基于PLC的消防自動巡檢系統的設計與研究

馬麗娜

（寧夏民族職業技術學院，寧夏 吳忠 751100）

隨著我國社會經濟的發展，我國的建筑越來越高，其內部結構越來越復雜。在對樓層消防設備的巡查與維護中，往往采用的是人工巡查，受人的影響較大，在發生火災時設備異常的情況比比皆是。當火災發生時，消防系統是否能夠正常運行直接影響人們的人身安全。消防自動巡檢系統的應用，為消防系統穩定運行提供了有力的保障，減少了人員傷亡和經濟損失。

1 消防自動巡檢柜概述及整體設計方案

消防自動巡檢柜是在滅火初期使用的，設備的完好與否都影響著初期火災能否撲救成功。消防給水設備是固定消防供水系統的基本組成部分，雖然此部分在整個大廈消防系統中的造價所占比例并不高，但可控制初期火災的蔓延。消防給水設備的特點是：平時不用，甚至長期不用，一旦使用必須發揮作用。

目前，很多地區的消防設備長期不使用，出現了水泵銹蝕、銹死等現象，單純靠人工實現對消防水泵的檢測無法保證消防水泵的可靠運行，因此消防自動巡檢柜就可以有效預防此類事故的發生。《國家固定消防給水設備的性能要求和實驗方法》明確要求消防設備必須具有自動巡檢功能。其相關條文如下。

（1）設備應具有自動和手動巡檢功能，其自動巡檢周期應能按需設定。

（2）消防泵控消防方式逐臺啟動運行，每臺泵運行時間不少于2min。

（3）設備應能保證在巡檢過程中遇消防信號自動退出巡檢，進入消防運行狀態。

（4）巡檢中發現故障應有聲、光報警。具有故障記憶功能的設備，記錄故障的類型及故障發生的時間等，應不少于5條故障信息，其顯示應清晰易懂。

消防自動巡檢系統一般有兩種模式，分別是人工巡檢和自動巡檢。目前經常將兩種工作模式結合在一起，采用相應的巡檢系統進行自動巡檢，值班人員配合自動巡檢進行檢查。自動巡檢主要是檢查消防設備的工作狀態，包括消防設備的輸入、停止與備用，并將這些工作狀態的數據保存起來，以便工作人員能夠隨時進行查看。

可編程控制器PLC具有很強的抗干擾能力，另外，還具有編程簡單、易于維護、可靠性強等優點。本次設計的系統核心便采用PLC可編程控制器，為消防自動巡檢系統的使用提供保障。基于PLC的消防自動巡檢系統由消防水池、自動巡檢柜、控制柜等設備組成，使用PLC對系統進行整體控制。該系統的組成如圖1所示。

圖1 基于PLC的消防自動巡檢系統組成圖

當火災發生時，火災監控系統會將火災情況反映給PLC控制器，PLC控制器會將火災預警發送給有關部門，同時控制相應的水泵噴淋，避免火災蔓延，減少人員傷亡。

2 系統硬件設計

消防自動巡檢系統的設備具備電氣主回路檢測、運行圖像和故障內容顯示、故障報警以及監控通信接口等基本性能。在設計基于PLC的消防自動巡檢系統時，需要考慮巡檢系統的控制器、光耦隔離輸入和輸出以及接口等硬件。

本次設計是改進寧夏雅德電氣有限公司的消防自動巡檢柜，采用的核心PLC可編程控制器是信捷PLC，這種控制器的使用較為廣泛。對于自動巡檢系統信號的輸入輸出，采用的是I/O模塊來實現對信號模塊的數據傳送等功能。在信號接口上，采用SP3458芯片連接控制端口。消防自動巡檢系統通常采用隔離電路來輸入輸出電壓，隔離電路使用較為廣泛的是光偶隔離電路，可控制電壓之間的轉換，避免信號之間的干擾，具有很強的穩定性。本次設計采用的輸入光耦為PC817，輸出光耦為TLP627，光耦電路的使用可大大增加系統的工作壽命。另外，在自動消防巡檢柜的硬件組成上，選用的是昆侖觸摸屏、德力西變頻器，通過對元器件的參數進行調整，來確定合適的元器件，確保設備具有電氣主回路檢測、水泵逐臺自動低速無壓巡檢、巡檢時接到消防控制室指令，瞬間切換至工頻回路、運行圖像顯示、故障內容顯示、故障信息存儲、故障報警等性能，并最終完成產品的試制。

