《物联网安装与调试》课件-3.智能火灾报警系统

项目三智能火灾报警系统任务1应用案例：智能火灾报警系统智能火灾自动报警系统由触发、报警、联动输出等装置组成，能在火灾初期将烟雾、热量、火焰等物理量通过探测器转化为电信号，传输至报警控制器并发出声光警报，指引楼层疏散，同时记录火灾信息以便及时扑灭初期火灾，减少损失。本章将介绍该系统的仿真搭建、设备介绍、连线及验证，后续将通过ADAM软件监测感知数据，解析工具监测烟雾传感器变化，并将硬件与仿真系统连接调试，实现硬件与仿真的同步响应。摘要了解烟雾、火焰传感器、执行器相关知识了解数字量采集控制器4150相关知识掌握智能火灾报警系统在仿真软件中的连线图掌握智能火灾报警系统的数据采集与调试技能目标及能力要求教学目标应用案例：智能火灾报警系统任务描述01知识储备02任务实施03任务考核04应用案例：智能火灾报警系统智能火灾监测报警系统是基于火焰传感器、烟雾传感器，模拟家居和酒店的环境，当有火灾或入侵等异常情况发生时，自动开启报警灯设备。系统需实现以下功能，如图所示任务描述任务描述任务描述01知识储备02任务实施03任务考核04应用案例：智能火灾报警系统智能火灾报警系统设备介绍数据采集器12345继电器烟雾传感器火焰传感器报警灯检测数字量传感器传感器依据其“输出信号”类型分为以下三种，三者的区别如下：模拟传感器－将被测量的非电学量转换为模拟信号；数字传感器－将被测量的非电学量转换成数字输出信号；开关传感器－当一个被测量达到某个特定的确定值时，传感器相应地输出一个低电平或高电平信号，模拟量传感器有输出电压输出型和电流输出型，数字传感器和开关传感器输出信号的形式是一致的，故统称为数字量传感器，何为模拟量、数字量、开关量呢？数字量是0和1，就是输入输出I/O只有一个，开关量不是通电，就是断电，或称为0或1，0代表通电，1代表断电。例如：按钮，开关，时间继电器，过电流压力继电器，这类属于输入，输出的有接触器，继电器，电磁阀等，开关量包括开入量和开出量，是数字信号，只有0和1两种状态，开入量来自保护装置外部的接点，供保护装置使用，开出量是保护装置向外部提供的接点，供给外部设备的，如开关跳闸等。数字量采集控制器4150ADAM-4100

系列是通用传感器到计算机的便携式接口模块，专为恶劣环境下的可靠操作而设计。该系列产品具有内置的微处理器，坚固的工业级

ABS

塑料外壳，可以独立提供智能信号调理、模拟量

I/O、数字量

I/O

和LED

数据显示，此外地址模式采用了人性化设计，可以方便地读取模块地址。数字量采集控制器4150（1）7路数字输入支持数字输入水平倒置；干接点（逻辑低电平：接地，逻辑高电平：开放）；湿接点（逻辑低电平：0-3V，逻辑高电平：10-30V）；支持3KHZ计数器（32位+1位溢流）和频率输入过电压保护±40VDC；（2）8路数字输出：集电极开路40V，1A（最大负载）；支持5KHZ脉冲输出；支持高至低和低至高延时输出；隔离电压：3000VDC；浪涌，EFT和ESD保护；RS-485I/O模块(ADAM-4000和ADAM-5000/485系列)。数字量采集控制器4150DAM4000系列模块应用EIARS-485通信协议，它是工业上最广泛使用的双向、平衡传输线标准。它使得ADAM4000系列模块可以远距离高速传输和接受数据。ADAM-5000/485系统是一款数据采集和控制系统，能够与双绞线多支路网络上的网络主机进行通信。注意事项：使用时电源正负极不能接反，ADAM4150的+VS、GND连接到24V直流电源处。注意：有两个GND。D+、D-分别连接485转换头的+、-。智能火灾报警系统设备介绍数据采集器12345继电器烟雾传感器火焰传感器报警灯检测继电器是一种电控制器件，当输入量（激励量）的变化达到规定要求时，继电器可以在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。继电器通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流控制大电流运作的一种“自动开关”器件，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。继电器继电器工作原理原理：利用输入电路内电流在电磁铁铁芯与衔铁间产生的吸力作用而工作用于连接负载如灯泡用于连接控制器设备继电器智能火灾报警系统设备介绍数据采集器12345继电器烟雾传感器火焰传感器报警灯检测烟雾传感器烟雾传感器，也被称为感烟式火灾探测器、烟感探测器、感烟探测器、烟感探头和烟感传感器，主要应用于消防系统，在安防系统建设中也有应用。它是一种典型的由太空消防措施转换为民用的设备。该传感器采用特殊结构设计的光电传感器，SMD贴片加工工艺生产，具有灵敏度高、稳定可靠、低功耗、美观耐用、使用方便等特点。电路和电源可自检，可进行模拟报警测试。烟雾传感器烟雾传感器技术参数灵敏度符合

