基于PLC的款箱交易自动门控系统设计

2012-07-04徐君鹏

制造业自动化 2012年11期

徐君鹏，沈宏，王超

（河南科技学院，新乡 453003）

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[1]：PLC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FP0-C16型PLC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[2]。

1.1 系统设计要求

系统的具体设计要求为[3]：

1）以PLC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 PLC 的I/O口分配及系统硬件电路

2.1 PLC的I/O口分配

本系统共用到松下FP0-C16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WT588D语音模块提供四路语音控制信号。PLC的输入/输出口分配如表1所示。

表1 PLC 的I/O口分配表

2.2 PLC外围硬件电路

本系统中采用的语音模块WT588D是由广州唯创电子有限公司生产的叠式封装28脚语音芯片。该语音模块支持按键控制模式，PWM输出可直接驱动0.5W/8Ω扬声器。最多可以加载500段用于编辑的语音，配套Voice-chip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。PLC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FP0-C16PLC，电平转换电路以及WT588D语音模块连接电路。

2.3 系统电源电路

门控系统电源取自AC220V交流电源，经变压器降压，再经过整流滤波后送到7824集成稳压芯片，输出24V直流电，最后经稳压二极管输入到7805集成稳压芯片得到5V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24V/7Ah的铅酸蓄电池。当系统接通电源的时候一路负责给PLC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25V，当蓄电池电压低于25V时可以对其充电，蓄电池两端电压高于25V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。