密碼鎖設(shè)計(jì)資料

攀枝花學(xué)院本科綜合課程設(shè)計(jì)綜合分析PAGEPAGE6攀枝花學(xué)院本科綜合課程設(shè)計(jì)院綜合分析綜合分析當(dāng)今市場上的密碼鎖很多，有機(jī)械式的，有單片機(jī)控制的，也有電腦控制的、還有PLC控制的。這些密碼鎖的用處也很廣泛，如保險箱、安全門、還有一些大型企業(yè)的庫房等。機(jī)械式的密碼鎖大多用天保險箱等小門上，易于安裝，機(jī)械密碼鎖的機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造工藝復(fù)雜，造價高且保密性也不是很好。單片機(jī)的密碼鎖，易于實(shí)現(xiàn)，便于控制，在批量生產(chǎn)時成本低，但是在單個生產(chǎn)是成本就高了，單片機(jī)的知識結(jié)構(gòu)復(fù)雜不易學(xué)，對使用者來說操作有困難。PLC控制的密碼鎖主要用PLC的邏輯功能來實(shí)現(xiàn)，PLC還包含有計(jì)數(shù)和定時功能，這些功能都可能用到密碼鎖里面去，從增加密碼的復(fù)雜程度，這對財(cái)產(chǎn)的保密性有了很大的提高。單片機(jī)也有這些功能，但是它需要多個芯片共同合作來完成，增設(shè)擴(kuò)展槽和接口。而且單片機(jī)是一塊一塊的芯片，沒有一個固定和整體結(jié)構(gòu)，還要增加一些電路板。PLC就不同了，PLC是一個整體結(jié)構(gòu)，在PLC里面包含了很多的功能塊，且它的對環(huán)境的要求也不高，在環(huán)境比較特殊的情況下也能正常工作（如潮濕、溫度較高、粉塵、磁場大等）。單片機(jī)與它相比就遜色多了，因?yàn)橐陨系墓ぷ鳝h(huán)境都會引起單片機(jī)的工作不穩(wěn)定，易出現(xiàn)事故（如線路短路、老化、干攏強(qiáng)等）。PLC的結(jié)構(gòu)不難，易學(xué)、易操作。PLC的I/O接口眾多，可以控制多個輸入輸出口，且能正常工作，用PLC設(shè)計(jì)的密碼鎖可用于一般家庭里的門控制，用PLC的輸出端接一個中間繼電器，利用繼電器來控制一個電磁鎖的線圈與電源的通斷，通電時線圈產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁力，電磁力克服彈簧力，即可以打開門。再在PLC的輸出端接一個繼電器，用來控制電鈴的與電源的通斷。當(dāng)有人盜取密碼而使控制電鈴的繼電器動作，電鈴響即為報(bào)警。也可以用PLC來控制一些大型企業(yè)庫門，比如說，庫門的質(zhì)量很大，有幾噸吧，人為的開啟和關(guān)閉非常困難，只有通過電動機(jī)來帶動。用PLC來控制電動機(jī)的開啟，和正反轉(zhuǎn)。以這樣的方式來實(shí)現(xiàn)門的開關(guān)。如果電機(jī)拖不動可用液壓來實(shí)現(xiàn)。同樣也在PLC的輸出端接電鈴控制開關(guān)，以防盜用。由于是市場經(jīng)濟(jì)，設(shè)計(jì)主要考慮多用戶、小成本、實(shí)用、好用，所以選用控制電磁鎖為主進(jìn)行設(shè)計(jì)。對于密碼肯定要要按密碼鍵，鍵的多少直接關(guān)系到密碼的復(fù)雜程度以及財(cái)產(chǎn)的安全性。密碼鍵少了，易被別人以試探出來，這樣不好。密碼鍵多了雖然能解決密碼復(fù)雜程度的問題，但是密碼鍵越多也就是說PLC的I/O接口越多，也就關(guān)系到PLC的價格問題。因?yàn)镻LC的I/O接口起多價格越貴，功能越大。雖說功能越大，在擴(kuò)展方面有很方便，這對個體用戶來說是不適用的。我們可以借鑒一些密碼鎖，如銀行提款機(jī)的密碼。它是0~9個鍵加一些功能鍵，從10位數(shù)字中選6位來作為密碼并排序。它的密碼可有多少個是算的出來的（6位數(shù)字的密碼）：個，夠多了。銀行提款機(jī)的密碼是用電腦控制的，對設(shè)計(jì)密碼位數(shù)可以隨便取，若不夠加一個擴(kuò)展槽就是了，但是對PLC來說就不行了，因?yàn)橐粩U(kuò)展就要增加成本?