Шлейфы сигнализации. Принципы работы и построения.
С вопросами, о которых пойдет речь в данной статье сталкивается в своей практике, пожалуй, каждый проектировщик и инсталлятор. Какие извещатели использовать, сколько подключать, какое добавочное сопротивление в извещатель требуется установить?
Для начала необходимо познакомиться с самим принципом работы шлейфа сигнализации в приемно-контрольном приборе. Во всех приборах ОПС, работающих с неадресными (пороговыми) шлейфами сигнализации, используется один и тот же подход. Приемно-контрольный прибор определяет состояние шлейфа сигнализации, измеряя суммарное сопротивление подключенного шлейфа сигнализации с установленными в него извещателями и оконечным элементом. В основе принципа лежит постоянная процедура сравнения сопротивления подключенного шлейфа с таблицей значений, сохраненной в энергонезависимой памяти прибора.
Весь диапазон значений сопротивления ШС разделен на несколько областей, за каждой из которых закреплен один из режимов. Граничные значения этих областей любой производитель приводит в руководстве по эксплуатации на свой прибор. Чаще всего эти значения приводятся в разделах, описывающих порядок его работы. Например, для приборов ВЭРС-ПК справедлива следующая диаграмма:
Рисунок 1. Диапазон и значения граничных сопротивлений ВЭРС-ПК.
Точка «А» - рабочая точка ШС, его текущее сопротивление. В дежурном режиме, при отсутствии сработавших извещателей, в шлейфе присутствует только оконечный элемент. Для ВЭРС-ПК это сопротивление 7,5 кОм. Суммарное сопротивление ШС, с учетом оконечного резистора, сопротивления соединительных линий, внутреннего сопротивления извещателей и внешних электромагнитный флуктуаций, будет в пределах диапазона «Дежурный режим». Сработка извещателя приводит к изменению суммарного сопротивления ШС, рабочая точка существенно сдвигается и попадает в диапазон, соответствующий определенному режиму.
Рисунок 2. Диаграмма режимов охранных ШС.
В охранной сигнализации измеренное сопротивление шлейфа, выходящее из диапазона «Дежурного режима», расценивается как переход шлейфа в режим «Тревога». Не важно, сколько извещателей сработали, важен сам факт сработки и нарушения шлейфа сигнализации.
Рисунок 3. Диаграмма режимов пожарных ШС.
В пожарнойсигнализации шлейф должен быть более информативен. При сработке одного извещателя в шлейфе, прибор должен выдать сигнал, соответствующий режиму «Внимание». При сработке двух извещателей в одном шлейфе – формируется сигнал «ПОЖАР». Обрыв или короткое замыкание шлейфа должны привести к формированию сигнала «Неисправность».
Обратите внимание на присутствие между двумя соседними диапазонами паузы значений. Такие паузы разработчики вносят намеренно, чтобы избежать граничных условий, когда текущее измеренное сопротивление ШС могло бы соответствовать одновременно двум режимам. Различные величины этих пауз продиктованы особенностями устройства цифрового измерителя приемно-контрольного прибора.
Для различных приборов диапазон сопротивлений и области соответствующих режимов шлейфа могут меняться. Это зависит от принятых технических решений на этапе разработки устройства. Например, следующие диаграммы иллюстрируют диапазоны и граничные значения сопротивлений ШС для прибора С2000-АСПТ и ГрандМАГИСТР ПУ:
Рисунок 4а . Диапазон и значения граничных сопротивлений С2000-АСПТ для комбинированного ШС.
Рисунок 4б. Диапазон и значения граничных сопротивлений ГрандМАГИСТР ПУ.
Величина оконечного элемента продиктована производителем прибора и не зависит от используемых типов извещателей и их количества.
Задача проектировщика на этапе проектирования не только правильно выбрать извещатели, но и верно рассчитать их количество и необходимые добавочные элементы.
В зависимости от принципа работы используемых извещателей определение добавочных элементов происходит различными путями.
Все применяемые извещатели условно можно разделить на две группы:
Нормально-замкнутые,
Нормально-разомкнутые.
Входное сопротивление нормально-замкнутых извещателей в дежурном режиме очень мало, а при сработке скачкообразно увеличивается до значений нескольких десятков кОм или становится бесконечным. В основе таких извещателей лежит термореле или управляемое электромеханическое реле. К этой группе относятся тепловые максимальные извещатели ИП103-3, ИП105, некоторые типы линейных дымовых извещателей, извещатели пламени.
