毕业设计论文题目 密码锁 PLC 控制设计专业名称：机电一体化学生姓名：指导老师：2目录第一章 绪论1.1 密码锁的发展 -4 1.2 密码锁的介绍 -4第二章 密码锁的硬件设计2.1 s7-200PLC 的系统组成-72.2 控制要求 -82.3 PLC 概述 -92.4 PLC 的选型 -112.5 I/O 口分配表-122.6 PLC 外部接线图 -13第三章 密码锁的软件设计3.1 梯形图 -153.2 程序分析 -223.3 程序设计的局限性和优点-23结论-26致谢-27参考文献-283摘要本设计是采用西门子 PLC 来设计密码程序的，程序中应用到了进 20 个计数器。设计的密码锁外观图类似与银行取款机台上的键盘。给人感觉就和那种输入密码的过程一样。其实不然，本设计中采用了计数器控制的特点，每个计数器的次数设定为几次那么所对应的按键就要按几次。本设计分为开锁环节和解锁环节，开锁环节设定六个按键有效，解锁环节设定了七个按键有效，这样一来设定的开锁密码位数就大于等于六位，解锁密码位数就大于等于七位了。要看计数器设定的次数而定。如果密码锁报警的话必须先输入解锁密码，后输入开锁密码方能解锁。关键词：密码锁 可编程序控制器 梯形图4第一章 绪论1.1 密码锁的发展PLC 具有控制能力强、可靠性高、使用灵活方便和易于编程、扩张、通信等一系列优点，是当今及今后工业控制的主要手段和控制核心，因此 PLC 技术、数控计数、计算机辅助设计、计算机辅助生产以及机器人技术、已并列为现代工业生产自动化的四大支柱。西门子是中国多个业务领域的领先工业解决方案供应商，在制造业自动化、流程工业自动化、运动控制、驱动、低压控制以及电气安装技术方面提供了各类创新、可靠、高效和优质的产品。并全面提供系统的解决方案和服务，产品涵盖范围广，在信息、通信、自动化与控制、电力、交通医疗、照明等各个行业领域处于优势。本设计以德国西门子公司的 S7200 系列为主，主要介绍了 PLC 的产生定义及分类，具体介绍了 S7200 系列的组成、性能特点及基本功能，主要性能指标和输入输出系统，通过S7200 CPU226 型 PLC 介绍了本设计的全过程，从而实现了密码锁的 PLC 控制 。1.2 密码锁的介绍（1）密码锁功能分析5这部分阐述了密码锁的各种动作功能和控制要求，给出了完整的密码锁操作规程，并介绍了密码锁运行系统种所包括的人工操作步骤。（2）密码锁基本功能在进行上、下位机程序编写之前，首先要做的工作是确定密码锁本身所具备的功能及在进行某种操作后所具有的状态。在实际生活中，我们用到密码锁的地方很多，有密码箱。保险柜等等。本文是设计密码锁在自动门上的应用，我们在门上装上密码按键，也就是从 0 到 9 这十个数字。在 PLC 中它分别表示 SB0-SB9 这十个按钮，键盘上还有确认键，密码修改键，还有个按钮在门中，用门把手来控制是否启动密码锁。它的基本控制过程为。1、当输入密码后，再按确认键，门上绿色指示灯亮，表示密码正确，这时将门把手向下扭动，即可打开门。2、当输入密码错误超过三次时，红灯闪烁，同时发出警报声。3、当再次锁上门时，可根据需要看是否启动密码锁，如果需要，则将把手向上扭动,密码锁启动，否则不启动密码锁。4、如果密码泄露，可启动密码 2。密码为，启动密码 2 后。密码 1 失效，在正常情况下,也可以选择启动密码 1 或密码 2。5、在密码确认前，如果失误将密码安错，可按修改键，重新输入密码。密码锁的工作流程图如图 1.1 所示。6图 1.1 密码锁工作流程图7第二章 密码锁的硬件设计2.1 S7-200PLC 的系统组成S7-200PLC 的系统基本构成S7200 是西门子公司前几年投入市场的小型可变程序控制器，可以单机控制，也可以进行输入|输出和功能块的扩展。S7200 属于整体式结构，它价格低廉，结构小巧，可靠性高，运行速度快，有极丰富的指令集，具有强大的多种集成功能和实时特性，具有很高的性能价格比。根据控制规模的大小（即输入|输出点数的多少） ，可以选择相应的 CPU 主机。除了 CPU221 以外，其他 CPU 主机均可进行系统扩张，在规模不太大的控制领域是较为理想的控制设备。同其他的 PLC 一样，S7 200 的系统基本组成也是由主机单元加编程器组成。在需要进行系统扩展时，系统组成中还可以包括：数字量扩展单元模块、模块量扩展单元模块、通信模块、网络设备、人机界面（HMI）等。主机单元S7200 的主机单元的 CPU 共有两个系列：CPU21X 及CPU22X。CPU21X 系列包括CPU212，CPU214，CPU215，CPU216，CPU22X 系列包括CPU222，CPU224，CPU226，CPU226XM。由于 CPU21X 系列属于 S7200 的第一代产品，不再做具体介绍。