標(biāo)題: 基于PLC的8位電子密碼鎖設(shè)計(jì)資料 西門子S7-300源文件+仿真 [打印本頁]
作者: ygylinlove    時(shí)間: 2020-11-12 20:05
標(biāo)題: 基于PLC的8位電子密碼鎖設(shè)計(jì)資料 西門子S7-300源文件+仿真
本設(shè)計(jì)是從經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的角度出發(fā)，基于西門子PLC實(shí)現(xiàn)的8位密碼鎖的控制設(shè)計(jì)，這是一款可以多次更改密碼，具有報(bào)警功能的PLC電子密碼鎖控制系統(tǒng)。通過對(duì)密碼鎖的控制要求分析，對(duì)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行了軟、硬件設(shè)計(jì)，并通過仿真實(shí)驗(yàn)證明了該系統(tǒng)的實(shí)用性，智能控制密碼鎖開鎖、更改、報(bào)警、復(fù)位、重置等功能。并能在錯(cuò)誤次數(shù)過多時(shí)，將鍵盤輸入鎖定，擁有防試探的功能，大大加強(qiáng)了密碼鎖的安全性。使該密碼鎖具有保密性強(qiáng)，靈活性高的特點(diǎn)。可將其運(yùn)用在需要安全保障的一些重要場(chǎng)所。

主要研究?jī)?nèi)容

用PLC設(shè)計(jì)一個(gè)8位的密碼鎖，實(shí)現(xiàn)對(duì)重要場(chǎng)所的安全門禁控制，控制要求如下：
采用鍵盤實(shí)現(xiàn)密碼的輸入、設(shè)置、復(fù)位等操作
輸入密碼正確時(shí)，執(zhí)行開門信號(hào)；
密碼輸入錯(cuò)誤三次以上時(shí)，報(bào)警燈閃爍，密碼輸入錯(cuò)誤5次以上時(shí)鎖定鍵盤，同時(shí)警鈴響起，報(bào)警燈亮；
在密碼輸入正確后，可以允許重置密碼、復(fù)位密碼操作。
畫出系統(tǒng)框圖、電氣布局圖、主接線圖、功能框圖、時(shí)序圖、PLC I/O分配表、PLC接線圖、流程圖、順序功能框圖、梯形圖
在模擬軟件上仿真動(dòng)作過程，并對(duì)仿真過程進(jìn)行記錄。
1.5    設(shè)計(jì)思路

由于是初次接觸PLC編程實(shí)踐，能否把把書上的知識(shí)靈活的運(yùn)用是重要的前提，需要自行查閱資料，設(shè)計(jì)方案，不斷嘗試。
首先應(yīng)查閱課題相關(guān)資料，了解其工作原理，并對(duì)其進(jìn)行硬件方案設(shè)計(jì)，完成后設(shè)計(jì)軟件方案，再將軟硬件結(jié)合進(jìn)行方案驗(yàn)證，利用STEP7進(jìn)行軟件編程， 使用PLCSIM進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方案可行性。

利用SIMATIC Manager編寫PLC設(shè)計(jì)一個(gè)8位的密碼鎖，實(shí)現(xiàn)對(duì)重要場(chǎng)所的安全門禁控制，控制要求如下：

2.2    設(shè)計(jì)目標(biāo)

通過對(duì)8位密碼鎖的設(shè)計(jì)實(shí)踐，將對(duì)以往課內(nèi)學(xué)習(xí)的只是進(jìn)行鞏固與實(shí)踐，有助于培養(yǎng)我們對(duì)PLC編程的理解與應(yīng)用，鍛煉我們解決實(shí)際工程問題、查閱文獻(xiàn)、產(chǎn)品手冊(cè)、圖書資料和書寫技術(shù)文檔的能力，并掌握分析問題、解決問題的思路。

基于PLC設(shè)計(jì)一個(gè)8位門禁密碼鎖，該密碼鎖帶有15個(gè)按鈕輸入，3個(gè)輸出，其中10個(gè)輸入按鈕為0~9的數(shù)字密碼輸入，另外5個(gè)分別為輸入、確認(rèn)、復(fù)位、更改和重置；3個(gè)輸出為門禁電機(jī)（開門信號(hào)）、蜂鳴器（報(bào)警鈴）和報(bào)警燈。

