一种有关消防联动设备的多线控制装置及方法

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一种有关消防联动设备的多线控制装置及方法\n[技术领域]\n[0001] 本发明涉及消防中灭火设备的控制技术领域，具体是一种有关消防联动设备的多线控制装置及方法。\n[背景技术]\n[0002] 消防联动控制系统目前已成为各民用建筑及工业建筑中重要的组成部分，在当确认火灾发生后，消防联动控制系统可联动启动各种消防设备，以达到报警及扑灭火灾的作用。火灾自动报警及消防联动控制系统主要由主机主板、回路卡、手动控制盘、多线制控制盘、直流不间断电源、消防应急广播系统、消防电话系统、CRT系统、机箱等设备组成。现有技术中的消防联动控制系统一般为七根线控制，需要运行、故障、控制启动停止，其中有些还需要手/自动信号，有的备用一芯，根据二次设计和控制要求的不同，甚至更多。这种传统的系统设计及接线方式的用线量大，而管线的造价昂贵，直接加剧了工程的资金投入成本。而现有技术中还有无线控制的方法，如公开号为CN 1710619的基于ZigBee的无线消防探测器网络系统及控制方法，包括无线消防通信网络模块、无线消防网关和消防控制器，无线消防通信网络模块包括消防探测器、相应联动装置、无线通信模块及无线消防中继器，完成火灾信息数据的采集与网络化传输；无线消防网关与消防控制器有线连接，并通过一个无线通信模块接入无线消防通信网络，由无线消防网关对无线传感器网络的数据进行收集，同时接受来自控制器的巡检和查询；由消防控制器接收无线消防网关收集的无线消防信号，根据不同的信号类型，输出相应的处理信息。但是这种技术其采用无线操控的方式，这种方式其稳定性差，尤其是容易受到环境的影响，不够安全可靠。\n[发明内容]\n[0003] 本发明的目的就是为了解决现有技术中消防联动控制系统用线量大的不足和缺陷，提供一种结构新颖、安全可靠，可有效节约大量管线从而降低工程投入的有关消防联动设备的多线控制装置及方法，包括CPU、壳体内设有多线控制装置及外控设备，其特征在于多线控制器由输入输出信号模块A、驱动模块B和继电器模块C组成，所述的上述模块由电子元件构成，该控制器系利用M1+、M1-两根控制线的极性变化来分别控制启动和停止继电器，从而启动或停止消防联动设备，对M1+、M1-两根控制线的电压进行监控，从而构成开路、短路、正常及反馈四种状态，所述的输入输出信号模块的微控制器U1的5端通过电阻R34连接驱动模块B中R10一端，微控制器U1的型号为PIC16C54，所述的输入输出信号模块二极管D11正极和电阻R14抽头一线为VX1端连接驱动模块电阻R13一端，所述的输入输出信号模块二极管D12正极和电阻R15抽头一线为IX1端连接驱动电路电阻R12一端，所述的驱动电路三极管T6和T7集电极相连后抽头一线为M1+控制线连接继电器模块二极管D6正极一端，所述的驱动电路的三极管T4和T8集电极相连后抽头一线为M1-控制线连接继电器模块的继电器RL1和RL2负端相连的抽头端，所述的继电器模块的电阻R25和电阻R27一端上分别接有外部设备的电压FB1和FB2，所述的继电器模块的继电器RL1和RL2及电阻R36一端分别与外控设备的控制开关相连，所述的外控设备为消防泵。\n[0004] 输入输出信号处理模块A由微控制器U1的1端接有电源，微控制器U1的1端抽头一线连接电容C1，电容C1另一端连接U1的14端，并抽头一线接地，微控制器U1的14端接有电阻R39，并抽头一线连接电容C2一端，电容C2另一端与电阻R14一端、电阻R39另一端和电阻R18一端相接，电阻R18另一端连接U1的13端，电阻R14另一端连接二极管D11正极，二极管D11负极连接二极管D12负极，并抽头一线连接电源，二极管正极D12与电阻R15一端相接，电阻R15另一端连接电阻R19一端，并抽头一线连接电容C3一端，电阻R19另一端连接U1的12端，电容C3的另一端连接开关K2的一端，在电容C3的两端设有旁路电阻R30，微控制器U1的10端接有电阻R38和R37一端，并抽头连接开关K2的另一端，电阻R38和R37另一端相接后抽出一线接电源，U1的9端接有开关K1端，开关K1的另一端与开关K2一端相连，并抽头一线分别与发光二极管L1、L2、L3负极相连，L1的正极接有电阻R31一端，电阻R31另一端连接U1的3端，L2的正极连接电阻R32一端，电阻R32另一端连接U1的6端，L3的正极连接电阻R33一端，电阻R33另一端连接U1的7端，U1的2端设有电阻R29，U1的5端设有电阻R34构成。