基于PLC和51單片機(jī)的安全防盜卷簾門設(shè)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(qiáng)，給商鋪帶來了很多商業(yè)安全隱患，因此本文設(shè)計了一種基于PLC和51單片機(jī)的安全防盜卷簾門，該卷簾門采用了磁性開關(guān)、光電開關(guān)等多種傳感器，使用了揚聲器、攝像頭等多種防盜執(zhí)行部件，既可以防盜，也可以滿足日常的使用需求。

關(guān)鍵詞：PLC;51單片機(jī);傳感器;執(zhí)行部件

如今卷簾門已經(jīng)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(jìn)行相關(guān)設(shè)計，既有經(jīng)濟(jì)方面的考慮，也有其他方面的考慮，因此本文根據(jù)卷簾門的使用方式設(shè)計了一種經(jīng)濟(jì)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(shè)計

本卷簾門設(shè)計采用的核心技術(shù)是PLC和單片機(jī)技術(shù)，PLC的全稱是可編程邏輯控制器，其發(fā)展于上世紀(jì)中葉，由于其在工業(yè)領(lǐng)域的出色表現(xiàn)而至今仍作為工業(yè)控制的核心控制器，用戶可以采用梯形圖對PLC控制器進(jìn)行編程，PLC控制器根據(jù)用戶的程序控制各個繼電器的通斷來達(dá)到控制不同執(zhí)行部件的要求。單片機(jī)興起于上世紀(jì)后期，在計算機(jī)發(fā)展成熟之后逐漸走進(jìn)了控制行業(yè)，單片機(jī)結(jié)構(gòu)比PLC小巧，因此在一些小型家用器件和工業(yè)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(shè)計的安全放到卷簾門采用的是三菱PLC和51單片機(jī)進(jìn)行控制，控制器外的執(zhí)行部件主要是電機(jī)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(shù)據(jù)，用戶在門店的時候可以采用遙控器遠(yuǎn)程對卷簾門的開閉進(jìn)行控制。

此款防盜卷簾門的主要使用方法是：當(dāng)用戶回到門店的時候可以采用遠(yuǎn)程遙控的方式打開卷簾門和關(guān)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(dá)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(dāng)卷簾門打開時，室內(nèi)的燈亮度暗，否則，當(dāng)室外處于陰雨天或者晚上時，卷簾門打開后室內(nèi)的燈光就會被調(diào)到較高的亮度，室外的外燈也會被打開。當(dāng)卷簾門放下時，室內(nèi)室外的燈光在一段時間后都會被關(guān)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(jī)的編碼器收到反饋信息之后都會發(fā)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(rèn)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(fā)送給事先留存的手機(jī)號，讓用戶第一時間知道門店的情況。

2 卷簾門硬件設(shè)計

卷簾門的硬件設(shè)計主要是控制器、傳感器、執(zhí)行器和基本骨架結(jié)構(gòu)，由于防盜功能也需要考慮到經(jīng)濟(jì)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(jī)，其余的傳感器，如無線遙控器、光電開關(guān)、壓力傳感器等型號可以不做硬性要求，執(zhí)行部件主要是揚聲器、攝像頭、直流電機(jī)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(shù)目前已經(jīng)相當(dāng)成熟，因此產(chǎn)品的性能也等級分化，根據(jù)本文設(shè)計的控制系統(tǒng)的輸入輸出進(jìn)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(shù)先進(jìn)，價格適中，能夠靈活實現(xiàn)對繼電器的順序和邏輯控制。

2.2 直流電機(jī)的選擇

本文直流電機(jī)根據(jù)卷簾門的質(zhì)量和摩擦力估算進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計算，電動機(jī)需要滿足基本的轉(zhuǎn)矩，此外，直流電機(jī)的噪聲應(yīng)該盡量小，經(jīng)過設(shè)計計算和相關(guān)因素的考慮，本文選擇信達(dá)電機(jī)XD-37GB520，這款電機(jī)自帶減速器，滿足使用要求。

2.3 光電開關(guān)的選擇

光電開關(guān)的原理是發(fā)射光電信號，當(dāng)檢測到前方具有障礙物，且障礙物的距離短于設(shè)定的距離的時候就會觸發(fā)動作信號。光電開關(guān)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(dāng)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(guān)型號是E3F-5DN1（PNP型），該開關(guān)屬于對射式光電開關(guān)。

2.4 磁性開關(guān)的選擇

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

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(nèi)和室外的燈的光照強(qiáng)度，當(dāng)處于白天且光線強(qiáng)的時候，內(nèi)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(qiáng)。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(jī)的控制模塊，51單片機(jī)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(xié)議，也滿足彩信協(xié)議，便于遠(yuǎn)程無線傳輸圖片。該型號的單片機(jī)抗干擾能力強(qiáng)，與其他單片機(jī)的兼容性強(qiáng)，且計算速度比8051單片機(jī)快10倍以上。該單片機(jī)在本文設(shè)計的系統(tǒng)中最實用的地方就是可以用于圖片的傳輸，當(dāng)遇到非法觸發(fā)的時候，GSM模塊中的手機(jī)號所在的手機(jī)會收到該模塊發(fā)送的圖片信息。

3 結(jié)語

本文基于PLC和51單片機(jī)為基礎(chǔ)設(shè)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(jìn)行信息的傳輸，日常使用過程中也可以防止危險事故的發(fā)生，符合設(shè)計條件，可以應(yīng)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(xiàn)：

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

[2]佚名.銀行金融營業(yè)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(yīng)用與設(shè)計[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2009（3）：11-15.