基于PLC的密码锁控制系统的设计
2022-06-08
1密码锁控制系统的控制要求
密码锁是一种通过密码输入来控制电路或芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。以一储物柜的密码锁控制系统为例，选用西门子S7-200PLC作为控制器，通过编程来实现如下要求：（1）系统正常无操作时，七段码LED显示"0"，等待开锁。（2）开锁条件：密码为1345。按顺序按下SB0按钮1次，SB1按钮3次，SB2按钮4次，SB3按钮5次；按下确认键SB5，电磁阀动作，密码锁打开，7S后复位。当输入有误时，按下撤销键SB6，可以重新开始开锁操作。（3）当输入密码与设定的密码不符合时，并按下确认键后，报警灯亮蜂鸣器响，七段码LED显示"F"并闪烁，7S后复位。
2系统硬件电路的设计
密码锁控制系统由S7-200PLC、键盘输入单元、密码锁执行单元、报警单元组成。键盘输入单元由四个按钮（SB0-SB3）分别表示数字的个位、十位、百位、千位。SB5为确认键，SB6为撤销键。密码显示单元由七段码LED实现，系统运行时LED数码管实时显示数字。密码锁执行单元由电磁阀YV和机械机构组成。报警单元由报警指示灯HL和蜂鸣器HA组成，当输入的密码与设置的密码不一致时，启动报警电路。将输入设备个位按钮、十位按钮、百位按钮、千位按钮、确认按钮、取消按钮依次与输入点I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I1.0、I1.1相连接；将LED数码管的七段、报警用灯、蜂鸣器、电磁阀依次与输出点Q0.0～Q0.6、Q1.0、Q1.1、Q1.2相连接。
3系统程序设计
密码锁系统程序包括：键盘输入单元程序、密码显示单元程序、密码执行单元程序。
键盘输入单元程序将按键的按压次数通过译码指令转换为相应继电器的状态位动作。密码显示单元程序用七段码指令将十进制转换为七段码，并通过LED显示。密码执行单元程序用于判断输入值与设定值是否一致，密码符合时电磁阀动作。
如图1-1中，网络1-8为键盘输入单元程序，网络1-4设置了个位、十位、百位、千位有效输入标志信号M0.0、M0.1、M0.2、M0.3，这四个位信号作为后续的LED实时显示的条件，网络5-8为个位、十位、百位、千位按钮累计按键次数，其结果分别存入计数器C20、C21、C22、C23。
网络9-17为密码显示单元程序。先将计数器的计数值暂存如AC1，再通过段码指令将AC1中的数值，段码输出结果给QB0，驱动LED数码管显示数字。同时将个位计数器C20十位计数器C21、百位计数器C22、千位计数器C23传送至VW100、VW200、VW300、VW400，再通过网络14-17的解码程序，将VB101、VB201、VB301、VB401经译码指令解码结果传送至MW2、MW4、MW6、MW8，为后面的密码验证信号编程做准备。
网络18-26为密码执行单元程序。设定密码验证标志信号M6.0，依据控制要求，设定的密码为1345，则推断M3.4=1，M5.4=1，M7.3=1，M9.1=1，其程序如网络18。再依次编写密码正确时开电磁阀（如网络19）、密码不正确时报警程序（如网络20）、正确开锁后自动复位程序（如网络21～24）、系统正常无操作显示程序（如网络25）、系统密码错误显示程序（如网络26）。
4总结
利用PLC控制的密码锁控制系统，硬件电路简洁且可靠性高，通过编写控制程序实现控制要求，经过调试达到预期要求，该系统能够保证密码锁长期稳定运行，系统具有灵活性，可以适应控制要求的变化。
[参考文献]
[1]梅丽凤.电气控制与PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，2011.
[2]王建.PLC操作实训.北京：机械工业出版社，2007.
密码锁是一种通过密码输入来控制电路或芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。以一储物柜的密码锁控制系统为例，选用西门子S7-200PLC作为控制器，通过编程来实现如下要求：（1）系统正常无操作时，七段码LED显示"0"，等待开锁。（2）开锁条件：密码为1345。按顺序按下SB0按钮1次，SB1按钮3次，SB2按钮4次，SB3按钮5次；按下确认键SB5，电磁阀动作，密码锁打开，7S后复位。当输入有误时，按下撤销键SB6，可以重新开始开锁操作。（3）当输入密码与设定的密码不符合时，并按下确认键后，报警灯亮蜂鸣器响，七段码LED显示"F"并闪烁，7S后复位。
2系统硬件电路的设计
密码锁控制系统由S7-200PLC、键盘输入单元、密码锁执行单元、报警单元组成。键盘输入单元由四个按钮（SB0-SB3）分别表示数字的个位、十位、百位、千位。SB5为确认键，SB6为撤销键。密码显示单元由七段码LED实现，系统运行时LED数码管实时显示数字。密码锁执行单元由电磁阀YV和机械机构组成。报警单元由报警指示灯HL和蜂鸣器HA组成，当输入的密码与设置的密码不一致时，启动报警电路。将输入设备个位按钮、十位按钮、百位按钮、千位按钮、确认按钮、取消按钮依次与输入点I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I1.0、I1.1相连接；将LED数码管的七段、报警用灯、蜂鸣器、电磁阀依次与输出点Q0.0～Q0.6、Q1.0、Q1.1、Q1.2相连接。
3系统程序设计
密码锁系统程序包括：键盘输入单元程序、密码显示单元程序、密码执行单元程序。
键盘输入单元程序将按键的按压次数通过译码指令转换为相应继电器的状态位动作。密码显示单元程序用七段码指令将十进制转换为七段码，并通过LED显示。密码执行单元程序用于判断输入值与设定值是否一致，密码符合时电磁阀动作。
如图1-1中，网络1-8为键盘输入单元程序，网络1-4设置了个位、十位、百位、千位有效输入标志信号M0.0、M0.1、M0.2、M0.3，这四个位信号作为后续的LED实时显示的条件，网络5-8为个位、十位、百位、千位按钮累计按键次数，其结果分别存入计数器C20、C21、C22、C23。
网络9-17为密码显示单元程序。先将计数器的计数值暂存如AC1，再通过段码指令将AC1中的数值，段码输出结果给QB0，驱动LED数码管显示数字。同时将个位计数器C20十位计数器C21、百位计数器C22、千位计数器C23传送至VW100、VW200、VW300、VW400，再通过网络14-17的解码程序，将VB101、VB201、VB301、VB401经译码指令解码结果传送至MW2、MW4、MW6、MW8，为后面的密码验证信号编程做准备。
网络18-26为密码执行单元程序。设定密码验证标志信号M6.0，依据控制要求，设定的密码为1345，则推断M3.4=1，M5.4=1，M7.3=1，M9.1=1，其程序如网络18。再依次编写密码正确时开电磁阀（如网络19）、密码不正确时报警程序（如网络20）、正确开锁后自动复位程序（如网络21～24）、系统正常无操作显示程序（如网络25）、系统密码错误显示程序（如网络26）。
4总结
利用PLC控制的密码锁控制系统，硬件电路简洁且可靠性高，通过编写控制程序实现控制要求，经过调试达到预期要求，该系统能够保证密码锁长期稳定运行，系统具有灵活性，可以适应控制要求的变化。
[参考文献]
[1]梅丽凤.电气控制与PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，2011.
[2]王建.PLC操作实训.北京：机械工业出版社，2007.