基于組態(tài)技術(shù)與PLC的密碼鎖控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

龔明

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，可編程控制技術(shù)的不斷發(fā)展，在各行各業(yè)、各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，可編程控制技術(shù)均得到了廣泛的應(yīng)用。可編程控制技術(shù)是我國各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化發(fā)展的重要技術(shù)，對(duì)于其自動(dòng)化生產(chǎn)模式有著極為重要的支撐作用。基于此，本文主要對(duì)組態(tài)技術(shù)及PLC展開了深入的研究，并且設(shè)計(jì)了基于組態(tài)技術(shù)與PLC的密碼鎖控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：組態(tài)技術(shù);PLC;密碼鎖;控制系統(tǒng)

0 ?引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，密碼鎖優(yōu)點(diǎn)眾多，如，方便快捷、使用壽命長、功能完善等，進(jìn)而逐漸得到了普遍的應(yīng)用。組態(tài)技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用相對(duì)較多，其主要功能是用于監(jiān)控。在密碼鎖中應(yīng)用組態(tài)技術(shù)以及PLC可以通過組態(tài)軟件模擬密碼按鍵及相關(guān)指示燈，以此完成對(duì)密碼鎖的控制。本設(shè)計(jì)的核心為可編程邏輯控制器，即PLC。通過設(shè)計(jì)、編程等方式構(gòu)建密碼鎖控制程序，其密碼鎖尚未監(jiān)控程序通過組態(tài)王軟件設(shè)計(jì)，以此滿足對(duì)密碼鎖的控制及監(jiān)控要求。在文中，首先闡述了該密碼鎖控制系統(tǒng)的軟件編程原理以及硬件組成進(jìn)行了全面的介紹，并通過實(shí)際應(yīng)用體現(xiàn)了該密碼鎖控制系統(tǒng)的優(yōu)勢。

1 ?密碼鎖的發(fā)展

PLC是一種可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是一種可編程的儲(chǔ)存器，能夠通過在其內(nèi)部置入變成，來執(zhí)行運(yùn)算、技數(shù)、控制等指令。通過模擬式或者數(shù)字式的輸入、輸出對(duì)各種機(jī)械設(shè)備以及生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。具有易于通信、擴(kuò)張、編程等優(yōu)點(diǎn)，具有較強(qiáng)的控制能力以及較高的可靠性。在工業(yè)控制上有著極為重要的作用，也是工業(yè)生產(chǎn)中的控制核心。因此，PLC技術(shù)被稱為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的四大支柱之一。

西門子對(duì)于我國低壓控制、流程工業(yè)自動(dòng)化、電氣安裝、制造業(yè)自動(dòng)化等各個(gè)領(lǐng)域來說，為其提供可靠、優(yōu)質(zhì)、創(chuàng)新的產(chǎn)品，并為其制定全面、系統(tǒng)的服務(wù)和解決方案。本文主要以西門子公司S7——200系列為例，對(duì)PLC的產(chǎn)生定義、分類進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并從性能、特點(diǎn)、基本功能、組成部分等幾個(gè)方面闡述了S7——200系列，并以S7——200系列CPU226型PLC為例，對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹，進(jìn)而完成對(duì)密碼鎖的PLC控制。

2 ?密碼鎖的基本功能

在編寫上位機(jī)、下位機(jī)程序前，需要明確密碼鎖的基本功能，以及在做出一些操作后的狀態(tài)。在實(shí)際生活中，密碼鎖的應(yīng)用非常普遍，如保險(xiǎn)柜、密碼箱等。在本文中，其密碼鎖的應(yīng)用主要是在門上，通過在門上安裝密碼按鍵，即0～9十個(gè)數(shù)字。0～9這十個(gè)數(shù)字分別代表了PLC中的SB0～SB9十個(gè)按鈕。除密碼按鍵之外，還有密碼重置鍵、密碼確認(rèn)鍵，以及一個(gè)開門按鈕。通過門把手來控制密碼鎖的啟動(dòng)與否。該按鈕可以在關(guān)門時(shí)是否需要開啟密碼鎖通過向上抬動(dòng)門把手來控制，向上抬動(dòng)門把手開啟密碼鎖，而關(guān)閉密碼鎖控制系統(tǒng)直接關(guān)門即可。

