基于PLC和51單片機的安全防盜卷簾門設計

魏雨桐 張銘瑞 楊子庚 齊鵬

摘 要：卷簾門在商鋪廣泛使用，由于如今卷簾門的防盜性不強，給商鋪帶來了很多商業安全隱患，因此本文設計了一種基于PLC和51單片機的安全防盜卷簾門，該卷簾門采用了磁性開關、光電開關等多種傳感器，使用了揚聲器、攝像頭等多種防盜執行部件，既可以防盜，也可以滿足日常的使用需求。

關鍵詞：PLC;51單片機;傳感器;執行部件

如今卷簾門已經成為了大街小巷各商鋪和儲物室必備的一種安全門，卷簾門由于其操作方便、堅固和美觀一直在暢銷，但是在卷簾門的安全防盜上，很多卷簾門都沒有進行相關設計，既有經濟方面的考慮，也有其他方面的考慮，因此本文根據卷簾門的使用方式設計了一種經濟且具備良好防盜功能的卷簾門，適合商鋪的使用。

1 卷簾門總體設計

本卷簾門設計采用的核心技術是PLC和單片機技術，PLC的全稱是可編程邏輯控制器，其發展于上世紀中葉，由于其在工業領域的出色表現而至今仍作為工業控制的核心控制器，用戶可以采用梯形圖對PLC控制器進行編程，PLC控制器根據用戶的程序控制各個繼電器的通斷來達到控制不同執行部件的要求。單片機興起于上世紀后期，在計算機發展成熟之后逐漸走進了控制行業，單片機結構比PLC小巧，因此在一些小型家用器件和工業器件方面使用較為廣泛，而且其可以離線編程，控制精巧，也是一款比較實用的控制器。

本文設計的安全放到卷簾門采用的是三菱PLC和51單片機進行控制，控制器外的執行部件主要是電機和揚聲器，此外控制器的信號輸入采用傳感器、攝像頭等獲取數據，用戶在門店的時候可以采用遙控器遠程對卷簾門的開閉進行控制。

此款防盜卷簾門的主要使用方法是：當用戶回到門店的時候可以采用遠程遙控的方式打開卷簾門和關閉卷簾門，卷簾門由于是金屬，存在一定的安全隱患，因此卷簾門上安裝了壓力傳感器，通過檢測壓力來達到防夾人的目的，讓卷簾門正常使用時更加阿全，卷簾門上也安裝有光敏傳感器，光敏傳感器可以檢測室外光線的亮度，假如室外光線明亮，當卷簾門打開時，室內的燈亮度暗，否則，當室外處于陰雨天或者晚上時，卷簾門打開后室內的燈光就會被調到較高的亮度，室外的外燈也會被打開。當卷簾門放下時，室內室外的燈光在一段時間后都會被關閉。

假如門店遇到了小偷，小偷將卷簾門抬起，壓力傳感器和電機的編碼器收到反饋信息之后都會發送指令給控制器，控制器控制揚聲器播放事先錄制好的音頻，讓小偷誤認為有人在家，此外，控制器還會控制攝像頭拍照，并自動將報警信息和照片發送給事先留存的手機號，讓用戶第一時間知道門店的情況。

2 卷簾門硬件設計

卷簾門的硬件設計主要是控制器、傳感器、執行器和基本骨架結構，由于防盜功能也需要考慮到經濟問題，因此本文選擇價格低廉且功能滿足的三菱PLC和51單片機，其余的傳感器，如無線遙控器、光電開關、壓力傳感器等型號可以不做硬性要求，執行部件主要是揚聲器、攝像頭、直流電機和燈具。

2.1 核心處理器的選擇

核心處理器的選擇最為重要的是PLC的型號的選擇，PLC技術目前已經相當成熟，因此產品的性能也等級分化，根據本文設計的控制系統的輸入輸出進行型號的選擇，本文共有12個輸入信號，5個輸出信號，選擇三菱FX1N系列，具體型號為FX1N30MR。該控制器技術先進，價格適中，能夠靈活實現對繼電器的順序和邏輯控制。

2.2 直流電機的選擇

本文直流電機根據卷簾門的質量和摩擦力估算進行轉矩計算，電動機需要滿足基本的轉矩，此外，直流電機的噪聲應該盡量小，經過設計計算和相關因素的考慮，本文選擇信達電機XD-37GB520，這款電機自帶減速器，滿足使用要求。

2.3 光電開關的選擇

光電開關的原理是發射光電信號，當檢測到前方具有障礙物，且障礙物的距離短于設定的距離的時候就會觸發動作信號。光電開關可以控制卷簾門下降到接觸地面的時候停止，也可以控制卷簾門上升到合理的高度之后停止。另外當卷簾門下有人或物品的時候也可以檢測到并停止下降。本文選擇的光電開關型號是E3F-5DN1（PNP型），該開關屬于對射式光電開關。

2.4 磁性開關的選擇

磁性開關主要作用是防盜，當有人非法將卷簾門抬起時，磁性開關也會分開，將信號發送給控制器，控制器會啟動揚聲器和攝像頭。本文磁性開關選擇Nyton NT-2551/B，屬于常閉型磁性開關。

2.5 光敏繼電器模塊的選擇

光敏繼電器即光敏傳感器，這個傳感器的作用主要就是控制室內和室外的燈的光照強度，當處于白天且光線強的時候，內外燈具的光線也就弱，相反，在晚上或者白天光線弱的時候，燈具的光照則強。本文選擇的是LCRM01型1路光敏繼電器模塊。

2.6 GSM模塊

GSM模塊其實就是51單片機的控制模塊，51單片機是這個模塊的核心，本文選擇的型號是STC12LE5A60S2型GSM模塊，該模塊滿足IP/TCP通信協議，也滿足彩信協議，便于遠程無線傳輸圖片。該型號的單片機抗干擾能力強，與其他單片機的兼容性強，且計算速度比8051單片機快10倍以上。該單片機在本文設計的系統中最實用的地方就是可以用于圖片的傳輸，當遇到非法觸發的時候，GSM模塊中的手機號所在的手機會收到該模塊發送的圖片信息。

3 結語

本文基于PLC和51單片機為基礎設計了一種防盜卷簾門，該卷簾門可以自動啟動錄音和攝像，并實時進行信息的傳輸，日常使用過程中也可以防止危險事故的發生，符合設計條件，可以應用于單獨的別墅、商場商鋪和帶有卷簾門的私人住房等。

參考文獻：

[1]張振球.兩用卷簾門：消防安全與防盜[J].消防科學與技術，1992（4）：49-50.

[2]佚名.銀行金融營業場所安全防盜卷簾門研究[J].河南科技，2018（19）：50-51.

[3]周正濤.防火卷簾門在建筑中的應用與設計[J].中國建筑金屬結構，2009（3）：11-15.