PLC對Wiegand34信號接收和處理方法研究

陳赤　肖鐳

摘 要： 為了通過三菱FX2NPLC準確地接收和處理以Wiegand34協議傳送的信息，將Wiegand接口與PLC的輸入X0，X1連接，通過輸入中斷I000，I100結合左移位指令接收Wiegand34信號，并在數據處理中根據所接收到的Wiegand34信息bit33的取值對數據進行修正，最終得到準確完整的數據信息。給出了PLC的程序流程圖和相應的梯形圖程序。經實際應用證明所介紹的方法準確可靠。

關鍵詞： PLC； Wiegand34； 輸入中斷； 程序流程圖

中圖分類號： TN964?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）12?0023?03

Abstract： In order to accurately receive and process information transmitted by Wiegand34 protocol through Mitsubishi FX2NPLC， the Wiegand interface is connected to PLC Input X1 and X2， and the Input interruption I000 and I100 is combined with left shift instruction to receive Wiegand34 signals. In the process of data processing， the data is corrected according to the wiegand34 bit33 value of the received information to obtain accurate and complete data information. The program flow chart of PLC and corresponding ladder diagram are given in this paper. The practical application proves that the method is accurate and reliable.

Keywords： PLC； Wiegand34； input interruption； program flow chart

0 引 言

Wiegand協議是由美國工業安全委員會SIA（Security Industry Association）的隸屬組織訪問控制標準子委員會制定的一個關于存取控制的標準協議。它是一個關于非接觸式IC卡讀寫器接口和輸出的協議。協議中定義了經常應用于控制訪問、安全和其他相關工業領域中讀卡器和控制器之間的接口。這個標準的規范使得讀卡器的設計者和控制器的生產廠商們的工作得以標準化。該協議目前廣泛應用于各類門禁系統中，現在市面上用于身份識別的各種讀卡器、指紋識別器、人臉識別器大多均可以Wiegand26，Wiegand34協議輸出識別信息。其中具有Wiegand34輸出信號的身份識別器有效傳輸的數據為32位，特別適用大容量的信息自動采集和管理的各種管理系統。在這些系統中，有的需要以PLC為中心，進行信息采集，產生控制信號。例如新近開發的實驗室智能管理系統，便是通過PLC接收由身份識別器以Wiegand34格式發送過來的被識別者的十位學號信息，再結合觸摸屏與上位機，自動采集和存儲相關的實驗教學信息，產生各實驗組電源的通斷控制信號[1]。對該類系統而言PLC如何快速準確地接收和處理以Wiegand34協議傳送過來的學號信息是一個關鍵的技術難點。

1 Wiegand接口及其與PLC的連接

Wiegand34格式為：E XXXX XXXX XXXX XXXX YYYY YYYY YYYY YYYY O，其中E為其后面16個比特XXXX XXXX XXXX XXXX的偶校驗，XXXX XXXX XXXX XXXX YYYY YYYY YYYY YYYY為要傳輸的32位數據，O為其前面16個比特YYYY YYYY YYYY YYYY的奇校驗。Wiegand34每次傳輸的有效數據為32位，4個字節。Wiegand接口通常由3根線組成，它們是：數據0（Data0），數據1（Data1）和信號地 （GND）。這3條線負責傳輸Wiegand信號。Wiegand信號數據傳輸使用TTL電平，D0，D1在沒有數據輸出時都保持+5 V高電平。若輸出為0，則D0拉低一段時間，若輸出為1，則D1拉低一段時間。每一位數據的持續時間為50～100 μs，數據間隔1～2 ms，Wiegand信號數據波形圖如圖1所示[2]。

PLC執行用戶程序通常采用循環掃描串行執行的工作方式，這種工作方式要求輸入信號要大于一個掃描周期。而韋根信號的接收對時間的實時性要求比較高，如果用串行執行的工作方式接收會出現丟幀的現象：假設 DATA0為 0 時主程序正在指向其他任務，等主程序執行完該任務時 DATA0 已經變為 1 ，那么這樣就導致了一個 0 b丟了，這樣接收到的數據不但奇偶校驗通不過，且數據必然產生錯誤，所以表現出PLC 接收不到正確的數據。惟一的辦法是采用PLC的另一種工作方式——中斷[3]。以三菱FX2N系列PLC為例，外部輸入中斷對應的外部中斷信號輸入端子的有X0～X5，其中與X0，X1對應的下降沿中斷I00，I10對于輸入中斷的響應時間可達20 μs，可通過輸入中斷I000，I100結合左移位指令接收Wiegand34信號每個 bit（僅僅在中斷里獲得開始接收Wiegand數據標志位還不行，因為這時盡管給開始接收 Wiegand 數據標志位置位了，但是主程序還在執行其他代碼而沒有到達查詢開始接收Wiegand 數據標志位這條指令）。通過X0，X1的下降沿中斷接收Wiegand34信號時，Wiegand接口與三菱FX2N系列PLC間的連接如圖2所示。

