本设计是从经济实惠的角度出发，基于西门子PLC实现的8位密码锁的控制设计，这是一款可以多次更改密码，具有报警功能的PLC电子密码锁控制系统。通过对密码锁的控制要求分析，对PLC控制系统进行了软、硬件设计，并通过仿真实验证明了该系统的实用性，智能控制密码锁开锁、更改、报警、复位、重置等功能。并能在错误次数过多时，将键盘输入锁定，拥有防试探的功能，大大加强了密码锁的安全性。使该密码锁具有保密性强，灵活性高的特点。可将其运用在需要安全保障的一些重要场所。
主要研究内容
用PLC设计一个8位的密码锁，实现对重要场所的安全门禁控制，控制要求如下：
采用键盘实现密码的输入、设置、复位等操作
输入密码正确时，执行开门信号；
密码输入错误三次以上时，报警灯闪烁，密码输入错误5次以上时锁定键盘，同时警铃响起，报警灯亮；
在密码输入正确后，可以允许重置密码、复位密码操作。
画出系统框图、电气布局图、主接线图、功能框图、时序图、PLC I/O分配表、PLC接线图、流程图、顺序功能框图、梯形图
在模拟软件上仿真动作过程，并对仿真过程进行记录。
1.5 设计思路
由于是初次接触PLC编程实践，能否把把书上的知识灵活的运用是重要的前提，需要自行查阅资料，设计方案，不断尝试。
首先应查阅课题相关资料，了解其工作原理，并对其进行硬件方案设计，完成后设计软件方案，再将软硬件结合进行方案验证，利用STEP7进行软件编程， 使用PLCSIM进行仿真实验验证方案可行性。
利用SIMATIC Manager编写PLC设计一个8位的密码锁，实现对重要场所的安全门禁控制，控制要求如下：
采用键盘实现密码的输入、设置、复位等操作；
输入密码正确时，执行开门信号；
密码输入错误三次以上时，报警灯闪烁，密码输入错误5次以上时锁定键盘，同时警铃响起，报警灯亮；
在密码输入正确后，可以允许重置密码、复位密码操作。
2.2 设计目标
通过对8位密码锁的设计实践，将对以往课内学习的只是进行巩固与实践，有助于培养我们对PLC编程的理解与应用，锻炼我们解决实际工程问题、查阅文献、产品手册、图书资料和书写技术文档的能力，并掌握分析问题、解决问题的思路。
基于PLC设计一个8位门禁密码锁，该密码锁带有15个按钮输入，3个输出，其中10个输入按钮为0~9的数字密码输入，另外5个分别为输入、确认、复位、更改和重置；3个输出为门禁电机（开门信号）、蜂鸣器（报警铃）和报警灯。
2.3 需求分析
在课题要求当中，采用键盘实现密码的输入、设置、复位等操作。要实现上述控制要求，需要采用PLC，通过梯形图来完成。PLC输入端需要接入15个控制按钮，分别用不同的按钮代表不同的操作，有输入、确认、0~9的数字输入、复位、更改和重置等操作，按下输入按钮，输入数字密码，并对输入位数计数，若密码输入中发现错误，可按下复位，清空计数，允许重新输入。再按下确认键验证密码， 输入密码正确时，允许修改密码[10]。
同时要求输入密码正确时，执行开门信号。在密码正确后输出信号控制门禁电机接触器，以控制门禁电机运行。
要求密码输入错误三次以上时，报警灯闪烁，密码输入错误5次以上时锁定键盘，同时警铃响起，报警灯亮。密码验证错误时，对其计数，正确时清零，当达到三次时，输出脉冲信号，使报警灯闪烁。达到五次时，输出两个控制信号，使报警灯常亮，警铃响起，同时断开密码输入功能，是键盘锁定。
密码正确后，应允许更改密码，按下更改后，输入8位密码，将作为新的密码，在一次输入密码正确后，允许将密码重置。以实现课题中要求的在密码输入正确后，可以允许重置密码、复位密码操作。
根据上述分析，实现方案应包括硬件方案和软件方案。硬件方案需要选择PLC控制器以及相关的低压电器，并完成电气控制原理图、PLC的I/O分配、PLC的接线图等。软件方案需要画时序图、顺序功能框图，并编写梯形图以完成对门禁电机和报警的逻辑控制，并进行仿真和演示验证。
完整文档见附件：
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8位密码锁的PLC设计文档.docx
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8位密码锁时序图.pdf
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IO分配表原件.pptx
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plc接线图.pptx
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程序设计_顺序功能图原件.pptx
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功能框图.pptx
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流程图.pptx
(46.43 KB)
系统框图.pptx
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硬件.pptx
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主接线图.pptx
(37.01 KB)
编程采用西门子公司的STEP7_V56软件进行梯形图的编写，8位密码锁的部分程序及说明，由于其程序的需要，分为OB1、FB1、FC1、FC2[17]。 - 由于需要保存密码数据，密码锁的控制程序主要编写在FB1中：
图 4?5初始化计数器1、2 网络1：如图 4?5所示，初始完成后，进入程序，现将密码错误计数，与输入密码位数计数器复位。并置位密码输入步，允许密码输入。 网络2：如图 4?6所示，按下I0.0，进入密码输入功能FC1，将输入的8位密码保存到a1~a8，8个参数中，按下I0.1结束输入。
图 4?6输入密码
图 4?7 验证密码1
图 4?8验证密码2 网络4：如图 4?7和图 4?8所示，按下I0.1，将进入验证密码功能FC2，将输入的8位密码a1~a8与设置的密码b1~b8进行对位比较，输出密码状态标志，为1密码错误，为0密码正确。
图 4?9开门
图 4?10 错误计数 网络5：如图 4?9所示，密码验证完成后，若密码正确，置位Q4.0门禁电机启动。 网络7：如图 4?10所示，若密码错误，用计数器C2对密码错误次数计数。
图 4?11告警处理 网络8：错误3次，启动报警灯闪烁功能。 网络9：错误5次锁定键盘，警铃响，警灯常亮。 网络10：报警灯闪烁。M5.5为CPU的CLOCK MEMORY,M5.5频率为2Hz，当密码错误5次之后，警铃响起，会使警灯由闪烁变为常亮。
图 4?12更改密码 网络14:按下I0.3,进入密码更改，再次调用FC1，将输入的8位密码，保存在b1~b8中。
图 4?13更改密码后置位密码更改标志 网络15：更改密码完成后，将密码已更改标志置1，并置0开门信号，需重新输入密码。
图 4?14重置密码 网络16：按下重置按钮，将初始密码0~7重置到a1~a8。
图 4?15 清空计数 网络1：密码输入达到8位，复位计数器，位下一次密码输入做好准备。
图 4?16 密码输入扫描1
图 4?17 密码输入扫描2
图 4?18密码输入扫描3 网络2：对输入的数字密码进行检测，有一位密码输入了，将输入标志参数j置1.
图 4?19输入计数 网络3：将每一位输入进行计数，在按下复位按钮后，复位密码。 网络4~11：将输入的密码按输入的先后顺序分别输出给不同的参数保存。
图 4?20密码保存1
图 4?21 密码保存2
图 4?22 密码保存3
图 4?23密码保存4
图 4?24 FC2密码验证 网络1~8：将输入的密码，按位比较，若错误将M1.1置1。
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