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        PLC控制的四位密碼鎖的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

        2021-06-02 01:18:08謝述雙周明理
        關(guān)鍵詞:電磁鎖聲光報(bào)警密碼鎖

        謝述雙,周明理

        (北海職業(yè)學(xué)院,廣西 北海 536000)

        0 引言

        隨著人們生活水平不斷提高,密碼鎖越來(lái)越被人們廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的機(jī)械式密碼鎖,密碼設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,很容易被破解,可靠性差,安全性能不高,也不夠靈活。一旦忘記密碼就要重新解鎖、開(kāi)鎖甚至換鎖。[1]

        人們對(duì)密碼鎖的安全性及操作方便等要求,促進(jìn)了電子密碼鎖的發(fā)展,尤其是PLC控制技術(shù)在電子密碼鎖中的應(yīng)用,避免了機(jī)械式密碼鎖的安全性能不高、密碼量少等缺點(diǎn)[2]。PLC控制的密碼鎖指令系統(tǒng)強(qiáng)大,能將輸入的密碼與正確的密碼比較,只有密碼正確才能打開(kāi),輸入錯(cuò)誤密碼能發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。[3]PLC是性價(jià)比較高的自動(dòng)化控制元件,采用PLC控制降低了電子密碼鎖的成本。[4]因此,通過(guò)編寫(xiě)PLC程序可以實(shí)現(xiàn)密碼鎖的自動(dòng)控制,程序修改方便,保密性強(qiáng)。PLC控制的密碼鎖將會(huì)在生活各個(gè)領(lǐng)域如民用住宅大門(mén)、各小區(qū)或公寓樓單元門(mén)禁、車(chē)庫(kù)門(mén)等得到推廣應(yīng)用。

        1 硬件設(shè)計(jì)

        PLC控制的四位密碼鎖由電源電路、按鍵輸入電路、電磁鎖開(kāi)鎖電路、聲光報(bào)警電路、共陰數(shù)碼管顯示電路構(gòu)成。采用單相交流電源供電,熔斷器做短路保護(hù)。選用西門(mén)子S7-200系列的224XPCN的PLC,PLC的輸入點(diǎn)I0.0-I0.6分別接按鍵式按鈕SB1-SB7。PLC輸出點(diǎn)Q0.0-Q0.6與開(kāi)關(guān)電源1連接,開(kāi)關(guān)電源1把220V交流電轉(zhuǎn)換成5V直流電供共陰數(shù)碼管工作。PLC輸出點(diǎn)Q1.0控制聲光報(bào)警電路,PLC輸出點(diǎn)Q1.1與開(kāi)關(guān)電源2連接,開(kāi)關(guān)電源2把220V交流電轉(zhuǎn)換成24V直流電供電磁鎖工作。電路設(shè)計(jì)考慮密碼鎖的安全性和可靠性,便于按鍵輸入的操作和密碼的更改,報(bào)警聲音響亮,燈光信號(hào)直觀可見(jiàn)。PLC控制的四位密碼鎖電路原理圖如圖1所示[5]。

        圖1 PLC控制的四位密碼鎖的電路原理圖

        2 軟件設(shè)計(jì)

        2.1程序設(shè)計(jì)流程圖

        PLC控制的四位密碼鎖的程序設(shè)計(jì)流程圖如圖2所示。

        圖2 PLC程序設(shè)計(jì)流程圖

        2.2 PLC的I/O分配表

        依據(jù)PLC控制的四位密碼鎖設(shè)計(jì)的電路原理圖,列出PLC的I/O分配表,如表1所示。

        表1 PLC的I/O分配表

        2.3 PLC程序設(shè)計(jì)

        PLC控制的四位密碼鎖的程序設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的主要功能為:輸入正確密碼能開(kāi)鎖,連續(xù)三次輸入錯(cuò)誤密碼立即進(jìn)行聲光報(bào)警。開(kāi)機(jī)復(fù)位和清空輸入密碼按鍵數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)傳送指令(MOV)實(shí)現(xiàn),四位密碼的輸入用增1指令(INC)實(shí)現(xiàn),增計(jì)數(shù)器指令(CTU)實(shí)現(xiàn)連續(xù)三次輸入錯(cuò)誤密碼執(zhí)行聲光報(bào)警程序。

