毕业设计（论文）基于西门子PLC密码锁电气控制系统的研究

1、基于西门子plc密码锁电气控制系统的研究毕业设计（论文） 标 题 ： 基于plc密码锁的系统设计 学生姓名： 系 部： 计算机与自动化技术 专 业： 自动化 班 级： 08级自动化02班 指导教师： 烟台南山学院学院教务处制 第1章 绪论51.1密码锁的优点5第二章 密码锁的硬件设计62.1 s7200的系统组成62.2 控制要求 72.3 plc的选型 82.4 口分配表 92.5 plc外部接线图11第三章 密码锁的软件设计123.1梯形图183.2程序分析193.3 程序设计的局限性和优点20结 论21 致 辞22【参考文献】23基于西门子plc密码锁电气控制系统的研究中文摘要 随着社会

2、的不断发展，电子技术也获得了飞速的发展,在其推动下,现在电子产品几乎渗透了社会的各个领域,有力地推动了社会生产里的发展和社会信息化程度的提高,同时也使现代电子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快。 在安全方面,以电子门锁防盗报警功能的逐渐取代了传统机械锁,克服了机械锁量少、安全性能密码质量较差,使无论在密码锁技术或性能大大提高一步。摘要随着大规模集成电路的技术,特别是介绍单片机,出现了带微处理器的智能锁,它除具有电子门锁的功能外,并介绍了智能化管理,专家分析系统等功能,使密码锁具有很高的安全性、可靠性,应用越来越广泛。 随着大规模集成电路技术的发展，特别是单片机的问世，出现了带微处

3、理器的智能密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化管理、专家分析系统等功能，从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性，应用日益广泛 作为通用电子密码锁,主要由三个部分组成:数字密码输入电路、密码锁控制电路和密码锁显示电路8。作为电子密码锁的输入电路,可供选择的方案有数字机械式键盘和触摸式数字键盘等多种 本设计是采用西门子可编程控制器程序设计密码的程序，适用于近20计数器。组合锁的外观设计类似银行的自动取款机上的键盘。给人的感觉，那种输入密码的方法。其实不然，设计与特点的计数器，计数器设定次数几次这样的相应的关键是几次。本设计分为锁定和解锁的链接链接，链接六键有效锁，解锁环节设置七键有效，

4、所以解锁密码数字是大于等于六，开锁密码大于等于七位数字。看到数计数器集和决定。如果组合锁报警的话必须先输入密码解锁输入密码解锁后可以解锁。【关键词】 密码锁 可编程序控制器 梯形图英文摘要 with the continuous development of society, the electronic technology also obtained the rapid development, under its impetus, electronic products now almost permeated each domains of the society, effective

5、ly promoted the development of social production and social 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. in terms of security, electronic door lock anti-theft alarm function wi

6、ll 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 technology and greatly improves the performance of step. abstract along with the large scale integrated circuit technology, es

7、pecially with the emergence of microprocessor chip, intelligent lock, it has high electronic door lock function, and introduced the intelligent management, expert analysis system and other functions, the code lock with high security, reliability, is applied widely more and more. with the large-scale

8、 integrated circuit technology development, especially the single came out, with the emergence of microprocessor smart locks, it has the electronic code lock function, but also the introduction of intelligent management, expert analysis system and other functions, so that the lock has high security,

9、 reliability, widely usedas a general 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 available are digital mechanical keyboard and the

10、 touch type digital keyboard and other this design is the use of siemens programmable controller programming password procedures, applicable to nearly 20 counters. combination lock design similar to a bank automatic teller machine keyboard. feel to it, the password input method. in fact, the design

11、and characteristics of the counter, the counter set number of several such 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 seven keys to effective, so the unlock code number is greater t

12、han or equal to six, the unlocking code is greater than or equal to seven digits. see the counter sets and decision. if the combination lock alarm words must first enter a password to unlock the input after unlocking code can unlock. key words password lock plc ladder diagram第一章 绪论1.1电子密码锁的优点 电子密码锁是

13、一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。其性能和安全性已大大超过了机械锁。用plc制作的电子密码锁具有软硬件设计简单，易于开发，成本较低，安全可靠，操作方便等特点，可应用于住宅、办公室的保险箱及档案柜等需要防盗的场所，有一定的实用性。该电路设计还具有按键有效提示，输入错误提示，控制开锁电平，控制报警电路，修改密码等多种功能。可在意外泄密的情况下随时修改密码。保密性强，灵活性高，特别适用于家庭、办公室、学生宿舍及宾馆等场所

14、。第二章 密码锁的硬件设计2.1 s7200plc的系统组成一s7200 的系统基本构成西门子s7 - 200系列是几年前公司推出的小变量程序控制器,控制可以是单一的,也可以进行输入|输出和扩展功能块。s7 - 200属的整体结构,其价格低,结构紧凑,可靠性高,运行速度快,一个非常丰富的指令集,具有强大的各种综合职能和实时的特点,具有较高的性能价格比。根据控制大小的(即输入|输出点的多少),可以选择相应的cpu的。除了cpu221以外,其他的主机都能系统功能扩展的规模,不太大的控制领域是一个理想的控制设备。 与其它plcs7 - 200系统的基本组成是由主程序和子程序还有中断程序组成。在需要系

