基于PLC的8位電子密碼鎖設計資料 西門子S7-300源文件

本設計是從經(jīng)濟實惠的角度出發(fā)，基于西門子PLC實現(xiàn)的8位密碼鎖的控制設計，這是一款可以多次更改密碼，具有報警功能的PLC電子密碼鎖控制系統(tǒng)。通過對密碼鎖的控制要求分析，對PLC控制系統(tǒng)進行了軟、硬件設計，并通過仿真實驗證明了該系統(tǒng)的實用性，智能控制密碼鎖開鎖、更改、報警、復位、重置等功能。并能在錯誤次數(shù)過多時，將鍵盤輸入鎖定，擁有防試探的功能，大大加強了密碼鎖的安全性。使該密碼鎖具有保密性強，靈活性高的特點。可將其運用在需要安全保障的一些重要場所。
主要研究內(nèi)容
用PLC設計一個8位的密碼鎖，實現(xiàn)對重要場所的安全門禁控制，控制要求如下：
采用鍵盤實現(xiàn)密碼的輸入、設置、復位等操作
輸入密碼正確時，執(zhí)行開門信號；
密碼輸入錯誤三次以上時，報警燈閃爍，密碼輸入錯誤5次以上時鎖定鍵盤，同時警鈴響起，報警燈亮；
在密碼輸入正確后，可以允許重置密碼、復位密碼操作。
畫出系統(tǒng)框圖、電氣布局圖、主接線圖、功能框圖、時序圖、PLC I/O分配表、PLC接線圖、流程圖、順序功能框圖、梯形圖
在模擬軟件上仿真動作過程，并對仿真過程進行記錄。
1.5    設計思路
由于是初次接觸PLC編程實踐，能否把把書上的知識靈活的運用是重要的前提，需要自行查閱資料，設計方案，不斷嘗試。
首先應查閱課題相關資料，了解其工作原理，并對其進行硬件方案設計，完成后設計軟件方案，再將軟硬件結合進行方案驗證，利用STEP7進行軟件編程， 使用PLCSIM進行仿真實驗驗證方案可行性。
利用SIMATIC Manager編寫PLC設計一個8位的密碼鎖，實現(xiàn)對重要場所的安全門禁控制，控制要求如下：
采用鍵盤實現(xiàn)密碼的輸入、設置、復位等操作；
輸入密碼正確時，執(zhí)行開門信號；
密碼輸入錯誤三次以上時，報警燈閃爍，密碼輸入錯誤5次以上時鎖定鍵盤，同時警鈴響起，報警燈亮；
在密碼輸入正確后，可以允許重置密碼、復位密碼操作。
2.2    設計目標
通過對8位密碼鎖的設計實踐，將對以往課內(nèi)學習的只是進行鞏固與實踐，有助于培養(yǎng)我們對PLC編程的理解與應用，鍛煉我們解決實際工程問題、查閱文獻、產(chǎn)品手冊、圖書資料和書寫技術文檔的能力，并掌握分析問題、解決問題的思路。
基于PLC設計一個8位門禁密碼鎖，該密碼鎖帶有15個按鈕輸入，3個輸出，其中10個輸入按鈕為0~9的數(shù)字密碼輸入，另外5個分別為輸入、確認、復位、更改和重置；3個輸出為門禁電機（開門信號）、蜂鳴器（報警鈴）和報警燈。
2.3    需求分析
在課題要求當中，采用鍵盤實現(xiàn)密碼的輸入、設置、復位等操作。要實現(xiàn)上述控制要求，需要采用PLC，通過梯形圖來完成。PLC輸入端需要接入15個控制按鈕，分別用不同的按鈕代表不同的操作，有輸入、確認、0~9的數(shù)字輸入、復位、更改和重置等操作，按下輸入按鈕，輸入數(shù)字密碼，并對輸入位數(shù)計數(shù)，若密碼輸入中發(fā)現(xiàn)錯誤，可按下復位，清空計數(shù)，允許重新輸入。再按下確認鍵驗證密碼， 輸入密碼正確時，允許修改密碼[10]。
同時要求輸入密碼正確時，執(zhí)行開門信號。在密碼正確后輸出信號控制門禁電機接觸器，以控制門禁電機運行。
要求密碼輸入錯誤三次以上時，報警燈閃爍，密碼輸入錯誤5次以上時鎖定鍵盤，同時警鈴響起，報警燈亮。密碼驗證錯誤時，對其計數(shù)，正確時清零，當達到三次時，輸出脈沖信號，使報警燈閃爍。達到五次時，輸出兩個控制信號，使報警燈常亮，警鈴響起，同時斷開密碼輸入功能，是鍵盤鎖定。
密碼正確后，應允許更改密碼，按下更改后，輸入8位密碼，將作為新的密碼，在一次輸入密碼正確后，允許將密碼重置。以實現(xiàn)課題中要求的在密碼輸入正確后，可以允許重置密碼、復位密碼操作。
根據(jù)上述分析，實現(xiàn)方案應包括硬件方案和軟件方案。硬件方案需要選擇PLC控制器以及相關的低壓電器，并完成電氣控制原理圖、PLC的I/O分配、PLC的接線圖等。軟件方案需要畫時序圖、順序功能框圖，并編寫梯形圖以完成對門禁電機和報警的邏輯控制，并進行仿真和演示驗證。
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8位密碼鎖時序圖.pdf (116.62 KB)

