基于组态技术与PLC的密码锁控制系统设计

龚明

摘要：随着科学技术的不断创新，可编程控制技术的不断发展，在各行各业、各个生产领域中，可编程控制技术均得到了广泛的应用。可编程控制技术是我国各个生产领域实现自动化发展的重要技术，对于其自动化生产模式有着极为重要的支撑作用。基于此，本文主要对组态技术及PLC展开了深入的研究，并且设计了基于组态技术与PLC的密码锁控制系统。

关键词：组态技术;PLC;密码锁;控制系统

0  引言

随着社会经济的不断发展，密码锁优点众多，如，方便快捷、使用寿命长、功能完善等，进而逐渐得到了普遍的应用。组态技术在工业中的应用相对较多，其主要功能是用于监控。在密码锁中应用组态技术以及PLC可以通过组态软件模拟密码按键及相关指示灯，以此完成对密码锁的控制。本设计的核心为可编程逻辑控制器，即PLC。通过设计、编程等方式构建密码锁控制程序，其密码锁尚未监控程序通过组态王软件设计，以此满足对密码锁的控制及监控要求。在文中，首先阐述了该密码锁控制系统的软件编程原理以及硬件组成进行了全面的介绍，并通过实际应用体现了该密码锁控制系统的优势。

1  密码锁的发展

PLC是一种可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是一种可编程的储存器，能够通过在其内部置入变成，来执行运算、技数、控制等指令。通过模拟式或者数字式的输入、输出对各种机械设备以及生产过程进行控制。具有易于通信、扩张、编程等优点，具有较强的控制能力以及较高的可靠性。在工业控制上有着极为重要的作用，也是工业生产中的控制核心。因此，PLC技术被称为现代工业生产自动化的四大支柱之一。

西门子对于我国低压控制、流程工业自动化、电气安装、制造业自动化等各个领域来说，为其提供可靠、优质、创新的产品，并为其制定全面、系统的服务和解决方案。本文主要以西门子公司S7——200系列为例，对PLC的产生定义、分类进行了详细介绍，并从性能、特点、基本功能、组成部分等几个方面阐述了S7——200系列，并以S7——200系列CPU226型PLC为例，对本设计进行介绍，进而完成对密码锁的PLC控制。

2  密码锁的基本功能

在编写上位机、下位机程序前，需要明确密码锁的基本功能，以及在做出一些操作后的状态。在实际生活中，密码锁的应用非常普遍，如保险柜、密码箱等。在本文中，其密码锁的应用主要是在门上，通过在门上安装密码按键，即0～9十个数字。0～9这十个数字分别代表了PLC中的SB0～SB9十个按钮。除密码按键之外，还有密码重置键、密码确认键，以及一个开门按钮。通过门把手来控制密码锁的启动与否。该按钮可以在关门时是否需要开启密码锁通过向上抬动门把手来控制，向上抬动门把手开启密码锁，而关闭密码锁控制系统直接关门即可。

3  系统控制要求

在本设计中，需要通过10个密码输入键随机进行密码设置，这也是本设计密码锁的要求。当密码完成设置后，通过输入正确的密码来控制密码锁开合状态，密码正确，发送开门信号。如果密码输入不正确，密码锁无法打开，连续输错3次后，会报警，密码输入正确后，取消报警。除此之外，重置密码时首先需要将原有密码正确输入，然后进行新密码的重置，其流程如下：

