Классы и стили шлейфов. Обеспечение работоспособности. Часть 2

И. Неплохов
к.т.н., технический директор по ПС компании ADT/Tyco

Статья опубликована в журнале "Алгоритм безопасности" №6, 2012

В первой части статьи статьи была рассмотрена зарубежная классификация шлейфов пожарной сигнализации и линий связи в системах пожарной автоматики. Во второй части статьи рассматривается техническая реализация шлейфов разных классов и стилей. Приведены электрические параметры радиальных шлейфов класса В стиля С, обеспечивающие работоспособность извещателей до места обрыва шлейфа и кольцевых шлейфов класса А стилей D и Е, обеспечивающих работоспособность извещателей до и после обрыва. Использование шлейфа стиля D позволяет различать сработку автоматических и ручных пожарных извещателей.

В заключении к первой части статьи было сказано, что отсутствие классификации шлейфов в отечественных нормах является существенным недостатком, определяющим низкий уровень работоспособности систем пожарной сигнализации, оповещения и систем противопожарной защиты. Действительно, к какому стилю и классу можно отнести шлейфы отечественных приемно-контрольных приборов? Может быть, у нас и так все прекрасно? Отнюдь, нормативные требования за последнее время изменились не раз, много дополнительных требований было введено для повышения работоспособности систем пожарной автоматики в условиях пожара. В Техническом регламенте о требованиях пожарной безопасности Статья 82. пункт 2 сказано: «Кабельные линии и электропроводка систем противопожарной защиты, средств обеспечения деятельности подразделений пожарной охраны, систем обнаружения пожара, оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре, аварийного освещения на путях эвакуации, аварийной вентиляции и противодымной защиты, автоматического пожаротушения, внутреннего противопожарного водопровода, лифтов для транспортировки подразделений пожарной охраны в зданиях и сооружениях должны сохранять работоспособность в условиях пожара в течение времени, необходимого для выполнения их функций и эвакуации людей в безопасную зону».

Для выполнения этого требования в линиях связи и шлейфах пожарной сигнализации стал применяться огнестойкий кабель FRLS и FRHF, но его обрыв все так же переводит шлейф в режим «Неисправность», и сигналы «Пожар» от пожарных извещателей блокируются практически во всех отечественных пожарных приборах. Требований по сохранению работоспособности линий связи и шлейфов с извещателями и оповещателями в условиях пожара не появилось. Зарубежный опыт обеспечения полной (класс А) и частичной (класс В) работоспособности шлейфов пожарной сигнализации при обрыве также не используется. В новой версии ГОСТ Р 53325 [10], как и в НПБ 75-98, указано, что ППКП должен обеспечивать всего лишь «преимущественное отображение и передачу во внешние цепи извещения о пожаре по отношению к другим сигналам, формируемым ППКП». Четкое требование о недопустимости блокировки сигналов «Пожар» любыми другими сигналами в наших нормах отсутствует, и, соответственно, не используются технические решения, обеспечивающие выполнение этого требования.

У нас нет не только неадресных приборов с кольцевыми шлейфами класса А, но и радиальные шлейфы не укладываются в класс В стиля D. Зато практически все ППКП многопороговые, что определяет низкий уровень работоспособности даже при сохранении целостности шлейфа, не говоря уже о работе пожарных извещателей при обрыве шлейфа.

Недопустимо высокая вероятность ложных срабатываний дымовых пожарных извещателей из-за отсутствия защиты от электромагнитных помех, регулярного технического обслуживания и по многим другим причинам в результате привела к тому, что сигнал «Пожар» от пожарного извещателя перестал считаться таковым. Как это ни парадоксально, но уже для многих стало привычным, что теперь в отечественных системах пожарной сигнализации уже любой пожарный извещатель формирует только лишь сигнал «Внимание», а сигнал «Пожар» формируется объединенными усилиями двух пожарных извещателей.

