謝述雙,周明理
(北海職業(yè)學院,廣西 北海 536000)
隨著人們生活水平不斷提高,密碼鎖越來越被人們廣泛應用。傳統(tǒng)的機械式密碼鎖,密碼設計簡單,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、開鎖甚至換鎖。[1]
人們對密碼鎖的安全性及操作方便等要求,促進了電子密碼鎖的發(fā)展,尤其是PLC控制技術在電子密碼鎖中的應用,避免了機械式密碼鎖的安全性能不高、密碼量少等缺點[2]。PLC控制的密碼鎖指令系統(tǒng)強大,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,輸入錯誤密碼能發(fā)出聲光報警信號。[3]PLC是性價比較高的自動化控制元件,采用PLC控制降低了電子密碼鎖的成本。[4]因此,通過編寫PLC程序可以實現(xiàn)密碼鎖的自動控制,程序修改方便,保密性強。PLC控制的密碼鎖將會在生活各個領域如民用住宅大門、各小區(qū)或公寓樓單元門禁、車庫門等得到推廣應用。
PLC控制的四位密碼鎖由電源電路、按鍵輸入電路、電磁鎖開鎖電路、聲光報警電路、共陰數(shù)碼管顯示電路構成。采用單相交流電源供電,熔斷器做短路保護。選用西門子S7-200系列的224XPCN的PLC,PLC的輸入點I0.0-I0.6分別接按鍵式按鈕SB1-SB7。PLC輸出點Q0.0-Q0.6與開關電源1連接,開關電源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Q1.0控制聲光報警電路,PLC輸出點Q1.1與開關電源2連接,開關電源2把220V交流電轉(zhuǎn)換成24V直流電供電磁鎖工作。電路設計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,報警聲音響亮,燈光信號直觀可見。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
PLC控制的四位密碼鎖的程序設計流程圖如圖2所示。
圖2 PLC程序設計流程圖
依據(jù)PLC控制的四位密碼鎖設計的電路原理圖,列出PLC的I/O分配表,如表1所示。
表1 PLC的I/O分配表
PLC控制的四位密碼鎖的程序設計要實現(xiàn)的主要功能為:輸入正確密碼能開鎖,連續(xù)三次輸入錯誤密碼立即進行聲光報警。開機復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)實現(xiàn),四位密碼的輸入用增1指令(INC)實現(xiàn),增計數(shù)器指令(CTU)實現(xiàn)連續(xù)三次輸入錯誤密碼執(zhí)行聲光報警程序。
PLC初始化及開機以備開鎖的程序如圖3所示。
圖3 初始化及開機程序
選擇設定密碼或輸入密碼的程序如圖4所示。
圖4 設定密碼或輸入密碼程序
輸入密碼開鎖程序如圖5所示。
圖5 輸入密碼開鎖程序
輸入錯誤密碼報警程序如圖6所示。
圖6 輸入錯誤密碼報警程序
待機狀態(tài)程序如圖7所示。
圖7 待機狀態(tài)程序
根據(jù)設計要求,對安裝PLC控制的四位密碼鎖實驗裝置所需的元器件進行選型,如表2所示。
表2 PLC控制的四位密碼鎖元器件表
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。開機后,將選擇開關按鍵SB6按下不松開,通過分別順序按下按鍵SB1、SB2、SB3、SB4各幾次來設定密碼。比如,把密碼設置為“1234”,則按順序分別按下SB1一次、SB2兩次、SB3三次、SB4四次,即可設定密碼為“1234”。松開選擇開關按鍵SB6,則為輸入密碼或者待機狀態(tài)。在需要開鎖時,通過按順序分別按下SB1一次、SB2兩次、SB3三次、SB4四次,接著按下確認鍵SB5后電磁鎖YV動作,密碼鎖被打開,此時數(shù)碼管顯示字符“6”。在設定密碼或者輸入密碼的過程中,如果操作錯誤(如發(fā)現(xiàn)輸入某位密碼錯誤,或者設定密碼時按錯按鍵等),則可按撤銷鍵SB6撤銷前面的輸入或者設定后重新操作;在開鎖狀態(tài)下按下撤銷鍵SB6可以讓電磁鎖關鎖(電磁鎖插銷彈出),或者在誤操作發(fā)生聲光報警后按下撤銷鍵SB6,可以關閉聲光報警。當連續(xù)三次輸入錯誤密碼時,按下確認鍵SB5后立即進行聲光報警(聲光報警一體器中的燈HL發(fā)亮、蜂鳴器HA發(fā)出報警聲響),此時數(shù)碼管顯示字符“8”。系統(tǒng)待機時,此時數(shù)碼管顯示字符“0”,等待開鎖。
圖8 PLC控制的四位密碼鎖電路裝置及三種工作狀態(tài)圖
PLC控制的四位密碼鎖硬件電路和程序的設計可靠,電路工作穩(wěn)定性好,在輸入正確密碼時電磁鎖能打開,連續(xù)三次輸入錯誤密碼則發(fā)出聲光報警信號,安全性高,保密性強。密碼鎖在待機、開鎖、報警的時候,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程序也相對容易,控制靈活,具有一定的推廣價值。