2.3    需求分析

在課題要求當(dāng)中，采用鍵盤實(shí)現(xiàn)密碼的輸入、設(shè)置、復(fù)位等操作。要實(shí)現(xiàn)上述控制要求，需要采用PLC，通過梯形圖來完成。PLC輸入端需要接入15個(gè)控制按鈕，分別用不同的按鈕代表不同的操作，有輸入、確認(rèn)、0~9的數(shù)字輸入、復(fù)位、更改和重置等操作，按下輸入按鈕，輸入數(shù)字密碼，并對(duì)輸入位數(shù)計(jì)數(shù)，若密碼輸入中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，可按下復(fù)位，清空計(jì)數(shù)，允許重新輸入。再按下確認(rèn)鍵驗(yàn)證密碼， 輸入密碼正確時(shí)，允許修改密碼[10]。

同時(shí)要求輸入密碼正確時(shí)，執(zhí)行開門信號(hào)。在密碼正確后輸出信號(hào)控制門禁電機(jī)接觸器，以控制門禁電機(jī)運(yùn)行。

要求密碼輸入錯(cuò)誤三次以上時(shí)，報(bào)警燈閃爍，密碼輸入錯(cuò)誤5次以上時(shí)鎖定鍵盤，同時(shí)警鈴響起，報(bào)警燈亮。密碼驗(yàn)證錯(cuò)誤時(shí)，對(duì)其計(jì)數(shù)，正確時(shí)清零，當(dāng)達(dá)到三次時(shí)，輸出脈沖信號(hào)，使報(bào)警燈閃爍。達(dá)到五次時(shí)，輸出兩個(gè)控制信號(hào)，使報(bào)警燈常亮，警鈴響起，同時(shí)斷開密碼輸入功能，是鍵盤鎖定。

密碼正確后，應(yīng)允許更改密碼，按下更改后，輸入8位密碼，將作為新的密碼，在一次輸入密碼正確后，允許將密碼重置。以實(shí)現(xiàn)課題中要求的在密碼輸入正確后，可以允許重置密碼、復(fù)位密碼操作。

根據(jù)上述分析，實(shí)現(xiàn)方案應(yīng)包括硬件方案和軟件方案。硬件方案需要選擇PLC控制器以及相關(guān)的低壓電器，并完成電氣控制原理圖、PLC的I/O分配、PLC的接線圖等。軟件方案需要畫時(shí)序圖、順序功能框圖，并編寫梯形圖以完成對(duì)門禁電機(jī)和報(bào)警的邏輯控制，并進(jìn)行仿真和演示驗(yàn)證。

2.4    技術(shù)方案

圖 2?1設(shè)計(jì)方案

如圖 2?1所示，按下輸入按鈕輸入“0~9”的8位數(shù)字密碼，并對(duì)輸入位數(shù)計(jì)數(shù)，若輸入中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，按下復(fù)位按鈕清零計(jì)數(shù)，重新輸入8位密碼，按下確認(rèn)鍵后，驗(yàn)證密碼的正確性，若錯(cuò)誤，對(duì)其計(jì)數(shù)，達(dá)到三 次，輸出接口向警燈輸出周期脈沖信號(hào)，使報(bào)警燈閃爍，達(dá)到五次將禁止輸入密碼和驗(yàn)證密碼的功能，以此達(dá)到鎖定鍵盤的要求，同時(shí)輸出兩個(gè)高電平信號(hào)，使警鈴長(zhǎng)鳴，警燈常亮；若密碼正確，將錯(cuò)誤計(jì)數(shù)清零，發(fā)出開門信號(hào)，門禁電機(jī)運(yùn)行，同時(shí)允許更改密碼，按下更改按鈕，再按下輸入鍵，輸入新的“0~9”8位新的數(shù)字密碼，確認(rèn)按鈕按下，密碼修改成功。重新輸入新的密碼，若正確，將允許重置密碼，按下重置按鈕將密碼重置為初始密碼[11]。

