轉換后將數據傳遞給 PLC，PLC 作出響應控制對應的閥門動作及水泵的工作。當煙霧傳感器與手動消防按鈕動作時，PLC主站控制火災聲光的報警并同步開啟排煙風機、啟動應急照明和疏散指示等一系列外圍設備。

3 系統部分設備選型

為驗證設計理念，制作了對應的實驗裝置，并根據需求進行了設備選型。系統選用微型齒輪泵配交流電機作為電機泵，電機泵的基本參數如表1所示。

系統選用三菱 FR-D700 系列變頻器實現水泵低頻、工頻巡檢和 PID 調節控制，根據設計的理念和實際需求，變頻器設定相應的參數;選用的壓力傳感器原理與液位傳感器類似;選用的磁吸式振動傳感器通過壓電式加速度感應檢測振動情況;液位傳感器、壓力傳感器、振動傳感器均采用二線制的接線方式。

結論

綜上所述，火災前期探測及報警、火災發生后聯動設備動作、高位消防水箱監測和調節等結合在一起，將設備中PLC 和各類傳感器、變頻器、觸摸屏及其外圍設備進行組合應用，讓消防聯動報警系統更加自動化，同時具有較高的可擴展性。利用 PLC來控制變頻器實現電機泵的啟動和調速，使得電機水泵工作的運行得以提升，能源得到節約;通過觸摸屏實時的顯示數據和操作，提升了檢測和操作的便捷性。

參考文獻：

[1]何江，崔繼仁.火災自動報警與消防聯動自動控制系統 [J]. 科技致富向導，2019，3.（05）.126-127.

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