3 系統軟件設計

在完成系統的硬件設備選型與設計后，需要對系統的軟件進行一定的編程與控制，以便能夠實現系統的整體功能。本節從系統的主程序、巡檢時間子程序以及串口命令子程序三個方面來分析系統的軟件設計。

3.1 系統主程序的設計

基于PLC的消防自動巡檢系統在上電后，便將系統的硬件進行初始化，系統從計時開始進入自動巡檢模式。

從計時開始后，系統對消防命令進行判斷，如果判斷不是消防命令，則開始巡檢時鐘判斷模塊，查看是否完成低頻巡檢任務并啟動子程序，之后返回命令；如果判斷是消防命令則停止巡檢動作并進行屏蔽，啟動消防水泵；若滿足消防結束命令，關閉消防水泵并解除屏蔽設置然后返回消防命令，否則，直接返回消防命令判斷模塊。

系統還要通過顯示屏來顯示巡檢結果，系統的巡檢結果主要包括歷史巡檢記錄、消防水泵工作狀態以及火災報警的工作狀態等主要信息。在查詢歷史記錄時，需要設置操作權限，進一步保護系統的安全。另外，不管是哪種巡檢方式，都要保存到相應的系統界面，方便讀取信息。

3.2 巡檢時間子程序的設計

對于該系統的巡檢時間子程序的設計，主要是為了判斷是否到達巡檢時間。

巡檢時間子程序的設計，有效地保證了巡檢的正常運行。若在巡檢時間已經進行巡檢，則該程序結束運行；若已經到達了巡檢時間而沒有進行巡檢，就會進行相應的聲光警報提示，督促相關人員進行巡檢，確保巡檢的正常運行。其主要的巡檢內容包括電氣主回路監測、電源電壓、電流、缺相、絕緣阻值、耐壓等。

3.3 串口命令子程序的設計

串口命令子程序的設計是為了對命令進行判斷，并執行相應的命令內容。本系統的接口都使用串口連接，通過串口命令對信息進行讀取與設置。例如，火災報警工作狀態、水壓值、對巡檢采集時間的讀取以及時鐘的讀取與設置等都是在該子程序完成的。

4 測試與實際應用

在完成系統的整體設計后，進入測試模塊，通過測試分析該系統的整體性能。本次測試是通過白熾燈來檢測消防自動巡檢系統的運行狀況。在系統上電之前先關閉PLC控制器，在上完電后再打開PLC，然后通過顯示屏來查看系統的巡檢時間周期與設定的初始時間，通過手動開關來測試手動巡檢模塊；打開自動巡檢模塊來模擬系統的巡檢工作，通過白熾燈模擬消防信號來判斷巡檢的整體狀態，通過蜂鳴報警來模擬系統的故障報警提示，完成系統的測試。該系統的運行比較穩定，也能夠滿足設計要求，滿足實際應用的需要。基于PLC的消防自動巡檢系統已經有了比較成熟的產品，在實際的生活中也得到了應用。例如，在博物館、高建筑樓層以及銀行中，都采用了消防設備的巡檢技術，為人們的生活環境安全提供了有力的保障。

5 結語

在社會經濟迅速發展的條件下，人們生活水平得到了提升，為進一步保障人們生活環境安全，研究消防自動巡檢系統變得尤為重要。本文設計的基于PLC的消防自動巡檢系統，是在傳統消防巡檢系統的基礎上采用PLC可編程控制器，來控制系統的整體運行。這種系統具有穩定性高、抗干擾能力強、工作壽命長等優點，為人民生命安全提供了有力的保障。消防自動巡檢系統會朝著更智能、更自動化的方向發展，進一步保障消防安全。