基于PLC的密碼鎖設(shè)計(jì)研究

謝述雙 周明理

摘要：隨著科技的發(fā)展，傳統(tǒng)鎖具技術(shù)在安全性能以及應(yīng)用上已經(jīng)難以滿(mǎn)足社會(huì)需求，密碼鎖的研發(fā)更加符合人們的使用需求?；诖?，本文重點(diǎn)探究基于PLC系統(tǒng)控制核心的密碼鎖設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)路徑。

關(guān)鍵詞：PLC;密碼鎖;設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）09-0163-02

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制要求分析

1.1 按鍵數(shù)字為1系統(tǒng)控制確認(rèn)設(shè)計(jì)

PLC密碼鎖電源開(kāi)啟后，按鍵數(shù)字為1時(shí)，經(jīng)確認(rèn)后數(shù)字1和系統(tǒng)控制程序的比較指令中初始設(shè)置密碼數(shù)字1進(jìn)行代數(shù)對(duì)比，若數(shù)值相同，M1電路接通，進(jìn)入下一密碼數(shù)字指令比較程序，等待下一數(shù)字指令出現(xiàn)繼續(xù)執(zhí)行數(shù)字與指令程序內(nèi)的數(shù)字對(duì)比。若數(shù)值不同，則為按鍵數(shù)字不是1，出現(xiàn)指令程序數(shù)字與按鍵數(shù)字對(duì)比結(jié)果出現(xiàn)差值，此時(shí)根據(jù)數(shù)字比較結(jié)果大小，控制電路M0或M5接通，系統(tǒng)控制程序無(wú)法接入下一階段。

1.2 按鍵數(shù)字為2系統(tǒng)控制確認(rèn)設(shè)計(jì)

當(dāng)按鍵數(shù)字為2時(shí)，經(jīng)確認(rèn)后數(shù)字2和系統(tǒng)控制程序的比較指令中數(shù)字2進(jìn)行代數(shù)對(duì)比，若數(shù)值相同，則M3電路接通，進(jìn)入下一密碼數(shù)字指令比較程序，等待下一階段的數(shù)字選擇和程序執(zhí)行，若按鍵數(shù)字不是2，則指令程序結(jié)果與按鍵數(shù)字產(chǎn)生對(duì)比差值，根據(jù)數(shù)字比較結(jié)果大小，控制電路M6或M7接通，系統(tǒng)控制程序無(wú)法進(jìn)入下一階段。

1.3 按鍵數(shù)字為3系統(tǒng)控制確認(rèn)設(shè)計(jì)

當(dāng)按鍵數(shù)字為3時(shí)，經(jīng)確認(rèn)后數(shù)字3和系統(tǒng)控制程序的比較指令中數(shù)字3進(jìn)行代數(shù)對(duì)比，若數(shù)值相同，則M4電路接通，進(jìn)入下一密碼數(shù)字指令比較程序，等待下一階段的數(shù)字選擇和程序執(zhí)行，若按鍵數(shù)字不是3，則指令程序結(jié)果與按鍵數(shù)字產(chǎn)生對(duì)比差值，根據(jù)數(shù)字比較結(jié)果大小，控制電路M8或M9接通，系統(tǒng)控制程序無(wú)法進(jìn)入下一階段。

2 密碼鎖I/O口的PLC選型估算

2.1 I/O口估算的點(diǎn)數(shù)選擇

在確定和分配I/O口的選擇過(guò)程中，針對(duì)I/O口點(diǎn)數(shù)的估算要考慮預(yù)留適當(dāng)?shù)挠嗔浚话闶窃谝罁?jù)統(tǒng)計(jì)估算過(guò)后的輸入輸出點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上，在擴(kuò)展10%～20%可供輸入輸出的點(diǎn)數(shù)余量，以此作為I/O口的輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算基準(zhǔn)值。而根據(jù)PLC密碼鎖設(shè)計(jì)的實(shí)際需求不同，在選擇PLC類(lèi)型時(shí)，可選用輸入點(diǎn)數(shù)大于18，輸出點(diǎn)數(shù)大于5的PLC類(lèi)型可有效滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求，而針對(duì)PLC密碼鎖在實(shí)際生產(chǎn)制造過(guò)程中和使用中的具體需求以及設(shè)計(jì)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性方面，可通過(guò)價(jià)格比較采購(gòu)較為合適的PLC電子構(gòu)件，在采購(gòu)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)備生產(chǎn)商PLC產(chǎn)品的輸入輸出特點(diǎn)，對(duì)估算點(diǎn)數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇和調(diào)整。