3 ?系統(tǒng)控制要求

在本設(shè)計(jì)中，需要通過10個(gè)密碼輸入鍵隨機(jī)進(jìn)行密碼設(shè)置，這也是本設(shè)計(jì)密碼鎖的要求。當(dāng)密碼完成設(shè)置后，通過輸入正確的密碼來控制密碼鎖開合狀態(tài)，密碼正確，發(fā)送開門信號(hào)。如果密碼輸入不正確，密碼鎖無法打開，連續(xù)輸錯(cuò)3次后，會(huì)報(bào)警，密碼輸入正確后，取消報(bào)警。除此之外，重置密碼時(shí)首先需要將原有密碼正確輸入，然后進(jìn)行新密碼的重置，其流程如下：

初始密碼設(shè)置：

①按下密碼重置鍵，密碼重置綠燈亮起。

②從0～9的密碼按鍵，隨機(jī)按下10個(gè)密碼按鍵，輸入密碼。

③密碼輸入完成后，將密碼確認(rèn)建按下，完成密碼重置，密碼重置綠燈關(guān)閉。

打開密碼鎖：

①將密碼輸入鍵按下，密碼輸入綠燈亮起，從0～9的密碼按鍵，按照之前所設(shè)置的密碼進(jìn)行密碼輸入。

②將密碼輸入確認(rèn)鍵按下，密碼輸入綠燈關(guān)閉。

③密碼輸入正確，則密碼輸入正確綠燈亮起，執(zhí)行開門指令，打開密碼鎖。

④如密碼輸入不正確，那么密碼輸入錯(cuò)誤紅燈亮起。

⑤連續(xù)3次輸錯(cuò)密碼，密碼鎖報(bào)警紅燈亮起，自動(dòng)報(bào)警，一直持續(xù)到按下密碼清空鍵，進(jìn)行密碼重置，報(bào)警紅燈關(guān)閉。

重置密碼：

①將密碼重置鍵按下，將原密碼輸入，輸入正確密碼，密碼重置綠燈亮起。

②輸入新密碼，按下鍵盤中的確認(rèn)鍵，實(shí)現(xiàn)密碼重新設(shè)置，密碼重置綠燈關(guān)閉。

③如果輸入密碼不正確，那么會(huì)亮起密碼鎖報(bào)警紅燈，且密碼重新設(shè)置失敗。

4 ?控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

在本設(shè)計(jì)中，其按鍵的設(shè)置主要是利用組態(tài)王軟件，通過觸摸屏的方式，實(shí)現(xiàn)密碼鎖按鍵的設(shè)計(jì)，并且考慮到安全層面，將密碼清空鍵設(shè)計(jì)為常開按鈕。并且有軟件模擬輸出燈，不用連接相關(guān)硬件。通過一個(gè)數(shù)字量輸出口對(duì)密碼鎖打開裝置進(jìn)行控制。PLC對(duì)于數(shù)字量的需求只需要一個(gè)輸入口和一個(gè)輸出口。其他部分由組態(tài)王進(jìn)行模擬。對(duì)I/O口的實(shí)際情況以及分配要求進(jìn)行綜合考慮，通過西門子S7——200系列CPU——226PLC進(jìn)行控制。除此之外，利用觸摸屏、個(gè)人計(jì)算機(jī)等設(shè)備下載、安裝并運(yùn)行組態(tài)王軟件。PLC具體的輸入、輸出口分配，詳情見表1。

5 ?PLC控制程序設(shè)計(jì)

