基于PLC的款箱交易自动门控系统设计.pdf

、 l 造 匐 心 基于P L C 的款箱交易自动门控系统设计 Cont r ol s ys t em des i gn of aut om a t i c door f or cash bo x t r ans act i on bas ed on PL C 徐君鹏，沈宏，王超 XU J u n ． p e n g 。 SHEN Ho n g， W ANG Ch a o 河南科技学院，新乡4 5 3 0 0 3 摘要针对银行等金融机构的抢劫犯罪恶性案件逐年递增这一棘手问题 ，设计了一种基于P L C 的款 箱交易自动门控系统。该系统采用松下F P 0 - Cl 6 型P L C 作为主控单元，通过系统编程实现对 松下自动门的互锁联动控制，并且采用WT 5 8 8 D 语音模块实现语音操作提示。有效地提高了银 行大宗取款业务的安全性 ， 保障了人们群众和银行工作人员的生命财产安全。该系统具有操 作方便、稳定性好、安全可靠等优点 ， 市场应用前景可观。 关键词P L C；自动门；互锁联动；WT5 8 8 D 语音模块 中圈分类号T H 6 9 3 ；T P2 7 7 文献标识码A 文章编号1 0 0 9 0 1 3 4 2 O l t o 6 上 一 0 1 4 7 0 3 D o i 1 0 ． 3 9 6 9 ,／ jJ ． i s s n ． 1 0 0 9 -0 1 3 4 ． 2 0 1 2 ． 6 I- ． 4 5 0 引言 随着 国民经济的快速发展 ，针对金融机 构特 别是银行的抢劫犯 罪恶性案件时有发生。按照惯 例 ，银行现金交易 特别是大额款项多通过柜台 直接传递 ，存在很大 的安全隐患。如何应对银行 抢劫 ，保护人 民群众和银行工作人 员的生命财产 安全 ，是现有银行保卫系统需要面对 的最棘手的 问题 。针对上述情 况我们设计 了款 箱交 易柜 台双 门互锁联动 自动 门控系统 ，最大限度地降低 了大 额现金 交易的风险。该 系统以双门互锁联动实现 款箱传递，通过按键控制实现双 门联动 以及同开、 紧急停 止等功能。有效地降低 了单门传递时容易 被不法分子趁机劫取的危险，在 当今金融管理 日 益规范，安全 防范要求越来越高 的情况下 ，该 自 动门控系统具有良好的市场应用前景。 1 系统总体设计方案 近年来，金融安防在国内外都受到很高 的重 视 ，随着 自动控制技术的发展，我 国金融 自动化 和安全防范现代化水平都有 了很 大提高 ，一些防 范措施也逐渐完善。款箱交易柜 台互锁联动 自动 门控 系统正是在这种 背景下应运而生的。双门互 锁联动是指两道门具 有互锁联动的功能，即当一 道 门被打开时 ，另一道 门将打不开 ；只有 当两道 门都关上时 ，才能打开其 中的任一道门。根据银 行安全管理规范，只有在紧急情 况下 由工作人 员 来控制才能同时打开两道门。 目前 国内外的款箱交易门控 系统依据其控制 方式大体上可以分为 ] P L C控制 门电路、继电器 控制 门电路和单片机控制 门电路三种。本文是 以 松下 F P 0 一 CI 6型 P L C为主控单元，通过系统编程 实现对松下 自动平移门的互锁联动控制 。 1 ． 1 系统设计要求 系统的具体设计要求为 1 以 P L C为控制核心实现所有功能； 2 内外门互锁联动 ，即在 同一时刻 只能有一 门打开； 3 在特殊情况下双门能够同时打开 ； 4 在遇到紧急情况时停止所有动作迅速将 门 关 闭 ； 5 在门动作时给予相应的语音信号提示 ； 6 操作简单方便，系统可靠性高 ，反 应快速 灵敏。 1 ． 2 总体设计框图 本 系统的主要任务是完成银 行内部管理人 员 对款 箱交易柜 台自动 门控系统 的操作。