GB4715-1993

标准报警音量≥80dB/3

米工作电压DC9V-DC28V

供电工作电流监控状态

10μA，报警状态

20mA工作环境温度－10℃～+50℃，相对湿度≤95%RH指示灯监控时每

40

秒闪烁一次，报警时每秒钟闪烁一次触点容量≤1A远程报警增配电话报警器后可实现远程电话报警烟雾传感器1）外观检查

2）功能检测使用数字式万用表欧姆档检测传感器电源端和信号端之间是否存在短路现象。数字式万用表选用

2M

档，依次完成下表所示的烟雾传感器电源端和信号输出端之间的电阻值，如果测量发现，阻值很小（约几欧），则说明线路出现短路现象，该设备需进一步检修。R4—3R4—1R4—2R1—3R2—3正向测量值（2M

档）∞∞∞∞∞反向测量值（2M

档）∞∞∞∞∞查看知识准备中烟雾传感器技术说明书烟雾传感器底座的④脚接24V电源的正极，①、③脚接24V稳压电源的GND，用一根信号线引出烟雾传感器信号输出端②脚。确保接线正确后，合上传感器面板，接通DC24V电源，使用数字万用表电压档测量烟雾传感器②脚和①脚之间的电压约为24V，当按下烟雾传感器面板的按钮开关时，此时传感器②脚和①脚之间的电压变为0V。智能火灾报警系统设备介绍数据采集器12345继电器烟雾传感器火焰传感器报警灯检测火焰传感器火焰探测器是专门用来搜寻火源的传感器，当然火焰传感器也可以用来检测光线的亮度，只是本传感器对火焰特别灵敏。火焰传感器利用红外线对火焰非常敏感的特点，使用特制的红外接收管来检测火焰，然后把火焰的亮度转化为高低变化的电平信号，输入到中央处理器中，中央处理器根据信号的变化做出相应的程序处理。火焰传感器火焰传感器技术参数工作电压额定工作电压：DC24V，工作电压范围：DC12V～DC30V工作电流监视电流：≤10mA，报警电流：≤30mA输出容量无源常开或常闭（可通过探测器内部

PCB

上

JP1选定为常开-NO或常闭-NC）两种可选输出，触点容量

1A，DC24V，亦可调为传统电流型输出控制方式通过探测器内部

PCB

板上跳线器（JP2）可设置为自锁(LOCK)和非自锁(UNLOCK)指示灯正常时，大约每隔

5S

闪亮一次，表示监测状态；报警时常亮光谱响应范围180nm～290nm报警检测时间设定当探测器检测到火焰持续一定时间时，探测器才会发出警报，该时间为探测器检测到设定时间。可通过探测器

PCB板上的

SW1

四位拨码的

1，2

位为设定。火焰传感器1）外观检查

2）功能检测使用数字式万用表欧姆档检测传感器电源端和信号端之间是否存在短路现象。数字式万用表选用2M档，依次完成下表所示的火焰传感器电源端和信号输出端之间的电阻值，如果测量发现，阻值很小（约几欧），则说明线路出现短路现象，该设备需进一步检修。R4—3R4—1R4—2R1—3R2—3正向测量值（2M

档）∞∞∞∞∞反向测量值（2M

档）∞∞∞∞∞查看火焰传感器技术说明书火焰传感器底座的④脚接24V电源的正极，①、③脚接24V稳压电源的GND，接着，用一根信号线引出火焰传感器信号输出端②脚。确保接线正确后，合上传感器面板，接通DC24V电源，使用数字万用表电压档测量火焰传感器②脚和①脚之间的电压约为24V，当在火焰传感器处打开打火机，产生一个火源，此时传感器②脚和①脚之间的电压变为0V。智能火灾报警系统设备介绍数据采集器12345继电器烟雾传感器火焰传感器报警灯检测报警灯1）外观检查观察报警灯外观是否有破损，连接导线是否损坏等情况。设备完好如右图报警灯所示。2）功能检测步骤

