基于plc密碼鎖的系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p>　　標 題 ： 基于PLC密碼鎖的系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　系 部： 電力工程系 </p><p>　　專 業(yè)：

2、電氣自動化 </p><p>　　班 級： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　緒論·············

3、3;·······························5</p><p>　　1.1密碼鎖的優(yōu)

4、點····································

5、83;·5</p><p>　　第二章 密碼鎖的硬件設(shè)計·····························

6、··6</p><p>　　2.1 S7—200的系統(tǒng)組成··························6</p>

7、<p>　　2.2 控制要求·································&

8、#183;· 7</p><p>　　2.3 PLC的選型·····························

9、;····· 8</p><p>　　2.4 口分配表··························

10、;·········· 9</p><p>　　2.5 PLC外部接線圖····················&

11、#183;·············11</p><p>　　第三章 密碼鎖的軟件設(shè)計················

12、83;···············12</p><p>　　3.1梯形圖················

13、···························18</p><p>　　3.2程序分析····&#

14、183;····································

15、·19</p><p>　　3.3 程序設(shè)計的局限性和優(yōu)點····························20<

16、/p><p>　　結(jié) 論·································

17、;·················21 </p><p>　　致 辭··············

18、83;································22</p><p>　　

19、【參考文獻】···································

20、3;···········23</p><p>　　基于西門子PLC密碼鎖電氣控制系統(tǒng)的研究</p><p><b>　　中文摘要</b></p><p>　　隨著社會的不斷發(fā)展，電子技術(shù)也獲得了飛速的發(fā)展,在其推動下,現(xiàn)在電子產(chǎn)品幾乎

21、滲透了社會的各個領(lǐng)域,有力地推動了社會生產(chǎn)里的發(fā)展和社會信息化程度的提高,同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進一步提高,產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。</p><p>　　在安全方面,以電子門鎖防盜報警功能的逐漸取代了傳統(tǒng)機械鎖,克服了機械鎖量少、安全性能密碼質(zhì)量較差,使無論在密碼鎖技術(shù)或性能大大提高一步。摘要隨著大規(guī)模集成電路的技術(shù),特別是介紹單片機,出現(xiàn)了帶微處理器的智能鎖,它除具有電子門鎖的功能外,并介紹了智能化管理

22、,專家分析系統(tǒng)等功能,使密碼鎖具有很高的安全性、可靠性,應用越來越廣泛。</p><p>　　隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，特別是單片機的問世，出現(xiàn)了帶微處理器的智能密碼鎖，它除具有電子密碼鎖的功能外，還引入了智能化管理、專家分析系統(tǒng)等功能，從而使密碼鎖具有很高的安全性、可靠性，應用日益廣泛</p><p>　　作為通用電子密碼鎖,主要由三個部分組成:數(shù)字密碼輸入電路、密碼鎖控制電路和密碼

23、鎖顯示電路[8]。作為電子密碼鎖的輸入電路,可供選擇的方案有數(shù)字機械式鍵盤和觸摸式數(shù)字鍵盤等多種</p><p>　　本設(shè)計是采用西門子可編程控制器程序設(shè)計密碼的程序，適用于近20計數(shù)器。組合鎖的外觀設(shè)計類似銀行的自動取款機上的鍵盤。給人的感覺，那種輸入密碼的方法。其實不然，設(shè)計與特點的計數(shù)器，計數(shù)器設(shè)定次數(shù)幾次這樣的相應的關(guān)鍵是幾次。本設(shè)計分為鎖定和解鎖的鏈接鏈接，鏈接六鍵有效鎖，解鎖環(huán)節(jié)設(shè)置七鍵有效，所以解鎖

24、密碼數(shù)字是大于等于六，開鎖密碼大于等于七位數(shù)字。看到數(shù)計數(shù)器集和決定。如果組合鎖報警的話必須先輸入密碼解鎖輸入密碼解鎖后可以解鎖。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】 密碼鎖 可編程序控制器 梯形圖</p><p><b>　　英文摘要</b></p><p>　　With the continuous development of socie

25、ty, the electronic technology also obtained the rapid development, under its impetus, electronic products now almost permeated each domains of the society, effectively promoted the development of social production and so

26、cial information of the extent of the increase, but also makes the modern electronic products to further improve the performance, product update rhythm also more and faster.</p><p>　　In terms of security, el

27、ectronic door lock anti-theft alarm function will gradually replace the traditional mechanical lock, to overcome the mechanical lock, password less safety performance of poor quality, so that no matter in the cipher lock