初始密码设置：

①按下密码重置键，密码重置绿灯亮起。

②从0～9的密码按键，随机按下10个密码按键，输入密码。

③密码输入完成后，将密码确认建按下，完成密碼重置，密码重置绿灯关闭。

打开密码锁：

①将密码输入键按下，密码输入绿灯亮起，从0～9的密码按键，按照之前所设置的密码进行密码输入。

②将密码输入确认键按下，密码输入绿灯关闭。

③密码输入正确，则密码输入正确绿灯亮起，执行开门指令，打开密码锁。

④如密码输入不正确，那么密码输入错误红灯亮起。

⑤连续3次输错密码，密码锁报警红灯亮起，自动报警，一直持续到按下密码清空键，进行密码重置，报警红灯关闭。

重置密码：

①将密码重置键按下，将原密码输入，输入正确密码，密码重置绿灯亮起。

②输入新密码，按下键盘中的确认键，实现密码重新设置，密码重置绿灯关闭。

③如果输入密码不正确，那么会亮起密码锁报警红灯，且密码重新设置失败。

4  控制系统硬件设计

在本设计中，其按键的设置主要是利用组态王软件，通过触摸屏的方式，实现密码锁按键的设计，并且考虑到安全层面，将密码清空键设计为常开按钮。并且有软件模拟输出灯，不用连接相关硬件。通过一个数字量输出口对密码锁打开装置进行控制。PLC对于数字量的需求只需要一个输入口和一个输出口。其他部分由组态王进行模拟。对I/O口的实际情况以及分配要求进行综合考虑，通过西门子S7——200系列CPU——226PLC进行控制。除此之外，利用触摸屏、个人计算机等设备下载、安装并运行组态王软件。PLC具体的输入、输出口分配，详情见表1。

5  PLC控制程序设计

综合考虑PLC的控制要求，其控制程序的设计以模块化结构为主，其中OB1表示为主程序、SBR_0表示为初始密码输入子程序、SBR_1表示为密码重置子程序、SBR_2表示为密码输入子程序、SBR_3表示为报警子程序。其主程序流程详情见图1。

6  组态软件设计

①监控画面设计：数字键、设置键、指示灯这三个部分组成了密码锁中的监控画面。

②组态王变量设置：组态王变量设置如表1所示。对组态王变量进行定义时，不能使用PLC输入变量I定位组态王输入变量，要通过中间变量M对组态王输入变量进行定义，并且通过Q直接对组态王输出变量进行定义，数字开关量是其设计变量，将I/O整数设定为“变量类型”，将“Bit”设定为“数据类型”。

③组态王通信设置：西门子S7——200系列的“PPI”通讯需要从“设备配置向导”对话框进行选择，将“PLC1”为该系统的逻辑名称，根据实际接口情况，将“COM1”选择为串口通讯，其“2”设置为设备地址。其数据位、波特率等通讯参数的设定，要通过“设备”中的“COM1”进行，通过双击进行设定。

④各控件动画设计：通过“命令语言”中的动画编辑来实现“密码按钮”的设计、编辑，“本站点密码输入”为弹起状态，“本站点密码输入”为按下状态。除此之外，通过“命令语言”中的“特殊动画”来设置其“密码正确”指示灯，指示灯显示绿色，表示密码输入正确，指示灯显示红色，这表示密码输入不正确。

7  系统的运行与调试

通过CPU运行PLV中所下载的密码锁控制程序，运行组态王程序，其运行前提要将PLC控制程序关闭，即PC及中的PLC控制程序。通过对控制程序的不断调试，达到最佳。然后在触摸屏中下载、安装、运行组态王程序，将PLC与触摸屏连接，通过触摸屏对组态王控制程序进行操控，进而保证密码锁控制程序的完整性。

8  結语

随着组态技术以及PLC技术的广泛应用，对于人们的日常生活、工作有着极大的影响。现如今，人们的生活、工作向着智能化发展。而组态技术以及PLC技术的应用，更是顺应了这一发展趋势。在本设计中，通过组态技术以及PLC技术对密码锁进行设计，充分发挥组态技术、PLC技术以及密码锁的优点，通过对密码锁控制系统进行设计，从密码输入、密码重置、错误报警、密码锁开启等几个方面介绍了密码锁控制系统的设计，充分将组态技术与PLC技术相结合，体现了密码锁的人性化设计，且该系统具有维修方便，简单便捷的优点。

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