基于PLC的密碼鎖設計研究

謝述雙 周明理

摘要：隨著科技的發展，傳統鎖具技術在安全性能以及應用上已經難以滿足社會需求，密碼鎖的研發更加符合人們的使用需求。基于此，本文重點探究基于PLC系統控制核心的密碼鎖設計實現路徑。

關鍵詞：PLC;密碼鎖;設計

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）09-0163-02

1 系統結構和控制要求分析

1.1 按鍵數字為1系統控制確認設計

PLC密碼鎖電源開啟后，按鍵數字為1時，經確認后數字1和系統控制程序的比較指令中初始設置密碼數字1進行代數對比，若數值相同，M1電路接通，進入下一密碼數字指令比較程序，等待下一數字指令出現繼續執行數字與指令程序內的數字對比。若數值不同，則為按鍵數字不是1，出現指令程序數字與按鍵數字對比結果出現差值，此時根據數字比較結果大小，控制電路M0或M5接通，系統控制程序無法接入下一階段。

1.2 按鍵數字為2系統控制確認設計

當按鍵數字為2時，經確認后數字2和系統控制程序的比較指令中數字2進行代數對比，若數值相同，則M3電路接通，進入下一密碼數字指令比較程序，等待下一階段的數字選擇和程序執行，若按鍵數字不是2，則指令程序結果與按鍵數字產生對比差值，根據數字比較結果大小，控制電路M6或M7接通，系統控制程序無法進入下一階段。

1.3 按鍵數字為3系統控制確認設計

當按鍵數字為3時，經確認后數字3和系統控制程序的比較指令中數字3進行代數對比，若數值相同，則M4電路接通，進入下一密碼數字指令比較程序，等待下一階段的數字選擇和程序執行，若按鍵數字不是3，則指令程序結果與按鍵數字產生對比差值，根據數字比較結果大小，控制電路M8或M9接通，系統控制程序無法進入下一階段。

2 密碼鎖I/O口的PLC選型估算

2.1 I/O口估算的點數選擇

在確定和分配I/O口的選擇過程中，針對I/O口點數的估算要考慮預留適當的余量，一般是在依據統計估算過后的輸入輸出點數的基礎上，在擴展10%～20%可供輸入輸出的點數余量，以此作為I/O口的輸入輸出點數估算基準值。而根據PLC密碼鎖設計的實際需求不同，在選擇PLC類型時，可選用輸入點數大于18，輸出點數大于5的PLC類型可有效滿足設計需求，而針對PLC密碼鎖在實際生產制造過程中和使用中的具體需求以及設計生產的經濟性方面，可通過價格比較采購較為合適的PLC電子構件，在采購過程中，應根據不同的設備生產商PLC產品的輸入輸出特點，對估算點數進行適當的選擇和調整。

2.2 I/O口估算的內存選擇

PLC密碼鎖在設計I/O口的過程中，針對PLC存儲器的選擇主要是基于內存容量，這在PLC密碼鎖I/O口的確定過程中，沒有具體的內存估算公式，在查閱相關資料的過程中，針對PLC密碼鎖設計的具體需求不同，儲存器內存的估算公式也具有較大的差異，沒有普適性特征。但在估算過程中，基本按照PLC數字量I/O的輸入輸出點數的10～15倍估算，在加上模擬I/O點數的100倍左右估算存儲器內存容量的總字數。此外，還會在此內存容量的基礎上增加約25%的內存余量，便于后續應用拓展使用，若是I/O口只具備基礎應用功能，在點數充足的情況下，PLC設備儲存器的內容容量足夠使用。

3 系統硬件電路設計

本文所PLC密碼鎖的系統硬件電路設計以三菱PLC為例，PLC密碼鎖的控制系統硬件電路設計分為按鍵數字輸入單元、系統執行單元、警報單元等幾部分構成。數字鍵盤單元主要由四個程序模塊組成，通過SB1～SB4分別表示數字鍵盤的個位、十位、百位和千位，SB0表示重置程序模塊，SB5表示確認鍵程序模塊，SB6表示撤銷鍵程序模塊。密碼顯示單元由LED顯示屏顯示密碼按鍵數字。系統執行單元由電磁閥和內部機械部件構成。警報單元由警報程序模塊、指示燈構成。當密碼輸入與設置密碼不同時，警報單元通過警報程序模塊啟動警報電路，指示燈和蜂鳴器開始工作。當數字鍵盤單元的個位、十位、百位以及千位等四個程序模塊以及確認鍵程序模塊和撤銷鍵程序模塊啟東時，輸入電路連接I/0.1～I/0.6。密碼顯示單元、系統執行單元以及警報單元中的LED顯示屏、電磁閥、警報指示燈等器件的電路分別連接S1.0～S1.3。