        PLC初始化及開(kāi)機(jī)以備開(kāi)鎖的程序如圖3所示。

        圖3 初始化及開(kāi)機(jī)程序

        選擇設(shè)定密碼或輸入密碼的程序如圖4所示。

        圖4 設(shè)定密碼或輸入密碼程序

        輸入密碼開(kāi)鎖程序如圖5所示。

        圖5 輸入密碼開(kāi)鎖程序

        輸入錯(cuò)誤密碼報(bào)警程序如圖6所示。

        圖6 輸入錯(cuò)誤密碼報(bào)警程序

        待機(jī)狀態(tài)程序如圖7所示。

        圖7 待機(jī)狀態(tài)程序

        3 電路裝置的制作及調(diào)試

        3.1安裝PLC控制的四位密碼鎖實(shí)驗(yàn)裝置所需的元器件

        根據(jù)設(shè)計(jì)要求,對(duì)安裝PLC控制的四位密碼鎖實(shí)驗(yàn)裝置所需的元器件進(jìn)行選型,如表2所示。

        表2 PLC控制的四位密碼鎖元器件表

        3.2 PLC控制的四位密碼鎖電路裝置及調(diào)試結(jié)果

        制作好的PLC控制的四位密碼鎖電路裝置及調(diào)試的三種工作狀態(tài)如圖8所示。開(kāi)機(jī)后,將選擇開(kāi)關(guān)按鍵SB6按下不松開(kāi),通過(guò)分別順序按下按鍵SB1、SB2、SB3、SB4各幾次來(lái)設(shè)定密碼。比如,把密碼設(shè)置為“1234”,則按順序分別按下SB1一次、SB2兩次、SB3三次、SB4四次,即可設(shè)定密碼為“1234”。松開(kāi)選擇開(kāi)關(guān)按鍵SB6,則為輸入密碼或者待機(jī)狀態(tài)。在需要開(kāi)鎖時(shí),通過(guò)按順序分別按下SB1一次、SB2兩次、SB3三次、SB4四次,接著按下確認(rèn)鍵SB5后電磁鎖YV動(dòng)作,密碼鎖被打開(kāi),此時(shí)數(shù)碼管顯示字符“6”。在設(shè)定密碼或者輸入密碼的過(guò)程中,如果操作錯(cuò)誤(如發(fā)現(xiàn)輸入某位密碼錯(cuò)誤,或者設(shè)定密碼時(shí)按錯(cuò)按鍵等),則可按撤銷(xiāo)鍵SB6撤銷(xiāo)前面的輸入或者設(shè)定后重新操作;在開(kāi)鎖狀態(tài)下按下撤銷(xiāo)鍵SB6可以讓電磁鎖關(guān)鎖(電磁鎖插銷(xiāo)彈出),或者在誤操作發(fā)生聲光報(bào)警后按下撤銷(xiāo)鍵SB6,可以關(guān)閉聲光報(bào)警。當(dāng)連續(xù)三次輸入錯(cuò)誤密碼時(shí),按下確認(rèn)鍵SB5后立即進(jìn)行聲光報(bào)警(聲光報(bào)警一體器中的燈HL發(fā)亮、蜂鳴器HA發(fā)出報(bào)警聲響),此時(shí)數(shù)碼管顯示字符“8”。系統(tǒng)待機(jī)時(shí),此時(shí)數(shù)碼管顯示字符“0”,等待開(kāi)鎖。

        圖8 PLC控制的四位密碼鎖電路裝置及三種工作狀態(tài)圖

        4 總結(jié)

        PLC控制的四位密碼鎖硬件電路和程序的設(shè)計(jì)可靠,電路工作穩(wěn)定性好,在輸入正確密碼時(shí)電磁鎖能打開(kāi),連續(xù)三次輸入錯(cuò)誤密碼則發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào),安全性高,保密性強(qiáng)。密碼鎖在待機(jī)、開(kāi)鎖、報(bào)警的時(shí)候,數(shù)碼管顯示不同的數(shù)字字符,方便人們知道密碼鎖所處的狀態(tài)。通過(guò)按鍵輸入而不需要修改程序就可以任意修改密碼,使用方便。即使修改PLC程序也相對(duì)容易,控制靈活,具有一定的推廣價(jià)值。

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