，F(xiàn)在市場上的PLC品牌比較多，如西門子、三菱、歐姆龍、松下、A-B公司等，這些廠家生產(chǎn)的PLC的I/O接口都攀枝花學(xué)院本科綜合課程設(shè)計(jì)院給給出出題非常有限，如西門子S7-200系列的PLC，CPU212的I/O接口為8/8，CPU214的I/O接口是14/14，CPU215的I/O接口是14/14。S7-200CPU22X的I/O接口有6入/4出、8入/6出、14入/16出和24入16出。而三菱公司的系的PLC攀枝花學(xué)院本科綜合課程設(shè)計(jì)院PLC選擇是的I/O接口有256個I/O接口。A-B公司PLC-5系列的PLC主要用于大、中、小型企業(yè)，所以接口數(shù)都比較多。若我以提款機(jī)為例則要14個輸入接口，2個輸出接口?？蛇x用S7-200系列中的CPU214，但是我所選用的PLC以后想再擴(kuò)展就困難了，所以不可取。若選用0~9間的部分?jǐn)?shù)字則密碼的復(fù)雜程度要減少，也不行。以上想法都沒有充分利用PLC的計(jì)數(shù)功能，我選用~9中的部分?jǐn)?shù)字，通過按鍵次數(shù)和排序來作為密碼，這樣的密碼的復(fù)雜程度就增加了，若選用0~4個鍵作為密碼鍵，再加緊上3個功能鍵才十一個鍵，可發(fā)設(shè)置的密碼數(shù)為個，因?yàn)榘存I可以是任意個數(shù)字，若以10以內(nèi)的數(shù)字為例則有240000個密碼，這對家庭用戶來說已經(jīng)夠用了。所以選用一個8鍵的密碼鎖來設(shè)計(jì)。級范圍大等。所以動作不頻繁的交、直流負(fù)載可以選擇繼電器輸出型的PLC。

（5）對在線和離線編程的選擇

離線編程示指主機(jī)和編程器共用一個CPU，通過編程器的方式選擇開關(guān)來選擇PLC的編程、監(jiān)控和運(yùn)行工作狀態(tài)。編程狀態(tài)時，CPU只為編程器服務(wù)，而不對現(xiàn)場進(jìn)行控制。專用編程器編程屬于這種情況。在線編程是指主機(jī)和編程器各有一個CPU，主機(jī)的CPU完成對現(xiàn)場的控制，在每一個掃描周期末尾與編程器通信，編程器把修改的程序發(fā)給主機(jī)，在下一個掃描周期主機(jī)將按新的程攀枝花學(xué)院本科綜合課程設(shè)計(jì)院PLC的選擇序?qū)ΜF(xiàn)場進(jìn)行控制。計(jì)算機(jī)輔助編程既能實(shí)現(xiàn)離線編程，也能實(shí)現(xiàn)在線編程。在線編程需購置計(jì)算機(jī)，并配置編程軟件。采用哪種編程方法應(yīng)根據(jù)需要決定。（6）據(jù)是否聯(lián)網(wǎng)通信選型

若PLC控制的系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動化網(wǎng)絡(luò)，則PLC需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能，即要求PLC應(yīng)具有連接其他PLC、上位計(jì)算機(jī)及CRT等的接口。大、中型機(jī)都有通信功能，目前大部分小型機(jī)也具有通信功能。（7）對PLC結(jié)構(gòu)形式的選擇

在相同功能和相同I/O點(diǎn)數(shù)據(jù)的情況下，整體式比模塊式價格低。但模塊式具有功能擴(kuò)展靈活，維修方便（換模塊），容易判斷故障等優(yōu)點(diǎn)，要按實(shí)際需要選擇PLC的結(jié)構(gòu)形式。