В свою очередь входное сопротивление нормально-замкнутых извещателей в дежурном режиме составляет несколько десятков, а то и сотен кОм, а при сработке скачкообразно уменьшается до значения 1 кОм и менее. К этой категории относятся почти все точечные дымовые извещатели ИП212-ХХ и многие максимально-дифференциальные тепловые, то есть все извещатели питающиеся по шлейфу.
Давайте разберемся что такое шлейф сигнализации (ШС) и как правильно его организовать. Начнем с того, что охранный шлейф представляет собой соединительную линию (электрическую цепь), объединяющую различные датчики сигнализации (ДС) или извещатели - в контексте данной статьи это синонимы.
Кроме того, в шлейфе присутствует оконечное устройство (ОУ), которое согласует его с приемно-контрольным прибором (ПКП).
В качестве оконечного устройства могут выступать:
- резисторы;
- конденсаторы;
- диоды.
Что именно устанавливается в конце шлейфа зависит от конкретной модели ПКП. Стоит заметить, что в системах охранной сигнализации чаще всего используются резисторы, поэтому будем ориентироваться на этот вариант. Структурная схема шлейфа приведена на рисунке 1.
Я сразу нарисовал все возможные типы датчиков, их работу мы сейчас рассмотрим, но в реальной ситуации используется, как правило, один вариант подключения и извещатели с одинаковой тактикой формирования тревожного извещения.
Возможны и комбинации различных подключений, но они встречаются достаточно редко. Теперь давайте перейдем к рассмотрению основных типов шлейфов и принципа их действия.
Внимание! Нумерация типов шлейфов в этой статье условна. Более того, каждый производитель в понятие типа ШС может вкладывать свое толкование. Обязательно имейте это ввиду!
ТИПЫ ШЛЕЙФОВ СИГНАЛИЗАЦИИ
1. ШС с датчиками, работающими "на размыкание".
В охранной сигнализации очень часто встречающийся вариант. При срабатывании извещателя электрическая цепь разрывается, ток в шлейфе падает до нулевого значения. То же самое произойдет при отсутствии питания на извещателе. А вот в случае неисправности датчика возможны два варианта:
- контакты разомкнутся;
- останутся замкнутыми даже при обнаружении нарушителя.
С первым случаем все ясно и просто - прибор сработает и неисправность таким образом заявит о себе. Второй вариант опасен тем, что обнаружить его можно только при полной проверке работоспособности датчика, которую каждый день никто не делает. Утешает только что такие случаи редки, но, тем не менее, они бывают.
2. ШС с датчиком, работающим на "замыкание".
Отличие от первого варианта разве что в схеме подключения и в том, что при срабатывании шлейф замыкается. В охранной сигнализации используется редко, по крайней мере я с таким способом не сталкивался.
3. Использование извещателя с питанием по шлейфу.
Пусть не часто, но такие датчики используются. Если в первых двух случаях напряжение подается по отдельной линии, то здесь извещатель работает от напряжения, подаваемого на ШС приемно-контрольным прибором. В этом случае сигнал тревога формируется увеличением потребления ДС тока, что отслеживается ПКП.
При этом количество подключаемых датчиков может быть ограничено несколькими штуками. Конкретная величина для различных их типов должна указываться в паспорте охранного прибора (равно как и возможность использования такого варианта).
4. Адресный шлейф сигнализации.
Если до сих пор мы рассматривали случаи, когда осуществлялся токовый контроль ШС, то при использовании адресных извещателей информации об их состоянии передается в цифровом виде. Соответственно информативность системы сигнализации при этом возрастает. ДС может диагностировать свое состояние и передавать его на контрольную панель.
ПАРАМЕТРЫ И НЕИСПРАВНОСТИ
Поскольку шлейф охранной сигнализации является электрической цепью, то и характеризуется он такими электрическими параметрами как ток, напряжение и сопротивление. Причем первые два являются вторичными, а работоспособность ШС зависит от сопротивления, которое определяет три основных его состояния:
- "норма";
- "обрыв";
- "замыкание".
Нормальное сопротивление шлейфа должно, как правило, не превышать 1 кОм, причем без учета величины оконечного резистора.
