毕业论文《船舶火警报警系统PLC控制设计》 .doc

毕业设计（论文）设计题目： 船舶火警报警系统 PLC 控制设计系 部： 电气工程系专 业： 电气自动化（工业企业）班 级： 工企 091301姓 名： 学 号： 093905130142指导教师： 职 称 讲师 2012 年 6 月 南京 摘 要 二十世纪九十年代以来，计算机的不断发展引发了各个领域的革命性变革。航运界也受其影响，使得现代航运对船舶自动化程度和信息集成程度的要求也越来越高。为了适应现代火警报警自动化的要求，PLC 控制逐渐取代继电接触器控制成为船舶控制的主要环节，使控制系统更加安全、迅速、可靠。 船舶在正常航行过程中，如果发生火灾，传统的继电器控制的火警报警器，虽然能够提供报警但是其容易发生故障而且不易察觉。然而采用 PLC 控制，当探测回路探测到火灾时，将火灾信号转变为电信号，输入到主机的输入回路，输入回路把模拟量的电信号转变为数字信号，能够排除各种干扰，得到的结果有更好的灵敏性和正确性，从而更加安全可靠。上述设计满足了2006 钢质海船建造入级规范的迅速、实时、可靠、直观等要求。所以用 PLC 控制火警报警器就能够使全船安全系数得到大大的提高。关键词 ：火警 探测器 PLC Abstract Since the 1990s the continuous development of the computer triggered a revolutionarychange in all fields. The shipping industry is also affected by the requirements of modernshipping ship automation and the degree of information integration are increasingly high.In order to meet the requirements of modern fire alarm automation PLC control graduallyreplacing the relay contactor control the main part of ship control the control systemmore secure fast and reliable. The process of normal navigation of the ship firetraditional relay control fire alarm even though it can provide an alarm but it is proneto failure and difficult to detect. However PLC control when the detection circuit todetect the fire the fire signals into electrical signals the input circuit of the inputto the host the input circuit of the analog signal into digital signal to remove allobstacles to get the results have a better sensitivity and accuracy and thus more secureand reliable. The above design to meet the 2006 steel ship construction of classificationrules quotthe rapid real-time reliable intuitive requirements. PLC control a fire alarmwill be able to make the factor of safety of the ship were significantly enhanced.Keywords fire alarm detector PLC 目 录1 引言 . 