基于PLC的款箱交易自動門控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

徐君鵬，沈 宏，王 超

（河南科技學(xué)院，新鄉(xiāng) 453003）

0 引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，針對金融機(jī)構(gòu)特別是銀行的搶劫犯罪惡性案件時(shí)有發(fā)生。按照慣例，銀行現(xiàn)金交易（特別是大額款項(xiàng)）多通過柜臺直接傳遞，存在很大的安全隱患。如何應(yīng)對銀行搶劫，保護(hù)人民群眾和銀行工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，是現(xiàn)有銀行保衛(wèi)系統(tǒng)需要面對的最棘手的問題。針對上述情況我們設(shè)計(jì)了款箱交易柜臺雙門互鎖聯(lián)動自動門控系統(tǒng)，最大限度地降低了大額現(xiàn)金交易的風(fēng)險(xiǎn)。該系統(tǒng)以雙門互鎖聯(lián)動實(shí)現(xiàn)款箱傳遞，通過按鍵控制實(shí)現(xiàn)雙門聯(lián)動以及同開、緊急停止等功能。有效地降低了單門傳遞時(shí)容易被不法分子趁機(jī)劫取的危險(xiǎn)，在當(dāng)今金融管理日益規(guī)范，安全防范要求越來越高的情況下，該自動門控系統(tǒng)具有良好的市場應(yīng)用前景。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

近年來，金融安防在國內(nèi)外都受到很高的重視，隨著自動控制技術(shù)的發(fā)展，我國金融自動化和安全防范現(xiàn)代化水平都有了很大提高，一些防范措施也逐漸完善。款箱交易柜臺互鎖聯(lián)動自動門控系統(tǒng)正是在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生的。雙門互鎖聯(lián)動是指兩道門具有互鎖聯(lián)動的功能，即當(dāng)一道門被打開時(shí)，另一道門將打不開；只有當(dāng)兩道門都關(guān)上時(shí)，才能打開其中的任一道門。根據(jù)銀行安全管理規(guī)范，只有在緊急情況下由工作人員來控制才能同時(shí)打開兩道門。

目前國內(nèi)外的款箱交易門控系統(tǒng)依據(jù)其控制方式大體上可以分為[1]：PLC控制門電路、繼電器控制門電路和單片機(jī)控制門電路三種。本文是以松下FP0-C16型PLC為主控單元，通過系統(tǒng)編程實(shí)現(xiàn)對松下自動平移門的互鎖聯(lián)動控制[2]。

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)要求為[3]：

1）以PLC為控制核心實(shí)現(xiàn)所有功能；

2）內(nèi)外門互鎖聯(lián)動，即在同一時(shí)刻只能有一門打開；

3）在特殊情況下雙門能夠同時(shí)打開；

4）在遇到緊急情況時(shí)停止所有動作迅速將門關(guān)閉；

5）在門動作時(shí)給予相應(yīng)的語音信號提示；

6）操作簡單方便，系統(tǒng)可靠性高，反應(yīng)快速靈敏。

1.2 總體設(shè)計(jì)框圖

本系統(tǒng)的主要任務(wù)是完成銀行內(nèi)部管理人員對款箱交易柜臺自動門控系統(tǒng)的操作。系統(tǒng)應(yīng)能夠安全可靠地實(shí)現(xiàn)以下幾種功能：交易柜臺雙門互鎖聯(lián)動；在處理連續(xù)大額現(xiàn)金時(shí)雙門打開；緊急情況下快速關(guān)門并鎖死。

因此控制系統(tǒng)需要處理按鍵操作、自動門的打開和關(guān)閉、調(diào)取語音信號等控制信號，同時(shí)應(yīng)具有較好的可靠性和穩(wěn)定性。由于自動門的操作機(jī)構(gòu)使用了大功率的電動機(jī)，因此不得不考慮電磁干擾對控制系統(tǒng)的影響，為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)中加入了電平轉(zhuǎn)換電路對操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行隔離。系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖

2 PLC 的I/O口分配及系統(tǒng)硬件電路

2.1 PLC的I/O口分配

本系統(tǒng)共用到松下FP0-C16的8個(gè)輸入口和6個(gè)輸出口，其中4個(gè)輸入口用于連接銀行工作人員的操作鍵盤，其余4個(gè)輸入口用于連接兩個(gè)自動門上的行程開關(guān)。兩個(gè)輸出口用于驅(qū)動電機(jī)，其它4個(gè)輸出口通過電平轉(zhuǎn)換電路為WT588D語音模塊提供四路語音控制信號。PLC的輸入/輸出口分配如表1所示。