Стоит немного пояснить принцип работы связки ПКП-ШС-ОУ.
Прибор подает на шлейф напряжение, поскольку в нормальном состоянии цепь замкнута в ней возникает электрический ток. Его значение характеризует состояние ШС. Нормальные пределы величины тока задаются оконечным устройством. Отклонение в ту или иную сторону вызывает срабатывание сигнализации.
Сопротивление самого шлейфа, а туда входят также сопротивления переходных контактов в датчиках, определяет максимально допустимые отклонения. При коротком замыкании всего или части ШС (одна из неисправностей) происходит увеличение тока потребления, а обрыв - к его исчезновению. В этом и заключается суть токового контроля.
Таким образом есть еще один критичный параметр - сопротивление утечки между проводами шлейфа, поскольку он является двухпроводной линией, или "землей" и одним из проводников. Эта характеристика указана в паспорте ПКП, но лучше будет если ее значение составит порядка 1 мОм. Хотя многие приборы работают при утечках в несколько десятков кОм.
В завершение один иногда встречающийся вопрос: какова максимальная длина шлейфа охранной сигнализации? Ответ - любая при которой обеспечиваются рассмотренные выше электрические параметры.
* * *
© 2014 - 2019 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и официальных документов
Новые технологии, энергосберегающие компоненты, способность программного обеспечения выполнять определенные действия и другие новшества в последние годы изменили не только технологии изготовления пожарных извещателей, но и методы их установки и монтажа. Это, в свою очередь, вызвало изменения в существующих стандартах и нормативах по проектированию систем пожарной сигнализации. Например, давно применяющаяся и считавшаяся до недавнего времени традиционной топология радиального шлейфа в настоящее время все больше и больше заменяется кольцевой топологией. Возможность установки большого количества пожарных извещателей в одном шлейфе без снижения их надежности и работоспособности делает применение кольцевых шлейфов довольно привлекательным по сравнению с радиальными. Современные кольцевые шлейфы являются многофункциональными и позволяют кроме подключения автоматических и ручных пожарных извещателей управлять дополнительным оборудованием с помощью различных модулей входов/выходов.
Преимущества использования аналогово-кольцевых шлейфов:
Рис.1. Радиальные шлейфы Рис.2. Кольцевой шлейф
- Предельная информативность шлейфа, достигаемая применением интеллектуальных пожарных извещателей и их полной адресацией;
- Высокая надёжность кольцевого шлейфа, по сравнению с радиальным - при обрыве или коротком замыкании, радиальный шлейф частично, или полностью выходит из строя, в кольцевом шлейфе устройства, называемые изоляторами, автоматически отсекают повреждённый участок, и шлейф продолжает функционировать как две радиальные ветви. При обрыве шлейфа, изоляторы не активизируются;
- Возможность создания радиальных ответвлений, если это необходимо для оптимизации кабельной схемы;
- Меньшие трудозатраты и расход кабельных материалов при одинаковом количестве извещателей.
Esserbus - максимум надежности, минимум затрат
Пожарные приемно-контрольные приборы ESSER поддерживают кольцевые шлейфы esserbus и esserbus-PLus. Кольцевой шлейф esserbus это двухпроводный шлейф, обладающий следующими особенностями:
- Максимальная длина шлейфа 3500 м;
- До 127 устройств на шлейф;
- До 127 групп извещателей на шлейф;
- До 63 радиальных ответвлений (до 32 устройств в ответвлении) на шлейф;
- До 32 транспондеров на шлейф (до 100 транспондеров на ПКП);
- Напряжение в шлейфе 27,5 в.
В дополнении к вышеописанным особенностями технологий esserbus существует кольцевой шлейф esserbus-PLus с улучшенными характеристиками. Новый шлейф поддерживает автоматические извещатели серии IQ8Quad со встроенными устройствами оповещения, адресные устройства оповещения серии IQ8Alarm и беспроводные устройства IQ8Wireless. Для подключения всех этих устройств не требуется прокладки дополнительных проводов, т.е. передача данных, сигналы и питание всех устройств шлейфа осуществляется всего по двум проводам. Кольцевой шлейф esserbus-PLus поддерживается только ПКП серии IQ8Control.
