陳赤　肖鐳

摘 要： 為了通過三菱FX2NPLC準(zhǔn)確地接收和處理以Wiegand34協(xié)議傳送的信息，將Wiegand接口與PLC的輸入X0，X1連接，通過輸入中斷I000，I100結(jié)合左移位指令接收Wiegand34信號，并在數(shù)據(jù)處理中根據(jù)所接收到的Wiegand34信息bit33的取值對數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，最終得到準(zhǔn)確完整的數(shù)據(jù)信息。給出了PLC的程序流程圖和相應(yīng)的梯形圖程序。經(jīng)實(shí)際應(yīng)用證明所介紹的方法準(zhǔn)確可靠。

關(guān)鍵詞： PLC； Wiegand34； 輸入中斷； 程序流程圖

中圖分類號： TN964?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）12?0023?03

Abstract： In order to accurately receive and process information transmitted by Wiegand34 protocol through Mitsubishi FX2NPLC， the Wiegand interface is connected to PLC Input X1 and X2， and the Input interruption I000 and I100 is combined with left shift instruction to receive Wiegand34 signals. In the process of data processing， the data is corrected according to the wiegand34 bit33 value of the received information to obtain accurate and complete data information. The program flow chart of PLC and corresponding ladder diagram are given in this paper. The practical application proves that the method is accurate and reliable.

Keywords： PLC； Wiegand34； input interruption； program flow chart

0 引 言

Wiegand協(xié)議是由美國工業(yè)安全委員會(huì)SIA（Security Industry Association）的隸屬組織訪問控制標(biāo)準(zhǔn)子委員會(huì)制定的一個(gè)關(guān)于存取控制的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。它是一個(gè)關(guān)于非接觸式IC卡讀寫器接口和輸出的協(xié)議。協(xié)議中定義了經(jīng)常應(yīng)用于控制訪問、安全和其他相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域中讀卡器和控制器之間的接口。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范使得讀卡器的設(shè)計(jì)者和控制器的生產(chǎn)廠商們的工作得以標(biāo)準(zhǔn)化。該協(xié)議目前廣泛應(yīng)用于各類門禁系統(tǒng)中，現(xiàn)在市面上用于身份識別的各種讀卡器、指紋識別器、人臉識別器大多均可以Wiegand26，Wiegand34協(xié)議輸出識別信息。其中具有Wiegand34輸出信號的身份識別器有效傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為32位，特別適用大容量的信息自動(dòng)采集和管理的各種管理系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，有的需要以PLC為中心，進(jìn)行信息采集，產(chǎn)生控制信號。例如新近開發(fā)的實(shí)驗(yàn)室智能管理系統(tǒng)，便是通過PLC接收由身份識別器以Wiegand34格式發(fā)送過來的被識別者的十位學(xué)號信息，再結(jié)合觸摸屏與上位機(jī)，自動(dòng)采集和存儲(chǔ)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息，產(chǎn)生各實(shí)驗(yàn)組電源的通斷控制信號[1]。對該類系統(tǒng)而言PLC如何快速準(zhǔn)確地接收和處理以Wiegand34協(xié)議傳送過來的學(xué)號信息是一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)難點(diǎn)。

1 Wiegand接口及其與PLC的連接

Wiegand34格式為：E XXXX XXXX XXXX XXXX YYYY YYYY YYYY YYYY O，其中E為其后面16個(gè)比特XXXX XXXX XXXX XXXX的偶校驗(yàn)，XXXX XXXX XXXX XXXX YYYY YYYY YYYY YYYY為要傳輸?shù)?2位數(shù)據(jù)，O為其前面16個(gè)比特YYYY YYYY YYYY YYYY的奇校驗(yàn)。Wiegand34每次傳輸?shù)挠行?shù)據(jù)為32位，4個(gè)字節(jié)。Wiegand接口通常由3根線組成，它們是：數(shù)據(jù)0（Data0），數(shù)據(jù)1（Data1）和信號地 （GND）。這3條線負(fù)責(zé)傳輸Wiegand信號。Wiegand信號數(shù)據(jù)傳輸使用TTL電平，D0，D1在沒有數(shù)據(jù)輸出時(shí)都保持+5 V高電平。若輸出為0，則D0拉低一段時(shí)間，若輸出為1，則D1拉低一段時(shí)間。每一位數(shù)據(jù)的持續(xù)時(shí)間為50～100 μs，數(shù)據(jù)間隔1～2 ms，Wiegand信號數(shù)據(jù)波形圖如圖1所示[2]。

