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绪论……………………………………………………………………………………….11.1PLC的历史由来………………………………………………………………………11.2PLC的硬件组成……………………………………………………………………....21.3PLC的软件组成………………………………………………………………………22电子密码锁的背景………………………………………………………………………...32.1密码锁的发展…………………………………………………………..……………32.2电子密码锁的概念…………………………………………………………………..42.3电子密码锁的性能特点……………………………………………………………..42.4电子密码锁的电路组成部分………………………………………………………..42.5电子密码锁的应用………………………………………………………………….52.6PLC的应用克服电子密码锁缺陷…………………………………………………..53PLC的结构和工作原理……………………………………………………………………..53.1PLC的基本结构……………………………………………………………………..53.2整体式结构的PLC…………………………………………………………………….53.3模块式结构的PLC…………………………………………………………………….63.4PLC各组成部分介绍…………………………………………………………………73.5基本指令……………………………………………………………………………....114PLC在密码锁里的应用.....................................................124.1PLC在密码锁里的控制................................................124.2循环扫描技术........................................................134.3PLC的输入/输出响应时间.............................................145PLC控制系统设计原则和设计步骤...........................................155.1设计原则............................................................155.2设计步骤………………………………………………………………………………166密码锁控制系统设计.......................................................176.1在设计密码锁之前，需要明白计数器的原理..............................186.2密码锁控制系统的控制要求............................................186.3密码锁控制系统的PLC选型和资源配置..................................206.4密码锁控制系统程序设计和调试.......................................28参考文献...................................................................32致谢....................................................................33安徽矿业职业技术学院2015届毕业设计（论文）11绪论1.1PLC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AC115V6、输出为AV115V、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SIEAT1CS4。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）21.2PLC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1.2-1PLC硬件基本结构：1.3PLC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1.3-1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）32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）42.2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2.6PLC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