2.5    方案論證

硬件上可利用開關(guān)按鈕或者觸摸屏實(shí)現(xiàn)按鈕的輸入，通過S7-300處理來控制門禁電機(jī)的運(yùn)行,軟件方面利用PLC梯形圖編程來實(shí)現(xiàn)密碼鎖的控制邏輯，完成了對(duì)密碼鎖的輸入、復(fù)位、更改、重置、報(bào)警等功能的控制邏輯程序編寫。在利用PLCSIM進(jìn)行仿真時(shí)，仿真程序正常運(yùn)行，仿真結(jié)果完全符合課題要求，密碼鎖的輸入、復(fù)位、更改、重置、報(bào)警等功能完全正常。因本方案所用電器元件少，功能較簡(jiǎn)單，所需要的成本相對(duì)于重要場(chǎng)所的安全性來說，其成本很低。

2.6    本章小結(jié)

本章作為總體方案是對(duì)課題要求的說明與分析，根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行方案設(shè)計(jì)并對(duì)其可行性做了一定的分析和驗(yàn)證。

第3章    硬件設(shè)計(jì)3.1    硬件系統(tǒng)框圖

圖 3?1硬件系統(tǒng)框圖

如圖 3?1所示，通過鍵盤輸入指令，PLC處理，輸出信號(hào)報(bào)警或開鎖，存儲(chǔ)器存儲(chǔ)初始密碼和中間值，電源為PLC提供能量。

3.2    電氣布局圖

圖 3?2 電氣布局圖

如圖 3?2所示，8位密碼鎖由一個(gè)輸入鍵盤通過PLC來控制門禁電機(jī)的動(dòng)作以此作為密碼鎖，鍵盤上由15輸入按鈕，3個(gè)指示燈都是用于密碼錯(cuò)誤提示，有一個(gè)蜂鳴器將在密碼錯(cuò)誤5次后報(bào)警。

3.3    PLC選型

表格 3?1 CPU信息

在如表格 3?1所示的各CPU中[16]，不同的CPU有不同的特性，存儲(chǔ)容量也不一樣，由于該密碼鎖數(shù)字量總共為18個(gè)，且于密碼鎖需要較快的反應(yīng)速度，以可選用存儲(chǔ)容量為64KB的CPU 314。

I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔�，通常根�?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整[15]。本設(shè)計(jì)有15個(gè)數(shù)字量輸入，3個(gè)數(shù)字量輸出，因此選用SM321 DI32xDC24V作為輸入，SM322 DO16Xdc24V/0.5A作為輸出。

3.4    電器選型

對(duì)于密碼鎖所用到的低壓電器需要進(jìn)行選型，如下：

3.4.1     按鈕

根據(jù)密碼鎖鍵盤的實(shí)際要求分析，需選用常開、不帶指示燈、自動(dòng)返回、平頭的普通按鈕。如表格 3?2所示，可選用短柄黑按鈕XB2BD21C，型號(hào)為L(zhǎng)A39-10X/K的常開按鈕。可在按鈕上加裝鍵帽。

表格 3?2 按鈕型號(hào)

3.4.2     指示燈

對(duì)于指示燈，由于是用來密碼錯(cuò)誤報(bào)警的所以應(yīng)選用燈光顏色為紅色的指示燈，且由于該設(shè)計(jì)是用于重要場(chǎng)所的門禁，可選用亮度較大的指示燈，所以選用額定電壓為3.7V，額定電流為250mA。

3.4.3     蜂鳴器

蜂鳴器的選型有如下指標(biāo)：

綜上所述，應(yīng)選用壓電式蜂鳴器SS0905PA0,如圖 3?3所示,工作電壓為9V，工作溫度為-20~70℃，工作電流為4mA。

圖 3?3 SS0905PA0

3.4.4     門禁電機(jī)

圖 3?4 ja12-1:1000減速電機(jī)

由于本設(shè)計(jì)是密碼鎖，門禁電機(jī)只是對(duì)鎖舌進(jìn)行控制，功率以及尺寸不能太大，且轉(zhuǎn)速不能過大，所以應(yīng)選用帶齒輪減速裝置的小型電機(jī)，如圖 3?4所示，額定電壓為6V，空載電流為45mA。