表1 PLC 的I/O口分配表

2.2 PLC外圍硬件電路

本系統(tǒng)中采用的語音模塊WT588D是由廣州唯創(chuàng)電子有限公司生產(chǎn)的疊式封裝28腳語音芯片。該語音模塊支持按鍵控制模式，PWM輸出可直接驅(qū)動0.5W/8Ω揚(yáng)聲器。最多可以加載500段用于編輯的語音，配套Voice-chip上位機(jī)軟件，可以完成控制模式設(shè)置、語音組合以及調(diào)用語音等操作[4]。其接口簡單，使用方便，抗干擾能力強(qiáng)。PLC與電平轉(zhuǎn)換電路以及語音模塊的連接如圖2所示。圖中由左至右依次為松下FP0-C16PLC，電平轉(zhuǎn)換電路以及WT588D語音模塊連接電路。

2.3 系統(tǒng)電源電路

門控系統(tǒng)電源取自AC220V交流電源，經(jīng)變壓器降壓，再經(jīng)過整流濾波后送到7824集成穩(wěn)壓芯片，輸出24V直流電，最后經(jīng)穩(wěn)壓二極管輸入到7805集成穩(wěn)壓芯片得到5V電壓。

考慮到停電會使系統(tǒng)工作受到影響，所以必須給系統(tǒng)配備一個(gè)備用電源，這里采用的是24V/7Ah的鉛酸蓄電池。當(dāng)系統(tǒng)接通電源的時(shí)候一路負(fù)責(zé)給PLC控制電路及語音模塊電路供電，另一路經(jīng)由穩(wěn)壓管和三極管組成的電子穩(wěn)壓電路對蓄電池進(jìn)行充電，三極管以及發(fā)射極串聯(lián)的兩只整流管組成了蓄電池的充放電回路。電子穩(wěn)壓電路的輸出電壓是25V，當(dāng)蓄電池電壓低于25V時(shí)可以對其充電，蓄電池兩端電壓高于25V時(shí)，蓄電池開始放電。采用這種方式既不會對電池過充也不會過放，可使蓄電池工作在最佳狀態(tài)，從而延長蓄電池的使用壽命。電源及備用電源充電電路如圖3所示。

圖2 PLC外圍硬件電路圖

圖3 主、備用電源電路

3 互鎖聯(lián)動自動門控制程序流程圖

互鎖聯(lián)動自動門控制程序流程圖如圖4所示。在每次執(zhí)行完相應(yīng)的動作并給出語音提示后，系統(tǒng)均自動返回，等待銀行工作人員的下一次按鍵操作。

圖4 互鎖聯(lián)動門控程序流程圖

表2 松下平移門主要技術(shù)參數(shù)

4 松下自動門

4.1 松下自動門主要技術(shù)指標(biāo)

本文中采用松下自動平移門來作為自動門控系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。松下自動平移門的主要部件有[5]：控制器、傳感器、電機(jī)、皮帶、導(dǎo)軌、滑輪和吊掛件等。其主要技術(shù)參數(shù)如表2所示。

4.2 自動門控制信號的處理

本系統(tǒng)中共用到內(nèi)、外兩道自動門，可以在分別兩道門的門框邊緣各安裝一個(gè)行程開關(guān)。當(dāng)其打開或關(guān)閉時(shí)，利用門自身的重量使行程開關(guān)動作。其中S5、S7為常閉開關(guān)，S6、S8為常開開關(guān)，通過門的打開或關(guān)閉使其發(fā)生動作，從而改變狀態(tài)，經(jīng)PLC內(nèi)部程序處理后輸出控制信號，控制自動門的開關(guān)[6]。

5 結(jié)論

基于PLC的款箱交易柜臺自動門控系統(tǒng)很好地滿足了金融交易場所大筆款項(xiàng)的出入安全需求，具有操作方便、穩(wěn)定性好、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。相信隨著我國金融自動化和安全防范現(xiàn)代化水平的不斷提高，該系統(tǒng)必將擁有廣闊的市場應(yīng)用前景。

[1] 蒙清華, 王忠慶, 劉長明.基于松下FP0-PLC的MG995舵機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[J].科技信息, 2011, 14: 135-136.

[2] 李國厚.PLC原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2005.

[3] 孫康嶺, 楊兆偉, 張曄.基于PLC的自動門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程, 2010, 11: 123-126.

[4] 唯創(chuàng)科技.WT588D語音芯片在智能儀表中的應(yīng)用[J].電子制作, 2008, 10: 21-22.

[5] 松下電工(中國)有限公司.松下平移自動門門禁系統(tǒng)出入口解決方案[J].智能建筑與城市信息, 2007, 05: 92-95.

[6] 賈成宇, 李樹秋, 王世剛.智能門禁系統(tǒng)門控部分軟件設(shè)計(jì)[J].長春郵電學(xué)院學(xué)報(bào), 2001, 01: 22-25.