基于PLC和51单片机的安全防盗卷帘门设计
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作者:魏雨桐 张铭瑞 杨子庚 齐鹏
摘 要：卷帘门在商铺广泛使用，由于如今卷帘门的防盗性不强，给商铺带来了很多商业安全隐患，因此本文设计了一种基于PLC和51单片机的安全防盗卷帘门，该卷帘门采用了磁性开关、光电开关等多种传感器，使用了扬声器、摄像头等多种防盗执行部件，既可以防盗，也可以满足日常的使用需求。
关键词：PLC;51单片机;传感器;执行部件
如今卷帘门已经成为了大街小巷各商铺和储物室必备的一种安全门，卷帘门由于其操作方便、坚固和美观一直在畅销，但是在卷帘门的安全防盗上，很多卷帘门都没有进行相关设计，既有经济方面的考虑，也有其他方面的考虑，因此本文根据卷帘门的使用方式設计了一种经济且具备良好防盗功能的卷帘门，适合商铺的使用。
1 卷帘门总体设计
本卷帘门设计采用的核心技术是PLC和单片机技术，PLC的全称是可编程逻辑控制器，其发展于上世纪中叶，由于其在工业领域的出色表现而至今仍作为工业控制的核心控制器，用户可以采用梯形图对PLC控制器进行编程，PLC控制器根据用户的程序控制各个继电器的通断来达到控制不同执行部件的要求。单片机兴起于上世纪后期，在计算机发展成熟之后逐渐走进了控制行业，单片机结构比PLC小巧，因此在一些小型家用器件和工业器件方面使用较为广泛，而且其可以离线编程，控制精巧，也是一款比较实用的控制器。
本文设计的安全放到卷帘门采用的是三菱PLC和51单片机进行控制，控制器外的执行部件主要是电机和扬声器，此外控制器的信号输入采用传感器、摄像头等获取数据，用户在门店的时候可以采用遥控器远程对卷帘门的开闭进行控制。
此款防盗卷帘门的主要使用方法是：当用户回到门店的时候可以采用远程遥控的方式打开卷帘门和关闭卷帘门，卷帘门由于是金属，存在一定的安全隐患，因此卷帘门上安装了压力传感器，通过检测压力来达到防夹人的目的，让卷帘门正常使用时更加阿全，卷帘门上也安装有光敏传感器，光敏传感器可以检测室外光线的亮度，假如室外光线明亮，当卷帘门打开时，室内的灯亮度暗，否则，当室外处于阴雨天或者晚上时，卷帘门打开后室内的灯光就会被调到较高的亮度，室外的外灯也会被打开。当卷帘门放下时，室内室外的灯光在一段时间后都会被关闭。
假如门店遇到了小偷，小偷将卷帘门抬起，压力传感器和电机的编码器收到反馈信息之后都会发送指令给控制器，控制器控制扬声器播放事先录制好的音频，让小偷误认为有人在家，此外，控制器还会控制摄像头拍照，并自动将报警信息和照片发送给事先留存的手机号，让用户第一时间知道门店的情况。
2 卷帘门硬件设计
卷帘门的硬件设计主要是控制器、传感器、执行器和基本骨架结构，由于防盗功能也需要考虑到经济问题，因此本文选择价格低廉且功能满足的三菱PLC和51单片机，其余的传感器，如无线遥控器、光电开关、压力传感器等型号可以不做硬性要求，执行部件主要是扬声器、摄像头、直流电机和灯具。
2.1 核心处理器的选择
核心处理器的选择最为重要的是PLC的型号的选择，PLC技术目前已经相当成熟，因此产品的性能也等级分化，根据本文设计的控制系统的输入输出进行型号的选择，本文共有12个输入信号，5个输出信号，选择三菱FX1N系列，具体型号为FX1N30MR。该控制器技术先进，价格适中，能够灵活实现对继电器的顺序和逻辑控制。
2.2 直流电机的选择
本文直流电机根据卷帘门的质量和摩擦力估算进行转矩计算，电动机需要满足基本的转矩，此外，直流电机的噪声应该尽量小，经过设计计算和相关因素的考虑，本文选择信达电机XD-37GB520，这款电机自带减速器，满足使用要求。
2.3 光电开关的选择
光电开关的原理是发射光电信号，当检测到前方具有障碍物，且障碍物的距离短于设定的距离的时候就会触发动作信号。光电开关可以控制卷帘门下降到接触地面的时候停止，也可以控制卷帘门上升到合理的高度之后停止。另外当卷帘门下有人或物品的时候也可以检测到并停止下降。本文选择的光电开关型号是E3F-5DN1（PNP型），该开关属于对射式光电开关。
2.4 磁性开关的选择
磁性开关主要作用是防盗，当有人非法将卷帘门抬起时，磁性开关也会分开，将信号发送给控制器，控制器会启动扬声器和摄像头。本文磁性开关选择Nyton NT-2551/B，属于常闭型磁性开关。
2.5 光敏继电器模块的选择
光敏继电器即光敏传感器，这个传感器的作用主要就是控制室内和室外的灯的光照强度，当处于白天且光线强的时候，内外灯具的光线也就弱，相反，在晚上或者白天光线弱的时候，灯具的光照则强。本文选择的是LCRM01型1路光敏继电器模块。
2.6 GSM模块
GSM模块其实就是51单片机的控制模块，51单片机是这个模块的核心，本文选择的型号是STC12LE5A60S2型GSM模块，该模块满足IP/TCP通信协议，也满足彩信协议，便于远程无线传输图片。该型号的单片机抗干扰能力强，与其他单片机的兼容性强，且计算速度比8051单片机快10倍以上。该单片机在本文设计的系统中最实用的地方就是可以用于图片的传输，当遇到非法触发的时候，GSM模块中的手机号所在的手机会收到该模块发送的图片信息。
3 结语
本文基于PLC和51单片机为基础设计了一种防盗卷帘门，该卷帘门可以自动启动录音和摄像，并实时进行信息的传输，日常使用过程中也可以防止危险事故的发生，符合设计条件，可以应用于单独的别墅、商场商铺和带有卷帘门的私人住房等。
参考文献：
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[2]佚名.银行金融营业场所安全防盗卷帘门研究[J].河南科技，2018（19）：50-51.
[3]周正涛.防火卷帘门在建筑中的应用与设计[J].中国建筑金属结构，2009（3）：11-15.
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