系统应能 够安全可靠地实现 以下几种功能 交易柜 台双 门 互锁联动 ；在处理连续大额现金时双 门打开 ；紧 急情况下快速关 门并锁死。 因此控制 系统需要处理按键操作、 自动门的 打开和关闭、调取语音信号等控制信号 ，同时应 具有较好的可靠性和稳定性。由于 自动 门的操作 机构 使用了大功率 的电动机 ，因此不得不考虑电 磁干扰对控制系统 的影 响，为了保证 系统的稳定 性，在设计 中加入 了电平转换 电路对操作机构进 收稿日期2 0 1 2 -0 4 - 1 7 作者简介徐君鹏 1 9 7 9 一，男，河南南阳人，实验师，本科，研究方向为计算机控制与仿真。 第3 4 卷第6 期2 0 1 2 6 上 [ 1 4 7 ] 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 、 I lI 匕 行隔离。系统的总体框图如图 1 所示。 图 1 系统总体设计框图 2 P L C 的I／ 0口分配及系统硬件电路 2 ． 1 P L C 的l ／ O口分配 本 系统共用 到松 下 F P 0 一 C1 6的 8个 输入 口和 6个输 出 口，其 中 4个输 入 口用于连接银 行工作 人员 的操作键盘， 其余 4个输入 口用于连接两个 自动门上的行程开关。两个输 出口用于驱动 电机， 其它 4个输 出口通过 电平转换 电路为 WT 5 8 8 D语 音模块提供四路语音控制信号。P L C的输入 ／ 输出 口分配 如表 1 所 示。 表1 P L C的I ／ 0[]分配表 Xl Yl X2 Y2 ／ 兰 L 一 L 兰 X 7 2 ．2 P L C I 围硬件电路 本 系统 中采用的语音模块 WT 5 8 8 D是 由广州 唯创 电子 有限公 司生产 的叠式封 装 2 8脚语 音芯 片。该语音模块支持按键控制模式 ，P WM 输出可 直 接驱 动 0 ． 5 W／ 8 Q 扬 声器 。最 多可 以加 载 5 0 0段 用于编辑的语音，配套 V o i c e c h i p上位机软件 ，可 以完成控制模式设置、语 音组合 以及调用语音等 操作 【 4 ] 。其接口简单 ，使用方便 ，抗干扰能力强。 P L C与电平转换 电路 以及语音 模块的连接如图 2 所 示 。图 中 由左 至右 依 次为 松下 F P 0 一 C1 6 P L C，电 平转换电路以及 WT 5 8 8 D语音模块连接电路。 2 ． 3 系统电源电路 门控 系统 电源取 自AC 2 2 0 V交流 电源，经变 压器降压 ，再经过整流滤波后送到 7 8 2 4集成稳压 芯片 ，输 出 2 4 V直流电，最后经稳压二 极管输入 到 7 8 0 5集成稳 压芯 片得 到 5 V 电压 。 考虑到停电会使系统工作受到影响，所以必须 给 系统配 备一个 备用 电源 ，这 里采 用的是 2 4 V／ 7 A h 的铅酸蓄电池。当系统接通 电源的时候一路负责给 P L C控制电路及语音模块 电路供 电，另一路经 由 稳压管和三极管组成的电子稳压电路对蓄电池进行 充电，三极管以及发射极串联的两只整流管组成了 蓄电池的充放电回路。电子稳压电路的输出电压是 2 5 V，当蓄 电池 电压低 于 2 5 V时 可 以对其充 电 ，蓄 电池两端 电压高于 2 5 V时，蓄电池开始放 电。采 用这种方式既不会对电池过充也不会过放 ，可使蓄 电池工作在最佳状态 ，从而延长蓄 电池的使用寿 命 。电源及备用电源充电电路如图 3所示。 [ 1 4 8 1 第3 4 卷第6 期2 o 1 2 6 上 图2 P L C b 围硬件 电路图 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 务I 匐 似 ． 