12 船舶火警报警系统简介 . 2 2.1 船舶火警系统的基本组成 . 2 2.2 船舶火警系统的功能 . 2 2.3 船舶火警报警系统的一般要求 . 33 船舶火警报警系统的硬件设计 . 3 3.1 火警报警系统元件选择 . 3 3.2 火警探测回路示意图 . 54 船舶火警报警系统的软件设计 . 7 4.1 火警报警系统框图 . 错误！未定义书签。 4.2 I/O 地址表 . 8 4.3 PLC 外围接线图 . 8 4.4 PLC 控制的火警报警系统程序 . 9结 论 . 11致 谢 . 121 引言 火警报警系统是在火灾发生时或火灾初起时，通过各种火警探头探测火灾，及时地发出火灾声光报警信号和控制防火设备信号，引起值班员的注意，指出火灾发生的地点，迅速有效地扑灭火灾，保证船舶安全的重要装置。 目前，船舶上使用的各种类型火警报警产品都是经过不断完善发展而来的，根据规范规定，客船和大于 500 总吨的货船，应在游客和船员起居处所及机器处所装设手动报警器。此外，载客超过 36 人的客船起居处所及服务处所和国际航行的干货船上装有爆炸物品或易燃物品的舱室及其相临近的装货舱室内设置失火自动报警系统。船上常用的失火自动报警装置有测温式和测烟式两种，完全满足船舶行业规范中的要求。这些产品的主机有的是采用逻辑回路控制，有的则是采用可变程序控制器来实现控制的，还有就是采用微型计算机控制。它们在系统构成上大同小异，主要有主机、遥控显示器、探测回路、报警控制单元、防火设备回路和电源回路。 根据船舶建造规范中的相关规定，船舶火警报警系统适用于以下船舶： 1.所有航行于国内及国外的海上客船 2.总吨位大于 1000 登记吨的海上机动货船 3.油船 4.用以装载棉花、麻、亚麻、火柴以及其他易燃物品的干货船精品2 船舶火警报警系统简介2.1 船舶火警系统的基本组成 火警报警系统是通过各种探测器检测火灾前兆所产生的烟雾、不正常的温度、温升和火光，并将其转换为电信号汇集到报警指示器，发出火灾报警信号。其系统的组成：由火灾探测器、手动报警按钮和报警指示器以及声光报警器等组成，如图 1 所示。火警探测器分布于被保护的舱室内。报警指示器安装于有人值班的驾驶室或消防控制站内，手动报警按钮装设在人员经常出入的过道、走廊、控制站、公共舱室等场所的明显之处。 2 IN.COKKD.SYS 15 14 3 1 13 4 12 5 T T 11 T 10 6 S T 9 7 F 8 16 图 1 火警报警系统基本组成 1主机 2电源回路 3蓄电池 4遥控显示板 5感温探头 6感烟探头 7报警按钮8感火焰探头 9 24V 报警铃 10220V 报警笛 11故障报警器 12自动停止风机 13防火闸电磁阀 14自动灭火装置 15报警输出继电器 16终端电阻2.2 船舶火警系统的功能 1.失火自动报警功能。根据自动探测器或手动报警按钮从监护现场发来的火灾信号，发出火警声（间断警铃：7 短 1 长）、光（红色闪光）报警，并显示火警部位。 2.故障报警功能。对主、副电源故障可以自动切换，对他的输入输出线路的断线故障进行监控。故障时发出故障声（蜂鸣器）、光（黄色）报警，并显示故障的部位。 3.火警和故障报警的记忆功能。只有在火警或故障已消除后才能人工复位。 4.手动测试功能。用控制面板上的各报警分路的自检按键随时对系统功能进行检验，同时也利用该按键迅速确定断线故障所在回路。精品 5.火警优先功能。同时发生断线故障和火警报警时，真的切换为火灾报警。 6.其他联动控制功能。如：可以控制关闭风机，防火门；释放真的灭火剂；发出火灾报警后两分钟内若为引起值班人员的注意，则能向船员住所、服务处所、消防控制站和机器处所等发出显著的二次声光报警等。2.3 船舶火警报警系统的一般要求 1.任何要求的带手动按钮的固定探测器和报警系统都要能在任何时间立即动作。 2.系统中探测器和手动报警按钮数量注册后自动录入。 3.用于系统操作的电源和电路要有合适的失电保护和故障监测，一个故障信号的发出要能激发主板上声光故障信号，且区别报警信号。 