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IO分配表原件.pptx (44.48 KB)

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plc接線圖.pptx (85.23 KB)

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程序設計_順序功能圖原件.pptx (43.1 KB)

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功能框圖.pptx (38.46 KB)

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流程圖.pptx (46.43 KB)

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系統(tǒng)框圖.pptx (115.66 KB)

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硬件.pptx (38.59 KB)

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主接線圖.pptx (37.01 KB)

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編程采用西門子公司的STEP7_V56軟件進行梯形圖的編寫，8位密碼鎖的部分程序及說明，由于其程序的需要，分為OB1、FB1、FC1、FC2[17]。

•    由于需要保存密碼數(shù)據(jù)，密碼鎖的控制程序主要編寫在FB1中：
  

圖 4?5初始化計數(shù)器1、2

網(wǎng)絡1：如圖 4?5所示，初始完成后，進入程序，現(xiàn)將密碼錯誤計數(shù)，與輸入密碼位數(shù)計數(shù)器復位。并置位密碼輸入步，允許密碼輸入。

網(wǎng)絡2：如圖 4?6所示，按下I0.0，進入密碼輸入功能FC1，將輸入的8位密碼保存到a1~a8，8個參數(shù)中，按下I0.1結束輸入。

圖 4?6輸入密碼

圖 4?7 驗證密碼1

圖 4?8驗證密碼2

網(wǎng)絡4：如圖 4?7和圖 4?8所示，按下I0.1，將進入驗證密碼功能FC2，將輸入的8位密碼a1~a8與設置的密碼b1~b8進行對位比較，輸出密碼狀態(tài)標志，為1密碼錯誤，為0密碼正確。

圖 4?9開門

圖 4?10 錯誤計數(shù)

網(wǎng)絡5：如圖 4?9所示，密碼驗證完成后，若密碼正確，置位Q4.0門禁電機啟動。

網(wǎng)絡7：如圖 4?10所示，若密碼錯誤，用計數(shù)器C2對密碼錯誤次數(shù)計數(shù)。

圖 4?11告警處理

網(wǎng)絡8：錯誤3次，啟動報警燈閃爍功能。

網(wǎng)絡9：錯誤5次鎖定鍵盤，警鈴響，警燈常亮。

網(wǎng)絡10：報警燈閃爍。M5.5為CPU的CLOCK MEMORY,M5.5頻率為2Hz，當密碼錯誤5次之后，警鈴響起，會使警燈由閃爍變?yōu)槌Ａ痢?/p>

圖 4?12更改密碼

網(wǎng)絡14:按下I0.3,進入密碼更改，再次調(diào)用FC1，將輸入的8位密碼，保存在b1~b8中。

圖 4?13更改密碼后置位密碼更改標志

網(wǎng)絡15：更改密碼完成后，將密碼已更改標志置1，并置0開門信號，需重新輸入密碼。

圖 4?14重置密碼

網(wǎng)絡16：按下重置按鈕，將初始密碼0~7重置到a1~a8。

•    密碼輸入功能FC1中梯形圖如下：
  

圖 4?15 清空計數(shù)

網(wǎng)絡1：密碼輸入達到8位，復位計數(shù)器，位下一次密碼輸入做好準備。

圖 4?16 密碼輸入掃描1

圖 4?17 密碼輸入掃描2

圖 4?18密碼輸入掃描3

網(wǎng)絡2：對輸入的數(shù)字密碼進行檢測，有一位密碼輸入了，將輸入標志參數(shù)j置1.

圖 4?19輸入計數(shù)

網(wǎng)絡3：將每一位輸入進行計數(shù)，在按下復位按鈕后，復位密碼。

網(wǎng)絡4~11：將輸入的密碼按輸入的先后順序分別輸出給不同的參數(shù)保存。

圖 4?20密碼保存1

圖 4?21 密碼保存2

圖 4?22 密碼保存3

圖 4?23密碼保存4

•    驗證密碼梯形圖FC2如下：
  

圖 4?24 FC2密碼驗證

網(wǎng)絡1~8：將輸入的密碼，按位比較，若錯誤將M1.1置1。

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