CN219643319U - 一种集成门禁管理功能的联锁控制柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集成门禁管理功能的联锁控制柜，其特征在于，包括控制柜基本框架，所述控制柜基本框架外壁设有红外探测器(1)、显示屏(3)、读卡器(6)、玻璃破碎开关(7)、置换型联锁钥匙交换盒(8)、语音提示器(9)；所述控制柜基本框架内设有设备协议采集器(16)、语音模块(17)、门禁控制器(18)、高安全门禁接入控制器(19)；所述高安全门禁接入控制器(19)与门禁系统服务器连接，所述置换型联锁钥匙交换盒(8)用于插入主钥匙以及多个次级联锁钥匙；仅当全部所述次级联锁钥匙都插入所述置换型联锁钥匙交换盒(8)时，主钥匙才能被取下；所述主钥匙是开启危险源设备的开机钥匙。

Description

一种集成门禁管理功能的联锁控制柜

技术领域

本实用新型属于粒子加速器辐射防护领域，涉及一种集成门禁管理功能的联锁控制柜，包括柜体、电子器件设计、接线设计。

背景技术

电子或质子加速器在运行时会产生辐射，这可能使人员和周围环境受到照射，所以有必要对辐射工作场所进行管控。为了保证工作人员出入辐射工作场所控制区的人身安全避免出现辐照事故，需要建立一整套安全联锁装置。联锁控制柜是安全联锁装置的重要组成部分。

控制柜是按照电气要求将设备开关、继电器、仪表、保护电器等组装在封闭或半封闭的金属柜体中，正常运行时可手动或自动接通或断开电路。控制柜多为电力控制、变频控制柜、高低压控制柜、PLC控制柜等。本控制柜用于保障相关人员出入安全等级要求较高的工作场所，以保证工作人员的人身安全，避免出现安全事故。

目前国内外的联锁设备设计布局比较分散，通常由多个零散的电子零部件构成，包括显示屏、置换型安全联锁钥匙、门禁控制箱、警灯、警铃等。虽然这种设计也能保证工作人员的安全，但是存在以下几点不足之处：

1、设备布局零散，增加了施工和后期维护的操作难度。

2、由于每个电子设备都需要单独安装维护，增加了建设成本以及维修成本。

3、所占空间凌乱，影响美观。

基于以上情况，急需一套具有综合功能的控制柜，而市面上现有的控制柜中由于内部布局比较局限，很多电子设备不方便安装，或者需要多个柜体才能实现其功能。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种集成门禁管理功能的联锁控制柜。本实用新型将所需电子器件集成到一个控制柜内，控制柜包括：控制柜基本框架、红外探测器、警示灯、显示屏、语音提示器、状态指示灯、门禁读卡器、玻璃破碎开关、置换型联锁钥匙交换盒、电源模块、门禁控制器、继电器、端子排。

由于这种控制柜适用于安全等级要求较高的工作场所，所以本实用新型遵循如下设计原则：

1、简单可靠：系统设计力求在简洁的基础上保证运行可靠性及稳定性；

2、失效保护：当关键设备失效时，系统有相应的应急保护措施使系统回到安全状态，保障工作人员的人身安全；

3、冗余：冗余设计，以保障系统的可靠性、减少系统故障时间并预留有进一步改进的余地；

4、纵深防护：在设计系统时要充分考虑并合理安排安全设施设备的联锁逻辑，实现对工作人员人身安全的交叉纵深防护；

5、自我巡检：系统能对所属联锁设备的工作状态进行巡检和监测，并能将结果实时显示出来，如发现设备工作异常则根据安全等级生成相应级别的报警事件，并通知工作人员进行处理；

6、以人为本：系统要具备人性化的特点——简洁合理、操作简单、维护方便、人机交互性好。

本实用新型的技术方案为：

一种集成门禁管理功能的联锁控制柜，其特征在于，包括控制柜基本框架，所述控制柜基本框架外壁设有红外探测器1、显示屏3、读卡器6、玻璃破碎开关7、置换型联锁钥匙交换盒8、语音提示器9；所述控制柜基本框架内设有设备协议采集器16、语音模块17、门禁控制器18、高安全门禁接入控制器19；