\n[0005] 驱动模块B由三极管T1集电极上接有电阻R2一端，电阻R2另一端连接三极管T7基极并抽头一线连接电阻R3一端，三极管T1的发射极分别与三极管T2、T3、T5、T6发射极、电阻R23一端、二极管D3和D5正极相连并抽头一线接地，三极管T1基极上接有电阻R10一端，电阻R10另一端连接电阻R21一端，电阻R21另一端连接三极管T4基极，三极管基极上接有电阻R6，电阻R6另一端连接电阻R1一端和三极管T3集电极，三极管T2集电极上接有电阻R5，电阻R5另一端连接三极管T8基极并抽头一线连接电阻R4一端，三极管T3基极上接有电阻R11一端，电阻R11另一端与电阻R10和电阻R21一端相连，三极管集电极抽头一线连接电阻R9一端，电阻R9另一端连接三极管T6基极，三极管T5基极连接电阻R7一端，三极管T5集电极连接电阻R8一端，电阻R8另一端连接电阻R20一端，并抽头一线连接晶闸管V1基极，晶闸管V1型号为MMBT5401三极管T7集电极与T6集电极相连，三极管T8集电极与T4集电极相接，三极管T4发射极连接电阻R23另一端，在电阻R23两端设有旁路电阻R22，二极管D3和D5负极分别连接二极管D2和D4正极，二极管D2和D4负极相连并与三极管T8发射极、电阻R4另一端、三极管T7发射极、电阻R3另一端和晶闸管集电极V1相接，晶闸管V1发射极与电阻R20另一端、电阻R1另一端相接后并接电源，晶闸管V1的发射极和集电极之间串接电阻R17，在电阻R17的两端设有二极管D1，二极管D1正极与晶闸管V1集电极相接，二极管D1负极与晶闸管V1发射极相接，电阻R3另一端设有连接电阻R13一端，三极管T4发射极抽头一线与电阻R12相连构成。\n[0006] 继电器模块C由继电器RL1的正极接有二极管D7负极、电阻R24一端，并抽头一线连接二极管D6负极，继电器RL1负极接有二极管D7正极、电阻R24一端，并抽头一线连接二极管D8负极、电阻R35一端和继电器RL2负极，继电器RL2正极与电阻R35、二极管D8正极相连，并抽头一线与二极管D10正极相接，二极管D10负极与二极管D6正极相接，在继电器RL1和RL2的负极上抽头一线连接光电耦合管U2的发射极，光耦管U2的型号为NEC2701，光电耦合管U2的集电极上连接电阻R36一端，电阻R36另一端连接D7的负极，光电耦合管U2的开关管正极连接二极管D9负极和电阻R26一端，电阻R26连接电阻R25一端，光电耦合U2开关管负极连接二极管D9正极和电阻R28一端，电阻R28另一端连接电阻R27一端构成。\n[0007] 所述的外控设备由消防泵替换为喷淋泵或电梯或升降机或电子产品。\n[0008] 输入输出信号处理模块A对驱动模块B送来的电压信号VX1和电流信号IX1进行数字化处理，利用驱动模块M1+、M1-两根控制线的极性变化来分别控制继电器模块C的两个继电器工作，从而实现启动或停止消防联动设备，其工作原理如下：\n[0009] a.初始状态:SWO1为低电平时，T5截止，致使V1截止；PST1为高电平时，致使T4及T1导通，T1导通从而使T7导通；这时24v只能通过R17，T7与T4在M1+与M1-线输向接受外部继电器模块C，由于外部继电器模块C中RL1线圈电阻与R17构成一个分压器，使M1+线的电压<3v，此电压不能使RL1动作；\n[0010] b.