15、统扩展系统组成,也可以包括:数字的数量扩张单元模块,模块的数量扩张单元模块、通信模块、网络设备、人机界面(hmi)等。二、主机单元s7200的主机单元的cpu共有两个系列：cpu21x及cpu22x。cpu21x系列包括cpu212，cpu214，cpu215，cpu216，cpu22x系列包括cpu222，cpu224，cpu226，cpu226xm。由于cpu21x系列属于s7200的第一代产品，不再做具体介绍。cpu22624输入/16输出共40个数字量i/o点；可连接7个扩展模块单元，最大可扩展至248个数字量i/o点或35路模拟量i/o；13kb的程序和数据存储器空间；6个独立的30

16、 khz的高速计数器，2路独立的20khz的高速脉冲输出；具有pid控制器；2个rs485 通信/编程口；具有多点接口（multi point interface，mpi）通信协议；具有点对点（point to point interface，ppi）通信协议； 具有自由通过信口； i/o端子排可以很容易地整体拆除；2.2 控制要求1).如图2-1所知，密码锁共有14个按键，分别为：启动按钮sb1，停止按钮sb12，复位按钮sb13，未知按钮（主人知道它的作用）sb14，按钮0，按钮1，按钮2，按钮3，按钮4，按钮5，按钮6，按钮7，按钮8，按钮9。 2)系统按启动按钮后，开锁开始，顺序依次输

17、入正确的密码，否则累计3次输入错误密码不能再输入，此时报警接通并开始报警，时间为1分钟。按照顺序和按压次数依次按下6个按钮完成输入，然后执行开锁动作。 图2-1密码锁面板图3)当不小心按错密码时可按一下复位按钮重新输入密码，有3次机会，达到3次输入错误的密码报警器开始报警。4)因为不能输入开锁密码，只有当主人来了以后按一下未知按钮sb14，然后输入解锁密码即可解除锁定，然后再输入正确的开锁密码即可开锁。 2.3 plc的选型 由于plc种类繁多，各种型号都有其一定的应用环境，因此在选用时要多加比较，合理选择，以期获得最佳的性价比随着plc技术的发展，plc产品的种类也越来越多。不同型号的plc

18、其结构形式，指令系统，编程方式，价格等各有不同使用的场合也各有侧重。因此，合理选用plc，对于提高plc控制系统的技术经济指标有重要意义。plc的选择主要从机型。容量。输入输出模块，电源模块，特殊功能模块，通信联网能力等方面加以综合考虑，即下面对于几个重要的方面进行选择。 1i/o的确定 盲目选择点数多的机型会造成浪费。要先弄清楚控制系统的输入输出的总点数，再按实际所需总点数的15%-20%留出备用量为系统的改造等留出余 地，后确定所需plc的点数，i/o点数也是plc系统规模大小的量度：i/o口总数=（输入总数+输出总数）* 20%+输入总数+输出总数 =212存储容量的选择 对于用户存储量

19、只能作粗略的估算，在反对开关量进行控制的系统中，可以用输入总点数乘10字/点+输出总点数乘5字/点估算；最后，一般按估算容量的100%-200%留有裕量。对于缺乏经验的设计者来说，选择容量时留有的裕量应大些即计算如下：存储容量=（输入总数*5+输出总数*8+计数器定时器总数*4）*(1+200%) =567字3i/o模块的选择 在plc控制系统中，为了实现生产机械的控制；需要将对象的各种测量参数，按要求的方式送入plc。plc经过计算处理后再将结果以数字量的形式输出，此时也把该输出变换为适合于生产机械控制的量。输入模块选择是应考虑：输入信号的不同即数字量和模拟量；根据现场设备模块之间的距离进行

20、选择，一般为，和直流电源。输出模块有继电器，晶体管和晶闸管种工作方式，继电器输出用于交直流负载，其特点带负载能力强，但动作频率与相应慢。综上所述输入模块为数字量输入用直流电源供电，输出模块是选用继电器输出。综上所述分析得，选择的plc为西门子，类型为s7200系列cpu226,为整体式2.4 i/o口分配表 根据控制要求及2.2节输入输出得到选择，确定输出输入的plc地址，及其各个按键的功能。如表（1）所示i/o口分配表。功能器件plc的地址启动sb1i0.0按钮1sb2i0.2按钮2sb3i0.3按钮3sb4i0.4按钮4sb5i0.5按钮5sb6i0.6按钮6sb7i0.7按钮7sb8i1