28、 technology and greatly improves the performance of step. Abstract along with the large scale integrated circuit technology, especially with the emergence of microprocessor chip, intelligent lock, it has high electronic

29、door lock function, and introduced t</p><p>　　With the large-scale integrated circuit technology development, especially the single came out, with the emergence of microprocessor smart locks, it has the elec

30、tronic code lock function, but also the introduction of intelligent management, expert analysis system and other functions, so that the lock has high security, reliability, widely used</p><p>　　As a general

31、purpose electronic locks, mainly consists of three parts: digital cipher input circuit, cipher lock password lock control circuit and display circuit [8 ]. As the electronic password lock input circuit, the options avail

32、able are digital mechanical keyboard and the touch type digital keyboard and other</p><p>　　This design is the use of Siemens programmable controller programming password procedures, applicable to nearly 20

33、counters. Combination lock design similar to a bank automatic teller machine keyboard. Feel to it, the password input method. In fact, the design and characteristics of the counter, the counter set number of several such

34、 corresponding key is several times. The design is divided into the locking and unlocking of the link, link the six keys to effective lock, unlock the link set of se</p><p>　　[ Key words ] password lock PLC

35、ladder diagram</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1電子密碼鎖的優(yōu)點</p><p>　　電子密碼鎖是一種通過密碼輸入來控制電路或是芯片工作，從而控制機械開關(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖任務的電子產(chǎn)品。它的種類很多，有簡易的電路產(chǎn)品，也有基于芯片的性價比較高的產(chǎn)品?，F(xiàn)在應用較廣的電子密碼鎖是以芯

36、片為核心，通過編程來實現(xiàn)的。其性能和安全性已大大超過了機械鎖。用PLC制作的電子密碼鎖具有軟硬件設(shè)計簡單，易于開發(fā)，成本較低，安全可靠，操作方便等特點，可應用于住宅、辦公室的保險箱及檔案柜等需要防盜的場所，有一定的實用性。該電路設(shè)計還具有按鍵有效提示，輸入錯誤提示，控制開鎖電平，控制報警電路，修改密碼等多種功能?？稍谝馔庑姑艿那闆r下隨時修改密碼。保密性強，靈活性高，特別適用于家庭、辦公室、學生宿舍及賓館等場所。</p>&

37、lt;p>　　第二章 密碼鎖的硬件設(shè)計</p><p>　　2.1 S7—200PLC的系統(tǒng)組成</p><p>　　一．S7—200 的系統(tǒng)基本構(gòu)成</p><p>　　西門子S7 - 200系列是幾年前公司推出的小變量程序控制器,控制可以是單一的,也可以進行輸入|輸出和擴展功能塊。S7 - 200屬的整體結(jié)構(gòu),其價格低,結(jié)構(gòu)緊湊,可靠性高,運行速度快,一個

38、非常豐富的指令集,具有強大的各種綜合職能和實時的特點,具有較高的性能價格比。根據(jù)控制大小的(即輸入|輸出點的多少),可以選擇相應的CPU的。除了CPU221以外,其他的主機都能系統(tǒng)功能擴展的規(guī)模,不太大的控制領(lǐng)域是一個理想的控制設(shè)備。</p><p>　　與其它PLCS7 - 200系統(tǒng)的基本組成是由主程序和子程序還有中斷程序組成。在需要系統(tǒng)擴展系統(tǒng)組成,也可以包括:數(shù)字的數(shù)量擴張單元模塊,模塊的數(shù)量擴張單元模塊

39、、通信模塊、網(wǎng)絡設(shè)備、人機界面(HMI)等。</p><p><b>　　二、主機單元</b></p><p>　　S7—200的主機單元的CPU共有兩個系列：CPU21X及CPU22X。CPU21X系列包括CPU212，CPU214，CPU215，CPU216，CPU22X系列包括CPU222，CPU224，CPU226，CPU226XM。由于CPU21X系列屬于S

40、7—200的第一代產(chǎn)品，不再做具體介紹。</p><p><b>　　CPU226</b></p><p>　?、?4輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O點；</p><p>　?、诳蛇B接7個擴展模塊單元，最大可擴展至248個數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O；</p><p>　?、?3KB的程序和數(shù)據(jù)存儲器空間；<