所述红外探测器1，用于当探测到有人进入设定探测范围内时，发送信号给PLC控制系统以产生触发信号；

所述高安全门禁接入控制器19与门禁系统服务器连接，用于接收所述门禁系统服务器发送的待显示信息并将其转换为控制指令后发送给所述设备协议采集器16；

所述显示屏3与所述设备协议采集器16连接，用于接收所述设备协议采集器16发送的控制指令，并根据控制指令显示相应内容；

所述读卡器6与所述门禁控制器18通信连接，用于读取卡片中个人信息并将其发送给所述高安全门禁接入控制器19；

所述玻璃破碎开关7与电磁锁21的门禁控制回路里，用于当所述玻璃破碎开关7被按下时所述电磁锁21释放打开；

所述置换型联锁钥匙交换盒8，用于插入主钥匙以及多个次级联锁钥匙；仅当全部所述次级联锁钥匙都插入所述置换型联锁钥匙交换盒8时，主钥匙才能被取下；所述主钥匙是开启危险源设备的开机钥匙；

所述语音提示器9，用于当接收到所述触发信号时进行语音报警，以及播放操作提示语音，提示拔取或归还一所述次级联锁钥匙的动作；

所述语音模块17，用于接收并广播所述门禁系统服务器发送过来的待广播内容；

所述门禁控制器18与所述高安全门禁接入控制器19通信连接，所述高安全门禁接入控制器19用于接收所述PLC控制系统的状态信息并与所述个人信息做逻辑判断，生成指令发给门禁控制器18；

所述门禁控制器18，用于根据收到的指令控制所述电磁锁21的开启。

进一步的，所述控制柜基本框架外壁设有警示灯2，所述警示灯2通过所述联锁信号端子排20与所述PLC控制系统连接，用于接收所述PLC控制系统的控制信号，以及根据收到的不同控制信号显示不同的管控状态。

进一步的，所述控制柜基本框架外壁设有状态指示灯4，所述状态指示灯4通过所述联锁信号端子排20与所述PLC控制系统连接，用于根据所述PLC控制系统发过来的信号显示管控区域内的状态信息。

进一步的，所述控制柜基本框架内设有I/O输入输出模块15，用于联锁控制柜内的单元与所述PLC控制系统通信。

进一步的，所述控制柜基本框架内设有空气开关12，用于实现接触和分断电路。

进一步的，所述控制柜基本框架内设有电源扩展端子排14，用于电源扩展和方便控制柜体内布线。

进一步的，所述控制柜基本框架内设有电源模块13，用于为联锁控制柜内的电气单元供电。

进一步的，所述控制柜基本框架外壁设有散热器11。

进一步的，所述控制柜基本框架外壁设有铭牌10，用于记录产品的设定关键信息。

本申请的联锁控制柜外部结构如图1、图2所示。

红外探测器1：它是将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的器件，可以实现当有人进入红外探测器的探测范围时，红外探测器指示灯点亮，同时发出干接点信号给控制柜外部的PLC控制系统。所述控制系统为PLC控制器，PLC接收到信号触发语音提示器9进行语音报警。

警示灯2：提醒本区域内的管控状态，警示灯采用三种颜色：红色代表禁止人员进入；黄色代表有高权限工作卡的人员可以进入；绿色代表持有普通工作卡的人员可以进入。警示灯通过本柜联锁信号端子排连接到柜体外的PLC控制系统，PLC根据管控区域的逻辑判断输出禁止进入、控制进入、限制进入三个管控状态。禁止进入红灯点亮，限制进入黄灯点亮，控制进入绿灯点亮。

显示屏3：通过设备协议采集器模块16控制显示内容。显示内容包括联锁门的管控状态信息，区域内人员出入信息以及自定义等信息。

状态指示灯4：通过联锁信号端子排与柜体外部的PLC控制系统连接，显示联锁设备的关键状态信息方便查看。柜体设置9个状态指示灯，包括门锁状态、机器的运行状态、置换型联锁钥匙的状态等。

读卡器6，通过网线与门禁控制器18连接，用于读取卡片中个人信息，进门与出门均使用读卡器，读卡器稳定可靠符合系统的整体设计需要。

玻璃破碎开关7：为确保工作人员的安全，在控制柜上设置玻璃破碎按钮，将玻璃破碎开关串接在门禁控制回路里，当该开关被按下时，电磁锁释放，门锁被直接打开，该设备是应用于紧急出入的情况。

控制柜附近的门锁由门禁控制系统和PLC控制器共同管控，PLC控制区提供管控区域内是否安全(是否允许开门)的信号，门禁控制系统处理刷卡信号并操作电磁门锁的开关门。

置换型联锁钥匙交换盒8：人员进入工作场所控制区时，要求每人必须携带一把联锁钥匙，以保障自身的安全。联锁钥匙是一种联锁交换装置，通过将开启危险源装置的钥匙与出入危险区域的人员携带的安全钥匙联锁，实现有人员滞留危险区域时无法开启危险源，危险源开启后人员无法进入危险区域，保障出入控制区人员的人身安全。

