基于PLC的电子密码锁毕业论文设计

基于 PLC 的电子密码锁毕业论文设计 摘要 本毕业设计介绍了可编程序控制器（PLC）和 PLC 控制系统的基本知识，包括 PLC 的定义、特点、 分类、技术指标、基本结构、工作原理、硬件知识及 PLC 控制系统等相关知识。采用松下公司系列的 PLC，设计了一个简单的密码锁控制系统。密码锁控制系统通过了可编程序控制器来控制和实现开锁和 报警过程。 可编程控制器是以计算机为核心的通用自动控制装置，它的功能强、可靠性极强、编程简单、使 用方便、体积小。现已广泛应用于工业生产所控制的各个领域。它以微处理器为核心，用编写的程序 的方式进行逻辑控制、定时、记数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备 或生产过程。 本文从经济实用的角度出发，结合外围的矩阵键盘输入、LED 液晶显示、报警、开锁等，用 C 语言 编写主控芯片的控制程序，设计了一款可以多次更改密码，具有报警功能的电子密码控制系统。这种 电路设计具有防试探按键输入、智能控制上锁、开锁、报警、修改密码等多种功能。密码保密性强、 灵活性高。 该设计采用松下公司的系列可编程控制器。系列有被已在国内广泛使用的系列代替的趋势。我们 在这里有必要详细介绍松下的系列可编程控制器的性能指标，硬件组成和指令。 PLC 的学习比一般编程学习困难在于， 要完成一个控制系统不仅需要掌握一定的编程技术， 更为重 要的是要知道如何针对实际应用的需要选择合适的 PLC 型号，然后进行资源配置，设计控制系统。 该设计为密码锁自动控制的 PLC 控制，主要介绍了密码锁自动控制系统的工作原理，控制系统的 PLC 的选型和资源的配置，控制系统程序设计与调试，控制系统 PLC 程序。 最后，在该设计过程中给予极大鼓励和帮助的老师、同学，在此表示衷心的感谢。由于在设计过 程中存在许多不足，希望老师和同学给我指出，我会及时改正。 本设计主要介绍密码锁的设计和原理。 关键词：可编程控制器; 密码锁; 梯形图; 交流接触器; 电磁 目录 1 1绪论绪论.1 1 1.1PLC 的历史由来1 1.2PLC 的硬件组成.2 1.3PLC 的软件组成2 2 2 电子密码锁的背景电子密码锁的背景.3 3 2.1 密码锁的发展.3 2.2 电子密码锁的概念.4 2.3 电子密码锁的性能特点.4 2.4 电子密码锁的电路组成部分.4 2.5 电子密码锁的应用.5 2.6 PLC 的应用克服电子密码锁缺陷.5 3 3 PLCPLC 的结构和工作原理的结构和工作原理.5 5 3.1PLC 的基本结构.5 3.2 整体式结构的 PLC.5 3.3 模块式结构的 PLC.6 3.4 PLC 各组成部分介绍7 3.5 基本指令.11 4 4 PLCPLC 在密码锁里的应用在密码锁里的应用.1 12 4.1 PLC 在密码锁里的控制.12 4.2 循环扫描技术.13 4.3 PLC 的输入/输出响应时间.14 5 5 PLCPLC 控制系统设计原则和设计步骤控制系统设计原则和设计步骤.1 15 5.1 设计原则.15 5.2 设计步骤 16 6 6 密码锁控制系统设计密码锁控制系统设计.1 17 6.1 在设计密码锁之前，需要明白计数器的原理.18 6.2 密码锁控制系统的控制要求.18 6.3 密码锁控制系统的 PLC 选型和资源配置.20 6. 4 密码锁控制系统程序设计和调试.28 参考文献参考文献.3 32 致致谢谢.3 33 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 1 1 绪论 1.1 PLC 的历史由来 一种新型的控制装置，一项先进的应用技术，总是随着工业生产的实际需要而产生 的。在可编程控制器产生以前，以各种继电器为主要元件的电气控制线路，承担着生产过 程自动控制的艰巨任务，可能由成百上千只各种继电器构成复杂的控制系统，需要用成千 上万根导线连接起来，安装这些继电器需要大量的继电器柜，且占据大量的空间。继电器 运行时又产生大量噪声，消耗大量电能。 