基于PLC的密码锁设计研究

谢述双 周明理

摘要：随着科技的发展，传统锁具技术在安全性能以及应用上已经难以满足社会需求，密码锁的研发更加符合人们的使用需求。基于此，本文重点探究基于PLC系统控制核心的密码锁设计实现路径。

关键词：PLC;密码锁;设计

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）09-0163-02

1 系统结构和控制要求分析

1.1 按键数字为1系统控制确认设计

PLC密码锁电源开启后，按键数字为1时，经确认后数字1和系统控制程序的比较指令中初始设置密码数字1进行代数对比，若数值相同，M1电路接通，进入下一密码数字指令比较程序，等待下一数字指令出现继续执行数字与指令程序内的数字对比。若数值不同，则为按键数字不是1，出现指令程序数字与按键数字对比结果出现差值，此时根据数字比较结果大小，控制电路M0或M5接通，系统控制程序无法接入下一阶段。

1.2 按键数字为2系统控制确认设计

当按键数字为2时，经确认后数字2和系统控制程序的比较指令中数字2进行代数对比，若数值相同，则M3电路接通，进入下一密码数字指令比较程序，等待下一阶段的数字选择和程序执行，若按键数字不是2，则指令程序结果与按键数字产生对比差值，根据数字比较结果大小，控制电路M6或M7接通，系统控制程序无法进入下一阶段。

1.3 按键数字为3系统控制确认设计

当按键数字为3时，经确认后数字3和系统控制程序的比较指令中数字3进行代数对比，若数值相同，则M4电路接通，进入下一密码数字指令比较程序，等待下一阶段的数字选择和程序执行，若按键数字不是3，则指令程序结果与按键数字产生对比差值，根据数字比较结果大小，控制电路M8或M9接通，系统控制程序无法进入下一阶段。

2 密码锁I/O口的PLC选型估算

2.1 I/O口估算的点数选择

在确定和分配I/O口的选择过程中，针对I/O口点数的估算要考虑预留适当的余量，一般是在依据统计估算过后的输入输出点数的基础上，在扩展10%～20%可供输入输出的点数余量，以此作为I/O口的输入输出点数估算基准值。而根据PLC密码锁设计的实际需求不同，在选择PLC类型时，可选用输入点数大于18，输出点数大于5的PLC类型可有效满足设计需求，而针对PLC密码锁在实际生产制造过程中和使用中的具体需求以及设计生产的经济性方面，可通过价格比较采购较为合适的PLC电子构件，在采购过程中，应根據不同的设备生产商PLC产品的输入输出特点，对估算点数进行适当的选择和调整。

2.2 I/O口估算的内存选择

PLC密码锁在设计I/O口的过程中，针对PLC存储器的选择主要是基于内存容量，这在PLC密码锁I/O口的确定过程中，没有具体的内存估算公式，在查阅相关资料的过程中，针对PLC密码锁设计的具体需求不同，储存器内存的估算公式也具有较大的差异，没有普适性特征。但在估算过程中，基本按照PLC数字量I/O的输入输出点数的10～15倍估算，在加上模拟I/O点数的100倍左右估算存储器内存容量的总字数。此外，还会在此内存容量的基础上增加约25%的内存余量，便于后续应用拓展使用，若是I/O口只具备基础应用功能，在点数充足的情况下，PLC设备储存器的内容容量足够使用。

3 系统硬件电路设计

本文所PLC密码锁的系统硬件电路设计以三菱PLC为例，PLC密码锁的控制系统硬件电路设计分为按键数字输入单元、系统执行单元、警报单元等几部分构成。数字键盘单元主要由四个程序模块组成，通过SB1～SB4分别表示数字键盘的个位、十位、百位和千位，SB0表示重置程序模块，SB5表示确认键程序模块，SB6表示撤销键程序模块。密码显示单元由LED显示屏显示密码按键数字。系统执行单元由电磁阀和内部机械部件构成。警报单元由警报程序模块、指示灯构成。当密码输入与设置密码不同时，警报单元通过警报程序模块启动警报电路，指示灯和蜂鸣器开始工作。当数字键盘单元的个位、十位、百位以及千位等四个程序模块以及确认键程序模块和撤销键程序模块启东时，输入电路连接I/0.1～I/0.6。密码显示单元、系统执行单元以及警报单元中的LED显示屏、电磁阀、警报指示灯等器件的电路分别连接S1.0～S1.3。

4 系统控制程序设计

4.1 按键数字1时，确认SB5

数字键盘输入数字1时，X0接通，经SB5确认键完成确认后，X0=1，系统执行单元中K0X0二进制数值与D1十进制数值做比较，此时M0～M3被占用，若比较结果相同，系统执行M1，表现为M1指令通过，电路连通，系统正常执行进入下一阶段程序。若比较结果不同，则键盘按键数字与实际密码设定不符，根据比较结果大小，执行M0或M5指令，系统执行程序中无M0和M5对应执行命令，显示无法进入下一阶段[1]。

4.2 按键数字2时，确认SB5

数字键盘输入数字2时，X1接通，经SB5确认键完成确认后，X1=1，系统执行单元中K1X1二进制数值与D2十进制数值做比较，此时M4～M6被占用，若比较结果相同，系统执行M2，表现为M2指令通过，电路连通，系统正常执行进入下一阶段程序。若比较结果不同，则键盘按键数字与实际密码设定不符，根据比较结果大小，执行M6或M7指令，系统执行程序中无M6和M7对应执行命令，显示无法进入下一阶段。

4.3 按键数字3时，确认SB5

数字键盘输入数字3时，X2接通，经SB5确认键完成确认后，X2=1，系统执行单元中K2X2二进制数值与D3十进制数值做比较，此时M7～M9被占用，若比较结果相同，系统执行M3，表现为M3指令通过，电路连通，系统正常执行进入下一阶段程序。若比较结果不同，则键盘按键数字与实际密码设定不符，根据比较结果大小，执行M8或M9指令，系统执行程序中无M8和M9对应执行命令，显示无法进入下一阶段[2]。

4.4 按键数字4时，确认键SB5

数字键盘输入数字4时，X3接通，经SB5确认键完成确认后，X3=1，系统执行单元中K3X3二进制数值与D4十进制数值做比较，此时M11～M13被占用，若比较结果相同，系统执行M4，表现为M4指令通过，电路连通，系统正常执行进入下一阶段程序。若比较结果不同，则键盘按键数字与实际密码设定不符，根据比较结果大小，执行M11或M12指令，系统执行程序中无M11和M12对应执行命令，此时密码显示单元启动在LED显示屏显示密码输入错误，密码锁无法打开。

4.5 延时自动闭锁与撤销程序

在密码输入正确情况下，系统执行单元正常执行开锁程序，电磁阀连接内部机械部件电路连通，密码锁开启，开启后密码锁进行系统复位结果对比，启动3S延时，延时后M0启动，密码锁关闭，MO～M12中所有结果复位，完成系统开锁程序重置。若在此过程中，密码输入错误超过3次则启动警报系统，指示灯电路通路，密码输入正确自动关闭。开锁过程中，若按键操作失误，可选择启动重置程序SB0重新输入正确密码执行开锁操作。

5 結语

综上所述，通过本文研究，希望为电子密码锁设计领域提供参考借鉴，促进电子密码锁技术的发展。

参考文献

[1] 谢富珍.基于PLC的密码锁控制系统的设计[J].无线互联科技，2016（10）：53.

[2] 吴慧君，韩志引.基于PLC和组态王的密码锁控制系统设计[J].数字技术与应用，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