PLC執(zhí)行用戶程序通常采用循環(huán)掃描串行執(zhí)行的工作方式，這種工作方式要求輸入信號要大于一個(gè)掃描周期。而韋根信號的接收對時(shí)間的實(shí)時(shí)性要求比較高，如果用串行執(zhí)行的工作方式接收會(huì)出現(xiàn)丟幀的現(xiàn)象：假設(shè) DATA0為 0 時(shí)主程序正在指向其他任務(wù)，等主程序執(zhí)行完該任務(wù)時(shí) DATA0 已經(jīng)變?yōu)?1 ，那么這樣就導(dǎo)致了一個(gè) 0 b丟了，這樣接收到的數(shù)據(jù)不但奇偶校驗(yàn)通不過，且數(shù)據(jù)必然產(chǎn)生錯(cuò)誤，所以表現(xiàn)出PLC 接收不到正確的數(shù)據(jù)。惟一的辦法是采用PLC的另一種工作方式——中斷[3]。以三菱FX2N系列PLC為例，外部輸入中斷對應(yīng)的外部中斷信號輸入端子的有X0～X5，其中與X0，X1對應(yīng)的下降沿中斷I00，I10對于輸入中斷的響應(yīng)時(shí)間可達(dá)20 μs，可通過輸入中斷I000，I100結(jié)合左移位指令接收Wiegand34信號每個(gè) bit（僅僅在中斷里獲得開始接收Wiegand數(shù)據(jù)標(biāo)志位還不行，因?yàn)檫@時(shí)盡管給開始接收 Wiegand 數(shù)據(jù)標(biāo)志位置位了，但是主程序還在執(zhí)行其他代碼而沒有到達(dá)查詢開始接收Wiegand 數(shù)據(jù)標(biāo)志位這條指令）。通過X0，X1的下降沿中斷接收Wiegand34信號時(shí)，Wiegand接口與三菱FX2N系列PLC間的連接如圖2所示。

2 PLC程序流程圖

除去前后的奇偶校驗(yàn)位，Wiegand34有效傳輸數(shù)據(jù)為32位（bit2～bit33），對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)據(jù)范圍為0～4 294 967 295。而在三菱FX2NPLC中在進(jìn)行32位數(shù)據(jù)處理時(shí)最高位是正負(fù)符號位，對應(yīng)的數(shù)據(jù)范圍為-2 147 483 648～+2 147 483 648。因此為保證系統(tǒng)的信息容量，在對Wiegand34有效傳輸?shù)?2位數(shù)據(jù)進(jìn)行接收處理時(shí)，當(dāng)bit33為1時(shí)必需對所處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的修正。Wiegand34信號接收和處理的PLC程序流程圖如圖3所示，接收處理完后的數(shù)據(jù)最終鎖存在D10～D12中供系統(tǒng)調(diào)用[4?10]。

