消防控制系统网络集成的搭建与仿真应用*

龙真生, 陈泽宝, 柏 雪, 凌 玲, 谢建荣, 陈志宇

(广西大学 行健文理学院, 广西 南宁 530022)



消防控制系统网络集成的搭建与仿真应用*

龙真生, 陈泽宝, 柏 雪, 凌 玲, 谢建荣, 陈志宇

(广西大学 行健文理学院, 广西 南宁 530022)

介绍了消防控制系统工业网络集成控制系统的搭建,构造了建筑消火栓水泵电气控制系统单元,详细分析了消防网络各单元实现的功能要求。提出建筑消火栓水泵电气控制系统单元具备现场手动和自动切换功能,能集中和就地监视运行状态和故障状态,并能解除蜂鸣报警,同时各单元可实现单机运行和联动运行功能。

消防控制系统; 网络集成; 功能实现; 仿真应用

0 引 言

消防控制系统性能的优劣直接决定人身、财产的安全程度。在消防部门的火灾统计中,因剩余电流、短路、线路超负荷和接触电阻过大,导致电路超负荷最快90 s就能引火,短路产生的瞬间火花可达2 000 ℃,很容易引起电气火灾,尤其在农村、偏远山区及木质结构为主的村寨。

1 消防控制系统工业网络集成控制系统的搭建

在计算机上装设西门子S7-1200博途V13_SP1编程软件,构造出消防网络集成控制系统,包括S7-1200PLC、TP700彩色工业触摸屏、变频器、ET200M分布式I/O等自动化设备,工业以太网建立第一层网络构架,Profibus-DP现场总线构建第二层网络架构。

消防网络各单元实现的功能要求如下:

(1) S7-1200PLC作为主站控制中心单元,完成所有对象系统的数据运算和控制功能,且实现建筑消火栓水泵电气控制系统单元编程及监控。

(2) ET200M远程I/O可作为水塔、储水池给水系统控制单元,对其编程及监控。

(3) ET200S分布式I/O可为所有单元及自身单元配电,对其进行编程及调试。

(4) 触摸屏TP700组态或编程平台组态可用于对整个系统运行状态的监控,通过自带的编程软件进行编程,监控和排除故障。

本文重点分析了建筑消火栓水泵电气控制系统单元编程及监控功能,利用其本身集成的I/O接口,构造出建筑消火栓水泵电气控制系统单元。

建筑消火栓水泵电气控制系统单元应满足以下的控制要求:

(1) 实现自动和手动切换。

(2) 实现监控室集中控制和现场就地控制要求。

(3) 实现1主1备切换功能。

(4) 消防负荷属于一级负荷,一、二次电路都需双回路供电。

(5) 能实现集中和就地监视运行状态、故障状态,并能解除蜂鸣报警功能。

(6) 当人为启动火灾报警器时,系统立即发出蜂鸣,同时启动主用消防水泵连续供水,通过消防栓进行灭火。当按停止按钮时,该单元全部复位。

(7) 显示报警文本和实时、历史运行曲线,且各种界面互相切换。

2 功能实现

建筑消火栓水泵一次主电路如图1所示。

图1 消防水泵驱动一次回路

在4块550 mm×600 mm×20 mm控制板上安装相应的控制电路,然后分别调试各个单元、控制板的功能。

建筑消火栓水泵二次控制电路如图2、图3所示。

图2 建筑消火栓水泵二次控制电路(一)

图3 建筑消火栓水泵二次控制电路(二)

建筑消火栓水泵电路在控制木板上的安装位置、端子接线如图4、图5所示。虚线为线槽,控制木板500 mm×500 mm×20 mm。

图4 建筑消火栓水泵电路在控制木板上的安装位置

图5 建筑消火栓水泵电路在控制木板上的安装位置端子接线

建筑消火栓水泵控制电路的电气元器件如表1所示。检测仪表采用ETCR6100交直流钳形电流表,UT39E数字式万用表,ZC25-3兆欧表(500 V),QJ23直流单臂电桥。

表1 消火栓水泵控制电路电气元器件

名称型号规格数量三相异步电动机Y132S-40.37kW,380V,1.2A,三角接法,1440转/min2开启式负荷开关HK1-30/3三极,380V,30A,熔体直连2低压断路器DZ5-20/330三极复式脱扣器,380V,20A,整定10A2交流接触器CDC10-20交流380V,20A2中间继电器RM2S-U直流24V(小型继电器)4中间继电器JQX-13F-3Z交流220V(小型继电器)4热继电器TGR36-32脱扣器级别10A2端子排TD-151515A,15节,660V2组合式按钮LA4-2H380V,2.5A3万能转换开关HZ5D-10/1.7380V,2.5A3信号指示灯AD16-22DS220V,红色3控制板—500mm×500mm×20mm1控制塑料线—BV-1.5(绿色),100m/捆,1.5m21捆控制塑料线—RV-0.75(红色),100m/捆,0.75m21捆多芯控制线—RVV-0.75多芯控制电缆30m线槽—PVC全塑料线槽2条木螺钉—ϕ5mm×60mm1袋绑扎线—5×300mm1袋编码套管—与导线吻合1袋