綜合考慮PLC的控制要求，其控制程序的設(shè)計(jì)以模塊化結(jié)構(gòu)為主，其中OB1表示為主程序、SBR_0表示為初始密碼輸入子程序、SBR_1表示為密碼重置子程序、SBR_2表示為密碼輸入子程序、SBR_3表示為報(bào)警子程序。其主程序流程詳情見圖1。

6 ?組態(tài)軟件設(shè)計(jì)

①監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)：數(shù)字鍵、設(shè)置鍵、指示燈這三個(gè)部分組成了密碼鎖中的監(jiān)控畫面。

②組態(tài)王變量設(shè)置：組態(tài)王變量設(shè)置如表1所示。對(duì)組態(tài)王變量進(jìn)行定義時(shí)，不能使用PLC輸入變量I定位組態(tài)王輸入變量，要通過中間變量M對(duì)組態(tài)王輸入變量進(jìn)行定義，并且通過Q直接對(duì)組態(tài)王輸出變量進(jìn)行定義，數(shù)字開關(guān)量是其設(shè)計(jì)變量，將I/O整數(shù)設(shè)定為“變量類型”，將“Bit”設(shè)定為“數(shù)據(jù)類型”。

③組態(tài)王通信設(shè)置：西門子S7——200系列的“PPI”通訊需要從“設(shè)備配置向?qū)А睂?duì)話框進(jìn)行選擇，將“PLC1”為該系統(tǒng)的邏輯名稱，根據(jù)實(shí)際接口情況，將“COM1”選擇為串口通訊，其“2”設(shè)置為設(shè)備地址。其數(shù)據(jù)位、波特率等通訊參數(shù)的設(shè)定，要通過“設(shè)備”中的“COM1”進(jìn)行，通過雙擊進(jìn)行設(shè)定。

④各控件動(dòng)畫設(shè)計(jì)：通過“命令語言”中的動(dòng)畫編輯來實(shí)現(xiàn)“密碼按鈕”的設(shè)計(jì)、編輯，“本站點(diǎn)密碼輸入”為彈起狀態(tài)，“本站點(diǎn)密碼輸入”為按下狀態(tài)。除此之外，通過“命令語言”中的“特殊動(dòng)畫”來設(shè)置其“密碼正確”指示燈，指示燈顯示綠色，表示密碼輸入正確，指示燈顯示紅色，這表示密碼輸入不正確。

7 ?系統(tǒng)的運(yùn)行與調(diào)試

通過CPU運(yùn)行PLV中所下載的密碼鎖控制程序，運(yùn)行組態(tài)王程序，其運(yùn)行前提要將PLC控制程序關(guān)閉，即PC及中的PLC控制程序。通過對(duì)控制程序的不斷調(diào)試，達(dá)到最佳。然后在觸摸屏中下載、安裝、運(yùn)行組態(tài)王程序，將PLC與觸摸屏連接，通過觸摸屏對(duì)組態(tài)王控制程序進(jìn)行操控，進(jìn)而保證密碼鎖控制程序的完整性。

8 ?結(jié)語

隨著組態(tài)技術(shù)以及PLC技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對(duì)于人們的日常生活、工作有著極大的影響。現(xiàn)如今，人們的生活、工作向著智能化發(fā)展。而組態(tài)技術(shù)以及PLC技術(shù)的應(yīng)用，更是順應(yīng)了這一發(fā)展趨勢。在本設(shè)計(jì)中，通過組態(tài)技術(shù)以及PLC技術(shù)對(duì)密碼鎖進(jìn)行設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮組態(tài)技術(shù)、PLC技術(shù)以及密碼鎖的優(yōu)點(diǎn)，通過對(duì)密碼鎖控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從密碼輸入、密碼重置、錯(cuò)誤報(bào)警、密碼鎖開啟等幾個(gè)方面介紹了密碼鎖控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，充分將組態(tài)技術(shù)與PLC技術(shù)相結(jié)合，體現(xiàn)了密碼鎖的人性化設(shè)計(jì)，且該系統(tǒng)具有維修方便，簡單便捷的優(yōu)點(diǎn)。

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