3 PLC梯形圖程序

Wiegand34信號接收和處理的 PLC梯形圖程序如圖4所示[4?10]。

4 結(jié) 語

通過對PLC接收處理Wiegand34 信號方法的研究，解決了PLC通過外部中斷方式準(zhǔn)確可靠地接收處理Wiegand34 信號的問題。同時(shí)考慮到三菱FX2N系列PLC雙字32位的數(shù)據(jù)處理范圍為-2 147 483 648～+2 147 483 648，而Wiegand34的數(shù)據(jù)傳送范圍為0～4 294 967 295，在PLC對所接收到的信息進(jìn)行處理時(shí)根據(jù)接收到的Wiegand34信號bit33為0或1的情況進(jìn)行相應(yīng)的修正，使系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收處理范圍與Wiegand34相匹配，保證了系統(tǒng)的信息容量。目前該接收處理方面已成功地應(yīng)用在新近開發(fā)成功的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)中。實(shí)際應(yīng)用證明該接收處理方法安全可靠，準(zhǔn)確率達(dá)100%。

參考文獻(xiàn)

[1] 廣西師范大學(xué).實(shí)驗(yàn)室的管理系統(tǒng)：中國，ZL201320566228.8[P].2014?02?12.

[2] 柴卉，萬振凱.韋根協(xié)議在門禁系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].儀器儀表用戶，2007（5）：111?112.

[3] 許德恒.基于單片機(jī)的多路韋根信號的采集與處理[J].計(jì)算機(jī)測量與控制，2004，12（4）：375?376.

[4] 廖常初.FX系列PLC編程及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[5] 宋伯生.PLC編程實(shí)用指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[6] 王阿根.電氣可編程控制原理與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[7] 求是科技.PLC應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實(shí)踐[M].北京：人民郵電出版社，2004.

[8] 劉守操.可編程控制器技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[9] 鄭風(fēng)翼，鄭丹丹，趙春江.PLC控制系統(tǒng)梯形圖和語句表[M].北京：人民郵電出版社，2006.

[10] 賈德勝.PLC應(yīng)用開發(fā)實(shí)用子程序[M].北京：人民郵電出版社，2006.

2 PLC程序流程圖

除去前后的奇偶校驗(yàn)位，Wiegand34有效傳輸數(shù)據(jù)為32位（bit2～bit33），對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)據(jù)范圍為0～4 294 967 295。而在三菱FX2NPLC中在進(jìn)行32位數(shù)據(jù)處理時(shí)最高位是正負(fù)符號位，對應(yīng)的數(shù)據(jù)范圍為-2 147 483 648～+2 147 483 648。因此為保證系統(tǒng)的信息容量，在對Wiegand34有效傳輸?shù)?2位數(shù)據(jù)進(jìn)行接收處理時(shí)，當(dāng)bit33為1時(shí)必需對所處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的修正。Wiegand34信號接收和處理的PLC程序流程圖如圖3所示，接收處理完后的數(shù)據(jù)最終鎖存在D10～D12中供系統(tǒng)調(diào)用[4?10]。

3 PLC梯形圖程序

Wiegand34信號接收和處理的 PLC梯形圖程序如圖4所示[4?10]。

4 結(jié) 語

通過對PLC接收處理Wiegand34 信號方法的研究，解決了PLC通過外部中斷方式準(zhǔn)確可靠地接收處理Wiegand34 信號的問題。同時(shí)考慮到三菱FX2N系列PLC雙字32位的數(shù)據(jù)處理范圍為-2 147 483 648～+2 147 483 648，而Wiegand34的數(shù)據(jù)傳送范圍為0～4 294 967 295，在PLC對所接收到的信息進(jìn)行處理時(shí)根據(jù)接收到的Wiegand34信號bit33為0或1的情況進(jìn)行相應(yīng)的修正，使系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收處理范圍與Wiegand34相匹配，保證了系統(tǒng)的信息容量。目前該接收處理方面已成功地應(yīng)用在新近開發(fā)成功的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)中。實(shí)際應(yīng)用證明該接收處理方法安全可靠，準(zhǔn)確率達(dá)100%。

參考文獻(xiàn)

[1] 廣西師范大學(xué).實(shí)驗(yàn)室的管理系統(tǒng)：中國，ZL201320566228.8[P].2014?02?12.