3.5    輸入輸出分配表

如表格 3?1所示，為8位密碼鎖的輸入輸出分配表。有15個(gè)輸入，3個(gè)輸出。


3.6    PLC接線圖

如圖 3?5所示[14]，按下輸入按鈕I0.0，即可輸入8位密碼，若發(fā)現(xiàn)輸入有誤，按下復(fù)位按鈕I0.1,重新輸入8位密碼，按下確認(rèn)按鈕，若密碼正確，KM1得電，開鎖。按下II0.0.3，更改密碼，再次按下I0.0，輸入8位新的密碼，按下確認(rèn)按鈕I0.1更改成功，重新輸入新的8位密碼KM1得電，按下I0.4重置密碼。若輸入的密碼錯(cuò)誤，達(dá)到3次，Q4.2會(huì)輸出頻率為2hz的電平脈沖，使得警燈閃爍，達(dá)到5次，Q4.1、Q4.2會(huì)輸出高電平，使警燈常亮，警鈴響。

圖 3?5 PLC接線圖

3.7    主電路電氣控制原理圖

PLC應(yīng)該控制一臺(tái)門禁電機(jī)的運(yùn)行并給出運(yùn)行狀態(tài)的指示。則門禁電機(jī)的主電路如下圖 3?6所示。

主電路圖中需要連接一臺(tái)電機(jī)。線路中需要接熱繼電器FR進(jìn)行過載保護(hù)，接熔斷器FU進(jìn)行短路保護(hù)，閘刀開關(guān)QS用來隔離電源、接通電路。如圖 3?6所示

圖 3?6 電氣控制的主電路圖

3.8    本章小結(jié)

本章主要對(duì)課題8位密碼鎖的PLC設(shè)計(jì)進(jìn)行了硬件方面的設(shè)計(jì)，從硬件系統(tǒng)框圖、電氣布局圖到各種低壓電器的分析與選型，還有對(duì)PLC的選型，輸入輸出的IO分配，參考資料對(duì)PLC接線圖的設(shè)計(jì)，并且畫出了門禁電機(jī)的主接線圖。

第4章    軟件設(shè)計(jì)4.1    功能框圖

圖 4?1 功能框圖

如圖 4?1所示，密碼輸入過程中可用復(fù)位功能，重新輸入密碼，密碼輸入完成后，將驗(yàn)證密碼的正確性，若錯(cuò)誤達(dá)到3次將告警，警燈閃爍，達(dá)到5次將使警燈常亮，警鈴響起，鍵盤鎖定。密碼若正確，將執(zhí)行開門信號(hào)，允許更改密碼，更改密碼過程中，可用復(fù)位功能重新輸入8位密碼，更改完成后，需重新輸入8位更改后密碼，驗(yàn)證通過后，才允許重置密碼。

4.2    流程圖

如圖 4?2所示， FB1作為主要程序，進(jìn)入FB1，按下輸入按鈕進(jìn)入調(diào)用FC1，F(xiàn)C1作為密碼輸入功能，將輸入的8位密碼保存到FB1的背景數(shù)據(jù)塊DB1中，若中途發(fā)覺輸入密碼有誤，可按下復(fù)位按鈕重新輸入8位密碼，輸入完成后，按下確認(rèn)按鈕，進(jìn)入FC2，F(xiàn)C2位密碼驗(yàn)證功能，將已輸入的密碼與默認(rèn)密碼進(jìn)行比較，若密碼錯(cuò)誤，將計(jì)數(shù)器C2計(jì)數(shù)加1，判斷C2計(jì)數(shù)是否等于5，若等于點(diǎn)亮報(bào)警燈使其常亮、置位警鈴使其報(bào)警，并鎖定鍵盤；若不等于5，繼續(xù)判斷C2計(jì)數(shù)是否等于3，若等于將使警燈閃爍，周期為2S，回到重新輸入密碼；若密碼正確，開門信號(hào)置位，控制門禁電機(jī)運(yùn)行，并允許更改密碼，按下更改按鈕，在按下輸入按鈕，進(jìn)入FC1,輸入8位新的密碼，F(xiàn)C1將輸入的8位密碼保存到FB1的DB1的另外8位IO參數(shù)中，按下確認(rèn)密碼，即可修改成功。重新輸入新的正確的才能開鎖，并允許重置密碼，按下重置按鈕，會(huì)將密碼重置為初始密碼0~7。