1968 年，美国通用汽车公司为改造汽车生产设备的传统控制方式，解决因汽车不 断改型而重新设计汽车装配线上各种继电器的控制线路问题， 提出著名的技术指标并在社 会上公开指标，要求制造商为其装配线提供一种新型的通用控制器，它具有以下特点： 1、编程简单，可在现场方便的编辑及修改程序 2、价格便宜，性价比要高于继电器控制系统 3、体积要明显小于继电器控制柜 4、具有数据通信功能 5、输入可以是 AC 115V 6、输出为 AV 115V、2A 以上 7、硬件维护方便，最好是插件式结构 8、扩展时，原有系统只需做很小改动 于是可编程控制器应运而生，1969 年，美国数字设备公司根据上诉要求研制出世 界上第一台可编程控制器，型号为 PDP-14，并在 GM 公司的汽车生产线上应用成功，取得 了显著的经济效益。当时，人们把它称为可编程逻辑控制器。 1969 年，第一个把 PLC 商品化的是美国哥德公司，型号为 084。1971 年，日本从 美国引进了这项技术，研制出日本第一台可编程控制器 DSC-8。1973-1974 年，德国和法 国也都相继研制出自己的可编程控制器，德国西门子公司于 1973 年研制出欧洲第一台 PLC，型号为 SIEAT1C S4。我国从 1974 年开始研制 PLC，1977 年开始应用于工业。 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 2 1.2 PLC 的硬件组成 PLC 的硬件主要由中央处理单元(CPU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出(I/O)模块、 电源、编程器等组成。硬件基本结构图如下 1.2-1 所示： 图图 1.2-11.2-1 PLCPLC 硬件基本结构：硬件基本结构： 1.3 PLC 的软件组成 PLC 的软件系统是指 PLC 所使用的各种程序的集合。它包括系统程序和用户程序。 系统程序又包括监控程序、编译程序、诊断程序等。软件基本结构图如下 1.3-1 所示： 图图 1.3-11.3-1 软件基本结构图软件基本结构图 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 3 2 2 电子密码锁的背景电子密码锁的背景 2.1 密码锁的发展 随着社会物质财富的日益增长和人们生活水平的提高,安全成为现代居民最关心的问 题之一。而锁自古以来就是把守门户的铁将军,人们对它要求甚高,即要安全可靠地防盗, 又要使用方便,这也是制锁者长期以来研制的主题。 据有关资料介绍，电子锁得研究从 30 年代就开始了，在某些特殊场所早就有所应用。 研究这种锁的初衷，是提高锁的安全性，因为电子锁的密码钥量（密码量）极大，可以和 机械所配合，避免因钥匙被仿制而出现的问题。在安全性极高的前提下，他的另一个特点 是无需钥匙却被越来越多的人所欣赏。因为电子锁只需要记住一组密码，无需携带金属钥 匙，免除了人们的烦恼，电子所得种类繁多，从大的方面讲可能有数十种，例如数码锁、 指纹锁、卡片锁、磁卡锁、生物锁等等。但是能谈的上实用一些或者大众化一些的还是按 键式电子密码锁，这是一种操作方式类似于银行取款机式的电子锁，通过键盘上的数码按 键依次输入一组密码，如果密码与内部已约定的密码相同，则输出一个电信号，以驱动电 磁铁或者小马达将门闩打开，完成一个开锁过程。 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 4 2.2 电子密码锁的概念 电子锁是采取电子电路控制， 以电磁铁或者卫星电机和锁体作为执行装置的机电一体 化锁具，相比传统的机械锁具，电子锁不适用金属钥匙，保密性、精度都有很大提高。电 子所得发明思路，源自古代发明的自动机械，例如古希腊数学家赫伦的液压自动门，中国 古代诸葛亮的木牛流马，它们以重力或蒸汽压力驱动，最广泛的用途乃是用在古代木道德 地下机关。电子工业的诞生，使得一微小电量驱动机械成为可能，于是有了电子锁一日潜 力的跃进。 2.3 电子密码锁的性能特点 1保密性好: 编码量多,远远大于弹子锁。随机开锁成功率几乎为零。 2密码可变: 用户可以经常更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而 使锁的密级下降。 3.误码输入保护: 当输入密码多次错误时，报警系统自动启动。 4.