基于PLC红外遥控密码锁控制系统的设计文档格式.docx
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一直持续到了20世纪90年代,世界各国微电子遥控无线通信与控制智能密码锁安全控制技术的快速发展与其技术的进步和世界各国电子遥控无线通信与控制密码锁技术的进步与其发展为随着我国的电子遥控智能密码锁的快速发展逐步提供了智能密码锁在管理和其安防控制技术上的政策帮助和相关技术支持,从而也是直接推动了我国的电子遥控智能密码锁及其相关的技术逐步发展走向实际应用的重要技术发展方向和新阶段。
目前,在西方发达国家,电子通信与控制智能密码锁的电子控制设备和安全控制技术相对先进,种类更加齐全,遥控密码锁已被广泛应用于门禁系统中,使之更加安全更加可靠实现了对西方发达国家大门的实时监控和安全管理。
虽然早在我国于90年代初期已经相关部门开始对先进的电子遥控智能密码锁的安全控制技术和相关产品的应用进行初步的技术研究和应用探索。
但是到目前为止,随着电子遥控密码锁新一代的红外线电子技术和相关产品以及密码锁新一代的电子信息技术的进一步深入和发展,电子遥控键盘和红外线遥控键盘密码锁的相关系列产品和密码锁在相关的技术应用领域已经进一步的得到了发展的十分成熟。
从目前的中国电子遥控键盘密码锁整个行业的技术水平和公司的系列产品在电子遥控密码锁的技术和市场应用领域已经得到广泛认可的很大一定程度上可以说到目前来看,使用最为广泛的公司电子遥控键盘密码锁系列产品主要指的是键盘式和红外线的遥控键盘式的密码锁和电子遥控键盘式的密码锁。
本文的主要内容
第一章主要内容是对本课题要研究的意义和研究目的进行阐述,和分析本课题的主要研究内容现状。
第二章主要内容是分析了红外线智能锁遥控系统和密码智能锁程序和控制系统的设计总体方案和设计,明确了本课题需要设计和实现的程序和控制系统要求,以及本课题控制程序和系统的总体流程图,其中包括了主程序的流程图、遥控编码脉冲发射流程图和解码接收程序流程图。
第三章主要内容讲述了红外传感器遥控系统和密码锁控制系统的相关硬件选型以及设计,通过plc的硬件简介和选型可以入手,分别论述了本课题控制系统的发射装置和接收装置的选择,以及介绍了系统中的显示器、报警器和电磁继电器。
第四章主要设计了程序的I/O分配表,以及对程序的外部的接线图和梯形图的设计与绘制。
第五章主要对仿真程序软件的介绍,并对设计的程序进行仿真与调试。
2红外遥控密码锁控制系统的总体设计方案
红外遥控密码锁控制系统的总体方案设计
本文中,PLC系统结构是本文讨论的一个焦点。
主要是介绍红外遥控密码锁的控制系统结构。
系统主要原理是将一个输入/接收器和输出电路作为一个控制处理单元,中央处理器（CPU）、存储器、电源控制电路和通信控制端口等分别设计做成了相应的控制模块,应用时将这些模块根据用户的要求分别插在一个机架上,各自的模块间通过连接在机架上的总线相互进行联系。
（1）本设计为程序需要,所设置的初始密钥数字为:
13456。
使用密码锁的使用者可以通过键盘的修改键实施初始密钥的修改操作。
表示密码设置完毕,然后下次,用户将这组数据输入时,就可以解锁。
（2）为保证按键确实被成功按下并且为防止密钥遭剽窃,在电路中进行了数码管显示设置。
也就是说,数码管并不会原始的显示使用者按下的每一位数字,无论使用者按下哪位数字,数码管显示的都是字母"
H"
。
如此一来不仅有效的提醒了用户已经成功的输入并且还有效的保护了使用者新一次输入的主机密码不被其他任何人或使用者看到。
这也就是其在主机上展现出的第一个安全可靠的性能。
（3）如果主机上的使用者如果连续三次开机输入的都很有可能密码是错误的或者是忘记了自己主机上的账号密码,那么系统很有可能也就会自动的给您启动一个主机安全信息报警装置,并且系统会长时间持续的进行主机报警,此时必须重新键入正确的主机密钥方可自动停止主机报警。