Таблица 1. Алгоритм работы пожарного шлейфа

Использование данной терминологии привело к выработке соответствующего алгоритма работы приемно-контрольных приборов. Примерный алгоритм функционирования отечественных приборов приведен в таблице 1. Сигнал «Внимание» от первого пожарного извещателя может быть заблокирован сигналом «Неисправность» с соответствующей реакцией на него. Хотя в условиях развития открытого очага пожара имеется высокая вероятность обрыва или короткого замыкания шлейфа до активизации второго пожарного извещателя. Защита от ложных сработок не может обеспечиваться за счет снижения уровня пожарной безопасности. Почему в охранных шлейфах не используются аналогичные способы защиты от ложных срабатываний? Нет ни сигналов «Внимание», ни двухпороговых шлейфов с минимум 3-мя охранными извещателями в помещении. Более того, при обрыве, при коротком замыкании шлейфа и даже всего лишь при изменении сопротивления шлейфа вполне логично формируется сигнал «Тревога». Возможно, вероятность кражи значительно выше, но отсутствие защиты от пожара создает реальную угрозу для населения, не говоря уже о несравнимых материальных потерях.

Возможно, у многих читателей, кто ознакомился с зарубежными требованиями по классификации пожарных шлейфов и линий связи, создалось впечатление, что это только теория. Что технически сложно обеспечить определение формирования пожарным извещателем сигнала «Пожар» при обрыве шлейфа. И что кольцевые шлейфы используются только в адресных системах, но уж никак не в традиционных неадресных.

Рассмотрим принципы построения шлейфов класса В стилей В, С и класса А стилей D, Е [1, 11] на примере многофункционального модуля неадресных подшлейфов DDM800 адресно-аналоговой пожарной системы ZettLer (рис. 1).

Рис. 1. Электроника модуля DDM800

Этот модуль может быть запрограммирован для работы в различных режимах, в том числе может поддерживать два радиальных шлейфа класса В стиля С (короткое замыкание шлейфа определяется как неисправность), либо стиля В (короткое замыкание формирует сигнал «Пожар») (рис. 2), либо один петлевой шлейф класса А стиля Е (короткое замыкание шлейфа определяется как неисправность), либо стиля D (короткое замыкание формирует сигнал «Пожар») (рис. 3), с оконечными элементами в виде резисторов или стабилитронов, при использовании баз извещателей с диодами, и работать в режиме протокола 4-20 мА.

Рис. 2. Два радиальных шлейфа класса В с питанием от адресноанлоговой петли

Рис. 3. Петлевой шлейф класса А с питанием от внешнего источника

Программируется различная длительность сброса извещателей и режим прерывания опроса без верификации или с верификацией с различным временем перепроверки подтверждения сигнала «Пожар» в зависимости от типа извещателей (рис. 4). В зависимости от режима работы он может занимать от одного до четырех адресов. Питание неадресных подшлейфов может обеспечиваться либо от адресно-аналогового шлейфа (рис. 2), либо от дополнительного источника питания с гальванической развязкой (рис. 3).

Рис. 4. Программирование режимов работы модуля DDM800 в программе MZXConsys

Кроме того, модуль DDM800 работает в составе адресно-аналоговой системы и передает на панель не сигналы «Пожар» и «Неисправность», а значительно более информативные и удобные для анализа аналоговые величины, связанные с токами шлейфов. Эти численные величины транслируются с периодом опроса 5 с и отображаются на дисплее панели (рис. 5-7).

Рис. 5. Показания петлевого шлейфа в дежурном режиме
Рис. 6. Шлейф класса А в режиме обнаружения обрыва
Рис. 7. Петлевой шлейф с обрывом преобразован в два радиальных

Какие параметры должен иметь шлейф для обеспечения возможности приема сигнала «Пожар» от пожарных извещателей при обрыве радиального шлейфа? Прежде всего необходимо отметить, что в шлейфах класса А и класса В не допускается использование последовательно включенных извещателей с нормально замкнутыми контактами. Непременное условие их работы - это отсутствие обрыва шлейфа. При обрыве шлейфа все извещатели до и после места обрыва не способны изменить напряжение и ток шлейфа. В пожарных шлейфах класса А и В любых стилей могут использоваться только пожарные извещатели, включенные в шлейф параллельно.