圖 4?2流程圖

4.3    時(shí)序圖

如下圖 4?3所示，初始化完成后，將M0.1置1，啟動(dòng)密碼輸入程序，第一次按下I0.0時(shí)，進(jìn)入FC1輸入8位密碼，若密碼輸入途中發(fā)現(xiàn)密碼錯(cuò)誤，按下復(fù)位按鈕I0.2，將復(fù)位輸入計(jì)數(shù)，重新輸入8位密碼，按下確認(rèn)按鈕I0.1，將M0.2置1，驗(yàn)證密碼，密碼正確門禁電機(jī)接觸器KM1得電，門禁電機(jī)運(yùn)行開鎖，按下重設(shè)密碼I0.3，將M0.3置1，更改密碼，輸入8位新的密碼，按下確認(rèn)按鈕I0.1修改成功，需重新輸入密碼，若密碼錯(cuò)誤達(dá)到三次，將使報(bào)警燈一周期為2s閃爍，5次將使鍵盤鎖定，阻止輸入密碼，并讓報(bào)警燈與警鈴報(bào)警；若密碼正確，將M0.4置1，允許重置密碼，按下重置按鈕I0.4，將重置密碼為初始密碼0~7。

圖 4?3時(shí)序圖

4.4    順序功能框圖

圖 4?4順序功能圖

上圖 4?4中的FC1時(shí)8為密碼輸入模塊，F(xiàn)C2時(shí)密碼驗(yàn)證模塊。初始化完成后，置位M0.0，在沒按下更改按鈕I0.3時(shí)，按下輸入按鈕，輸入8位密碼，按下確認(rèn)驗(yàn)證密碼是否正確，驗(yàn)證完成，將M1.4置1，密碼錯(cuò)誤將M1.1置1，若驗(yàn)證完成，密碼未錯(cuò)誤，即密碼正確，按下I0.3即可更改密碼,輸入8位新的密碼,確認(rèn)按鈕I0.1按下后更改成功，將可重置密碼標(biāo)志位M2.5置1，重新按下輸入按鈕I0.0，重新進(jìn)入密碼輸入，密碼驗(yàn)證成功可更改密碼，也可重置密碼，按下重置按鈕I0.4，將密碼重置為0~7，并將標(biāo)志位M2.5復(fù)位�？芍匦螺斎朊艽a，密碼輸入錯(cuò)誤后，計(jì)數(shù)器C2計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)達(dá)到3，報(bào)警燈閃爍，達(dá)到5，報(bào)警燈常亮，警鈴響。鍵盤鎖定。

4.5    梯形圖

編程采用西門子公司的STEP7_V56軟件進(jìn)行梯形圖的編寫，8位密碼鎖的部分程序及說明，由于其程序的需要，分為OB1、FB1、FC1、FC2[17]。

圖 4?5初始化計(jì)數(shù)器1、2

網(wǎng)絡(luò)1：如圖 4?5所示，初始完成后，進(jìn)入程序，現(xiàn)將密碼錯(cuò)誤計(jì)數(shù)，與輸入密碼位數(shù)計(jì)數(shù)器復(fù)位。并置位密碼輸入步，允許密碼輸入。

網(wǎng)絡(luò)2：如圖 4?6所示，按下I0.0，進(jìn)入密碼輸入功能FC1，將輸入的8位密碼保存到a1~a8，8個(gè)參數(shù)中，按下I0.1結(jié)束輸入。

圖 4?6輸入密碼

圖 4?7 驗(yàn)證密碼1

圖 4?8驗(yàn)證密碼2

網(wǎng)絡(luò)4：如圖 4?7和圖 4?8所示，按下I0.1，將進(jìn)入驗(yàn)證密碼功能FC2，將輸入的8位密碼a1~a8與設(shè)置的密碼b1~b8進(jìn)行對(duì)位比較，輸出密碼狀態(tài)標(biāo)志，為1密碼錯(cuò)誤，為0密碼正確。