电子密码锁操作: 简单易行，一学即会。 5.干扰码功能: 在输入正确密码前可输入任意码。 6.安保功能:如果连续输错 4 次密码将会自动断电 3 分钟。 7.紧急开启功能: 出门时无需其他操作，只需一次的把手动作，可机械的开启门，所以遇 到火灾等应急状况下也迅速，安全的开启门。 8.入侵感应功能: 在门上锁的状态下，有人破锁而入时，会发出强力的报警音。 9.火灾报警功能: 在室内如果温度达到 75左右，将会发出强力的报警音，同时锁自动 开启。 10.双重锁定功能: 外部强制锁定,在内部不能开启，适用于外出时，防止有人入侵.内部 强制锁定,在外部不能开启，让您在家时更安心、安全。 11.弱电提醒当电量不足时: 在启动开门时，会有美妙的音乐提示您及时更换电池。 12.自动上锁功能: 采用全自动锁芯，门关后 6 秒内自动上锁,外出更加安全。 13.外部显示功能: 当密码输入错误，锁舌没正常锁到位，室内反锁，弱电等情况下，外 部都有提示功能。 2.4 电子密码锁的电路组成部分 （1）字密码输入电路 （2）控制电路 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 5 （3）显示电路 2.5 电子密码锁的应用 （1）主要应用于保险箱 （2）金库，大型仓库 （3）运钞车 2.6 PLC 的应用克服电子密码锁缺陷 PLC 控制密码锁的设计，克服了机械式密码锁的密码量少，安全性能差的缺点，是 密码锁无论在技术上还是技能上都有了很大的提高。以前的密码锁，不但总类少，而且密 码设计简单，很容易被破解，安全性能很是不高，并且接线比较复杂，可靠性也比较低， 功耗高，灵活性低。只要忘记密码，就要重新解锁，开锁甚至于换锁。密码锁的设计本来 是为了保护我们的安全，为我们的日常生活带来便捷，但是机械式的密码锁一旦毁坏却是 很麻烦的。从 1977 年开始，PLC 开始逐渐应用到我国各工业内，从而使 PLC 走到了密码 锁，改进了以往密码锁的缺陷，为我们带来了方便。现在的密码锁有如下几个特点： 1.保密性好，编码量多 2.密码可变，可经常更换密码，防止密码被盗 3.将 PLC 程序灌入密码锁内，遗忘密码时也方便找回 4.密码输入保护，输入多次不正确会立即报警 5.操作简单，一学就会 3 3 PLCPLC 的结构和工作原理的结构和工作原理 3.1PLC 的基本结构 PLC 实质是一种用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。 根据结构形式的不同，PLC 的基本结构分为整体式和模块式结构两类。 3.2 整体式结构的 PLC 整体式结构的 PLC 由中央处理器（CPU）、存储器、I/O 单元、电源电路和通信端口 等组成，并将这些组装在一起。基本结构框图如图 3.2-1 所示。 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 6 图图 3.2-13.2-1 整体式结构整体式结构 中央 处理 器 系 统 总 线 3.3 模块式结构的 PLC 模块式结构的 PLC 是将中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出单元、电源电路和通 信端口等分别做成相应的模块，应用时将这些模块根据要求插在机架上，各模块间通过机 架上的总线想到联系。基本结构框图如 3.3-2 所示 图图 3.3-23.3-2模块式结构模块式结构 编程器其他 PLC 或 上位机 现场设备 电源 模块 CPU 模块 通信 模块 输 入 模 块 输 出 模 块 殊功 功能 模块 机架 电源 输入/输出单元 存储器 编程 器 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 7 3.4 PLC 各组成部分介绍 （1）中央处理器 中央处理器（CPU）是 PLC 的核心部分，相当于 PLC 的“大脑”。它按 PLC 中系统程 序赋予的功能，接受并存储从编程器键入的用户程序和数据。用扫描方式查询现场输入装 置的各种信号状态或数据，并存入输入过程状态寄存器或数据寄存器中。它通过系统总线 与用户存储器、输入/输出（I/O）、通信端口等单元相连。