41、;/p><p>　?、?個獨立的30 KHZ的高速計數(shù)器，2路獨立的20KHZ的高速脈沖輸出；</p><p>　?、菥哂蠵ID控制器；</p><p>　?、?個RS—485 通信/編程口；</p><p>　　⑦具有多點接口（Multi Point Interface，MPI）通信協(xié)議；</p><p>　?、嗑哂悬c對

42、點（Point to Point Interface，PPI）通信協(xié)議； </p><p>　?、峋哂凶杂赏ㄟ^信口； </p><p>　?、釯/O端子排可以很容易地整體拆除；</p><p><b>　　2.2 控制要求</b></p&

43、gt;<p>　　1).如圖2-1所知，密碼鎖共有14個按鍵，分別為：啟動按鈕SB1，停止按鈕SB12，復位按鈕SB13，未知按鈕（主人知道它的作用）SB14，按鈕0，按鈕1，按鈕2，按鈕3，按鈕4，按鈕5，按鈕6，按鈕7，按鈕8，按鈕9。 </p><p>　　2)．系統(tǒng)按啟動按鈕后，開鎖開始，順序依次輸入正確的密碼，否則累計3次輸入錯誤密碼不能再輸入，此時報警接通并開始報

44、警，時間為1分鐘。按照順序和按壓次數(shù)依次按下6個按鈕完成輸入，然后執(zhí)行開鎖動作。 </p><p>　　圖2-1密碼鎖面板圖</p><p>　　3)．當不小心按錯密碼時可按一下復位按鈕重新輸入密碼，有3次機會，　達到3次輸入

45、錯誤的密碼報警器開始報警。</p><p>　　4)．因為不能輸入開鎖密碼，只有當主人來了以后按一下未知按鈕SB14，然后輸入解鎖密碼即可解除鎖定，然后再輸入正確的開鎖密碼即可開鎖。 </p><p>　　2.3 PLC的選型 </p>

46、;<p>　　由于PLC種類繁多，各種型號都有其一定的應用環(huán)境，因此在選用時要多加比較，合理選擇，以期獲得最佳的性價比隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC產(chǎn)品的種類也越來越多。不同型號的PLC其結(jié)構(gòu)形式，指令系統(tǒng)，編程方式，價格等各有不同使用的場合也各有側(cè)重。因此，合理選用PLC，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標有重要意義。PLC的選擇主要從機型。容量。輸入輸出模塊，電源模塊，特殊功能模塊，通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮，即下

47、面對于幾個重要的方面進行選擇。 </p><p><b>　　1．I/O的確定 </b></p><p>　　盲目選擇點數(shù)多的機型會造成浪費。要先弄清楚控制系統(tǒng)的輸入輸出的總點數(shù)，再按實際所需總點數(shù)的15%-20%留出備用量為系統(tǒng)的改造等留出余 地，后確定所需PLC的點數(shù)，I/O點數(shù)也是P

48、LC系統(tǒng)規(guī)模大小的量度：</p><p>　　I/O口總數(shù)=（輸入總數(shù)+輸出總數(shù)）* 20%+輸入總數(shù)+輸出總數(shù)</p><p><b>　　=21</b></p><p><b>　　2．存儲容量的選擇</b></p><p>　　對于用戶存儲量只能作粗略的估算，在反對開關(guān)量進行控制的系統(tǒng)中，可以

49、用輸入總點數(shù)乘10字/點+輸出總點數(shù)乘5字/點估算；最后，一般按估算容量的100%-200%留有裕量。對于缺乏經(jīng)驗的設(shè)計者來說，選擇容量時留有的裕量應大些即計算如下：</p><p>　　存儲容量=（輸入總數(shù)*5+輸出總數(shù)*8+計數(shù)器定時器總數(shù)*4）*(1+200%)</p><p><b>　　=567字</b></p><p>　　3．I/

50、O模塊的選擇 </p><p>　　在PLC控制系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)生產(chǎn)機械的控制；需要將對象的各種測量參數(shù)，按要求的方式送入PLC。PLC經(jīng)過計算處理后再將結(jié)果以數(shù)字量的形式輸出，此時也把該輸出變換為適合于生產(chǎn)機械控制的量。輸入模塊選擇是應考慮：輸入信號的不同即數(shù)字量和模擬量；根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備模塊之間的距離進行選擇，一般為５Ｖ，１２Ｖ，和２４Ｖ直流電源。</p><p>　　輸出模塊有繼電器，晶