圖 4?9開門


圖 4?10 錯(cuò)誤計(jì)數(shù)

網(wǎng)絡(luò)5：如圖 4?9所示，密碼驗(yàn)證完成后，若密碼正確，置位Q4.0門禁電機(jī)啟動(dòng)。

網(wǎng)絡(luò)7：如圖 4?10所示，若密碼錯(cuò)誤，用計(jì)數(shù)器C2對(duì)密碼錯(cuò)誤次數(shù)計(jì)數(shù)。

圖 4?11告警處理

網(wǎng)絡(luò)8：錯(cuò)誤3次，啟動(dòng)報(bào)警燈閃爍功能。

網(wǎng)絡(luò)9：錯(cuò)誤5次鎖定鍵盤，警鈴響，警燈常亮。

網(wǎng)絡(luò)10：報(bào)警燈閃爍。M5.5為CPU的CLOCK MEMORY,M5.5頻率為2Hz，當(dāng)密碼錯(cuò)誤5次之后，警鈴響起，會(huì)使警燈由閃爍變?yōu)槌Ａ痢?/font>

圖 4?12更改密碼

網(wǎng)絡(luò)14:按下I0.3,進(jìn)入密碼更改，再次調(diào)用FC1，將輸入的8位密碼，保存在b1~b8中。

圖 4?13更改密碼后置位密碼更改標(biāo)志

網(wǎng)絡(luò)15：更改密碼完成后，將密碼已更改標(biāo)志置1，并置0開門信號(hào)，需重新輸入密碼。

圖 4?14重置密碼

網(wǎng)絡(luò)16：按下重置按鈕，將初始密碼0~7重置到a1~a8。

圖 4?15 清空計(jì)數(shù)

網(wǎng)絡(luò)1：密碼輸入達(dá)到8位，復(fù)位計(jì)數(shù)器，位下一次密碼輸入做好準(zhǔn)備。

圖 4?16 密碼輸入掃描1

圖 4?17 密碼輸入掃描2

圖 4?18密碼輸入掃描3

網(wǎng)絡(luò)2：對(duì)輸入的數(shù)字密碼進(jìn)行檢測(cè)，有一位密碼輸入了，將輸入標(biāo)志參數(shù)j置1.

圖 4?19輸入計(jì)數(shù)

網(wǎng)絡(luò)3：將每一位輸入進(jìn)行計(jì)數(shù)，在按下復(fù)位按鈕后，復(fù)位密碼。

網(wǎng)絡(luò)4~11：將輸入的密碼按輸入的先后順序分別輸出給不同的參數(shù)保存。

圖 4?20密碼保存1

圖 4?21 密碼保存2

圖 4?22 密碼保存3

圖 4?23密碼保存4

圖 4?24 FC2密碼驗(yàn)證

網(wǎng)絡(luò)1~8：將輸入的密碼，按位比較，若錯(cuò)誤將M1.1置1。

4.6    本章小結(jié)

本章是對(duì)8位密碼鎖的PLC的軟件設(shè)計(jì)，是對(duì)功能框圖、流程圖、時(shí)序圖、順序功能框圖、梯形圖等方面的設(shè)計(jì)，詳細(xì)闡述了密碼鎖的控制思路、功能，與各種功能實(shí)現(xiàn)的方式與操作方法。

第5章    測(cè)試和驗(yàn)證5.1    任務(wù)分工

本團(tuán)隊(duì)一共兩人，成員有：葉俊林、王宇。

我作為隊(duì)長(zhǎng)進(jìn)行項(xiàng)目的總體規(guī)劃與分工。

由于團(tuán)隊(duì)人數(shù)較少，且因疫情原因，我們都是通過視頻與屏幕分享來共同討論、設(shè)計(jì)與編寫程序。

硬件方面：我負(fù)責(zé)尋找資料和提供一些意見，另一位組員王宇負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，對(duì)硬件設(shè)計(jì)的各種圖表進(jìn)行合作繪制和設(shè)計(jì)。

軟件方面：王宇對(duì)我在大致功能的總結(jié)與功能框圖、時(shí)序圖的繪制及對(duì)程序編寫過程中提供了寶貴的意見，我根據(jù)硬件設(shè)計(jì)與時(shí)序圖進(jìn)行程序框架的搭建與編寫與調(diào)試。

