基于PLC的高层建筑消防排烟系统设计

袁 飞，王 刚，余 剑

(南京理工大学 泰州科技学院，江苏 泰州225300)

随着高层建筑越来越多，虽然满足了发展需要，但由于高层建筑内部功能复杂、用电设备多，且含有大量易燃物质，一旦发生火灾，将会造成严重的后果。而火灾中大多数人员伤亡都是因吸入过量有毒烟雾造成的。因此，高层建筑消防排烟，已引起人们的重视。本文将探讨采用PLC作为控制器对消防排烟系统进行控制。

1 消防排烟系统的控制流程

当烟雾传感器检测到某楼层有烟雾时，系统发出报警声，相应楼层的排风口和送风口开启，同时排烟机和送风机开始运行，其运行方式主要根据烟雾浓度来选择，当浓度较低时，直接采用工频启动，当浓度超过设定值时，采用变频器启动，这样可加快排烟机和送风机的运转速度，从而有利于尽快排尽烟雾。当烟雾排尽后，系统自动关闭报警、排风机和送风机。在按下总停止按钮时，整个系统停止运行。此外，还设有备用系统，当主系统发生故障时，可采用备用系统运行［1－2］。

2 消防排烟系统的设计

2.1 系统硬件选择

设计以10层楼建筑为例，选用西门子公司生产的S7－200系列PLC［3］，其CPU类型为224XP，一共有14个数字量输入、10个数字量输出、2个模拟量输入和1个模拟量输出。由于系统需要5个数字量输入，10个模拟量输入和24个数字量输出，因此需要扩展2块数字量输出扩展模块EM222和2块模拟量输入扩展模块EM231。

变频器选用西门子公司MM440［4］，它是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列，具有较高的可靠性。

2.2 系统设计流程图

根据系统的设计要求，可得系统的设计流程如图1所示。

图1 系统设计流程图

2.3 I/O分配表

系统根据采集到的烟雾浓度对排烟、送风、报警等功能进行控制，其I/O分配如表1所示。

表1 I/O分配表

2.4 硬件电路接线图

控制系统硬件主要包括CPU224XP，I/O扩展模块EM222，模拟量输入扩展模块EM231和MM440变频器。CPU224XP外部接线如图2所示。通过变频器MM440实现3段固定频率控制，属于数字量控制，因此需要两个数字输入端口。I/O扩展模块EM222外部接线如图3所示。

图2 CPU224XP外部接线图

图3 I/O扩展模块接线图

模拟量扩展接线如图4所示。

图4 模拟量扩展接线图

2.5 组态监控

设计采用组态监控，实现上位机对下位机的实时监控，其监控画面如图5所示。当检测到烟雾时，报警显示排风机和送风机启动，并且显示烟雾所在楼层［5］。

图5 组态监控图

3 结束语

系统采用西门子S7－200PLC作为高层建筑排烟控制系统的控制模块，主要考虑到PLC具有抗干扰能力强、构成控制系统简单、设计周期短以及可维护性好等特点，与变频器的配合使用使得高层建筑排烟控制功能进一步增强。采用组态软件作为人机界面，对系统进行实时监控，提高了系统的可靠性。

［1］ 郑亮.高层建筑防排烟设计初探［J］.中国安全生产科学技术，2012，8(8):184－188.

［2］ 陈冰.高层建筑排烟设计若干问题的分析［J］.建筑知识，2012(7):290－291.

［3］ 廖常初.PLC编程及应用［M］.北京:机械工业出版社，2007.

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