8CPU22624 输入/16 输出共 40 个数字量 I/O 点；可连接 7 个扩展模块单元，最大可扩展至 248 个数字量 I/O点或 35 路模拟量 I/O；13KB 的程序和数据存储器空间；6 个独立的 30 KHZ 的高速计数器，2 路独立的 20KHZ 的高速脉冲输出；具有 PID 控制器；2 个 RS485 通信/编程口；具有多点接口（Multi Point Interface，MPI）通信协议；具有点对点（Point to Point Interface，PPI）通信协议；具有自由通过信口；I/O 端子排可以很容易地整体拆除2.2 控制要求用 PLC 设计一个 6 位密码锁，实现对重要场所的安全门控。 1、控制要求（1）输入密码正确时，执行开门信号。（2）密码输入错误 3 次以上时，报警，密码输入正确后，取消报警。（3）重设密码。 92、密码锁面板图如图 2.1 所示灯从左到右依次为：输入密码指示灯，有输入时指示灯，重设密码指示灯 密码正确指示灯，密码错误指示灯，报警指示灯图 2.1 密码锁面板图2.3 PLC 的概述2.3.1 PLC 的产生20 世纪 20 年代起，人们把各种继电器。定时器。接触器及其触点按一定的逻辑关系连接起来组成控制系统，控制各种生产机械，这就是大家所熟悉的传统继电接触器控制系统.由于它结构简单。容10易掌握。价格便宜，在一定范围内能满足控制要求，因而使用面甚广，在工业控制领域中一直占主导地位.但是继电接触器控制系统有明显的缺点：设备体积大，可靠性差，动作速度慢，功能少，难与实现较复杂的控制，特别是由于它是靠硬连线逻辑构成的系统，接线复杂，当生产工艺或对象改变时，原有的接线和控制盘就要更换，所以通用性和灵活性较差.20 世纪 60 年代末期，美国的汽车制造业竞争激烈，各生产厂家的汽车型号不断更新，它必然要求生产线的控制系统亦随之改变，以及对整个开展系统重新配置.为抛弃传统的继电接触器控制系统的束缚，适应白热化的市场竞争要求，1968 年美国通用汽车公司公开向社会招标，对汽车流水线控制系统提出具体要求，归纳起来是：（1）编程方便，可现场修改程序（2）维修方便，采用插件式结构（3）可靠性高于继电器控制装置（4）体积小于继电器控制盘（5）数据可直接送入管理计算机（6）成本可与继电器控制盘竞争（7）输入可以是交流 150V 以上（8）输出为交流 115V，容量要求在 2A 以上，可直接驱动接触器，电磁阀等（9）扩展时原系统改变最小11（10）用户存储器至少能扩张到 4KB（适应当时汽车装配过程的需要）2.4 PLC 的选型随着 PLC 技术的发展，PLC 产品的种类也越来越多。不同型号的 PLC 其结构形式，指令系统，编程方式，价格等各有不同使用的场合也各有侧重。因此，合理选用 PLC，对于提高 PLC 控制系统的技术经济指标有重要意义。PLC 的选择主要从机型，容量，输入输出模块，电源模块，特殊功能模块，通信联网能力等方面加以综合考虑，即下面对于几个重要的方面进行选择。1I/O 的确定盲目选择点数多的机型会造成浪费。要先弄清楚控制系统的输入输出的总点数，再按实际所需总点数的 15%-20%留出备用量为系统的改造等留出余地，后确定所需 PLC 的点数，I/O点数也是 PLC 系统规模大小的量度：I/O 口总数=（输入总数+输出总数）*20%+输入总数+输出总数=21 2存储容量的选择对于用户存储量只能作粗略的估算，在反对开关量进行控制的系统中，可以用输入总点数乘 10 字/点+输出总点数乘 5 字/点估算；最后，一般按估算容量的 100%-200%留有裕量。对于缺乏经验的设计者来说，选择容量时留有的裕量应大些即计算12如下：存储容量=（输入总数*5+输出总数*8+计数器定时器总数*4）*(1+200%)=567 字 3I/O 模块的选择在 PLC 控制系统中，为了实现生产机械的控制；需要将对象的各种测量参数，按要求的方式送入 PLC。PLC 经过计算处理后再将结果以数字量的形式输出，此时也把该输出变换为适合于生产机械控制的量。输入模块选择是应考虑：输入信号的不同即数字量和模拟量；根据现场设备模块之间的距离进行选择，一般为，和直流电源。输出模块有继电器，晶体管和晶闸管种工作方式，继电器输出用于交直流负载，其特点带负载能力强，但动作频率与相应慢。综上所述输入模块为数字量输入用直流电源供电，输出模块是选用继电器输出。综上所述分析得，选择的 PLC 为西门子，类型为 S7200 系列CPU226,为整体式。2.5 I/O 口分配表根据控制要求及 2.2 节输入输出得到选择，确定输出输入的PLC 地址，及其各个按键的功能。如表 2.1 所示为 I/O 口分配表。13表 2.1 I/O 口分配表142.6