21、.0按钮8sb9i1.1按钮9sb10i1.2按钮0sb11i1.3停止按钮sb12i0.1复位按钮sb13i1.4未知按钮#（解锁）sb14i1.5开锁线圈km1y1报警器kay2按钮指示灯hly0i/o口分配表表（1） i/o口分配表图（2-1）plc外部接线图2.5 plc外部接线图根据控制要求及i/o口分配表画出的plc外部接线图。如图（2-1）所示注：其中功能栏里面按钮0按钮9的功能是输入密码用的，它们分别代表数字键上的09。启动按钮起到输入密码的开始，必须先按一下启动按钮才能输入密码。停止按钮的作用是当开锁程序结束的时候按一下停止按钮，开锁程序结束开锁，起到省电的作用。复位按钮的作

22、用是当输入密码错误的时候按一下复位按钮，输入的密码全部复位，然后重新输入密码，每复位一次的同时报警计数器技术次计数一次，累计计数三次后报警。其中有个未知按钮#，它其实就是解锁开关，只是在键盘上显示的是#，未标明它的作用，只有主人知道。开锁线圈代表的是一个接触器，它控制门闩上的开锁电磁阀，当开锁线圈y1得电时电磁阀动作开锁。报警器就是报警装置。按钮指示灯当每按一下按键的时候指示灯都会亮一下，起到证明接通电路的作用。第三章 密码锁的软件设计3.1梯形图如图3-1所示，程序梯形图为：网络1网络2网络3网络4网络5网络6网络7网络8网络9网络10网络11网络12网络13网络14网络15网络16网络17

23、网络18网络19网络20网络21网络22网络23网络24网络25图3-1 程序梯形图3.2 程序分析1.按下i0.0，m0.0触点闭合，系统启动可按动输入键进行输入。接着按下i0.2 2次，c0k2计数继电器计数2次。接通c0，c0计数器也将接通在下一位的触点c0闭合。接着按下i0.3 3次，c1k3计数继电器计数3次。接通c1，c1计数器工作,也将接通在下一位的触点c1闭合。接着按下i0.4 4次，c2k4计数器计数4次，接通c2，c2计数器工作，也将接通在下一个的触点c2闭合。接着按动i0.5 5次，c3k5计数器计数5次，接通c3，c3计数继电器工作，也将接通在下一位的触点c3闭合。接着

24、按动i0.6 6次，c4k6计数器计数6次，接通c4，c4计数继电器工作，也将接通在下一位的触点才c4闭合。接着按动i0.7 7次，c5k7计数器计数7次，接通c5，c5计数继电器工作，也将接通在下一位的触点才c5闭合。2.0-9这10个按钮都并联在指示灯上每按动一下这10个中的任意一个指示灯都会亮一下。这是为了让开锁的人知道按了一下是否接通了一次，起到确定按钮是否接通的目的。3.如果按以上的程序输入正确的密码，则立即开锁。若不是正确的密码，没输入一次错误后必须要按一下复位按钮才能重新输入六位数的密码，否则达不到开锁的目的。在每复位一次的同时计数器c6就技术一次，直到累计错误的次数达到3次，此

25、时报警器报警，报警时间为一分钟。4.主人回来后，按下解锁开关i1.5，解锁开始主人需按类似以上输入密码的形式输入解锁密码。过程如下：i0.2按2次，接着i0.5按5次，接着i0.3按3次，接着i0.6按6次，接着i0.4按4次，接着i1.0按8次，接着i0.7按7下，此过程必须是按照这个顺序按才能解锁，否则无效。5.此程序可以任意修改密码，改密码的方法有两种：一，把每个按钮的位置交换一下，就可以达到了输入顺序的改变。例如i0.2和i0.3按钮交换一下，就必须先按i0.3 2次后再按i0.2 3次才能继续向下执行，否则就会错误。二，可以改变计数器的计数次数，也可以达到修改密码的目的。因为本设计用

26、的是计数器。假如来个小孩随便瞎按，只要不按到复位按钮也有机会被打开，只要按的次数达到要求。所以在每个开锁部分的计数器后面各加一个计数器，加的计数器设计的次数都比原来的多一次，一旦有人瞎按超过次数就接通计数器c6，累计三次就报警。这样又起到密码保护的作用，安全系数更高。3.3 程序设计的优缺点本设计的特点就是程序太长，使用计数器的数量太多，在输入密码的时候设计的密码位数比较多，很容易输错密码。因为考虑到如果有小孩在那瞎按，只要按的次数超过设定的次数且不按到复位键，完全有可能把锁打开，毕竟这种几率还是有的。所以在开锁程序里有分别另外加了六个计数器次数都比前一个多一次，但考虑到计数器用的太多，所以解锁程序里就没有再加更多计数器，这里就存在一定的局限性，也是需要改进的地方。改密码只能通过改动程序中计数器的技术次数来改密码，不能通过按键改动密码。不过本程序也有一定的优点，例如密码位数可以任意改动，密码位数为六位以上，和一般概念上的密码锁有所不同，安全系数比较高。小结本设计使我学到了很多东西，特别是在想问题方面考虑的都特别的全面周到，增强了我的逻辑思维能力，同时对这三年所学习的东西