5.2    搭建環(huán)境

本文檔是基于西門子S7-300 PLC技術(shù)下的設(shè)計(jì)，編程環(huán)境是STEP7 V5.6的SIMATIC MANAGER,仿真環(huán)境為PLCSIM。

5.2.1     建立編輯編譯環(huán)境

本設(shè)計(jì)需用到西門子SIMATIC MANANGER的編輯、編譯環(huán)境，以下是建立過程：

圖 5?1下載軟件

nameOperations”注冊(cè)表項(xiàng)。

圖 5?2刪除注冊(cè)表

（3）開始安裝STEP V5.6

圖 5?3開始安裝

（4）安裝完成后，選擇站點(diǎn)，進(jìn)行硬件組態(tài)后，便可進(jìn)入編輯、編譯界面，如圖 5?4編輯、編譯環(huán)境：

圖 5?4編輯、編譯環(huán)境

5.2.2     建立仿真和測(cè)試環(huán)境

將STEP7 V5.6安裝完成后，下載PLCSIM以建立仿真和測(cè)試環(huán)境，并將其安裝：

圖 5?5安裝PLCSIM

安裝完成后，在程序編寫結(jié)束后，可在SIMATIC MANAGER 調(diào)用該功能進(jìn)行仿真：

圖 5?6調(diào)用仿真

圖 5?7 PLCSIM仿真器

圖 5?8開始仿真

圖 5?9 運(yùn)行監(jiān)視

5.3    硬件組態(tài)

如圖 5?10所示，本設(shè)計(jì)的PLC硬件組態(tài)中電源采用了PS 307 5A，CPU采用的是CPU 314，接口模塊采用的是DI32XDC24V以及DI16XDO16DC24V/0.5A。


圖 5?10硬件組態(tài)

5.4    方案驗(yàn)證

前面我和我的同組同學(xué)王宇通過查閱資料、詢問老師等方法，分工合作進(jìn)行了軟、硬件方面的設(shè)計(jì)與程序的調(diào)試，下面我們將一起通過仿真來進(jìn)行最后方案可行性的驗(yàn)證，仿真結(jié)果如下：