Шлейф (охранно-пожарная сигнализация) - электрическая цепь, соединяющая выходные цепи извещателей, включающая в себя вспомогательные элементы и соединительные провода и предназначенная для передачи на приемно-контрольный прибор извещений, а в некоторых случаях и для подачи электропитания на извещатели.
Совокупность шлейфов сигнализации, соединительных линий для передачи по каналам связи или отдельным линиям на прибор приемно-контрольных извещений, устройств для соединения и разветвления кабелей и проводов, подземной канализации, труб и арматуры для прокладки кабелей и проводов входит в линейную часть системы сигнализации.
Шлейфы охранной сигнализации
Шлейфы пожарной сигнализации
Общие требования
Шлейфы пожарной сигнализации, как правило, выполняются проводами связи, если технической документацией на приборы приемно-контрольные пожарные не предусмотрено применение специальных типов проводов или кабелей. Для шлейфов пожарной сигнализации возможно использовать только кабели с медными жилами, диаметром не менее 0,5 мм. Необходим автоматический контроль целостности шлейфа по всей длине.
При параллельной открытой прокладке расстояние от шлейфов пожарной сигнализации с напряжением до 60 В до силовых и осветительных кабелей должно быть не менее 0,5 м. Возможна прокладка шлейфов на расстоянии менее 0,5 м от силовых и осветительных кабелей при условии их экранирования от электромагнитных наводок.
В помещениях, где электромагнитные поля и наводки имеют высокий уровень, шлейфы пожарной сигнализации должны быть защищены от наводок.
В конце шлейфа рекомендуется предусматривать устройство, обеспечивающее визуальный контроль его включенного состояния, а также соединительную коробку для оценки состояния системы пожарной сигнализации, которые необходимо устанавливать на доступном месте и высоте. В качестве такого устройство может быть использован ручной извещатель или устройства контроля шлейфов.
Знакопостоянные шлейфы
Схема знакопостоянного шлейфа
Целостность знакопостоянного шлейфа контролируется, используя оконечное устройство - резистор, устанавливаемый в конце шлейфа. Чем больше номинал оконечного резистора, тем меньше ток потребления в дежурном режиме, соответственно, меньше емкость источника резервного питания и ниже его стоимость. Состояние шлейфа прибора приемно-контрольного определяет по его току потребления или, что то же самое, по напряжению на резисторе, через который питается шлейф. При включении в шлейф дымовых извещателей ток шлейфа увеличится на величину их суммарного тока в дежурном режиме. Причем его величина для выявления обрыва шлейфа должна быть меньше тока в дежурном режиме не нагруженного шлейфа.
Знакопеременные шлейфы
Схема знакопеременного шлейфа
Метод контроля шлейфа сигнализации с питанием шлейфа знакопеременным импульсным напряжением обеспечивает повышение нагрузочной способности шлейфа для питания токопотребляющих извещателей. В качестве выносных элементов шлейфов сигнализации используют последовательно соединенные резистор и диод , в прямом цикле напряжения он включен в обратном направлении и потери на нём отсутствуют. В обратном цикле из-за его короткой длительности потери так же незначительны. Сигнал «Пожар» передается в положительной составляющей сигнала, «Неисправность» - в отрицательной. Для продолжения работы при выдаче сигнала «Неисправность» из-за снятого с базы извещателя, в базу устанавливается диод Шоттки . Таким образом сигнал «Неисправность» из-за снятого извещателя или неисправности самотестирующегося извещателя (например, линейного) не блокирует сигнал «Пожар» от ручного извещателя.
Знакоперемнный шлейф позволяет использовать самотестирующиеся извещатели в пороговых шлейфах. При обнаружении неисправности извещатель производит автоматическое изъятие самого себя из шлейфа сигнализации, и это позволяет использовать его совместно с любым пультом пожарной сигнализации, так как контроль изъятия извещателя является обязательным требованием норм пожарной безопасности для всех ПКП .
Шлейфы с пульсирующим напряжением
Метод контроля с питанием шлейфа сигнализации пульсирующим напряжением основан на анализе переходных процессов в шлейфе, нагруженном на конденсатор.
