基于PLC的消防自动巡检系统的设计与研究

马丽娜

（宁夏民族职业技术学院，宁夏 吴忠 751100）

随着我国社会经济的发展，我国的建筑越来越高，其内部结构越来越复杂。在对楼层消防设备的巡查与维护中，往往采用的是人工巡查，受人的影响较大，在发生火灾时设备异常的情况比比皆是。当火灾发生时，消防系统是否能够正常运行直接影响人们的人身安全。消防自动巡检系统的应用，为消防系统稳定运行提供了有力的保障，减少了人员伤亡和经济损失。

1 消防自动巡检柜概述及整体设计方案

消防自动巡检柜是在灭火初期使用的，设备的完好与否都影响着初期火灾能否扑救成功。消防给水设备是固定消防供水系统的基本组成部分，虽然此部分在整个大厦消防系统中的造价所占比例并不高，但可控制初期火灾的蔓延。消防给水设备的特点是：平时不用，甚至长期不用，一旦使用必须发挥作用。

目前，很多地区的消防设备长期不使用，出现了水泵锈蚀、锈死等现象，单纯靠人工实现对消防水泵的检测无法保证消防水泵的可靠运行，因此消防自动巡检柜就可以有效预防此类事故的发生。《国家固定消防给水设备的性能要求和实验方法》明确要求消防设备必须具有自动巡检功能。其相关条文如下。

（1）设备应具有自动和手动巡检功能，其自动巡检周期应能按需设定。

（2）消防泵控消防方式逐台启动运行，每台泵运行时间不少于2min。

（3）设备应能保证在巡检过程中遇消防信号自动退出巡检，进入消防运行状态。

（4）巡检中发现故障应有声、光报警。具有故障记忆功能的设备，记录故障的类型及故障发生的时间等，应不少于5条故障信息，其显示应清晰易懂。

消防自动巡检系统一般有两种模式，分别是人工巡检和自动巡检。目前经常将两种工作模式结合在一起，采用相应的巡检系统进行自动巡检，值班人员配合自动巡检进行检查。自动巡检主要是检查消防设备的工作状态，包括消防设备的输入、停止与备用，并将这些工作状态的数据保存起来，以便工作人员能够随时进行查看。

可编程控制器PLC具有很强的抗干扰能力，另外，还具有编程简单、易于维护、可靠性强等优点。本次设计的系统核心便采用PLC可编程控制器，为消防自动巡检系统的使用提供保障。基于PLC的消防自动巡检系统由消防水池、自动巡检柜、控制柜等设备组成，使用PLC对系统进行整体控制。该系统的组成如图1所示。

图1 基于PLC的消防自动巡检系统组成图

当火灾发生时，火灾监控系统会将火灾情况反映给PLC控制器，PLC控制器会将火灾预警发送给有关部门，同时控制相应的水泵喷淋，避免火灾蔓延，减少人员伤亡。

2 系统硬件设计

消防自动巡检系统的设备具备电气主回路检测、运行图像和故障内容显示、故障报警以及监控通信接口等基本性能。在设计基于PLC的消防自动巡检系统时，需要考虑巡检系统的控制器、光耦隔离输入和输出以及接口等硬件。

本次设计是改进宁夏雅德电气有限公司的消防自动巡检柜，采用的核心PLC可编程控制器是信捷PLC，这种控制器的使用较为广泛。对于自动巡检系统信号的输入输出，采用的是I/O模块来实现对信号模块的数据传送等功能。在信号接口上，采用SP3458芯片连接控制端口。消防自动巡检系统通常采用隔离电路来输入输出电压，隔离电路使用较为广泛的是光偶隔离电路，可控制电压之间的转换，避免信号之间的干扰，具有很强的稳定性。本次设计采用的输入光耦为PC817，输出光耦为TLP627，光耦电路的使用可大大增加系统的工作寿命。另外，在自动消防巡检柜的硬件组成上，选用的是昆仑触摸屏、德力西变频器，通过对元器件的参数进行调整，来确定合适的元器件，确保设备具有电气主回路检测、水泵逐台自动低速无压巡检、巡检时接到消防控制室指令，瞬间切换至工频回路、运行图像显示、故障内容显示、故障信息存储、故障报警等性能，并最终完成产品的试制。

3 系统软件设计

在完成系统的硬件设备选型与设计后，需要对系统的软件进行一定的编程与控制，以便能够实现系统的整体功能。本节从系统的主程序、巡检时间子程序以及串口命令子程序三个方面来分析系统的软件设计。

3.1 系统主程序的设计

基于PLC的消防自动巡检系统在上电后，便将系统的硬件进行初始化，系统从计时开始进入自动巡检模式。

从计时开始后，系统对消防命令进行判断，如果判断不是消防命令，则开始巡检时钟判断模块，查看是否完成低频巡检任务并启动子程序，之后返回命令；如果判断是消防命令则停止巡检动作并进行屏蔽，启动消防水泵；若满足消防结束命令，关闭消防水泵并解除屏蔽设置然后返回消防命令，否则，直接返回消防命令判断模块。

系统还要通过显示屏来显示巡检结果，系统的巡检结果主要包括历史巡检记录、消防水泵工作状态以及火灾报警的工作状态等主要信息。在查询历史记录时，需要设置操作权限，进一步保护系统的安全。另外，不管是哪种巡检方式，都要保存到相应的系统界面，方便读取信息。

3.2 巡检时间子程序的设计

对于该系统的巡检时间子程序的设计，主要是为了判断是否到达巡检时间。

巡检时间子程序的设计，有效地保证了巡检的正常运行。若在巡检时间已经进行巡检，则该程序结束运行；若已经到达了巡检时间而没有进行巡检，就会进行相应的声光警报提示，督促相关人员进行巡检，确保巡检的正常运行。其主要的巡检内容包括电气主回路监测、电源电压、电流、缺相、绝缘阻值、耐压等。

3.3 串口命令子程序的设计

串口命令子程序的设计是为了对命令进行判断，并执行相应的命令内容。本系统的接口都使用串口连接，通过串口命令对信息进行读取与设置。例如，火灾报警工作状态、水压值、对巡检采集时间的读取以及时钟的读取与设置等都是在该子程序完成的。

4 测试与实际应用

在完成系统的整体设计后，进入测试模块，通过测试分析该系统的整体性能。本次测试是通过白炽灯来检测消防自动巡检系统的运行状况。在系统上电之前先关闭PLC控制器，在上完电后再打开PLC，然后通过显示屏来查看系统的巡检时间周期与设定的初始时间，通过手动开关来测试手动巡检模块；打开自动巡检模块来模拟系统的巡检工作，通过白炽灯模拟消防信号来判断巡检的整体状态，通过蜂鸣报警来模拟系统的故障报警提示，完成系统的测试。该系统的运行比较稳定，也能够满足设计要求，满足实际应用的需要。基于PLC的消防自动巡检系统已经有了比较成熟的产品，在实际的生活中也得到了应用。例如，在博物馆、高建筑楼层以及银行中，都采用了消防设备的巡检技术，为人们的生活环境安全提供了有力的保障。

5 结语

在社会经济迅速发展的条件下，人们生活水平得到了提升，为进一步保障人们生活环境安全，研究消防自动巡检系统变得尤为重要。本文设计的基于PLC的消防自动巡检系统，是在传统消防巡检系统的基础上采用PLC可编程控制器，来控制系统的整体运行。这种系统具有稳定性高、抗干扰能力强、工作寿命长等优点，为人民生命安全提供了有力的保障。消防自动巡检系统会朝着更智能、更自动化的方向发展，进一步保障消防安全。