51、體管和晶閘管３種工作方式，繼電器輸出用于交直流負載，其特點帶負載能力強，但動作頻率與相應慢。</p><p>　　綜上所述輸入模塊為數(shù)字量輸入用２４Ｖ直流電源供電，輸出模塊是選用繼電器輸出。</p><p>　　綜上所述分析得，選擇的PLC為西門子，類型為S7—200系列CPU226,為整體式</p><p>　　2.4 I/O口分配表</p><

52、;p>　　根據(jù)控制要求及2.2節(jié)輸入輸出得到選擇，確定輸出輸入的PLC地址，及其各個按鍵的功能。如表（1）所示I/O口分配表。</p><p><b>　　I/O口分配表</b></p><p>　　表（1） I/O口分配表</p><p>　　圖（2-1）PLC外部接線圖</p><p>　　2.5 PLC外部接

53、線圖</p><p>　　根據(jù)控制要求及I/O口分配表畫出的PLC外部接線圖。如圖（2-1）所示</p><p>　　注：其中功能欄里面按鈕0—按鈕9的功能是輸入密碼用的，它們分別代表數(shù)字鍵上的0—9。啟動按鈕起到輸入密碼的開始，必須先按一下啟動按鈕才能輸入密碼。停止按鈕的作用是當開鎖程序結(jié)束的時候按一下停止按鈕，開鎖程序結(jié)束開鎖，起到省電的作用。復位按鈕的作用是當輸入密碼錯誤的時候按一下

54、復位按鈕，輸入的密碼全部復位，然后重新輸入密碼，每復位一次的同時報警計數(shù)器技術(shù)次計數(shù)一次，累計計數(shù)三次后報警。其中有個未知按鈕#，它其實就是解鎖開關(guān)，只是在鍵盤上顯示的是#，未標明它的作用，只有主人知道。開鎖線圈代表的是一個接觸器，它控制門閂上的開鎖電磁閥，當開鎖線圈Y1得電時電磁閥動作開鎖。報警器就是報警裝置。按鈕指示燈當每按一下按鍵的時候指示燈都會亮一下，起到證明接通電路的作用。</p><p>　　第三章

55、密碼鎖的軟件設(shè)計</p><p><b>　　3.1梯形圖</b></p><p>　　如圖3-1所示，程序梯形圖為：</p><p>　　圖3-1 程序梯形圖</p><p><b>　　3.2 程序分析</b></p><p>　　1.按下I0.0，M0.0觸點閉合，系統(tǒng)

56、啟動可按動輸入鍵進行輸入。</p><p>　　接著按下I0.2 2次，C0K2計數(shù)繼電器計數(shù)2次。接通C0，C0計數(shù)器也將接通在下一位的觸點C0閉合。</p><p>　　接著按下I0.3 3次，C1K3計數(shù)繼電器計數(shù)3次。接通C1，C1計數(shù)器工作,也將接通在下一位的觸點C1閉合。</p><p>　　接著按下I0.4 4次，C2K4計數(shù)器計數(shù)4次，接通C2，C2

57、計數(shù)器工作，也將接通在下一個的觸點C2閉合。</p><p>　　接著按動I0.5 5次，C3K5計數(shù)器計數(shù)5次，接通C3，C3計數(shù)繼電器工作，也將接通在下一位的觸點C3閉合。</p><p>　　接著按動I0.6 6次，C4K6計數(shù)器計數(shù)6次，接通C4，C4計數(shù)繼電器工作，也將接通在下一位的觸點才C4閉合。</p><p>　　接著按動I0.7 7次，C5K7計數(shù)

58、器計數(shù)7次，接通C5，C5計數(shù)繼電器工作，也將接通在下一位的觸點才C5閉合。</p><p>　　2.0-9這10個按鈕都并聯(lián)在指示燈上每按動一下這10個中的任意一個指示燈都會亮一下。這是為了讓開鎖的人知道按了一下是否接通了一次，起到確定按鈕是否接通的目的。</p><p>　　3.如果按以上的程序輸入正確的密碼，則立即開鎖。若不是正確的密碼，沒輸入一次錯誤后必須要按一下復位按鈕才能重新輸

59、入六位數(shù)的密碼，否則達不到開鎖的目的。在每復位一次的同時計數(shù)器C6就技術(shù)一次，直到累計錯誤的次數(shù)達到3次，此時報警器報警，報警時間為一分鐘。</p><p>　　4.主人回來后，按下解鎖開關(guān)I1.5，解鎖開始主人需按類似以上輸入密碼的形式輸入解鎖密碼。過程如下：I0.2按2次，接著I0.5按5次，接著I0.3按3次，接著I0.6按6次，接著I0.4按4次，接著I1.0按8次，接著I0.7按7下，此過程必須是按照這