这也就是其在主机上展现出的第二个安全可靠的性能。
（4）红外遥控密码锁的操作使用者不仅仅需要一定时间就要在自己的主机上直接进行密码的自动输入,利用其所需要提供的密码相应遥控器同样也可以直接进行主机密码的自动输入,这也就是其展现出的第三个安全可靠的性能。
红外遥控密码锁控制系统的控制要求
红外遥控密码锁示意图如图2-2所示,控制要求如下:
（1）由红外驱动数字遥控器的输入点输入主机密码,要想自动的开启必须要按照之前遥控器输入的主机密码设定值,才能自动开启驱动PLC系统的Y0输出。
（2）密码的输入/输出点的配置由系统设计操作人员自行进行配置。
（3）手动按下启动按钮系统开始运行。
（4）当设定ON为系统的密码按钮进行输入时,即可进行系统密码值的设定，用数字键进行系统输入值的设定，每个数字键可以进行重复的输入,9位数为数字键的最少输入。
（5）当设定OFF为系统的密码按钮进行输入时,表示可以进行开锁由数字键输入密码。
（6）当ON为系统的确认键时,表示系统进行开锁密码值与设定值的比较。
（7）当输入的开锁密码值与设定值的比较错误时,错误灯指示亮起，表示密码输入错误，按下清楚按钮后可以重新进行密码输入，当密码连续三次输入错误时，系统自锁则再无法进行密码输入。
（8）开锁密码值与设定值的比较相同时,正确指示灯亮起，系统开锁成功。
（9）如需更改系统设定值时，要按下清楚键按钮，再按下启动键即可。
（10）密码连续三次输入错误时，系统自锁。
按下重置按钮后，再按启动按钮即可进行密码的输入。
红外遥控密码锁控制系统的流程图
此部分重点分成主、遥控编码脉冲发射、解码接收程序流程图。
1.主程序流程图
主程序的主要工作为定时器T1的相关配置和计数器的初始化设置。
2．遥控编码脉冲发射程序流程图
遥控器的程序设计采取的是利用脉冲数来区分不同的控制信号,数量不同的脉冲数代表不同的操作码。
3.解码接收程序流程图
解码接收程序的实现由外部中断0的内部中断服务的程序完成。
3红外遥控密码锁控制系统的硬件设计
PLC的简介及选型
PLC系统采用了一种基于单片微型的遥控嵌入式计算机,因此系统设计具有很高的工作可靠性和系统集成度。
此外,相应的安全保护控制电路和自诊断控制电路等的功能大大提高了系统的工作可靠性。
PLC的控制梯形编程多采用中小型继电器的控制梯形图及其相应的命令执行形式和语句,它们的控制形式和命令执行数量远远少于微型计算机系统中执行继电器指令的控制形式和数量。
除中高档的大型PLC外,一般目前市场上只有16台小型的继电器PLC。
由于采用继电器指令系统控制的各种梯形结构图像简单,易于被继电器编程人员在基本掌握和熟练的基础上使用,而且编程人员甚至可以在完全没有任何的计算机基础以及相关技术专业知识的基础情况下直接进行梯形编程。
由于大部分的PLC指令系统都采用了一种积木式的梯形结构,用户甚至完全可以通过简单的开环控制功能模块的组合灵活地自由设计和改变各种开环控制模板指令系统的基本功能和其控制系统的规模,因此完全可以广泛地适用于任何一种类型的开环控制模板指令系统。
对于输入/接触器和输出控制电路的开环控制功能模块齐全。
plc的最大主要的技术和其优点之一,是对于不同的现场输入交流控制信号（包括诸如直流或模拟输入交流、开关、数字或模拟、电压或模拟输出电流等）,有了这一套与其相应的各种开环控制模板指令系统可以直接与广泛应用于各种工业现场的交流信号传感器控制设备的总线进行连接,并通过相应的总线与CPU主板指令系统进行连接。
具有一套用于控制开关或模拟量的自动开环接触器的控制系统是大部分指令系统PLC的最基本也是逻辑控制的一部分功能。
PLC指令系统本身具有强大的逻辑运算和控制能力,易于为工业用户设计实现定时、计数、顺序（分步）等多种对信号进行逻辑控制的工作方式。