1：使用数字式万用表欧姆档检测报警灯灯，正极和负极之间是否存在短路现象。数字式万用表选用

2M

档，测量正反向电阻阻值为：∞。步骤

2：连接电源线：将报警灯的“红、白”接线分别用红黑线接入直流

24V稳压电源的正极和负极。步骤

3：接通电源，如报警灯会闪烁则表示设备功能完好。任务描述01知识储备02任务实施03任务考核04应用案例：智能火灾报警系统设备选型环境部署12任务实施系统应用3仿真任务实施在进行仿真任务实施之前，我们需要了解项目系统连线图、设备清单表以及对应的端口分配表，方便后面展开仿真实验一、智能火灾报警系统主要设备及连线图介绍二、仿真硬件环境搭建部署设备清单表智能火灾报警系统设备主要包括4150采集控制器以及对应的外接设备、485型传感器、模拟PC终端等。仿真硬件环境搭建部署序号设备数量1数字量采集器（ADAM4150）12烟雾传感器13火焰传感器14报警灯15继电器16RS485/232转换器1端口分配表序号传感器名称供电电压数字量采集器1烟雾传感器红色线DC24V+DI12火焰传感器红色线DC24V+DI23报警灯红色线DC24V+DO0在给每个设备进行相应的电源供电，再有机连接各个设备的通讯接口仿真硬件环境搭建部署系统接线图仿真硬件环境搭建部署设备选型环境部署12任务实施系统应用3仿真硬件环境搭建部署通过仿真平台进行硬件环境的搭建和数据对接，运行“物联网行业实训仿真.msi”软件仿真硬件环境搭建部署仿真界面中将设备拖入到右边的绘图区：传感器——有线传感器传感器——继电器采集器——I/O模块其他设备——负载其他设备——其他外设其他设备——电源仿真界面操作步骤仿真硬件环境搭建部署首先连接ADAM4150的传感器采集部分,需要注意的是数字量的传感器只有1/0两种情况，需一个信号线连接，判断高低电平即可。另外，不要忘记将ADAM4150的D.GND脚接地，形成回路仿真硬件环境搭建部署执行器（报警灯）的VS与GND分别连接继电器的4脚（VS）和3脚（GND）继电器的6脚接24V电源的+，8脚接24V电源的+，5脚接24V电源的-12报警灯继电器如何链接呢？仿真硬件环境搭建部署需注意:ADAM4150与PC连接并非是将ADAM4150与PC的口进行直连，中间还需要进行485转232，所以ADAM4150的D+与D-需要分别与485=232的T/R+与T/R+连接，这样PC就可以通过这种有线的方式来给ADAM4150发送控制信息，ADAM4150进而控制继电器的电压，带动各个电机运转。1连线验证模拟实验2设备选型环境部署12任务实施系统应用3通道选择与PC终端的COM口一致COM100系统软件的参数设置可以修改传感器的状态值，双击火焰与烟雾传感器图标，将其开关控制设置为off，仿真系统实际运行测试在默认界面设置虚拟串口号与仿真中对应设备的端口号，点击“开始采集”按钮，由仿真界面可知，当前两个传感器未被触发，所以界面中的两个报警灯未报警。仿真系统实际运行测试修改火焰报警器的状态：ON，此时观察界面，仿真中的报警灯发出警报，上位机的火焰报警器也发出警报。任务描述01知识储备02任务实施03任务考核04应用案例：智能火灾报警系统任务考核1、请参照评价标准完成自评和对其他小组的互评。2、各组请代表分析本组任务实施经验。评价指标评分细则分值得分计划与准备(10分)做好实验前的准备，整理材料、清点设备。5

规范使用设备。5

知识储备(30分)理论知识掌握10

操作流程熟悉度10

操作流程熟悉度10

实验操作(20分)部署流程执行5

功能操作熟练度5

问题解决能力5

实验记录5职业素养(20分)保持实验后桌面整洁10

爱惜设备，规范操作10

实验结果(20分)结果呈现10

撰写实验报告10

总计100

第6章智能火灾报警系统任务2数字量采集控制器数据解析智能火灾自动报警系统由触发、报警、联动输出等装置组成，能在火灾初期将烟雾、热量、火焰等物理量通过探测器转化为电信号，传输至报警控制器并发出声光警报，指引楼层疏散，同时记录火灾信息以便及时扑灭初期火灾，减少损失。本章将介绍该系统的仿真搭建、设备介绍、连线及验证，后续将通过ADAM软件监测感知数据，解析工具监测烟雾传感器变化，并将硬件与仿真系统连接调试，实现硬件与仿真的同步响应。摘要了解Modbus的相关知识熟悉数字量采集控制器状态指令掌握ADAM4150数据解析掌握智能火灾报警系统的数据采集掌握指令控制执行器操作技能目标及能力要求教学目标数字量采集控制器数据解析任务描述01知识储备02任务实施03任务考核04数字量采集控制器数据解析本实验项目旨在教授学生如何使用解析工具对4150数字量采集控制器所收集的数据进行有效解析，以确保智能火灾报警系统的高效运行和准确报警。同学们不仅需要熟悉4150数字量采集控制器的工作原理及其在火灾报警系统中的应用。学习并应用解析工具，对采集到的数字信号进行分析和解释。任务描述任务描述任务描述01知识储备02任务实施03任务考核04数字量采集控制器数据解析数字量采集器通讯介绍通讯传送123ADAM4150解析协议说明继电器控制