Для радиальных шлейфов класса В параметры должны быть выбраны таким образом, чтобы с достаточно большими технологическими запасами было возможно идентифицировать дежурный режим извещателей и активацию извещателя как при исправном шлейфе с оконечным резистором, так и при обрыве шлейфа в любом месте. В таблице 2 приведены режимы работы неадресного шлейфа. Максимально допустимый ток потребления пожарных извещателей в дежурном режиме 2,5 мА, что значительно меньше порога тока обрыва шлейфа, равного 3,2 мА.

Таблица 2. Режимы работы неадресного подшлейфа

Следовательно, даже при обрыве в конце шлейфа ток потребления извещателей в дежурном режиме будет меньше тока обрыва, и неисправность будет идентифицирована. Минимальный ток шлейфа в дежурном режиме за счет оконечного резистора равен 4,2 мА, при максимальном количестве пожарных извещателей он может увеличиться до 6,7 мА. Широкий диапазон токов шлейфа в режиме «Пожар» примерно от 10,5 мА до 24,5 мА обеспечивает достоверное формирование сигнала «Пожар» как в случае максимально нагруженного шлейфа, так и при обрыве. Даже если к модулю в результате обрыва шлейфа остается подключенным только один из- вещатель, то при токе извещателя в «Пожаре» более 10,5 мА контрольная панель фиксирует режим «Пожар». С другой стороны, как правило, в зарубежных и отечественных извещателях имеются стабилитроны, которые исключают переход шлейфа в режим короткого замыкания даже при одновременном переходе в пожар нескольких извещателей. При этом, как правило, никаких дополнительных резисторов подключать к извещателям не требуется.

В отличие от алгоритма работы отечественных приемно-контрольных приборов, в логике работы зарубежных шлейфов обеспечивается безусловный приоритет сигнала «Пожар». Независимо от предыдущего состояния шлейфа, как только его параметры попадают в диапазон, соответствующий режиму «Пожар», он фиксируется адресно-аналоговой панелью (табл. 3).

Таблица 3. Алгоритм работы неадресного шлейфа класса А и В

Для обеспечения работоспособности всех извещателей при обрыве шлейфа используется петлевая структура шлейфа класса А без ответвлений (рис. 3). В дежурном режиме питание подается только с терминалов А, а оконечный резистор шлейфа подключен к терминалам В. Это видно по аналоговым величинам, связанным с током шлейфа, которые передаются на контрольную панель при опросе. При токе извещателей в дежурном режиме, равном 2,5 мА, и суммарном токе шлейфа 6,7 мА аналоговая величина по выходу А равна 035. Выход В отключен, и его аналоговая величина соответственно равна 001 (рис. 5).

При возникновении обрыва петли часть шлейфа, подключенная к терминалам В, остается без питания на время идентификации неисправности. По нормативным требованиям время обнаружения неисправности не должно превышать порядка 100-200 с, реально на это уходит порядка 60 с. Если обрыв произошел вблизи терминалов В, то ток по выходу А снижается на величину тока потребления оконечного резистора и становится равным 2,5 мА, аналоговая величина снижается до 015, а ток по выходу В остается нулевым в течение 60 с, и его аналоговая величина остается равной 001 (рис. 6).

После обнаружения обрыва петлевого шлейфа включается выход В и формируются два радиальных шлейфа, соответственно, значение аналоговой величины по выходу В становится равной 023, что соответствует току 4,2 мА, который потребляет оконечный резистор 4,7 кОм, подключенный к терминалам В (рис. 3).