Адресные шлейфы
В адресных опросных системах пожарной сигнализации производится периодический опрос пожарных извещателей, обеспечивается контроль их работоспособности и идентификация неисправного извещателя прибором приемно-контрольным. Использование в пожарных извещателях этого типа специализированных процессоров с многоразрядными аналого-цифровыми преобразователями, сложными алгоритмами обработки сигналов и энергонезависимой памятью обеспечивает возможность стабилизации уровня чувствительности извещателей и формирование различных сигналов при достижении нижней границы автокомпенсации при загрязнении оптопары и верхней границы при запылении дымовой камеры.
Адресные опросные системы достаточно просто защищаются от обрыва адресного шлейфа и короткого замыкания. В опросных адресных системах пожарной сигнализации может использоваться произвольный вид шлейфа: кольцевой, разветвленный, звездой, любое их сочетание и не требуется никаких оконечных элементов. В опросных адресных системах не требуется разрывать адресный шлейф при снятии извещателя, его наличие подтверждается ответами при запросе прибора приемно - контрольного не реже одного раза в 5 - 10 сек. Если прибор приемно - контрольный при очередном запросе не получает ответ от извещателя его адрес индицируется на дисплее с соответствующим сообщением. Естественно, в этом случае отпадает необходимость использования функции разрыва шлейфа и при отключении одного извещателя сохраняется работоспособность всех остальных извещателей.
Доброго всем времени суток.
Сегодня об адресно-пороговых шлейфах ППК. Слово «адресный» означает, что каждый извещатель в шлейфе имеет свой уникальный адрес, это позволяет приёмно-контрольному прибору локализовать место возгорания с точностью до извещателя. мы рассматривали просто пороговые шлейфы, где сработка извещателя локализуется до шлейфа: сработал извещатель в шлейфе — беги вдоль всего шлейфа (Свод Правил допускает один шлейф протягивать через смежные помещения до десяти штук количеством), вскрывай комнаты, смотри где датчик светится, если дыма нет. В данном случае всё проще — ППК сообщит, вышестоящему прибору адрес сработавшего извещателя в шлейфе. Решение сие промежуточное между пороговыми и адресно-аналоговыми шлейфами (о них следующая глава).
Реально мне известен только один прибор с такими шлейфами: ранее уже упоминавшийся болидовский «Сигнал-10». Это относительно недорогой ППКОП с десятью пороговыми шлейфами программируемого типа — дымовые тепловые, охранные и т.д. Всё строго как у Сигнала-20, о котором говорили в. Но есть дополнительный 14-й тип шлейфа — тот самый адресно-пороговый. Запрограммировав тип шлейфа «14», вы сможете подключить к нему только специальные извещатели: дымовик ДИП-34ПА и тепловик С2000-ИП-ПА общим числом до 10 шт. У них при помощи некоторых манипуляций кнопкой можно запрограммировать адрес от 1 до 10, и прибор будет отлавливать тревоги с точностью до извещателя. Питаются извещатели от шлейфа, схема подключения с того же сайта Болида ниже:
Схемы подключения совершенно одинаковы. И внешний вид извещателей одинаков (на фото в начале главы). Обратите внимание: оконечный резистор в адресно-пороговом режиме имеет номинал 10 кОм, а в обычном пороговом режиме — 4,7 кОм (схемы подключения пороговых шлейфов можно посмотреть в предыдущей главе).
Ещё одна особенность этих извещателей: они выдают сигнал «Авария» при неисправности извещателя. Тем самым, в соответствии со Сводом Правил, можно, серьёзно сэкономить на количестве извещателей: в ряде случаев допускается устанавливать меньшее их количество, чем в случае порогового шлейфа. Это позволяет компенсировать более высокую стоимость извещателя при большей функциональности системы пожарной сигнализации.
Что-то посмотрел я на предыдущую картинку — слишком заумно выглядит. Вот схема подключения непосредственно из этикетки извещателя:
Так, я думаю, нагляднее, только оконечник почему-то в начале линии торчит, по-доброму он в конце должен находиться: это позволит отличить банальный обрыв от хищения извещателей.
Ну, пока всё на этом: следом будет глава о самом совершенном типе извещателей — адресно-аналоговом. И ещё: пока сочинял сей пост, подумал, что часто ссылаюсь на Свод правил, надо будет собрать некоторые выжимки из него с комментариями и выкатить отдельной главой. Думаю, многим интересно будет. Ну а пока откланиваюсь.
Вопросы задавайте в комментариях, кому надо, подписывайтесь — форма внизу страницы.