通过制造厂家预制在系统存储 器内部的系统程序完成各项任务。其主要功能是由编程器写入控制程序和数据到存储器、 检验用户程序、从存储器上读取和执行程序，还可以进行 PLC 内部故障的诊断等。 （2）存储器 根据存储器存储内容的不同，我们把存储器分为系统程序存储器、用户程序存储器和 数据存储器。 系统程序存储器：用来存入软件的存储器。系统程序相当于计算机操作系统，是 PLC 厂家根据选用的 CPU 的指令系统编写的，并固化到 ROM 里，用户不能修改其内容。 用户程序存储器：用来存放用户根据控制要求编制的程序。不同类型的 PLC，其存储 容量也不一样。 数据存储器：用以存放 PLC 运行中的各种数据的存储器。因为运行中数据不断变化， 所以这种存储器必须可读写。 （3）输入/输出单元 输入/输出单元是 PLC 与外部设备连接的纽带。输入单元接收现场设备向 PLC 提供的 开关量信号，经过处理后，变成 CPU 能够识别的信号。输出单元将 CPU 的信号经处理后来 控制外部设备的。 对输入/输出接口的要求： 良好的抗干扰能力， 对各类输入输出信号(开关量、 模拟量、 直流量、交流量)的匹配能力。 （4）电源部分 不同型号的 PLC 有不同的供电方式，所以 PLC 电源的输入电压既有 12V 和 24V 直流， 又有 110V 和 220V 交流。 （5）编程器 编程器是 PLC 的一个重要外围设备，用它将用户程序写入 PLC 用户程序存储器。它一 方面对 PLC 进行编程，另一方面又对 PLC 的工作状态进行监控。几乎每个 PLC 厂家都有自 己的编程器，用户通过编程器来编写控制程序，并通过编程器接口将自己的控制程序输入 到 PLC。它还可以在线检测程序的运行情况。在出现故障时，通过编程器可能很方便的找 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 8 出错误。 （6）特殊功能单元 主要包括模拟量输入/输出单元、远程 I/O 模块、通信模块、高速计数模块、中断输 入模块和 PID 调解模块等。随着 PLC 的进一步发展，特殊功能单元的应用也越来越多。 PLC 程序设计梯形图如下： 3.4-33.4-3 PLCPLC 程序设计梯形图：程序设计梯形图： 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 9 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 10 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 11 3.5 基本指令 2.5.1LD/LDI 指令：LD 和 LDI 指令是连接在母线连接的触点.表示操作开始.LD 是常开 触点,LDI 是常闭触点。 2.5.2AND/ANI 指令：AND 和 ANI 指令是串联连接的触点,AND 是常开触点, ANI 是常闭触 点。 2.5.3OR/ORI 指令：OR 和 ORI 指令是并联连接的触点,执行逻辑 “或” 的功能.OR 是 常开触点,ORI 是常闭触点。 2.5.4OUT 指令：OUT 指令执行逻辑输出的功能,条件成立时为 ON,条件不成立时为 OFF。 2.5.5ANB/ORB 指令：ANB 完成支路间的串联的功能,用于执行支路之间 “于”操作；ORB 完成支路间的并联的功能,用于执行支路之间 “或”操作。 2.5.6比较指令： CMP（Compare）的功能指令编号为 FNC10，16 位运算占 7 个程序步， 32 位运算占 13 个程序步。 2.5.7传送指令：MOV 的功能号为 FNC12,它是将源操作数的内容传送目标操作数。 2.5.8四则逻辑运算指令 (1)二进制加法指令 ADD ADD 的功能号为 FNC20,它是将源操作数 S1 和 S2 中的 16 位二进制数相加,然后运算结 果传送到指定的目标操作数中。 (2) 二进制减指令 SUB SUB 的功能号为 FNC21.它是将源操作数 S1 和 S2 中的 16 位二进制数相减,然后运算结果传 送到指定的目标操 (3) 二进制乘法指令 MUL MUL 的功能号为 FNC22.