西門子S7-200系列的部分PLC如下表技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目CPU212CPU214CPU215體積(mm×mm×mm)160×80×62197×80×62218×80×62存儲器程序區(qū)(E2PROM)512(字)2K(字)4K(字)用戶數(shù)據(jù)區(qū)512(字)2K(字)2.5K(字)內(nèi)部存儲位128256256存儲器插卡無有(E2PROM)有(E2PROM)附加的電源插卡無200天200天停電保持時間50小時190小時190小時輸入/輸出本機(jī)I/O8DI/6DQ14DI/10DQ14DI/10DQ最大擴(kuò)展模塊數(shù)277I/映像寄存器O64DI/64DQ64DI/64DQ64DI/64DQ模擬I/O(擴(kuò)展)16AI/16AQ16AI/16AQ16AI/16AQ可選輸入濾波器不可可可攀枝花學(xué)院本科綜合課程設(shè)計(jì)院I/O分配指令系統(tǒng);邏輯運(yùn)算執(zhí)行時間1.2/指令0.8/指令0.8/指令計(jì)數(shù)器/定時器64/64128/128256/256FOR/NEXT循環(huán)無有有整型數(shù)運(yùn)算有有有實(shí)型數(shù)運(yùn)算無有有PID功能無無有通信功能通訊口數(shù)1(RS485)1(RS485)2(RS485)支持的協(xié)議Port0PPI,自由口PPI,自由口PPI,自由口Port1DP表1根據(jù)以上選擇PLC的七點(diǎn)要求，再將表1中PLC作比較，最終確定用CPU214的PLC，因?yàn)镃PU212的PLC的I/O接口剛好合適，但不能再擴(kuò)展，不符合原則1。CPU215的所有參數(shù)都可以用，但是它的I/O接口過多，內(nèi)在也較大，很方便擴(kuò)展，但是價格上貴于CPU214。為了經(jīng)濟(jì)合理所以選用了CPU214的。CPU214的PLC的具體參數(shù)如表1。攀枝花學(xué)院本科綜合課程設(shè)計(jì)院PLC接線圖3.2I/O分配由于所設(shè)計(jì)的密碼鎖只要6個輸入接口和兩個輸出接口，由于S7-200CPU214的接口有14輸入和14輸出，所以沒有用完，這不是沒有充分利用PLC的I/O接口，是為了以后對PLC密碼鎖的升級所用。比如說，當(dāng)家里有非常重要的物品時，可以將密碼鎖的按鍵設(shè)的多點(diǎn)，也就是說將按密碼鍵的數(shù)和報(bào)警鍵增加一些以提高密碼的復(fù)雜性。I/O接口的具體分配如下表：按鍵輸入接口控制功能輸出接口控制功能0I0.0控制0的輸入總?cè)藬?shù)Q0.0控制電磁鎖與電源的通與斷1I0.1控制1輸入總?cè)藬?shù)Q0.1控制電鈴與電源的通與斷2I0.2控制2輸入總?cè)藬?shù)3I0.3控制3輸入總?cè)藬?shù)4I0.4控制4輸入總?cè)藬?shù)啟動I0.5輸入密碼后的確定鍵復(fù)位I0.6取消輸入的密碼停止I0.7關(guān)鎖的的用鍵表23.3PLC的接線圖接線圖的如圖二所示。由于PLC自帶有電源，即內(nèi)部電源一般為5~24V，也可以接外部電源。CPU214的輸入電壓為24伏；輸出繼電器觸點(diǎn)容量為2A，電壓范圍為5~30V（DC）或5~250V（AC），如果用大容量的系統(tǒng)中，一定要注意PLC的輸出保護(hù)。在該P(yáng)LC系統(tǒng)中，有人操作按鍵，所以用PLC的內(nèi)部電源。系統(tǒng)的輸出是用繼電器的動作，繼電器的動作電壓是220伏，所以用外部電源。具體的I/O分配情況如圖2。圖23.4輸出繼電器的選擇PLC輸出的與連接兩個繼電器，通過繼電器的工作來控制電鈴和電磁鎖的開與關(guān)。繼電器的主要作用是在電路中起信號的傳遞，用這樣的繼電器不僅可以實(shí)攀枝花學(xué)院本科綜合課程設(shè)計(jì)院輸出繼電器的選擇和電磁鎖選擇現(xiàn)多路控制，并且可以將小功率的控制信號轉(zhuǎn)換為大容量的觸點(diǎn)動作，以驅(qū)動電氣等執(zhí)行元件工作。選用繼電器主要依據(jù)控制電路的電壓等級，還要考慮繼電器的觸點(diǎn)的數(shù)量，種類及容量是否滿主控制線路的要求。在該控制系統(tǒng)中PLC的輸出電壓是220V.