60、個順序按才能解鎖，否則無效。</p><p>　　5.此程序可以任意修改密碼，改密碼的方法有兩種：一，把每個按鈕的位置交換一下，就可以達到了輸入順序的改變。例如I0.2和I0.3按鈕交換一下，就必須先按I0.3 2次后再按I0.2 3次才能繼續(xù)向下執(zhí)行，否則就會錯誤。二，可以改變計數(shù)器的計數(shù)次數(shù)，也可以達到修改密碼的目的。</p><p>　　因為本設(shè)計用的是計數(shù)器。假如來個小孩隨便瞎按，

61、只要不按到復位按鈕也有機會被打開，只要按的次數(shù)達到要求。所以在每個開鎖部分的計數(shù)器后面各加一個計數(shù)器，加的計數(shù)器設(shè)計的次數(shù)都比原來的多一次，一旦有人瞎按超過次數(shù)就接通計數(shù)器C6，累計三次就報警。這樣又起到密碼保護的作用，安全系數(shù)更高。</p><p>　　3.3 程序設(shè)計的優(yōu)缺點</p><p>　　本設(shè)計的特點就是程序太長，使用計數(shù)器的數(shù)量太多，在輸入密碼的時候設(shè)計的密碼位數(shù)比較多，很容

62、易輸錯密碼。因為考慮到如果有小孩在那瞎按，只要按的次數(shù)超過設(shè)定的次數(shù)且不按到復位鍵，完全有可能把鎖打開，畢竟這種幾率還是有的。所以在開鎖程序里有分別另外加了六個計數(shù)器次數(shù)都比前一個多一次，但考慮到計數(shù)器用的太多，所以解鎖程序里就沒有再加更多計數(shù)器，這里就存在一定的局限性，也是需要改進的地方。改密碼只能通過改動程序中計數(shù)器的技術(shù)次數(shù)來改密碼，不能通過按鍵改動密碼。</p><p>　　不過本程序也有一定的優(yōu)點，例如

63、密碼位數(shù)可以任意改動，密碼位數(shù)為六位以上，和一般概念上的密碼鎖有所不同，安全系數(shù)比較高。</p><p><b>　　小結(jié)</b></p><p>　　本設(shè)計使我學到了很多東西，特別是在想問題方面考慮的都特別的全面周到，增強了我的邏輯思維能力，同時對這三年所學習的東西有了新的回顧，也對西門子系列的一些PLC有了新的認識根據(jù)自己所需要到達的要求來選PLC知道如何去選所需

64、要的類型的PLC。</p><p>　　在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。同時也養(yǎng)成成了獨立分析﹑解決問題的習慣，同時也具備了一定的團隊合作精神，更重要的是，嚴謹?shù)膶W風和端正的學習態(tài)度塑造了我樸實、穩(wěn)重、創(chuàng)新的性格特點。</p>

65、<p><b>　　致謝</b></p><p>　　三年的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我感謝我的爸爸媽媽、焉得諼草、言樹之背、養(yǎng)育之恩、無以回報、你們永遠健康快樂是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯謝意！ </p>

66、<p>　　同時也感謝學院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計的環(huán)境。 </p><p>　　最后再一次感謝所有在畢業(yè)設(shè)計中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學，以及在設(shè)計中被我引用或參考的論著的作者。</p><p>　　在此要感謝我們的指導老師對我悉心的指導，感謝老師們給我的幫助。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱

67、辛，但收獲同樣巨大。</p><p>　　在本設(shè)計的編寫過程中還得到了王全亮老師的大力支持，在此一同表示感謝。</p><p><b>　　【參考文獻】</b></p><p>　　[1] 孫振強.可編程控制器原理及教程[M].北京：清華大學出版社，2009</p><p>　　[2] 王兆明.可編程控制器原理、應用與實

68、訓[M].北京：機械工業(yè)出版社,2008</p><p>　　[3] 許謬.電機與電氣控制技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社,2008</p><p>　　[4] 許謬,王淑英.電器控制與PLC控制技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社,2008</p><p>　　[5] 祖龍起,劉仁杰,孫乃凌.一種新穎的電子密碼鎖[J].電子世界,2001,(10)</p>