При использовании в одном шлейфе автоматических и ручных извещателей может производиться определение типа активированного извещателя. Сигнал «Пожар» от ручного извещателя работает по прерыванию опроса адресно-аналогового шлейфа, в так называемом режиме Fast CalLPoint. Реакция на активизацию автоматического извещателя программируется отдельно и также может быть с прерыванием опроса, либо с верификацией посредством перезапроса состояния, либо без верификации. Контрольная панель индицирует сработку ручных извещателей и автоматических по разным адресам с указанием типа извещателя. Соответственно, при использовании двух радиальных шлейфов класса В в режиме Fast CallPoint всего используется четыре адреса, а при использовании петлевого шлейфа класса А - два адреса. Причем ручной извещатель с нормально разомкнутыми контактами подключается без дополнительного резистора и передает сигнал «Пожар» посредством короткого замыкания шлейфа, то есть реализуются шлейфы класса А стиля D и класса В стиля В [1]. Использование этих режимов в настоящее время по нашим нормам проблематично, так как должна контролироваться исправность шлейфа на обрыв и на короткое замыкание, но интерес в части опыта реализации 2-порогового режима очевиден.

Кроме того что в режиме Fast CallPoint для введения второго порога сигнал от ручных извещателей передается коротким замыканием шлейфа, еще и ток короткого замыкания шлейфа увеличивается в два раза, до 50 мА. Соответственно расширяется диапазон рабочих токов шлейфа (табл. 4). В итоге диапазон токов шлейфа от 0 до 50 мА разбивается на 4 части, соответствующие режиму обрыва шлейфа, дежурному режиму, режиму «Пожар» от автоматического извещателя, режиму «Пожар» от ручного извещателя. Естественно, режимы «Пожар» формируются и при наличии обрыва шлейфа.

Таблица 4. Пороги петлевого шлейфа класса А стиля D с распознаванием сработки автоматического и ручного извещателя (режим Fast CallPoint)

Для сравнения, в отечественных приборах в два раза меньший диапазон токов шлейфа, от 0 мА до 20-25 мА, укладывается 5 режимов у дымового шлейфа и 7 режимов у комбинированного шлейфа, и при обрыве шлейфа единственным достоверным сигналом остается «Неисправность», и сигналы «Пожар» от сработавших в дальнейшем извещателей не принимаются ППКП [5-9].

Таким образом, использование петлевых шлейфов класса А стиля Е позволяет обеспечить работоспособность всех извещателей при обрыве шлейфа не только в адресно-аналоговых, но и в неадресных традиционных системах. При прокладке петлевого шлейфа по различным зонам это позволяет значительно повысить работоспособность шлейфов в условиях пожара.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Неплохов И. Классы и стили и шлейфов. Обеспечение работоспособности. Часть первая // «Алгоритм безопасности». - 2012. - № 5.
2. Неплохов И. Контроль шлейфа, защита от обрыва и от КЗ// «Алгоритм безопасности». - 2005. - № 5.
3. Неплохов И. Безадресный подшлейф в адресно-аналоговой системе // «Алгоритм безопасности». - 2007. - № 6.
4. Неплохов И. Газовое пожаротушение: требования британских стандартов // «Системы безопасности». - 2007 - № 5.
5. Неплохов И. Классификация неадресных шлейфов, или Почему за рубежом нет двухпороговых приборов // «Алгоритм безопасности». - 2008. - № 3.
6. Неплохов И. Анализ параметров шлейфа двухпорогового ППКП// «Алгоритм безопасности». - 2010. - № 5.
7. Неплохов И. Анализ параметров шлейфа двухпорогового ППКП. Ч. 2 // «Алгоритм безопасности». - 2010. - № 6.
8. Неплохов И. Анализ параметров шлейфа двухпорогового ППКП. Ч. 3 // «Алгоритм безопасности». - 2011. - № 1.
9. Неплохов И. Проблемы подключения тепловых извещателей с индикаторами// «Пожарная безопасность - 2011». - «Гротек».
10. ГОСТ Р 53325-2012 Техника пожарная. Технические средства пожарной автоматики. Общие технические требования. Методы испытаний.
11. NFPA 72, National Fire Alarm Code.