5.4.1     輸入密碼

圖 5?11輸入密碼

操作：按下I0.0（輸入按鈕）將進(jìn)入密碼輸入功能。

結(jié)果：M0.1為1，F(xiàn)C1啟動(dòng)，等待密碼的輸入。

符合預(yù)期要求。

圖 5?12輸入8位密碼

操作：依次輸入8位密碼，如0~7,。

結(jié)果：FC1輸出8位密碼，依次為0、1、2、3、4、5、6、7。

符合預(yù)期要求。

5.4.2     密碼驗(yàn)證

圖 5?13密碼正確

操作：按下I0.1（確認(rèn)按鈕），進(jìn)入密碼驗(yàn)證程序。

結(jié)果：密碼驗(yàn)證成功，錯(cuò)誤標(biāo)志M1.1為0，密碼正確，門禁電機(jī)接觸器得電，開鎖；M0.3為1，可更改密碼。

結(jié)果符合預(yù)期。

5.4.3     報(bào)警

圖 5?14密碼錯(cuò)誤

操作：按下I0.1后，驗(yàn)證密碼。

結(jié)果：密碼錯(cuò)誤，對(duì)錯(cuò)誤計(jì)數(shù)。

圖 5?15報(bào)警1

密碼錯(cuò)誤達(dá)到3次，報(bào)警燈閃爍。M5.5為CLOCK MEMORY第5位，頻率為2Hz。

結(jié)果符合預(yù)期要求。

圖 5?16報(bào)警2

密碼錯(cuò)誤達(dá)到5次，警燈常亮，警鈴響，M0.1為0，鍵盤被鎖定。

結(jié)果符合預(yù)期要求。

5.4.4     更改密碼

圖 5?17更改密碼1

操作：按下I0.3（更改按鈕），再按下輸入按鈕。

結(jié)果：FC1啟動(dòng)，等待密碼輸入。

結(jié)果符合預(yù)期要求。

圖 5?18更改密碼2

操作：輸入新的8位密碼，如7,6,5,4,3,2,1,0。按下I0.1（確認(rèn)按鈕）。

結(jié)果：8為密碼被保存到8個(gè)參數(shù)中為7,6,5,4,3,2,1,0。

結(jié)果符合預(yù)期要求。

5.4.5     重置密碼

圖 5?19重置密碼1

操作：更改密碼完成后，將使M2.5(密碼已更改標(biāo)志)置1，重新輸入更改后的密碼。

結(jié)果：M0.4為1，可以重置密碼。

圖 5?20重置密碼2

操作：按下I0.4（重置密碼按鈕）。

結(jié)果：密碼被重置為0,1,2,3,4,5,6,7。

結(jié)果符合預(yù)期。

5.4.6     復(fù)位

圖 5?21復(fù)位1

圖 5?22復(fù)位2

操作：密碼輸入過程中，若發(fā)現(xiàn)輸入出錯(cuò)，可按下I0.2（復(fù)位按鈕），可重新輸入8位密碼；如：正確密碼位0~7，輸入時(shí)誤輸為0,1,4,5，按下I0.2，輸入8位密碼。

結(jié)果：輸入計(jì)數(shù)被清零，重新輸入的8位密碼被輸出。

結(jié)果符合預(yù)期要求。

圖 5?23復(fù)位3

5.5    問題與分析

在拿到課題之后，由于對(duì)于PLC編程的不熟悉，以及對(duì)STEP7軟件的不熟練，使得剛拿到課題的我一點(diǎn)思路都沒有，然后通過課本和查閱資料，以及觀看老師發(fā)在超星上的視頻、請(qǐng)教老師，網(wǎng)上觀看教學(xué)視頻等方法，讓我對(duì)西門子PLC有了一個(gè)大致的了解以及對(duì)編程方法的掌握。但在后續(xù)設(shè)計(jì)與程序的編寫中也遇到了如下問題：

5.6    創(chuàng)新與擴(kuò)展

本課題使8位密碼鎖的PLC設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中我實(shí)現(xiàn)了密碼的輸入、驗(yàn)證、更改、復(fù)位、重置、鎖的開鎖與密碼錯(cuò)誤時(shí)的報(bào)警以及防試探（密碼錯(cuò)誤次數(shù)過多，鎖定鍵盤）等功能，但對(duì)于開鎖功能，只能在密碼證的情況下驅(qū)動(dòng)門禁電機(jī)開門，但開門后，若不重新輸入密碼，開門信號(hào)將會(huì)一直存在，將一直驅(qū)動(dòng)門禁電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，這是不現(xiàn)實(shí)的，所以可以加一個(gè)行程開關(guān)或者定時(shí)器，在開門完畢后停止門禁電機(jī)；也可以在開門一段時(shí)間后，將門禁電機(jī)反轉(zhuǎn)，將門重新閉合，密碼鎖重新上鎖。甚至可以加入指紋識(shí)別、面部識(shí)別等功能代替密碼輸入。

5.7    本章小結(jié)

本章主要闡明了與同項(xiàng)目小組成員的分工合作進(jìn)行方案驗(yàn)證的內(nèi)容，編程與仿真環(huán)境的搭建、硬件組態(tài)的設(shè)計(jì)、仿真步驟與各個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)結(jié)果、以及對(duì)密碼鎖的擴(kuò)展思考。

附錄一 梯形圖

OB100程序：

OB1程序


FC1程序：


FC2密碼驗(yàn)證：


FB1主控制程序：




全部資料51hei下載地址：
文檔.7z (5.48 MB, 下載次數(shù): 82)
design.rar (161.35 KB, 下載次數(shù): 56)
作者: jianwuboss    時(shí)間: 2021-4-8 11:13
牛逼，寫的可以
作者: 15509091486stf    時(shí)間: 2021-5-15 13:55
為啥打開后沒有塊
作者: stana    時(shí)間: 2023-10-11 15:08
寫的如此詳細(xì)



歡迎光臨 (http://www.torrancerestoration.com/bbs/) Powered by Discuz! X3.1