[2] 柴卉，萬振凱.韋根協(xié)議在門禁系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].儀器儀表用戶，2007（5）：111?112.

[3] 許德恒.基于單片機(jī)的多路韋根信號的采集與處理[J].計(jì)算機(jī)測量與控制，2004，12（4）：375?376.

[4] 廖常初.FX系列PLC編程及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[5] 宋伯生.PLC編程實(shí)用指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[6] 王阿根.電氣可編程控制原理與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[7] 求是科技.PLC應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實(shí)踐[M].北京：人民郵電出版社，2004.

[8] 劉守操.可編程控制器技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[9] 鄭風(fēng)翼，鄭丹丹，趙春江.PLC控制系統(tǒng)梯形圖和語句表[M].北京：人民郵電出版社，2006.

[10] 賈德勝.PLC應(yīng)用開發(fā)實(shí)用子程序[M].北京：人民郵電出版社，2006.

2 PLC程序流程圖

除去前后的奇偶校驗(yàn)位，Wiegand34有效傳輸數(shù)據(jù)為32位（bit2～bit33），對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)據(jù)范圍為0～4 294 967 295。而在三菱FX2NPLC中在進(jìn)行32位數(shù)據(jù)處理時(shí)最高位是正負(fù)符號位，對應(yīng)的數(shù)據(jù)范圍為-2 147 483 648～+2 147 483 648。因此為保證系統(tǒng)的信息容量，在對Wiegand34有效傳輸?shù)?2位數(shù)據(jù)進(jìn)行接收處理時(shí)，當(dāng)bit33為1時(shí)必需對所處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的修正。Wiegand34信號接收和處理的PLC程序流程圖如圖3所示，接收處理完后的數(shù)據(jù)最終鎖存在D10～D12中供系統(tǒng)調(diào)用[4?10]。

3 PLC梯形圖程序

Wiegand34信號接收和處理的 PLC梯形圖程序如圖4所示[4?10]。

4 結(jié) 語

通過對PLC接收處理Wiegand34 信號方法的研究，解決了PLC通過外部中斷方式準(zhǔn)確可靠地接收處理Wiegand34 信號的問題。同時(shí)考慮到三菱FX2N系列PLC雙字32位的數(shù)據(jù)處理范圍為-2 147 483 648～+2 147 483 648，而Wiegand34的數(shù)據(jù)傳送范圍為0～4 294 967 295，在PLC對所接收到的信息進(jìn)行處理時(shí)根據(jù)接收到的Wiegand34信號bit33為0或1的情況進(jìn)行相應(yīng)的修正，使系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收處理范圍與Wiegand34相匹配，保證了系統(tǒng)的信息容量。目前該接收處理方面已成功地應(yīng)用在新近開發(fā)成功的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)中。實(shí)際應(yīng)用證明該接收處理方法安全可靠，準(zhǔn)確率達(dá)100%。

參考文獻(xiàn)

[1] 廣西師范大學(xué).實(shí)驗(yàn)室的管理系統(tǒng)：中國，ZL201320566228.8[P].2014?02?12.

[2] 柴卉，萬振凱.韋根協(xié)議在門禁系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].儀器儀表用戶，2007（5）：111?112.

[3] 許德恒.基于單片機(jī)的多路韋根信號的采集與處理[J].計(jì)算機(jī)測量與控制，2004，12（4）：375?376.

[4] 廖常初.FX系列PLC編程及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[5] 宋伯生.PLC編程實(shí)用指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[6] 王阿根.電氣可編程控制原理與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[7] 求是科技.PLC應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實(shí)踐[M].北京：人民郵電出版社，2004.

[8] 劉守操.可編程控制器技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[9] 鄭風(fēng)翼，鄭丹丹，趙春江.PLC控制系統(tǒng)梯形圖和語句表[M].北京：人民郵電出版社，2006.

[10] 賈德勝.PLC應(yīng)用開發(fā)實(shí)用子程序[M].北京：人民郵電出版社，2006.