ADAM4150通讯传输过程在硬件层使用RS-485协议在软件层中使用ModBus通讯协议，另外Modbus还该分为RTU协议和ASCII协议。因为在本项目中大部分设备都采用RTU通讯协议，所以这边主要介绍RTU的类型。执行过程：当通讯命令发送至仪器时，符合相应地址码的设备接收通讯命令，并除去地址码，读取信息，如果没有出错，则执行相应的任务；然后把执行结果返送给发送者。返送的信息中也需要包括地址码、执行动作的功能码、执行动作后结果的数据以及错误校验码。如果出错就不发送任何信息。

指令解析——获取DI状态0101000000077DC8地址码功能码起始地址（高）起始地址（低）读取通道数量（高）读取通道数量（低）CRC低位CRC高位请求格式分析：当未连接传感器时，4150采集控制器设备默认状态下参数和查询指令为：波特率：9600请求：0101000000077DC8响应：0101010C518D0101010c（代表7个通道值）518d地址码功能码位数转化成二进制值不够补0CRC低位CRC高位响应格式分析：0c转换成7位二进制：0001100，接入的第三、四通道的值为1，例如火焰传感器1代表检测到有火焰，0则代表没有检测到火焰，除了人体传感器相反是0有检测到人，1为未检测到人。指令解析——获取DI状态CRC计算器：指令解析——CRC计算发送指令：0101000000077DC8地址码功能码起始地址读取量CRC校验码0101000000077DC8数据响应：010101019048地址码功能码位数7个通道值CRC校验码010101019048CRC计算器：指令解析——获取DI状态数据响应：010101019048地址码功能码位数7个通道值CRC校验码010101019048解析：第4个数据为DI的状态值将第4位的值转换成8位二进制，数值倒置，前7位风别对应DI0-DI6计算过程：01H=00000001B结果倒置得到：10000000B已知：DI0口是人体传感器，得结论通道DI0DI1DI2DI3DI4DI5DI6对应值1000000实际值无人指令解析——DI状态解析发送指令：0101000000077DC8地址码功能码起始地址读取量CRC校验码0101000000077DC8数据响应：010101019048地址码功能码位数7个通道值CRC校验码010101019048CRC计算器：指令解析——获取D0状态指令解析——DO状态解析数据响应：010101019048地址码功能码位数8个通道值CRC校验码010101019048解析：第4个数据为DO的状态值将第4位的值转换成8位二进制，数值倒置，前8位风别对应DO0-DO7计算过程：01H=00000001B结果倒置得到：10000000B已知：DO0口是报警灯，得结论通道DO0DO1DO2DO3DO4DO5DO6DO7对应值10000000实际值灯亮ADAM4150各通道开关命令通道号 开关继电器命令 状态DO0 01050010FF008DFF开DO0 010500100000CC0F关DO1 01050011FF00DC3F开DO1 0105001100009DCF关DO2 01050012FF002C3F开DO2 0105001200006DCF关DO3 01050013FF007DFF开DO3 0105001300003C0F关DO4 01050014FF00CC3E开DO4 0105001400008DCE关DO5 01050015FF009DFE开DO5 010500150000DC0E关DO6 01050016FF006DFE开DO6 0105001600002C0E关DO7 01050017FF003C3E开DO7 0105001700007DCE关指令解析---继电器控制当需要使用采集器控制执行器时通常有多种情况，本书中主要讲解如何通过继电器对执行器进行控制，故需要了解继电器的通讯指令。开启：01050013FF007DFF（D03通道）01050013FF007DFF地址码功能码起始地址（高）起始地址（低）开读取数量长度CRC低位CRC高位关闭：0105001300003C0F（D03通道）0105001300003C0F地址码功能码起始地址(高)起始地址（低）关读取数量CRC低位CRC高位注：起始地址10对应ADAM4150的DO0输出通道，11对应ADAM4150的DO1，12对应ADAM4150的DO2，13对应ADAM4150的DO3。任务描述01知识储备02任务实施03任务考核04数字量采集控制器数据解析数据获取指令解析12指令控制3任务实施安装“解析工具”软件，

设置好串口及波特率，点击“连接”按钮。仿真系统实际运行状态解析在“发送指令”输入框中输入请求数据的命令（0101000000077DC8），点击“发送指令”，在“数据响应”中可获取到各个通道的传感模拟量数据的指令，点击“指令解析”，可对发送指令进行解析。仿真系统实际运行状态解析点击“结果解析”，可对数据响应的命令进行解析，将命令的每一部分命令对应的属性名进行解释。进入“详值解析”界面，结果解析后的