郭昊坤

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

0 引言

近年來,隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展和自動化程度要求的不斷提高,自動門禁系統(tǒng)已走進了人們的生活。 自動門禁系統(tǒng)不僅可以節(jié)省大量人力、物力,還能在非工作時段保障相關(guān)場所的財產(chǎn)安全,故而其應用場合越來越廣泛,如景區(qū)、影院、學校、工廠等。 自動門禁系統(tǒng)所要運用到的科學技術(shù)多種多樣,如電力控制技術(shù)、自動化控制技術(shù)、圖像識別技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)等[1]。 本文出于自動化類高職學生PLC課程教學目的,僅針對電力、自動化等相關(guān)領域,設計了一種基于PLC[2-3]的自動門禁控制系統(tǒng),并進行了仿真驗證。 本系統(tǒng)的設計與仿真可使相關(guān)專業(yè)學生將所學知識應用于實際生活場景,提高學生專業(yè)能力的同時激發(fā)了其對所學專業(yè)的興趣。

1 總體方案設計

本文所設計的一種基于PLC 的自動門禁控制系統(tǒng),其主要功能如下:

(1)正常模式。 一開始門呈關(guān)閉狀態(tài),待身份確定后,信號傳播至電機,控制門開啟,同時門開啟指示燈亮,當檢測到人經(jīng)過門3 s 后門關(guān)閉。 若在人經(jīng)過時又有他人身份確定可以通過時,門關(guān)閉時間延長至第二個人經(jīng)過3 s 后。

(2)報警模式。 正常模式下,當一個人經(jīng)過門后,又有未確定身份的人在延時3 s 過程中經(jīng)過門,則開始報警,同時報警指示燈閃爍。 門關(guān)閉時若身份驗證失敗則也將觸發(fā)報警。

(3)防夾人模式。 報警模式下,門不能在3 s 后馬上關(guān)閉,要等人安全經(jīng)過過后,3 s 后關(guān)閉。

(4)常開模式。 當按下常開按鈕時,全部門常開,直到按下其他模式的按鈕。

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

(6)急停模式。 當按下急停按鈕時,門禁開始緊急停止運行,若再按下自動開始按鈕或手動按鈕,則繼續(xù)開始。

(7)自動模式。 門禁系統(tǒng)自動運行正常模式、報警模式、防夾人模式。

(8)手動模式。 門禁系統(tǒng)所有動作通過手動按鈕控制實行。

(9)保護模式。 當電機過熱時觸發(fā)保護模式,同時其他模式按鍵無法控制,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、進出及報警次數(shù)等。

2 硬件設計

本文選用西門子S7-300 系列PLC 進行設計,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 軟件設計

門禁系統(tǒng)自動模式整體運行流程如圖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,若身份符合,則電磁鎖打開,門開啟,同時記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。 若身份不符合,則報警模式啟動,同時記錄報警信號次數(shù)等相關(guān)信息。

圖3 門禁系統(tǒng)自動模式流程

若按下手動模式按鈕,則開啟手動模式,自動模式不可用,此時按下手動開門按鈕則門開,按下手動關(guān)門按鈕則門關(guān),如圖4 所示。

圖4 門禁系統(tǒng)手動模式

4 仿真調(diào)試

利用仿真系統(tǒng)進行模擬,進而對所設計的一種基于PLC 的自動門禁控制系統(tǒng)運行的過程與邏輯予以論證。 經(jīng)驗證,所設計的控制裝置正確有效,重要驗證步驟如下:

當選擇自動模式時,需要按下自動模式開關(guān),同時自動模式燈亮,此后若有人從門外刷卡進入則自動運行模式進行判斷,若身份符合則門開,同時開門指示燈亮,正常刷卡次數(shù)加1,如圖5 所示。

圖5 自動模式正常進入

若出現(xiàn)故障自動模式不可用,則可以采用手動模式,按下手動模式開關(guān),手動模式燈亮,自動模式關(guān)閉,此時工作人員人工核驗身份,身份符合則手動按下手動開門按鈕,則電機開門,開門指示燈亮,如圖6所示。

圖6 手動模式開門

若在自動模式下,正常門開時,感應開關(guān)感應到兩次人員進出,則會觸發(fā)報警模式,同時報警指示燈亮,報警記錄次數(shù)加1,如圖7 所示。

圖7 多人進出情況

若身份核驗失敗,則直接觸發(fā)報警開關(guān),同時報警指示燈亮,報警記錄次數(shù)加1,如圖8 所示。

圖8 身份不符合情況

若想門常開,則按下常開模式按鈕,此時常開指示燈亮,電機開門,開門指示燈亮,如圖9 所示。

圖9 常開模式

5 結(jié)語

近年來,隨著科學技術(shù)不斷發(fā)展、自動化程度要求不斷提高,自動門禁系統(tǒng)已走進了人們的生活。 自動門禁系統(tǒng)不僅可以節(jié)省大量人力、物力,而且還能在非工作時段期間保障相關(guān)場所的財產(chǎn)安全,故而其應用場合越來越廣泛。 本文出于自動化類高職學生PLC 課程教學目的,僅針對電力、自動化等相關(guān)領域,設計了一種基于PLC 的自動門禁控制系統(tǒng),并進行了仿真驗證。 仿真結(jié)果表明所設計的控制系統(tǒng)正確有效。