2.2 I/O口估算的內(nèi)存選擇

PLC密碼鎖在設(shè)計(jì)I/O口的過(guò)程中，針對(duì)PLC存儲(chǔ)器的選擇主要是基于內(nèi)存容量，這在PLC密碼鎖I/O口的確定過(guò)程中，沒(méi)有具體的內(nèi)存估算公式，在查閱相關(guān)資料的過(guò)程中，針對(duì)PLC密碼鎖設(shè)計(jì)的具體需求不同，儲(chǔ)存器內(nèi)存的估算公式也具有較大的差異，沒(méi)有普適性特征。但在估算過(guò)程中，基本按照PLC數(shù)字量I/O的輸入輸出點(diǎn)數(shù)的10～15倍估算，在加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍左右估算存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的總字?jǐn)?shù)。此外，還會(huì)在此內(nèi)存容量的基礎(chǔ)上增加約25%的內(nèi)存余量，便于后續(xù)應(yīng)用拓展使用，若是I/O口只具備基礎(chǔ)應(yīng)用功能，在點(diǎn)數(shù)充足的情況下，PLC設(shè)備儲(chǔ)存器的內(nèi)容容量足夠使用。

3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

本文所PLC密碼鎖的系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)以三菱PLC為例，PLC密碼鎖的控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)分為按鍵數(shù)字輸入單元、系統(tǒng)執(zhí)行單元、警報(bào)單元等幾部分構(gòu)成。數(shù)字鍵盤(pán)單元主要由四個(gè)程序模塊組成，通過(guò)SB1～SB4分別表示數(shù)字鍵盤(pán)的個(gè)位、十位、百位和千位，SB0表示重置程序模塊，SB5表示確認(rèn)鍵程序模塊，SB6表示撤銷(xiāo)鍵程序模塊。密碼顯示單元由LED顯示屏顯示密碼按鍵數(shù)字。系統(tǒng)執(zhí)行單元由電磁閥和內(nèi)部機(jī)械部件構(gòu)成。警報(bào)單元由警報(bào)程序模塊、指示燈構(gòu)成。當(dāng)密碼輸入與設(shè)置密碼不同時(shí)，警報(bào)單元通過(guò)警報(bào)程序模塊啟動(dòng)警報(bào)電路，指示燈和蜂鳴器開(kāi)始工作。當(dāng)數(shù)字鍵盤(pán)單元的個(gè)位、十位、百位以及千位等四個(gè)程序模塊以及確認(rèn)鍵程序模塊和撤銷(xiāo)鍵程序模塊啟東時(shí)，輸入電路連接I/0.1～I(xiàn)/0.6。密碼顯示單元、系統(tǒng)執(zhí)行單元以及警報(bào)單元中的LED顯示屏、電磁閥、警報(bào)指示燈等器件的電路分別連接S1.0～S1.3。

4 系統(tǒng)控制程序設(shè)計(jì)

4.1 按鍵數(shù)字1時(shí)，確認(rèn)SB5

數(shù)字鍵盤(pán)輸入數(shù)字1時(shí)，X0接通，經(jīng)SB5確認(rèn)鍵完成確認(rèn)后，X0=1，系統(tǒng)執(zhí)行單元中K0X0二進(jìn)制數(shù)值與D1十進(jìn)制數(shù)值做比較，此時(shí)M0～M3被占用，若比較結(jié)果相同，系統(tǒng)執(zhí)行M1，表現(xiàn)為M1指令通過(guò)，電路連通，系統(tǒng)正常執(zhí)行進(jìn)入下一階段程序。若比較結(jié)果不同，則鍵盤(pán)按鍵數(shù)字與實(shí)際密碼設(shè)定不符，根據(jù)比較結(jié)果大小，執(zhí)行M0或M5指令，系統(tǒng)執(zhí)行程序中無(wú)M0和M5對(duì)應(yīng)執(zhí)行命令，顯示無(wú)法進(jìn)入下一階段[1]。