4 系統控制程序設計

4.1 按鍵數字1時，確認SB5

數字鍵盤輸入數字1時，X0接通，經SB5確認鍵完成確認后，X0=1，系統執行單元中K0X0二進制數值與D1十進制數值做比較，此時M0～M3被占用，若比較結果相同，系統執行M1，表現為M1指令通過，電路連通，系統正常執行進入下一階段程序。若比較結果不同，則鍵盤按鍵數字與實際密碼設定不符，根據比較結果大小，執行M0或M5指令，系統執行程序中無M0和M5對應執行命令，顯示無法進入下一階段[1]。

4.2 按鍵數字2時，確認SB5

數字鍵盤輸入數字2時，X1接通，經SB5確認鍵完成確認后，X1=1，系統執行單元中K1X1二進制數值與D2十進制數值做比較，此時M4～M6被占用，若比較結果相同，系統執行M2，表現為M2指令通過，電路連通，系統正常執行進入下一階段程序。若比較結果不同，則鍵盤按鍵數字與實際密碼設定不符，根據比較結果大小，執行M6或M7指令，系統執行程序中無M6和M7對應執行命令，顯示無法進入下一階段。

4.3 按鍵數字3時，確認SB5

數字鍵盤輸入數字3時，X2接通，經SB5確認鍵完成確認后，X2=1，系統執行單元中K2X2二進制數值與D3十進制數值做比較，此時M7～M9被占用，若比較結果相同，系統執行M3，表現為M3指令通過，電路連通，系統正常執行進入下一階段程序。若比較結果不同，則鍵盤按鍵數字與實際密碼設定不符，根據比較結果大小，執行M8或M9指令，系統執行程序中無M8和M9對應執行命令，顯示無法進入下一階段[2]。

4.4 按鍵數字4時，確認鍵SB5

數字鍵盤輸入數字4時，X3接通，經SB5確認鍵完成確認后，X3=1，系統執行單元中K3X3二進制數值與D4十進制數值做比較，此時M11～M13被占用，若比較結果相同，系統執行M4，表現為M4指令通過，電路連通，系統正常執行進入下一階段程序。若比較結果不同，則鍵盤按鍵數字與實際密碼設定不符，根據比較結果大小，執行M11或M12指令，系統執行程序中無M11和M12對應執行命令，此時密碼顯示單元啟動在LED顯示屏顯示密碼輸入錯誤，密碼鎖無法打開。

4.5 延時自動閉鎖與撤銷程序

在密碼輸入正確情況下，系統執行單元正常執行開鎖程序，電磁閥連接內部機械部件電路連通，密碼鎖開啟，開啟后密碼鎖進行系統復位結果對比，啟動3S延時，延時后M0啟動，密碼鎖關閉，MO～M12中所有結果復位，完成系統開鎖程序重置。若在此過程中，密碼輸入錯誤超過3次則啟動警報系統，指示燈電路通路，密碼輸入正確自動關閉。開鎖過程中，若按鍵操作失誤，可選擇啟動重置程序SB0重新輸入正確密碼執行開鎖操作。

5 結語

綜上所述，通過本文研究，希望為電子密碼鎖設計領域提供參考借鑒，促進電子密碼鎖技術的發展。

參考文獻

[1] 謝富珍.基于PLC的密碼鎖控制系統的設計[J].無線互聯科技，2016（10）：53.

[2] 吳慧君，韓志引.基于PLC和組態王的密碼鎖控制系統設計[J].數字技術與應用，2015（6）：9.

Abstract：With the development of technology， traditional lock technology has been difficult to meet social needs in terms of safety performance and application， the development of password locks is more in line with people's needs. Based on this， this paper focuses on the design and implementation of password lock based on the control core of PLC system.

Key words：PLC; password lock; design