郭昊坤

(江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子信息工程系,江蘇 江陰 214405)

0 引言

近年來(lái),隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和自動(dòng)化程度要求的不斷提高,自動(dòng)門禁系統(tǒng)已走進(jìn)了人們的生活。 自動(dòng)門禁系統(tǒng)不僅可以節(jié)省大量人力、物力,還能在非工作時(shí)段保障相關(guān)場(chǎng)所的財(cái)產(chǎn)安全,故而其應(yīng)用場(chǎng)合越來(lái)越廣泛,如景區(qū)、影院、學(xué)校、工廠等。 自動(dòng)門禁系統(tǒng)所要運(yùn)用到的科學(xué)技術(shù)多種多樣,如電力控制技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)等[1]。 本文出于自動(dòng)化類高職學(xué)生PLC課程教學(xué)目的,僅針對(duì)電力、自動(dòng)化等相關(guān)領(lǐng)域,設(shè)計(jì)了一種基于PLC[2-3]的自動(dòng)門禁控制系統(tǒng),并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真可使相關(guān)專業(yè)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活場(chǎng)景,提高學(xué)生專業(yè)能力的同時(shí)激發(fā)了其對(duì)所學(xué)專業(yè)的興趣。

1 總體方案設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的一種基于PLC 的自動(dòng)門禁控制系統(tǒng),其主要功能如下:

(1)正常模式。 一開(kāi)始門呈關(guān)閉狀態(tài),待身份確定后,信號(hào)傳播至電機(jī),控制門開(kāi)啟,同時(shí)門開(kāi)啟指示燈亮,當(dāng)檢測(cè)到人經(jīng)過(guò)門3 s 后門關(guān)閉。 若在人經(jīng)過(guò)時(shí)又有他人身份確定可以通過(guò)時(shí),門關(guān)閉時(shí)間延長(zhǎng)至第二個(gè)人經(jīng)過(guò)3 s 后。

(2)報(bào)警模式。 正常模式下,當(dāng)一個(gè)人經(jīng)過(guò)門后,又有未確定身份的人在延時(shí)3 s 過(guò)程中經(jīng)過(guò)門,則開(kāi)始報(bào)警,同時(shí)報(bào)警指示燈閃爍。 門關(guān)閉時(shí)若身份驗(yàn)證失敗則也將觸發(fā)報(bào)警。

(3)防夾人模式。 報(bào)警模式下,門不能在3 s 后馬上關(guān)閉,要等人安全經(jīng)過(guò)過(guò)后,3 s 后關(guān)閉。

(4)常開(kāi)模式。 當(dāng)按下常開(kāi)按鈕時(shí),全部門常開(kāi),直到按下其他模式的按鈕。

(5)常關(guān)模式。 當(dāng)按下常關(guān)按鈕時(shí),全部門常關(guān),直到按下其他模式的按鈕。

(6)急停模式。 當(dāng)按下急停按鈕時(shí),門禁開(kāi)始緊急停止運(yùn)行,若再按下自動(dòng)開(kāi)始按鈕或手動(dòng)按鈕,則繼續(xù)開(kāi)始。

(7)自動(dòng)模式。 門禁系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行正常模式、報(bào)警模式、防夾人模式。

(8)手動(dòng)模式。 門禁系統(tǒng)所有動(dòng)作通過(guò)手動(dòng)按鈕控制實(shí)行。

(9)保護(hù)模式。 當(dāng)電機(jī)過(guò)熱時(shí)觸發(fā)保護(hù)模式,同時(shí)其他模式按鍵無(wú)法控制,門全都關(guān)閉,若有人則先觸發(fā)防夾人模式后關(guān)閉。

(10)記錄模式。 在正常模式下,記錄符合要求者的身份信息、進(jìn)出及報(bào)警次數(shù)等。

2 硬件設(shè)計(jì)

本文選用西門子S7-300 系列PLC 進(jìn)行設(shè)計(jì),其模塊如圖1 所示,其硬件接線如圖2 所示。

圖1 S7-300 模塊

圖2 硬件接線

3 軟件設(shè)計(jì)