故障状态:当RL1未接或线圈断路，则M1+线的电压>4v；经VX1输送给输入输出信号处理模块A的U1，经数字化处理，U1即作出继电器断路的判断，点亮模块A的故障指示灯LED2；当RL1线圈短路，则M1+线的电压<1v，经数字化处理，U1即作出继电器短路的判断，也会点亮模块A的故障指示灯LED2；\n[0011] c.启动状态:当输入输出信号处理模块A中U1检测到KEY1按下后，U1点亮模块A的启动指示灯LED3，SWO1引脚由低电平变为高电平，此时T5导通导致V1导通，于是24v经过导通的T7输出至M1+线，M1-线经过导通的T4接到24v电源的地线，这样外部继电器模块C中的继电器RL1得电而动作，其接点可用来启动一个外部设备；一个外部设备启动后在FB1与FB2上给出220v交流电压作为其状态的反馈信息，经降压限流使光电耦合器件U2的光电接受晶体管导通，增加了通过M1-电流，从而使M1-线的电压增大，经IX1输送给输入输出信号处理模块A的U1，经数字化处理，U1即作出外部受控设备动作的判断，点亮模块A的动作指示灯LED1；与此不同，启动指示灯LED3只是表示启动按钮按下；当LED1点亮，LED3不亮表示外部设备虽是启动了但并非是KEY1按下发起的；\n[0012] 当LED1与LED3都点亮表示外部设备是由KEY1按下启动的；\n[0013] d.停止状态:当输入输出信号处理模块A中U1检测到KEY2按下后，熄灭启动指示灯LED3；同时PST1引脚由高电平变为低电平，致使T1截止，从而T7截止，T4截止，T3截止从而T2导通，T8导通；T6导通；U1的SWO1引脚由低电平变为高电平，此时T5导通导致V1导通，于是24v经过导通的T8输出至M1-线；M1+线经过导通的T6接到24v电源的地线；这样外部继电器模块C中的继电器RL2得电而动作，其接点可用来解除已启动的外部设备的自锁而停止，SWO1的高电平仅维持0；1秒就撤销了，此时外部设备FB1与FB2上给出\n220v交流电压也消失，IX1恢复初值，输送给输入输出信号处理模块的U1，经数字化处理，U1即作出外部受控设备不动作的判断，熄灭模块的动作指示灯LED1。\n[0014] 输入输出信号处理模块的方法为：\n[0015] a.对控制按钮KEY1，KEY2的状态进行检测，\n[0016] b.对驱动模块送来的电压信号VX1和电流信号IX1进行数字化处理，[0017] c.向驱动模块送出启动和极性控制电压信号，\n[0018] d.驱动相应的LED指示灯。\n[0019] 驱动模块的方法为：\n[0020] a.接受输入输出信号处理模块A送来的启动和极性控制电压信号，经处理后向外部继电器模块C发出或正或负并具有足够功率的驱动电压，\n[0021] b.接受外部继电器模块C送来的电压和电流反馈信号，经适当预处理后送给输入输出信号处理模块A，进行数字化处理。\n[0022] 继电器模块的方法为：\n[0023] a.根据驱动模块B送来的驱动电压的极性来确定两个继电器中的一个动作工作状态，\n[0024] b.把受控设备发出的交流反馈电压变换为直流低压信号，送给驱动模块B。\n[0025] 本发明同现有技术相比，其优点在于本发明的消防联动设备多线控制装置及方法利用M1+、M1-两根控制线的极性变化来分别控制启动和停止继电器，从而启动或停止消防联动设备。通过对M1+、M1-两根控制线的电压进行监控，从而得到开路、短路、正常及反馈四种状态。这种技术采用二根线来取代常用的七根线控制消防联动设备，其控制距离长，线径1mm时控制距离可达2000m，从而节约了大量的管线降低工程造价且线路稳定可靠。\n[附图说明]\n[0026] 图1是本发明输入输出信号处理模块的主要结构示意图；\n[0027] 图2是本发明驱动模块的主要结构示意图；\n[0028] 图3是本发明外部继电器模块的主要结构示意图；\n[0029] 图4是本发明消防联动控制系统的系统控制结构示意图；\n[0030] 如图所示，图中1.CPU处理单元2.驱动模块3.外部模块4.外控设备；\n[0031] 指定图4为本发明的摘要附图。\n[具体实施方式]\n[0032] 下面结合附图对本发明作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。