2 PLC程序流程圖

除去前后的奇偶校驗位，Wiegand34有效傳輸數據為32位（bit2～bit33），對應的十進制數據范圍為0～4 294 967 295。而在三菱FX2NPLC中在進行32位數據處理時最高位是正負符號位，對應的數據范圍為-2 147 483 648～+2 147 483 648。因此為保證系統的信息容量，在對Wiegand34有效傳輸的32位數據進行接收處理時，當bit33為1時必需對所處理的數據進行相應的修正。Wiegand34信號接收和處理的PLC程序流程圖如圖3所示，接收處理完后的數據最終鎖存在D10～D12中供系統調用[4?10]。

3 PLC梯形圖程序

Wiegand34信號接收和處理的 PLC梯形圖程序如圖4所示[4?10]。

4 結 語

通過對PLC接收處理Wiegand34 信號方法的研究，解決了PLC通過外部中斷方式準確可靠地接收處理Wiegand34 信號的問題。同時考慮到三菱FX2N系列PLC雙字32位的數據處理范圍為-2 147 483 648～+2 147 483 648，而Wiegand34的數據傳送范圍為0～4 294 967 295，在PLC對所接收到的信息進行處理時根據接收到的Wiegand34信號bit33為0或1的情況進行相應的修正，使系統的數據接收處理范圍與Wiegand34相匹配，保證了系統的信息容量。目前該接收處理方面已成功地應用在新近開發成功的實驗室管理系統中。實際應用證明該接收處理方法安全可靠，準確率達100%。

參考文獻

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[10] 賈德勝.PLC應用開發實用子程序[M].北京：人民郵電出版社，2006.

2 PLC程序流程圖

除去前后的奇偶校驗位，Wiegand34有效傳輸數據為32位（bit2～bit33），對應的十進制數據范圍為0～4 294 967 295。而在三菱FX2NPLC中在進行32位數據處理時最高位是正負符號位，對應的數據范圍為-2 147 483 648～+2 147 483 648。因此為保證系統的信息容量，在對Wiegand34有效傳輸的32位數據進行接收處理時，當bit33為1時必需對所處理的數據進行相應的修正。Wiegand34信號接收和處理的PLC程序流程圖如圖3所示，接收處理完后的數據最終鎖存在D10～D12中供系統調用[4?10]。

3 PLC梯形圖程序

Wiegand34信號接收和處理的 PLC梯形圖程序如圖4所示[4?10]。

4 結 語

通過對PLC接收處理Wiegand34 信號方法的研究，解決了PLC通過外部中斷方式準確可靠地接收處理Wiegand34 信號的問題。同時考慮到三菱FX2N系列PLC雙字32位的數據處理范圍為-2 147 483 648～+2 147 483 648，而Wiegand34的數據傳送范圍為0～4 294 967 295，在PLC對所接收到的信息進行處理時根據接收到的Wiegand34信號bit33為0或1的情況進行相應的修正，使系統的數據接收處理范圍與Wiegand34相匹配，保證了系統的信息容量。目前該接收處理方面已成功地應用在新近開發成功的實驗室管理系統中。實際應用證明該接收處理方法安全可靠，準確率達100%。

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2 PLC程序流程圖

除去前后的奇偶校驗位，Wiegand34有效傳輸數據為32位（bit2～bit33），對應的十進制數據范圍為0～4 294 967 295。而在三菱FX2NPLC中在進行32位數據處理時最高位是正負符號位，對應的數據范圍為-2 147 483 648～+2 147 483 648。因此為保證系統的信息容量，在對Wiegand34有效傳輸的32位數據進行接收處理時，當bit33為1時必需對所處理的數據進行相應的修正。Wiegand34信號接收和處理的PLC程序流程圖如圖3所示，接收處理完后的數據最終鎖存在D10～D12中供系統調用[4?10]。

3 PLC梯形圖程序

Wiegand34信號接收和處理的 PLC梯形圖程序如圖4所示[4?10]。

4 結 語

通過對PLC接收處理Wiegand34 信號方法的研究，解決了PLC通過外部中斷方式準確可靠地接收處理Wiegand34 信號的問題。同時考慮到三菱FX2N系列PLC雙字32位的數據處理范圍為-2 147 483 648～+2 147 483 648，而Wiegand34的數據傳送范圍為0～4 294 967 295，在PLC對所接收到的信息進行處理時根據接收到的Wiegand34信號bit33為0或1的情況進行相應的修正，使系統的數據接收處理范圍與Wiegand34相匹配，保證了系統的信息容量。目前該接收處理方面已成功地應用在新近開發成功的實驗室管理系統中。實際應用證明該接收處理方法安全可靠，準確率達100%。

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