4.用于火灾探测报警系统的电气设备的电源至少要有两路，当其中失电另一路能自动转换上去。 5.探测器和手动按钮要成组分区，任何探测器或手动按钮的动作都要能激发主板和复试单元的声光报警。 6.当火灾探测系统不包括远距离鉴别单个探测器的方法时，布置在居住、服务和控制区域的探测器回来不允许涵盖超过一层甲板，除非该探测器涵盖的是一个封闭的楼梯。 7.火灾探测系统应能发出声光报警信号，而这两种信号均应不同于非火灾系统的报警信号，并且这些报警信号的设置点应足够的多，以保证驾驶桥楼和轮机员听到和看到报警信号，当驾驶桥楼无人值班时，应能在负责船员的值班处所发出报警。 8.第一个被激发的火警不可以抑制任何其他探测器所激发的进一步报警。3 船舶火警报警系统的硬件设计3.1 火警报警系统元件的选择3.1.1 火警探测器的选择 火警探测器是火警探测回路中最基本、最重要的部件之一。它是根据火灾发生的物理现象，通过感应元件采集到热、光、烟等信号，再将这些信号转化为电信号。1.感温探测器 感温探测器是利用火灾前兆的热效应，选用对温度或者温升变化率敏感的元件，如双金属片、易熔断元件、热敏电阻、热电偶等。火灾发生时机舱舱室的温度会升高，当温度达到感温探测器的设定值时则会引起探头感温元件常开触点动作，自动发出火灾报警信号。图 2 为 JTY-ZDC-805型温差式感温探测器。精品 图 2 JTY-ZDC-805 型温差式感温探测器 JTY-ZDC-805 型温差式感温探测器对相对湿度大于 95、无烟火、粉尘量大的环境具有较强的适应能力，适用于在正常情况下有烟尘的场所、厨房、发电机房、烘干房、吸烟室以及其它不适合安装感烟探测器的场所。 性能参数：供电电源：DC 9VDC28V 工作电流 ：静态电流 800uA 报警电流 :35mA 恒温报警 : 57 差温报警 : 8/MIN 工作温度： -1050 相对湿度： 95RH 触点容量：2A/DC24V2.感烟探测器 感烟探测器是利用火灾发生之前所出现的烟雾浓度来监测火警，当烟雾浓度达到规定值时引起探测器感烟元件触头动作，自动发出火灾报警信号。主要分为感烟管式、光电管式和离子式感烟火警探头。图 3 为 RLR1-JTY-LZ-F732 型感烟探测器。 图 3 RLR1-JTY-LZ-F732 型感烟探测器精品 RLR1-JTY-LZ-F732 型感烟探测器的电子线路为密封式，具有很强的防潮能力，还具有功耗低，可靠性高的优势，对环境的适应性强，而且物美价廉，所以在驾驶室，生活区，机舱等地方选用这种型号的探测器。 性能参数:供电电源：DC 20V 工作电流 ：静态电流lt100uA 报警电流 :100mA 恒温电压 :7V10V 灵敏度 : 三级可靠 工作温度： -1050 相对湿度： 95RH3.1.2 火警报警按钮的选择 火警手动按钮属于手动探头，当遇到火灾时，用小锤敲碎报警器表面的玻璃，使按钮复位，便可以发出火灾报警信号。这些报警器一般安装在经常有人出现的场所，如过道、走廊、楼梯口、逃生通道、餐厅等。手动报警按钮实物如图 4 所示： 图 4 SN-911 手动报警按钮1.正常监测状态：手动报警按钮的正常监视状态可以通过面板外观观测到，启动部件不可以破碎，变形或者是移位。2.报警状态：手动报警按钮从正常监视状态进入到的报警状态过程： 1敲碎报警器的启动部件 2使报警器的启动部件移位3.报警指示灯的确认：报警按钮设定为红色报警，当报警按钮启动部件动作时，报警确认灯当立即被点亮，并一直保持到报警状态复位，4.复位：报警按钮动作后应仅能使用工具通过下述方法进行复位： 1对于启动部件不可以重复使用的，应更换新的启动部件； 2 对于启动部件可以重复使用的，应使启动部件复位 性能参数: 工作电压：24VDC 工作电流：8A精品 触点电阻：0.1 欧姆 外壳材料：ABS 等级 连接方式：常闭或常开 工作温度： -1050 这种型号的手动报警按钮防护等级高，工作可靠，环境适应性强，易于紧急情况下操作，价格适中，适合船上各个场所。