，所以繼電器的工作電壓是220V，至于繼電器的工作觸點(diǎn)有兩個及兩個以上的都行。由于現(xiàn)市場上的繼電器牌子比較多，價格也不同。根據(jù)繼電器的工作環(huán)境和觸點(diǎn)動合的次數(shù)來選，用一般繼電器就能滿足要求。查新型繼電器實(shí)用手冊，選用型號：G2R-2-S的繼電器。具體參數(shù)如表3表3繼電器G2R-1-S線圈參數(shù)觸點(diǎn)參數(shù)一般參數(shù)線圈電壓6～220VDC6～380VAC觸點(diǎn)負(fù)載5A250VAC5A28VDC絕緣電阻環(huán)境溫度接觸電阻線圈功能觸點(diǎn)與線圈間耐壓1500VAC機(jī)械壽命次電氣壽命次觸點(diǎn)與觸點(diǎn)間耐壓1500VAC質(zhì)量3.5電磁鎖選擇由于電磁鎖在市場上能夠買到，所以就不用設(shè)計(jì)。這里要說明的是在選購電磁鎖是要注意電磁鎖的磁力。因?yàn)榇帕Φ拇笮㈥P(guān)系到能不能打開門。磁力小了即使輸入正確的密碼也不能打開門，那是因?yàn)殡姶沛i是用電磁力來克服彈簧的彈力來使插銷退回到插槽中去，磁力小了就不能開門了。標(biāo)準(zhǔn)性的合格磁力鎖，一般都提供12V和24V兩種輸入電壓（單線圈和雙線圈之差），它們通過跳線來進(jìn)行選擇、切換。判斷一把磁力鎖的優(yōu)劣，有以下幾種方式：A、看電路板，劣質(zhì)的磁力鎖從電路板即可判斷出來，劣質(zhì)的磁力鎖電路板印刷粗糙、布局異常簡單，沒有使用壓敏電阻（也就是突波器，一般有兩個），且只有一組電壓輸入。攀枝花學(xué)院本科綜合課程設(shè)計(jì)院電鈴和按鍵的選擇B、測電阻先把磁力鎖的12V及24V的切換跳線拔掉（注意：無需通電），一般均有4個接線柱（跳線處），測其紅、黑兩條線，電阻在50歐姆左右的為佳。C、通電后測電流數(shù)值，把磁力鎖通12V電壓后測其電流值，與標(biāo)注值相符者為佳。280KG（600磅）的磁力鎖一般在400-450毫安的為佳，若小于450毫安就不夠拉力；若通24V電壓時，其標(biāo)注值或?qū)嶋H值應(yīng)為200毫安。D、絕緣值，標(biāo)準(zhǔn)合格的磁力鎖其鎖體的絕緣值應(yīng)為無窮大的為好，具體數(shù)值應(yīng)在50兆歐姆以上；具體測試位置為截鋼片與鎖體輸出線（任一條）。E、截鋼片的垂直度，截鋼片原則上要盡量減少用手觸摸或沾有污跡，合格的磁力鎖截鋼片的垂直度及平行度越標(biāo)準(zhǔn)越好。截鋼片電鍍的好壞要以截鋼片上有無氧化痕跡。F、無殘磁，一般磁力鎖的鎖片采用純鐵制造，但大部分的鎖片為99%的純鐵，所以要具備去殘磁功能，裝有凸出的橡膠墊，起到緩沖作用，有防殘磁裝置的鎖會降低35公斤左右的拉力；若采用99.9%純鐵的產(chǎn)品，無需防殘磁裝置即可基本上排除殘磁的產(chǎn)生，而且拉力充足。3.6電鈴選擇電鈴在市場也有現(xiàn)在的產(chǎn)品，不用再設(shè)計(jì)。通過互聯(lián)網(wǎng)可方便的查閱。由上海電鈴制造廠生產(chǎn)的一電鈴。部分參數(shù)：電壓功率鈴蓋直徑聲響強(qiáng)度交流220V<20W125mm125dB表3按鍵選擇對8個鍵的輸入按鍵，在市場上可能沒有相符合的按鍵，可以借鑒門禁系統(tǒng)的按鍵來實(shí)現(xiàn)。也可用常開動合開關(guān)來設(shè)計(jì)，這里也就不具體說明了。如下圖。圖3攀枝花學(xué)院本科綜合課程設(shè)計(jì)院軟件部件-系統(tǒng)梯形圖4軟件部分4.1控制系統(tǒng)的梯形圖由于所選的PLC是西門子S7-200系列中的CPU214，選用密碼為143，對應(yīng)按鍵的次數(shù)為3、5、6。見表4密碼143按鍵次數(shù)356表4用專業(yè)軟件進(jìn)行編程，具體程序如下：攀枝花學(xué)院本科綜合課程設(shè)計(jì)院系統(tǒng)梯形圖圖4攀枝花學(xué)院本科綜合課程設(shè)計(jì)院