4.2 按鍵數(shù)字2時(shí)，確認(rèn)SB5

數(shù)字鍵盤(pán)輸入數(shù)字2時(shí)，X1接通，經(jīng)SB5確認(rèn)鍵完成確認(rèn)后，X1=1，系統(tǒng)執(zhí)行單元中K1X1二進(jìn)制數(shù)值與D2十進(jìn)制數(shù)值做比較，此時(shí)M4～M6被占用，若比較結(jié)果相同，系統(tǒng)執(zhí)行M2，表現(xiàn)為M2指令通過(guò)，電路連通，系統(tǒng)正常執(zhí)行進(jìn)入下一階段程序。若比較結(jié)果不同，則鍵盤(pán)按鍵數(shù)字與實(shí)際密碼設(shè)定不符，根據(jù)比較結(jié)果大小，執(zhí)行M6或M7指令，系統(tǒng)執(zhí)行程序中無(wú)M6和M7對(duì)應(yīng)執(zhí)行命令，顯示無(wú)法進(jìn)入下一階段。

4.3 按鍵數(shù)字3時(shí)，確認(rèn)SB5

數(shù)字鍵盤(pán)輸入數(shù)字3時(shí)，X2接通，經(jīng)SB5確認(rèn)鍵完成確認(rèn)后，X2=1，系統(tǒng)執(zhí)行單元中K2X2二進(jìn)制數(shù)值與D3十進(jìn)制數(shù)值做比較，此時(shí)M7～M9被占用，若比較結(jié)果相同，系統(tǒng)執(zhí)行M3，表現(xiàn)為M3指令通過(guò)，電路連通，系統(tǒng)正常執(zhí)行進(jìn)入下一階段程序。若比較結(jié)果不同，則鍵盤(pán)按鍵數(shù)字與實(shí)際密碼設(shè)定不符，根據(jù)比較結(jié)果大小，執(zhí)行M8或M9指令，系統(tǒng)執(zhí)行程序中無(wú)M8和M9對(duì)應(yīng)執(zhí)行命令，顯示無(wú)法進(jìn)入下一階段[2]。

4.4 按鍵數(shù)字4時(shí)，確認(rèn)鍵SB5

數(shù)字鍵盤(pán)輸入數(shù)字4時(shí)，X3接通，經(jīng)SB5確認(rèn)鍵完成確認(rèn)后，X3=1，系統(tǒng)執(zhí)行單元中K3X3二進(jìn)制數(shù)值與D4十進(jìn)制數(shù)值做比較，此時(shí)M11～M13被占用，若比較結(jié)果相同，系統(tǒng)執(zhí)行M4，表現(xiàn)為M4指令通過(guò)，電路連通，系統(tǒng)正常執(zhí)行進(jìn)入下一階段程序。若比較結(jié)果不同，則鍵盤(pán)按鍵數(shù)字與實(shí)際密碼設(shè)定不符，根據(jù)比較結(jié)果大小，執(zhí)行M11或M12指令，系統(tǒng)執(zhí)行程序中無(wú)M11和M12對(duì)應(yīng)執(zhí)行命令，此時(shí)密碼顯示單元啟動(dòng)在LED顯示屏顯示密碼輸入錯(cuò)誤，密碼鎖無(wú)法打開(kāi)。

4.5 延時(shí)自動(dòng)閉鎖與撤銷(xiāo)程序

在密碼輸入正確情況下，系統(tǒng)執(zhí)行單元正常執(zhí)行開(kāi)鎖程序，電磁閥連接內(nèi)部機(jī)械部件電路連通，密碼鎖開(kāi)啟，開(kāi)啟后密碼鎖進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)位結(jié)果對(duì)比，啟動(dòng)3S延時(shí)，延時(shí)后M0啟動(dòng)，密碼鎖關(guān)閉，MO～M12中所有結(jié)果復(fù)位，完成系統(tǒng)開(kāi)鎖程序重置。若在此過(guò)程中，密碼輸入錯(cuò)誤超過(guò)3次則啟動(dòng)警報(bào)系統(tǒng)，指示燈電路通路，密碼輸入正確自動(dòng)關(guān)閉。開(kāi)鎖過(guò)程中，若按鍵操作失誤，可選擇啟動(dòng)重置程序SB0重新輸入正確密碼執(zhí)行開(kāi)鎖操作。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)本文研究，希望為電子密碼鎖設(shè)計(jì)領(lǐng)域提供參考借鑒，促進(jìn)電子密碼鎖技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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Abstract：With the development of technology， traditional lock technology has been difficult to meet social needs in terms of safety performance and application， the development of password locks is more in line with people's needs. Based on this， this paper focuses on the design and implementation of password lock based on the control core of PLC system.

Key words：PLC; password lock; design