一 ． 2 4 O 5 5 ‘ _ 1 卜 lR-仁】’一 斜 c 上， 圭c o 1 4 10【 1 图3 主 、备 用电源电路 3 互锁联动 自动门控制程序流程图 互锁联动 自动 门控制程序流程图如 图 4所示。 在每次执行完相应的动作并给出语音提示后，系统 均自动返回，等待银行工作人员的下一次按键操作。 启 动 Y l 鬻 荔 l先 l f 3 后内门互 盖 磊 是 呈 l 提示 l 先 内 门 后 外 门 互 I 暑 l 提示 图4 互锁联动门控程 序流程 图 表2 松下平移门主要技术参数 技 术指标 单开 门 双开门 门重量 k g 导轨长度 mm 开门速度 mm／ s 闭门速度 mm／ s 开门时间 s 控制器 驱动 电机 电源 电压 V 消耗功率 w 手动开启力 N 安全功能 使用环境 1 5 0 X l 扇 1 5 02 扇 2 4 o 0～ 61 0 0 1 4 0 ～4 1 0 可调 1 0 0 ～3 9 0 可调 0 ～9 可调 高速智能微处理器 DC 2 4 V 5 0 W 无刷 电机 AC 2 00～ 2 5 0 5 0 ／ 6 0 Hz 5 O 2 7．1 开 闭时遇到障碍物能立即开启 一 2 O℃ ～5 0℃ 4 松下 自动门 4 ． 1松下自动门主要技术指标 本文中采用松下 自动平移门来作为 自动门控系 统的执行机构。松下 自动平移 门的主要部件有 控制器 、传感器、电机 、皮带、导轨 、滑轮和 吊 挂件等。其主要技术参数如表 2所示。 4 ． 2 自动门控制信号的处理 本 系统 中共用到 内、外两 道 自动门，可 以在 分别两道 门的门框边缘各安装一个行程开关 。当 其打开或关闭时，利用 门自身的重量使行程开关 动作 。其中 S 5 、 S 7为常 闭开关， s 6 、 S 8为常开开关， 通过 门的打开或关 闭使其发生动作 ，从而改变状 态 ，经 P L C内部程序处理后输出控制信号，控制 自动 门的开关 - o 。 5 结论 基于 P L C的款箱交易柜 台自动 门控 系统很好 地满足 了金融交易场所大笔款项的出入安全需求， 具有操作方便、稳定性好、安全可靠等优点。相 信随着我 国金融 自动化和安全 防范现代化水平的 不断提高 ，该系统必将拥有广阔的市场应用前景 。 参考文献 【 1 】蒙清华， 王忠庆 ， 刘长 明． 基于松下F P O P L C 的MG9 9 5 舵 机控制系统实现[ J ] ． 科技信息 ， 2 0 1 1 ， 1 4 1 3 5 1 3 6 ． [ 2 】李 国厚 ． P L C原理与 应用 设计【 M】 ． 北京 化学工 业出版 社， 2 0 0 5 ． [ 3 ]孙康岭， 杨兆伟 ， 张晔． 基于P L C的 自动 门控制系统设计 [ J J ． 机 电工程 ， 2 0 1 0 ， 1 1 1 2 3 1 2 6 ． 【 4 】唯创科技 ． WT 5 8 8 D 语 音芯 片在智能仪表 中的应用【 J 1 _ 电 子制作， 2 0 0 8 ， 1 0 2 1 2 2 ． [ 5 】松下 电工 中国 有限 公司 ． 松下平移 自动 门门禁 系统 出 入 口解决方案 [ J ] ． 智能建筑与城市信息， 2 0 0 7 ， 0 5 9 2 9 5 ． [ 6 ]贾成字， 李树秋， 王世刚． 智能 门禁 系统 门控部分软件 设 计 ． 长春邮 电学院学报 ， 2 0 0 1 ， 0 1 2 2 2 5 ． 第3 4 卷第6 期2 0 1 2 6 上 [ 1 4 g l 一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m