基于PLC 的自動門禁系統的設計與仿真

郭昊坤

(江陰職業技術學院 電子信息工程系,江蘇 江陰 214405)

0 引言

近年來,隨著科學技術的不斷發展和自動化程度要求的不斷提高,自動門禁系統已走進了人們的生活。 自動門禁系統不僅可以節省大量人力、物力,還能在非工作時段保障相關場所的財產安全,故而其應用場合越來越廣泛,如景區、影院、學校、工廠等。 自動門禁系統所要運用到的科學技術多種多樣,如電力控制技術、自動化控制技術、圖像識別技術、物聯網技術、通信技術等[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、自動化等相關領域,設計了一種基于PLC[2-3]的自動門禁控制系統,并進行了仿真驗證。 本系統的設計與仿真可使相關專業學生將所學知識應用于實際生活場景,提高學生專業能力的同時激發了其對所學專業的興趣。

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,其主要功能如下:

(1)正常模式。 一開始門呈關閉狀態,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,當檢測到人經過門3 s 后門關閉。 若在人經過時又有他人身份確定可以通過時,門關閉時間延長至第二個人經過3 s 后。

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

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

(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)常關模式。 當按下常關按鈕時,全部門常關,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,則繼續開始。

(7)自動模式。 門禁系統自動運行正常模式、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。 當電機過熱時觸發保護模式,同時其他模式按鍵無法控制,門全都關閉,若有人則先觸發防夾人模式后關閉。

(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

門禁系統自動模式整體運行流程如圖3 所示,首先刷卡,門禁系統中的讀卡器讀卡,系統后臺判斷該人身份是否符合要求,發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,同時記錄相關數據。 若身份不符合,則報警模式啟動,同時記錄報警信號次數等相關信息。

圖3 門禁系統自動模式流程

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,按下手動關門按鈕則門關,如圖4 所示。

圖4 門禁系統手動模式

4 仿真調試

利用仿真系統進行模擬,進而對所設計的一種基于PLC 的自動門禁控制系統運行的過程與邏輯予以論證。 經驗證,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,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,正常刷卡次數加1,如圖5 所示。

圖5 自動模式正常進入

若出現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,手動模式燈亮,自動模式關閉,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,感應開關感應到兩次人員進出,則會觸發報警模式,同時報警指示燈亮,報警記錄次數加1,如圖7 所示。

圖7 多人進出情況

若身份核驗失敗,則直接觸發報警開關,同時報警指示燈亮,報警記錄次數加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 結語

近年來,隨著科學技術不斷發展、自動化程度要求不斷提高,自動門禁系統已走進了人們的生活。 自動門禁系統不僅可以節省大量人力、物力,而且還能在非工作時段期間保障相關場所的財產安全,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、自動化等相關領域,設計了一種基于PLC 的自動門禁控制系統,并進行了仿真驗證。 仿真結果表明所設計的控制系統正確有效。