建筑消火栓水泵电路程序编程PLC的变量表如表2所示。

电路在控制木板上的安装实物图如图6所示。

表2 建筑消火栓水泵电路程序编程PLC的变量表

名称数据类型地址名称数据类型地址消防报警启动Bool%M0.02#泵自动触摸屏指示Bool%M2.3消防报警停止Bool%M0.12#泵手动触摸屏指示Bool%M2.41主2备自动Bool%I0.0电源开关Bool%I1.21主2备停止Bool%I0.1仿真试验/平台运行Bool%M3.01主2备手动Bool%I0.2画面切换Int%MW52主1备自动Bool%I0.3消防水泵报警信息Bool%M7.02主1备停止Bool%I0.4消防泵1运行曲线Bool%M7.12主1备手动Bool%I0.5消防泵2运行曲线Bool%M7.2泵故障报警,故障指示Bool%Q0.0消防控制系统操作Bool%M7.3报警触摸屏信号Bool%I0.6消防控制系统Bool%M7.41#泵触摸屏启动Bool%M1.0水塔,水池控制系统Bool%M7.51#泵触摸屏停止Bool%M1.1配电控制系统Bool%M7.62#泵触摸屏启动Bool%M2.0消防一级返回根菜单Bool%M7.72#泵触摸屏停止Bool%M2.1水塔一级返回根菜单(1)Bool%M8.01#泵运行指示Bool%Q0.1配电返回根菜单(2)Bool%M8.12#泵运行指示Bool%Q0.21#泵热继电器Bool%I1.31#泵运行信号Bool%I0.72#泵热继电器Bool%I1.42#泵运行信号Bool%I1.0消二级返回一级Bool%M8.2泵故障触摸屏指示Bool%M0.2消二级返回一级(1)Bool%M8.3消防报警继电器Bool%Q0.3消二级返回一级(2)Bool%M8.41泵运行触摸屏指示Bool%M1.2消二级返回一级(3)Bool%M8.52泵运行触摸屏指示Bool%M2.2配二级返回一级Bool%M8.6泵故障报警,故障触摸屏指示信号Bool%I1.1泵故障方针试验/泵正常运行开关Bool%M3.1报警触摸屏指示Bool%M0.41#泵实时运行曲线Int%MW201#泵自动触摸屏指示Bool%M1.31#泵边沿储存器Bool%M30.01#泵手动触摸屏指示Bool%M1.42#泵实时运行曲线Int%MW222#泵边沿储存器Bool%M30.1

建筑消防控制系统触摸屏界面如图7所示。消火栓水泵控制系统操作界面如图8所示。

消防控制系统各单元配电控制触摸屏界面如图9所示。

消防控制系统的消防报警启动及1#泵自动启动的触摸屏操作:按电源“开”,选择“1主2备自动”I0.0,选择“仿真试验”M3.0,按“消防报警启动”,1#泵自动启动。调取仿真界面。调取1#泵运行曲线界面,如图10所示。若1#泵过载故障时,弹出报警信息窗口。

图7 建筑消防控制系统触摸屏界面

图8 消火栓水泵控制系统操作界面

在监控主机上装设有中文博途V13_SP1编程软件,其本身集成有仿真软件、人机界面组态软件、变频器调试软件,具有简单故障处理诊断功能,方便调试,满足系统各单元的仿真应用功能。所有的单元都应具备现场手动/自动切换,集中监控和现场操作切换,实时报警和历史报警信息查询,必要时实现1+1互备保护功能,各单元实现单机运行和联动运行功能等。

图9 消防控制系统各单元配电控制触摸屏界

图10 1#泵运行曲线界面

集成在中文博途V13 SP1编程软件中的变频器配置软件,可对变频器的参数进行配置,也很方便在线进行调试。

3 结 语

本文介绍了消防控制系统网络集成的搭建与仿真应用,仿真结果表明建筑消火栓水泵电气控制系统单元应能实现自动和手动切换,满足实现监控室集中控制和现场就地控制要求。若已有THANIA-3A型工业网络集成控制技术平台或类似平台,可通过分析原平台电路原理、接线方式、端口I/O分配情况以及电源配电接线方式等情况,根据本项目的控制要求,对原有接线进行改接、调整,实现各个单元、各控制板联调联试,实现消防控制系统网络集成的功能。

[1] 廖常初,祖正容.西门子工业通信网络组态编程与故障诊断[M].北京:机械工业出版社,2009.

[2] 廖常初.S7-300/400PLC应用技术[M].北京:机械工业出版社,2005.

[3] 王德吉,陈智勇,张建勋.西门子工业网络组态通信技术详解[M].北京:机械工业出版社,2012.

[4] 陈海霞,柴瑞娟.西门子S7-300/400PLC编程技术及工程应用[M].北京:机械工业出版社,2011.

[5] 石敬炜.消防工程施工现场细节详解[M].北京:化学工业出版社,2013.

[6] 火灾自动报警系统设计规范:GB 50116—1998[S].

Building and Simulation Application of Network Integration of Fire Control System

LONG Zhensheng, CHEN Zebao, BAI Xue, LING Ling, XIE Jianrong, CHEN Zhiyu

(XingJian College of Science and Liberal Arts, Guangxi University, Nanning 530022, China)

This paper introduced the building of network integration of fire control system,and constructed the electrical control system unit of building fire hydrant water pump.The function requirements of fire network unit were analyzed in detail.It is pointed out that the electrical control system units of building fire hydrant water pump have the manual and automatic switching functions,and can monitor the running state and fault state of device.It can terminate the buzzer alarm at the same time.Each electrical control system unit of building fire hydrant water pump realizes the functions of single machine running and linkage operation.

fire control system; network integration; function implementation; simulation application

龙真生(1975—),男,高级工程师,研究方向为电气工程及其自动化的施工和运行维护等。

陈泽宝(1993—),男,研究方向为建筑电气及智能化。

柏 雪(1994—),女,研究方向为建筑电气及智能化。

2016年大学生创新创业训练计划国家级立项项目(201613638003)

TU 892

B

1674-8417(2016)08-0024-06

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.08.007

2016-05-12