它是作数中将源操作数 S1 和 S2 中的 16 位二进制数相乘,然后 运算结果传送到指定的目标操作数为首地址的软元件中。 (4) 二进制除法指令 DIV DIV 的功能号为 FNC22.它是将源操作数 S1 和 S2 中的 16 位二进制数相除,然后运算结 果传送到指定的目标操作数 D 中,余数传送到 D+1 中。 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 12 4 4 PLCPLC 在密码锁里的应用在密码锁里的应用 4.1 PLC 在密码锁里的控制 1、由输入点输入密码，要开启一定要按照之前输入的设定值，才能驱动 PLC 的 Y0 输出。 2、各输入/输出点配置由设计人员配置 3、将启动按钮按下即可开始使用。 4、当设定输入密码按钮为 ON 时，表示可以设定密码值，由数字键设定输入值，数字键可 以重复输入，最少为 9 位数。 5、当设定输入密码按钮为 OFF 时，表示可以开始由数字键输入密码进行开锁。 6、当确认键为 ON 时，表示开锁密码值与设定值开始比较。 7、 密码比较错误， 错误灯亮起， 表示输入错误， 之后按下清除钮清除输入值后可以重新 输 入，输入错误 3 次即无法输入。 8、输入正确密码时，则驱动正确指示灯，表示开锁成功。 9、要更改密码设定值时，按下清除清除按钮，之后再按下启动/重新输入按键即可重新使 用。 10、输入错误密码 3 次后，则无法再输入。若想重新输入使用，需先将重置按键按下重置 清楚后，再按启动/重新输入按钮，重新启动后即可重新输入。 图图 4.1-1PLC4.1-1PLC 在电子密码锁应用程序在电子密码锁应用程序 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 13 4.2 循环扫描技术 PLC 采用循环扫描技术可以分为 3 个阶段，输入阶段（将外部输入信号的状态传送 到 PLC）、执行程序阶段和输出阶段（将输出信号传送到外部设备）。扫描过程如下图所 示。 图图 4.2-24.2-2 一个扫描周期一个扫描周期 在这个阶段中， PLC 读取输入信号的状态和数据， 并把它们存入相应的输入存储单元。 输 入 阶 段 程 序 执 行 阶 段 程 序 执 行 阶 段 输 出 阶 段 程 序 执 行 阶 段 输 出 阶 段 输 入 阶 段 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 14 4.2.1 执行程序阶段 在这个阶段中，PLC 按照由上到下的次序逐步执行程序指令。从相应的输入存储单元 读入信号的状态和数据，然后根据程序内部继电器、定时器、计数器数据存储器的状态和 数据进行逻辑运算，得到运算结果，并将这些结果存入相应的输出存储器单元。这一阶段 执行完后，进入输出阶段。在这个程序执行中，输入信号的状态和数据保持不变。 4.2.2 输出阶段 在这个阶段中，PLC 将相应的输出存储单元的运算结果传送到输出模块上，并通过输 出模块向外部设备传送输出信号，开始控制外部设备。 4.3 PLC 的输入/输出响应时间 I/O 响应时间是指某一输入信号从变化开始到系统相关输出端信号的改变所需要的时 间因为 PLC 的循环扫描工作方式， 所以收到输入信号的时刻不同， 响应时间的长短也不同。 下面就给出了最短和最长响应时间。 最短响应时间：一个扫描周期刚结束就收到输入信号，即收到这个输入信号与开始下 一个扫描周期同时，这样的响应时间最短。考虑到输入电路和输出电路的延时，所以最短 响应时间应大于一个扫描周期。最短响应时间如下图所示。 最长响应时间：在一个扫描更完成输入读取后才接到输入信号，这样这个输入信号在 该扫描周期将不会发生变化，要等到下个扫描周期才能得到响应。这时响应时间最长如下 图所示。 图图 4.5-34.5-3 最短响应时间最短响应时间 输入 输出 程 序 执 行 输 入 阶 段 输 入 阶 段 程 序 执 行 输 出 阶 段 输 出 阶 段 程 序 执 行 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 15 一个扫描周期一个扫描周期 | |最短响应时间最短响应时间| | 最长响应时间：在一个扫描更完成输入读取后才接到输入信号，这样这个输 入信号在该扫描周期将不会发生变化，要等到下个扫描周期才能得到响应。