基于西门子PLC的火灾监控系统设计

张本法 李华荣

[摘 要]社会发展使建筑丰富和多元化，电气设备和智能化设备的普及，各种各样的木制设备使用，增加了火灾产生的概率。虽然现今建筑火灾监控系统的应用，在某个方面上来说达到了建筑火灾的报警的基本要求。但是建筑火灾监控系统目前仍是需要立即解决的重大问题。本控制系统以西门子S7-300为核心，I/O设备采用传感器和报警灯等硬件。上位机选用WINCC。把各个传感器和报警灯组合，完成对建筑火灾的监控。通过测试系统已基本达到要求。

[关键词]PLC;火灾监控;传感器;WINCC

[中图分类号]TD65 [文献标识码]A

1 火灾报警系统的基本组成

系统有传感器检测装置;应急指示灯、火灾警鸣、火灾报警灯报警装置;雨淋与排风消防设备。在触发键上有自动触发和手动触发。本位采用的传感器传输现场检测量与预设量进行比较，为自动触发器。

2 系统总体控制流程

本设计，现场主控采用西门子 S7-300 PLC，在系统正常运行的情况下，系统通过温度和烟雾传感器的采集数值转化为电信号传递给PLC。经过PLC的数据处理，把信号传递给上位机中。此时上位机界面会出现各个房间位置的温度检测量和烟雾检测量，并且数值会实时显示在上位机的控制面板上。一旦测量到的数值超过温度量或烟雾量的规定上限，系统将会立即利用外部执行设备进行声光报警。系统的火灾警鸣会立刻响起，同时安全逃离指示灯也会亮起，雨淋与排风开关打开。通知受灾人群快速远离发生火灾处。

3 硬件选型

硬件的選择是整个系统的重要组成部分包括信息采集和外部执行元件，主控单元选择西门子S7-300PLC，电源（PS 307 10A），中央处理器（CPU 313C），数字量扩展模块（SM322/SM321），MPI线缆，MPI转以太网模块，传感器则我们选用温度传感器（Pt100）、PT100转4-20mA模块和烟雾传感器（MQ-2）。

本设计所使用的I/O口比较多。所以我选用西门子S7-300PLC的SM313C作为系统的主控，同时扩展了两个数字量输出 SM322 模块由此增加数字量的输出端口。

4 程序设计

整个系统设计不仅依靠上位机WINCC的监视板块，同时也需要下位机程序与各个器件的连接是非常重要的部分。本文采用西门子公司S7-300，同时使用采用Step7 作为编程软件完成整个系统的下位机编程设计。该软件编程简操作，同时使用块的调用，编译也简单快捷。如图1所示PLC的程序块。OB1是主程序启停，分别调用了FB1报警指示灯功能块，FB2烟雾检测报警系统功能块，FB3温度检测报警系统功能块。DB1，DB2，DB3分别对应FB1，FB2，FB3的背景数据块。FC105把输入的模拟量转化为可视的数量值。

因为本文使用的功能块的调用，我们在控制整个程序运行的主程序OB1中写出整个程序的启动和程序的停止，如图2。

当按下M2.0按钮，整个系统开始运行。当按下M1.7整个系统停止运行。FB1功能块主要为一个为通电1S断电1S的定时器T38和继电器Q8.0控制的警鸣和逃离方向指示灯的运行。FB2是一个烟雾检测报警功能块，如图3。

FB3是一个温度检测报警功能块。设计思路和所用模块大致和烟雾检测报警相同，如图4。

模拟量板块处理后存储在地址MD10中，数值是一个实数类型。因为所需的是一个整型数值，要通过一个类型转换器把实数类型转化为整数。转换后的数值存放在地址MD20中，再将MD20数值赋值给烟雾检测量MW10。我们将得到的烟雾检测量MW10和已经设定的烟雾检测量的上限MW6进行比较。当低于设定的烟雾检测量上限时，A101的雨淋与排风开关不会运行。到温度检测量大于设定指示，火灾报警灯会进行周期1S的闪烁，同时雨淋与排风开关打开。

5 触摸屏设计

操作控制和显示使用西门子TP270触摸屏。界面会显示每个房间的实时监控画面，这时会在组态软件上对温度、烟雾等进行监测，监控人员能简单易懂的看出每个房间的烟雾量和温度量，如图5。

经过测试，当烟雾检测量大于25obs/m温度检测值大于70℃时。A101的报警灯亮起同时显示温度值界面由绿色变为红色，使显示界面更加清晰醒目更能引监视人员的注意。报警灯亮起的同时火灾警鸣响起，通知处于火灾现场的人员迅速撤离。逃离指示灯也同时闪烁亮起，指引现场受灾人群从正确的方向快速撤离。A101的雨淋与排风开关进入工作状态，在减少人员的伤亡和财产损失方面能提供很大的作用。经过测试系统验证，效果良好，达到预期目标。

[参考文献]

[1] 魏立明，杨坤，陈妍希.建筑电气火灾预警系统的综述研究[J].吉林建筑大学学报，2017（03）.

[2] 李青.浅谈PLC对输油站库远程操作可靠性的优化[J].内蒙古石油化工，2012（01）.