3.1.3 PLC 的选择 对于 45 吨的小型拖轮，由于它的体积小，吨位小，船体的结构设计比较简单，舱室较少，火警报警设备安装的数量也相对较少，所以对 PLC 的输入输出端口的数量要求较少，因而选用S7200 系列的 PLC 产品。 本次设计采用西门子 S7200 系列 CPU224 型 PLC。该型号的 PLC 属于 S7200 系列中的微型，拥有 14 个输入、10 个输出共 24 个数字量 I/O 点。最多可连接 7 个扩展模块，最大扩展到 168 路数字量 I/O 点或 35 路模拟量 I/O 点。该型号的 PLC 具有强大的 CPU 功能 1.脉冲捕捉功能：每个 CPU 内置的数字量输入点均可独立的设置脉冲捕捉功能 2.高速的计数功能：224 型 CPU 具有 6 个高速计数器，使用单相编码器时，CPU 最高计数频率为 30HZ。使用双相编码器时，CPU 最高计数频率为 20HZ 3.高速脉冲输出功能：224CPU 具有 2 个高速脉冲输出，输出频率为 20HZ。同时具有脉宽调制和脉冲序列输出两种模式。 4.数字量，模拟量滤波功能：CPU 内置的数字量输入点设置 0.2ms12.8ms 的滤波时间，降低噪音干扰。 5.数据记录功能：新一代的 S7-200PLC 提供指令在存储卡上存储数据记录，存储卡一般为 64K或 256K 6.新一代的 S7-200PLC 具有多功能诊断 LED:诊断 LED 由操作系统控制，或者由用户程序通过诊断指令控制，当某个值被强制或者某个 I/O 错误发生时，诊断 LED 发光。3.2 火警探测回路示意图精品 24VDC 备用 220VAC 7 8 1 2 2芯电源线 S S 报警回路1 3 4 S 报警 6 报警回路2 T1216 一般报警信号 继电 5 火警 箱 S S S S H S S 控制 报警回路3 面板 切断风机 总报警信号 关闭 S S H S 防火门 S 报警回路4 S H H 备用 启动灭 火装置 图 5 火警探测回路示意图 （1）防火型感烟探测器 （2）防火型手动报警按钮 （3）普通感烟探测器 （4）通手报警按钮 （5）防火型感温探测器 （6）终端电阻 （7）蜂鸣器 （8）报警指示灯 火警控制面板左侧为输入电路，一共有 4 条回路，每条回路由各种类型的探测器和手动报警按钮串联组成，根据实际情况的需要选择不同类型的探测器和报警按钮。如回路 3 从火警控制面板出来第一个接左甲板仓库中的感烟探测器，因为仓库中可能会存放易燃物品，所以对探测器的防火等级要求比较高，因而选用防火型探测器，下一个接船用休息室内安装在天花板上的探测器，像休息室，过道，餐厅没有重要设备和易燃易爆物品，因而选用普通探测器，厨房有很多易燃物品，对探测器的灵敏度和防火等级要求都很高，所以一般在厨房安装感温探测器。接下来的 3 个普通探测器分别安装在楼梯，餐厅和船长休息室中，之后的两个报警按钮分别安装在餐厅和过道中，最后一个是安装在右甲板仓库的防火型探测器。火警控制面板右侧为继电输出，接声光报警设备，并且要即时切断风机，关闭防火门，启动灭火装置，这里的灭火装置选择 CO2。4 船舶火警报警系统的软件设计4.1 火警报警系统框图 火警报警系统功能如图 6 所示：精品 探测器或按钮动作 故障报警 关闭防火门 指示灯亮 声光报警 切断风机 20S延时 故障报 声光报 CO2灭 警复位 警复位 火装置 图 6 火警报警系统框图 当探测器探测到烟（报警按钮动作）时，将火灾信号传送到火警控制装置中，火警控制面板上将会显示出现故障的回路，并会发出蜂鸣声，同时将火警信号传送到各个继电器中，使继电器触点动作，发出声光报警，并且切断风机电源，关闭防火门，这些动作同时发生，经过 20S 延时，启动 CO2 灭火装置。按下火警面板上的声光报警复位按钮，声光消失，故障回路指示灯依然亮。当火灾消除后，?聪鹿收媳次话磁收媳甘镜泼穑绻俏蟊苯影锤次话磁绻皇俏蟊垂收媳次话磁收匣芈分甘镜撇换崦穑?， 除非火灾消除） 恢复正常状态。4.2 I/O 地址表 表 1 火警报警系统 I/O 地址表 I0.0 SB1 火警按钮 I0.1 声光复位按钮 输入 S 探测器 I0.2 故障复位按钮 声光报警回路 1 防火门 Q0.0 继电器 KM1 Q0.4 继电器 KM5 .