\n[0033] 本发明中的每个多线控制器由输入输出信号处理模块、驱动模块及外部继电器模块三部分组成。\n[0034] 其中，输入输出信号处理模块是以一个高速运算的微控制器U1为主构成的，微控制器U1的型号为PIC16C54，其功能是:\n[0035] 1.对控制按钮KEY1，KEY2的状态进行检测；\n[0036] 2.对驱动模块送来的电压信号VX1和电流信号IX1进行数字化处理；\n[0037] 3.向驱动模块送出启动和极性控制电压信号；\n[0038] 4.驱动相应的LED指示灯。\n[0039] 驱动模块以一些双极晶体管为主构成的，其功能是:\n[0040] 1.接受输入输出信号处理模块A送来的启动和极性控制电压信号，经处理后向外部继电器模块即外部模块C发出或正或负并具有足够功率的驱动电压；\n[0041] 2.接受外部继电器模块送来的电压和电流反馈信号，经适当预处理后送给输入输出信号处理模块进行数字化处理。\n[0042] 外部继电器模块是以二个继电器为主构成的，其功能是：\n[0043] 1.根据驱动模块B送来的驱动电压的极性是二个继电器中的一个动作；\n[0044] 2.把受控设备发出的交流反馈电压，变换为直流低压信号，送给驱动模块B。\n[0045] 本发明的工作原理是：\n[0046] 在初始状态时，SWO1为低电平时，T5截止，致使V1截止；PST1为高电平时，致使T4及T1导通，T1导通从而使T7导通。这时24v只能通过R17，T7与T4在M1+与M1-线输向接受外部继电器模块C。由于外部继电器模块C中RL1线圈电阻与R17构成一个分压器，使M1+线的电压<3v，此电压不能使RL1动作。\n[0047] 在故障状态时，如RL1未接或线圈断路，则M1+线的电压>4v。经VX1输送给输入输出信号处理模块A的U1，经数字化处理，U1即作出继电器断路的判断，点亮模块A的故障指示灯LED2。\n[0048] 如RL1线圈短路，则M1+线的电压<1v，经数字化处理，U1即作出继电器短路的判断，也会点亮模块A的故障指示灯LED2。\n[0049] 在启动状态时，当输入输出信号处理模块A中U1检测到KEY1按下后，U1点亮模块A的启动指示灯LED3。SWO1引脚由低电平变为高电平，此时T5导通导致V1导通，于是\n24v经过导通的T7输出至M1+线。M1-线经过导通的T4接到24v电源的地线。这样外部继电器模块C中的继电器RL1得电而动作，其接点可用来启动一个外部设备。\n[0050] 一个外部设备启动后在FB1与FB2上给出220v交流电压作为其状态的反馈信息，经降压限流使光电耦合器件U2的光电接受晶体管导通，增加了通过M1-电流，从而使M1-线的电压增大，经IX1输送给输入输出信号处理模块A的U1，经数字化处理，U1即作出外部受控设备动作的判断，点亮模块A的动作指示灯LED1。与此不同，启动指示灯LED3只是表示启动按钮按下。\n[0051] 如LED1点亮，LED3不亮表示外部设备虽是启动了但并非是KEY1按下发起的；\n[0052] 如LED1与LED3都点亮表示外部设备是由KEY1按下启动的。\n[0053] 在停止状态时，当输入输出信号处理模块A中U1检测到KEY2按下后，熄灭启动指示灯LED3。同时，PST1引脚由高电平变为低电平，致使T1截止，从而T7截止，T4截止，T3截止从而T2导通，T8导通；T6导通。U1的SWO1引脚由低电平变为高电平，此时T5导通导致V1导通，于是24v经过导通的T8输出至M1-线。M1+线经过导通的T6接到24v电源的地线。这样外部继电器模块C中的继电器RL2得电而动作，其接点可用来解除已启动的外部设备的自锁而停止。SWO1的高电平仅维持0.1秒就撤销了。此时外部设备FB1与FB2上给出220v交流电压也消失。IX1恢复初值，输送给输入输出信号处理模块A的U1，经数字化处理，U1即作出外部受控设备不动作的判断，熄灭模块A的动作指示灯LED1。