置换型联锁钥匙交换盒的作用分为两个，第一是联锁钥匙系统本身的联锁，即危险源开启钥匙与联锁钥匙交换盒的主钥匙为同一把钥匙，人员进入控制区时，主钥匙会被带走用以置换人员需要携带的次级联锁钥匙，人员不归还次级联锁钥匙，危险源开启钥匙就无法被置换出来，从而保证了在控制区内有人时危险源无法开机；第二是联锁钥匙参与PLC系统的联锁，控制区的主钥匙状态纳入联锁PLC系统，将“控制区主钥匙取下”作为控制区安全就绪的必要条件，只有控制区主钥匙取下后，危险源才被允许开机运行。

语音提示器9：语音提示器设计在控制柜柜体的侧面，这样既能节约空间，又能够满足美观的需求。其主要功能是提示工作人员进行相关的操作。

铭牌10：用于记录一些产品的关键信息。

散热器11：用于柜体散热的装置。

联锁控制柜内部结构介绍

控制箱内部设置空气开关、电源模块、设备协议采集器、门禁控制器、高安全门禁接入控制器、I/O输入输出模块、语音模块、联锁信号端子排及继电器。

空气开关12：用于实现接触和分断控制柜220V进线电路，也能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护。

电源模块13：用于提供控制柜内部电气的弱电电源。

电源扩展端子排14：用于电源扩展，方便控制柜体内布线。

I/O输入输出模块15：用于接收和发送信号给柜体外部PLC控制器的电器件；

设备协议采集器16：柜体外部的门禁系统服务器把需要部分显示的内容通过485通讯传给本柜内的高安全门禁接入控制器19，高安全门禁接入控制器做逻辑判断后控制设备协议采集器，设备协议采集器通过485协议控制显示屏的显示相应的信息。

语音模块17：柜体外部的门禁系统服务器通过485通讯把需要播报的内容传输给语音模块，语音模块驱动喇叭广播相应的内容。

门禁控制器18，高安全门禁接入控制器19：高安全门禁接入控制器19通过485通讯与门禁控制器18连接，高安全门禁接入控制器处理I/O输入输出模块15采集的PLC控制器的状态信息然后与读卡器读取的信息做逻辑判断，最后把指令发给门禁控制器，由门禁控制器控制门锁。

置换型联锁钥匙交换盒支撑板83：用于安装置换型联锁钥匙交换盒。

联锁信号端子排20及继电器：用于与柜体外部PLC控制器信号交互。

系统架构介绍

系统架构如图4所示，控制柜的架构及通讯示意图，系统分为三层网络架构：上层为系统操作界面，中间为数据采集、门禁控制系统、PLC控制系统，底层为相应的被控设备。上层和中间层采用TCP/IP协议通讯，中间层和底层采用硬线连接的方式通讯。

与现有技术相比，本实用新型的积极效果为：

1、提高了工作人员进入控制区的安全性等级；

2、高度集成的柜体设计减少建设期间的零部件部署工作以及所占空间，便于后期的调试和维护。

3、集成一体的柜体设计减少施工和维护的成本。

附图说明

图1为联锁控制柜外部示意图。

图2为控制柜侧视图；

(a)为控制柜左侧视图，(b)为控制柜右侧视图。

图3为联锁控制柜内部示意图。

图4为系统架构。

图5为门禁控制器与PLC连接示意图。

其中，1-红外探测器，2-警示灯，3-显示屏，4-门锁，5-状态指示灯，6-读卡器，7-玻璃破碎开关，8-置换型联锁钥匙交换盒，81-主钥匙，82-次级联锁钥匙，9-语音提示器，10-铭牌，11-散热器，12-空气开关，13-电源模块，14-电源扩展端子排，15-I/O输入输出模块，16-设备协议采集器，17-语音模块，18-门禁控制器，19-高安全门禁接入控制器，83-置换型联锁钥匙交换盒支撑板，20-联锁信号端子排，21-电磁锁，22-PLC控制器，23-上层操作及显示界面。

具体实施方式

为了更好的理解本控制柜的使用方式，下面结合实施案例对本实用新型做详细阐述。

联锁门电磁锁由门禁控制系统和PLC控制器共同控制，PLC控制器一方面提供控制区内部是否安全(是否允许开门)的信号，另一方面提供是否存在取下次级联锁钥匙的动作；门禁控制系统根据刷卡信号、PLC控制器发出的信号等进行逻辑判断继而操作电磁门锁开关门。进门时门锁打开的前提条件为控制区内部安全、刷经授权的门卡、取下次级联锁钥匙。这些条件必须具备门锁才能打开，工作人员可以进入。出门时门锁打开的条件为玻璃破碎按钮被按下或者刷经过授权的门卡。