这时响 应时间最长如下图所示。 图图 4.5-44.5-4最长响应时间最长响应时间 一个扫描周期一个扫描周期 输入 输出 | | 最最 长长 响响 应应 时时 间间 | | 5 5 PLCPLC 控制系统设计原则和设计步骤控制系统设计原则和设计步骤 5.1 设计原则 PLC 控制系统是为工艺流程服务的， 所以它首先要能很好的实现工艺提出的控制要求。 PLC 控制系统的设计应遵循以下原则： （1）根据工艺流程进行设计，力求设计出来的控制系统能最大限度满足控制要求。 （2）在满足控制要求的前题下，尽量减少 PLC 系统硬件费用。 （3）考虑到以后控制要求的变化，所以控制系统设计时应考虑到 PLC 的可扩展性。 （4）控制系统使用和维护方便、安全可靠。 程 序 执 行 阶 段 输 入 阶 段 输 出 阶 段 程 序 执 行 阶 段 输 入 阶 段 输 出 阶 段 程 序 执 行 阶 段 输 入 阶 段 输 出 阶 段 程 序 执 行 阶 段 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 16 5.2 设计步骤 一般 PLC 控制系统的设计步骤如图 1-3 所示，具体操作如下： （1）控制要求分析 在设计 PLC 控制系统之前，必须对工艺流程进行细致的分析，详细了解控制对象和 控制要求，这样才能真正明白自己要完成的任务，设计出令人满意的控制系统。 （2）确定 I/O 设备 根据控制要求选择合理的输入设备（控制按钮、开关、传感器等）和输出设备（接 触器、继电器等）。并根据选用的输入/输出设备的类型和数量，确定 PLC 的 I/O 点数。 （3）选择合适的 PLC 确定 PLC 的点数后， 就根据 I/O 点数、 控制要求等来进行 PLC 的选择。 选择包括机型、 存储器容量、输入/输出模块、电源模块和智能模块等。 （4）PLC 程序设计 本阶段就是根据控制对象和控制要求对 PLC 进行编程。首先把工艺流程分为若干阶 段，确定每一阶段的输入信号和输出要控制的设备，还有不同阶段之间的关系，然后画出 程序流程图，最后再进行程序编制。 （5）I/O 点数分配 点数分配就是 PLC 的 I/O 端子和输入/输出设备的对应关系，画出 I/O 接线原理图。 （6）模拟调试 程序编制好后，可以用按钮和开关模拟数字量，电压源和电流源代替模拟量，进行模 拟调试，使控制程序基本满足控制要求。 （7）现场联机调试 现场联机调试就是将 PLC 与现场设备进行调试。 在这一步中可以发现程序存在的实际 问题，然后经过修正后使其满足控制要求。 （8）整理技术文件 这一步主要包括整理与设计有关的文档，包括设计说明书、I/O 接线原理图、程序清 单和使用说明书等。 图图 5.2-15.2-1 设计步骤示意图设计步骤示意图 开始设计 控制要求分析 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 17 确定 I/O 设备 选择合适的 PLC I/O 点数分配 PLC 程序设计 模拟调试 现场联机调试 整理技术文件 设计结束 6 6 密码锁控制系统设计密码锁控制系统设计 图图 6-16-1 计数器格式示意图计数器格式示意图 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 18 6.1 在设计密码锁之前，需要明白计数器的原理 6.1.1 计数器书写格式： （1）FEO 型 PLC 初始设置计数器为 C100-C143。此序号可用系统寄存器重新设置。设 置时应注意 TM 和 CT 前后序号错开。同一程序中同序号的计数器只能使用一次，而对应的 敞开常闭触点可使用无数次。 (2)计数器有两个输入端，时钟端 CP 和复位端 R，分别有两个输入触点控制。时钟输 入端脉冲和复位端脉冲均为上升沿起作用，输入端 R 比脉冲端 CP 优先权高. (3)计数器设置值即为计数器初始值，与定时器一样，该值只能是 1-32767 中任意十 进制数，书写时前面一定要加“K”字母，同样，计数器的设定值和经过值也用同一型号 的 SV 和 EV 来存放。 （4）计数器为减一计数，每来一个时钟脉冲，计数器减一，直至减至为零，此时计 数器各对应的触点开始动作，常闭触点断开，常开触点闭合。 （5）当 R 端接通时，计数初始化，对应触点断开，计数器复位，重新开始计数。 6.1.2 懂得密码器报警源 图图 6.1-26.1-2 报警程序图报警程序图 指令如下： LDX4 ORX5 ORY1 LDIX0 OUTY1 当开锁人误按按钮 SB4(X4)、 SB5(X5)时线圈（交流接触器）Y1 得电， Y1 常开闭合自锁，报警器不断报警。 6.2 密码锁控制系统的控制要求 控制要求： （1）SB7 为起动按键，按下 SB7 才可进行开锁， （2）SB1、SB2、SB3 为可按压键，开锁条件：SB1 设定按压次数为 3 次，SB2 设定按 压次数为 2 次，SB3 设定按压次数为 6 次，如此按下方可打开， 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 19 （3）SB4、SB5 为禁按钮，一按就会报警， （4）SB6 为复位按钮，按下开锁作业， （5）SB8 停止按钮。 6.2.1 密码锁控制系统的工作流程示意图如图 6.2-3 所示 图图 6.2-36.2-3 密码锁控制流程图密码锁控制流程图 6.2.2 设备控制要求 密码控制系统的要求是能实现“正常运行”和“复位停止”两种控制方式。 1.正常运行 “正常运行”方式具体控制要求如下： （1）按下 SB7 启动密码控制系统 （2）按 SB1 三下，按下 SB2 两下，按下 SB3 六下，密码锁开。 注意：密码只有一个，要顺序按下按钮 SB1 SB2 SB3,才能开锁。 2 复位停止 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 20 “停止复位”方式具体控制要求如下： （1）若按下“停止”按扭 SB8，操作过程停止，系统失电，要操作从新按下 SB7,开 始操作。 （2）在输入密码过程中，如果出现错误，这时就要复位从新操作，此时按下 SB6,重 新输入密码，有三次机会进行开锁操作，达到 3 次输入错误的密码报警器开始报警。 密码锁面板图：密码锁面板图： 3.报警系统 在操作过程中，如果误按 SB4 或 SB5，系统就会报警，警报声长鸣，通知主人，这 是密码锁防盗报警系统。 6.3 密码锁控制系统的 PLC 选型和资源配置 6.3.1 控制系统结构梯形图 图图 6.3-46.3-4 密码锁控制系统梯形图密码锁控制系统梯形图 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 21 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 22 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 23 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 24 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 25 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 26 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 27 6.3.2 梯形图编程语言 PLC 是通过程序对系统进行控制的，作为一种专用计算机，为了适应其应用领域，一 定有其专用的语言。PLC 的编程语言有多种，如梯形图、语句表、功能图、逻辑方程等。 梯形图编程语言是一种图形语言，具有继电器控制电路形象、直观的优点；语句表编程语 言类似计算机的汇编语言， 用助记符来表示各种指令的功能， 是 PLC 用户程序的基础元素。 一般而言，梯形图程序让 PLC 仿真来自电源的电流通过一系列的输入逻辑条件，根据 结果决定逻辑输出的允许条件。逻辑通常被分解成小的容易理解的片，这些片通常被称为 “梯级”或网络。 程序一次扫描执行一次网络，按照从做到右、从上到下的顺序进行。一旦 CUP 执行到 程序的结尾，就又从上到下执行程序。