門禁系統(tǒng)自動(dòng)模式整體運(yùn)行流程如圖3 所示,首先刷卡,門禁系統(tǒng)中的讀卡器讀卡,系統(tǒng)后臺(tái)判斷該人身份是否符合要求,發(fā)出不符合與符合有兩種信號(hào),若身份符合,則電磁鎖打開(kāi),門開(kāi)啟,同時(shí)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。 若身份不符合,則報(bào)警模式啟動(dòng),同時(shí)記錄報(bào)警信號(hào)次數(shù)等相關(guān)信息。

圖3 門禁系統(tǒng)自動(dòng)模式流程

若按下手動(dòng)模式按鈕,則開(kāi)啟手動(dòng)模式,自動(dòng)模式不可用,此時(shí)按下手動(dòng)開(kāi)門按鈕則門開(kāi),按下手動(dòng)關(guān)門按鈕則門關(guān),如圖4 所示。

圖4 門禁系統(tǒng)手動(dòng)模式

4 仿真調(diào)試

利用仿真系統(tǒng)進(jìn)行模擬,進(jìn)而對(duì)所設(shè)計(jì)的一種基于PLC 的自動(dòng)門禁控制系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程與邏輯予以論證。 經(jīng)驗(yàn)證,所設(shè)計(jì)的控制裝置正確有效,重要驗(yàn)證步驟如下:

當(dāng)選擇自動(dòng)模式時(shí),需要按下自動(dòng)模式開(kāi)關(guān),同時(shí)自動(dòng)模式燈亮,此后若有人從門外刷卡進(jìn)入則自動(dòng)運(yùn)行模式進(jìn)行判斷,若身份符合則門開(kāi),同時(shí)開(kāi)門指示燈亮,正常刷卡次數(shù)加1,如圖5 所示。

圖5 自動(dòng)模式正常進(jìn)入

若出現(xiàn)故障自動(dòng)模式不可用,則可以采用手動(dòng)模式,按下手動(dòng)模式開(kāi)關(guān),手動(dòng)模式燈亮,自動(dòng)模式關(guān)閉,此時(shí)工作人員人工核驗(yàn)身份,身份符合則手動(dòng)按下手動(dòng)開(kāi)門按鈕,則電機(jī)開(kāi)門,開(kāi)門指示燈亮,如圖6所示。

圖6 手動(dòng)模式開(kāi)門

若在自動(dòng)模式下,正常門開(kāi)時(shí),感應(yīng)開(kāi)關(guān)感應(yīng)到兩次人員進(jìn)出,則會(huì)觸發(fā)報(bào)警模式,同時(shí)報(bào)警指示燈亮,報(bào)警記錄次數(shù)加1,如圖7 所示。

圖7 多人進(jìn)出情況

若身份核驗(yàn)失敗,則直接觸發(fā)報(bào)警開(kāi)關(guān),同時(shí)報(bào)警指示燈亮,報(bào)警記錄次數(shù)加1,如圖8 所示。

圖8 身份不符合情況

若想門常開(kāi),則按下常開(kāi)模式按鈕,此時(shí)常開(kāi)指示燈亮,電機(jī)開(kāi)門,開(kāi)門指示燈亮,如圖9 所示。

圖9 常開(kāi)模式

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái),隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展、自動(dòng)化程度要求不斷提高,自動(dòng)門禁系統(tǒng)已走進(jìn)了人們的生活。 自動(dòng)門禁系統(tǒng)不僅可以節(jié)省大量人力、物力,而且還能在非工作時(shí)段期間保障相關(guān)場(chǎng)所的財(cái)產(chǎn)安全,故而其應(yīng)用場(chǎng)合越來(lái)越廣泛。 本文出于自動(dòng)化類高職學(xué)生PLC 課程教學(xué)目的,僅針對(duì)電力、自動(dòng)化等相關(guān)領(lǐng)域,設(shè)計(jì)了一種基于PLC 的自動(dòng)門禁控制系統(tǒng),并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。 仿真結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)正確有效。