各电子器件的连接如图5所示。

尽管为说明目的公开了本实用新型的具体实施例，其目的在于帮助理解本实用新型的内容并据以实施，本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。因此，本实用新型不应局限于最佳实施例所公开的内容，本实用新型要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种集成门禁管理功能的联锁控制柜，其特征在于，包括控制柜基本框架，所述控制柜基本框架外壁设有红外探测器(1)、显示屏(3)、读卡器(6)、玻璃破碎开关(7)、置换型联锁钥匙交换盒(8)、语音提示器(9)；所述控制柜基本框架内设有设备协议采集器(16)、语音模块(17)、门禁控制器(18)、高安全门禁接入控制器(19)；

所述红外探测器(1)，用于当探测到有人进入设定探测范围内时，发送信号给PLC控制系统以产生触发信号；

所述高安全门禁接入控制器(19)与门禁系统服务器连接，用于接收所述门禁系统服务器发送的待显示信息并将其转换为控制指令后发送给所述设备协议采集器(16)；

所述显示屏(3)与所述设备协议采集器(16)连接，用于接收所述设备协议采集器(16)发送的控制指令，并根据控制指令显示相应内容；

所述读卡器(6)与所述门禁控制器(18)通信连接，用于读取卡片中个人信息并将其发送给所述高安全门禁接入控制器(19)；

所述玻璃破碎开关(7)与电磁锁(21)的门禁控制回路里，用于当所述玻璃破碎开关(7)被按下时所述电磁锁(21)释放打开；

所述置换型联锁钥匙交换盒(8)，用于插入主钥匙以及多个次级联锁钥匙；仅当全部所述次级联锁钥匙都插入所述置换型联锁钥匙交换盒(8)时，主钥匙才能被取下；所述主钥匙是开启危险源设备的开机钥匙；

所述语音提示器(9)，用于当接收到所述触发信号时进行语音报警，以及播放操作提示语音，提示拔取或归还一所述次级联锁钥匙的动作；

所述语音模块(17)，用于接收并广播所述门禁系统服务器发送过来的待广播内容；

所述门禁控制器(18)与所述高安全门禁接入控制器(19)通信连接，所述高安全门禁接入控制器(19)用于接收所述PLC控制系统的状态信息并与所述个人信息做逻辑判断，生成指令发给门禁控制器(18)；

所述门禁控制器(18)，用于根据收到的指令控制所述电磁锁(21)的开启。

2.根据权利要求1所述的集成门禁管理功能的联锁控制柜，其特征在于，所述控制柜基本框架外壁设有警示灯(2)，所述警示灯(2)通过联锁信号端子排(20)与所述PLC控制系统连接，用于接收所述PLC控制系统的控制信号，以及根据收到的不同控制信号显示不同的管控状态。

3.根据权利要求1所述的集成门禁管理功能的联锁控制柜，其特征在于，所述控制柜基本框架外壁设有状态指示灯(4)，所述状态指示灯(4)通过联锁信号端子排(20)与所述PLC控制系统连接，用于根据所述PLC控制系统发过来的信号显示管控区域内的状态信息。

4.根据权利要求1所述的集成门禁管理功能的联锁控制柜，其特征在于，所述控制柜基本框架内设有I/O输入输出模块(15)，用于联锁控制柜内的单元与所述PLC控制系统通信。

5.根据权利要求1所述的集成门禁管理功能的联锁控制柜，其特征在于，所述控制柜基本框架内设有空气开关(12)，用于实现接触和分断电路。

6.根据权利要求1所述的集成门禁管理功能的联锁控制柜，其特征在于，所述控制柜基本框架内设有电源扩展端子排(14)，用于电源扩展和方便控制柜体内布线。

7.根据权利要求1所述的集成门禁管理功能的联锁控制柜，其特征在于，所述控制柜基本框架内设有电源模块(13)，用于为联锁控制柜内的电气单元供电。

8.根据权利要求1所述的集成门禁管理功能的联锁控制柜，其特征在于，所述控制柜基本框架外壁设有散热器(11)。

9.根据权利要求1所述的集成门禁管理功能的联锁控制柜，其特征在于，所述控制柜基本框架外壁设有铭牌(10)，用于记录产品的设定关键信息。