在每一个网络中，指令以列为基础被执行，从上而 下、从左到右依次执行，直到本网络的最后一个线圈列。因此为了充分利用存储器容量， 使扫描时间尽可能短，利用梯形图编程时应限制触点之间的距离，并使网络左上边这部分 空白最少。其中，串联触点较多的支路要写在上面，并联支路应写在左边，线圈放于触点 的右边。 如图4所示是用PLC控制的梯形图程序， 可完成与继电器控制的电动机直接起、 停 （起、 保、停）继电器控制电路图有相同的功能。 梯形图和继电器的控制电路图非常相似，这是可以用 PLC 控制取代继电器控制的基 础，可以把经过实践证明设计是成功的继电器电路图进行转换，从而设计出具有相同功能 的 PLC 控制程序，充分发挥 PLC 的功能完善、可靠性高、控制灵活的特点。当然，它们还 是存在着本质上的区别。 （1）继电器控制电路中使用的继电器是物理的元器件，继电器与其他控制电器之间 的连接必须通过硬件连接线来完成。 PLC 中的继电器是内部的寄存器位， 称为 “软继电器” ， 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 28 它具有物理继电器相似的功能。当它的“线圈”通电时，其所属的常开触点闭合，常闭触 点断开；当它的线圈断电时，其所属的常开触点和常闭触点均恢复常态。PLC 梯形图中的 接线称为“软接线”，这种“软接线”是通过编程来实现的，具有更改简单、调试方便等 特点。而继电器控制电路图是点线连接图，相对来素施工困难、更改费力。 （2）PLC 中的每一个继电器都对应着一个内部的寄存器，由于可以随时不受限地读 取其内容，所以，可以认为 PLC 的继电器有无数个常开、常闭触点供用户使用。PLC 梯形 图中的触点代表的是“逻辑”输入条件、外部的实际开关、按钮或内部的继电器触点条件 等。而物理继电器的触点个数是有限的。 （3）PLC 的输入继电器是由外部信号驱动的，在梯形图中只能用其触点，这在物理 继电器中是不可能的。线圈通常代表“逻辑”输出结果，如灯、电机启动器、中间继电器、 内部输出条件等。 （4）继电器控制系统中是按照触点的动作顺序和是延迟逐个动作的，动作顺序与电 路图的编写顺序无关。PLC 按照扫描方式工作，首先采取输入信号，然后对所有梯形图进 行计算，造成了宏观与动作顺序的无关，但是微观上在一个时间段上的是实际执行顺序与 梯形图的编写顺序一致而不是无关的。 （5）PLC 梯形图中的两根母线以失去原有的意义，它只表示一个梯形的起始和终了， 并无实际电流通过，假象的概念电流只能从左向右流。 为了充分发挥 CUP 的逻辑运算功能，设置了大量的称为盒的附加命令，如定时器、计 算器、格式转换、模拟量 I/O、PID 调节或数学运算指令等，充分的发挥了计算机的强大 计算功能，他们与内部继电器一起完成 PLC 的各种复杂控制功能 5.3.3.I/O 地址分配 由于 CPU 模块有 16 点数字量输入，有 16 点数字量输出，所以不再需要输入/输出模 块。采用 I/O 分配采用自动分配方式，模块上的输入端子对应的输入地址是 X0X15，输 出端子对应的输出地址是 Y0Y11。 5.3.4 模块功能概述 CPU 模块采用松下公司的模块，它控制着整个系统按照控制要求有条不紊地运行。同 时由于该模块采用交流 220V 供电，并且自带 16 个数字量输入点和 16 个数字量输出点， 完全能满足密码锁控制系统的要求，所以不再需要另外的电源模块、数字量输入和输出模 块 64 密码锁控制系统程序设计和调试 6.4.1 编程软件 安徽矿业职业技术学院 2015 届毕业设计（论文） 29 编程软件采用松下公司为其生产的 PLC 而设计的编程软件。 程序的下载、安装和调试 将各个输入/输出端子和实际控制系统中的按扭、所需控制设备正确连接，完成硬件 的安装。喷泉自动控制程序是由松下软件的指令完成，正常工作时程序存放在存储卡中， 若要修改程序，先将 PLC 设定在 STOP 状态下，运行编程软件，打开喷泉自动控制程序， 即可在线调试，也可用编程器进行。 表表 6.4-56.4-5 I/OI/O 分配表分配表 输入地址对应的外围设备 X7启动按钮,开启操作系统 X0停止按钮,停止操作系统 X1操作键,按三次 X2操作键,按二次 X3操作键,按六次 X4禁按键,按下报警 X5禁