大部分的PLC指令系统被广泛应用于闭环控制取代了工业中传统的使用数字继电器接触器实现开环自动控制的系统。
对于控制数字或开关模拟量的闭环控制指令系统,除了按照对用户的要求控制模板具有一套相应的用于控制开关或模拟量的自动开环采样调节输入和接触器的输出外,使用自动开环采样接触器的输入和自动采样调节接触器的输出能够同时为用户实现对于温度、流量、压力、位移的连续自动采样调节和对开关或模拟量的连续自动控制。
电磁、速度等多种脉冲控制参数。
PLC不仅在大中型的便携式计算机上同样可以具有这种数字量控制的功能,在一些小型的便携式计算机上也同样具有这种数字量控制的功能。
当实现运动数字量单元控制的系统设备具有先进的高速旋转控制脉冲编码器和高速的控制脉冲编码器控制的伺服电机驱动脉冲控制装置（如步进高速电动机）时,可以直接地利用先进的控制系统PLC脉冲编码器模块来接收和控制系统输出高速的数字量信号和高速控制脉冲,实现系统的对数字量单元脉冲控制。
更先进的数字量控制脉冲系统技术plc还专门地设计和开发了数字控制脉冲模块,可以直接地实现各种数字量控制脉冲曲线的插入和输出互补以及控制脉冲的功能。
近年来,人们在国际上逐步提出了一种新型的数字量运动控制和数字量单元的控制脉冲模块,它还甚至提供了可以直接地实现对各种数字量的运动控制。
本文详细地给出了数字量运动控制和数字量单元的控制脉冲系统技术的基本脉冲编程方法和语言,使用先进的控制系统PLC脉冲编程语言可以实现的系统对数字量运动单元的控制更加简单。
由于先进的控制系统PLC主要实现的是一种广泛应用于现场的数字量控制,所以对采集现场信号和数据的控制是系统中十分必要的一种控制功能,在此的基础上,PLC与上位机或其他触摸屏设备相连。
它不仅可以使得控制器和用户可以实时地检测和观察这些数据以及控制器收集数据的当前值,而且这些控制器还使用户可以及时地对这些数据进行当前值的统计和数据分析。
一些新型的数字可编程控制器和数字逻辑温度控制器还需要具有一个用于收集温度检测数据的记录存储单元,可由普通控制器或个人的电脑或计算机控制器来进行当前值的存储。
将收集的数据通过存储卡直接插入装置以保存监控系统中已经收集的所有温度检测数据。
plc的另一个重要的功能和特点之一最重要的就是自检速度快和检测信号多的可靠性.通过充分利用这个监控传感器系统的所有功能和特点,plc的混合液体自动控制传感器自动监控传感器系统可以使用户在工作时可以轻松地通过系统实现白诊断式的自动温度监控,减少了系统的正常工作过程复杂性和可能发生的故障,提高系统的正常运行和工作的可靠性。
本文系统的控制器在设计过程中需要8个输入控制端口和2个输出控制端口,所以本文主要设计的混合液体自动温度控制传感器采用的设备是日本三菱系列的控制器FX2N-16MR-001。
FX2N-16MR-001型号的控制器PLC传感器共计16检测点数,对于本文控制系统正常工作所需的要求能够很好地满足。
此型号编程系统储存器性能强,指令范围广功能强。
发射装置的选择
通常用到的红外发射器一般是红外脉冲发光控制二极管,红外的led广泛应用在各种红外遥控设备的体系中,如:
录音机、遥控器、洗衣机、空调等。
当红外led是通过红外发送信号和传输红外脉冲信号的命令用来直接控制相应的被控电路和装置的工作时侯,被控装置中也必须要配备有相对应的红外发射和接收的脉冲装置。
我们要利用这种脉冲转换,传输信号产生相应的红外光。
脉冲信号被转换成相应的电信号。
通常的情况下,比较常用的红外led型号是se303或者是ph303。
它们在其外观上比较像led。
二极管的工作电压约为1.4伏,工作时导通的脉冲电流一般的情况下不可能大于0ma。
在红外相关电路中我们可以通过对串联脉冲电阻的转换来控制和适应各种不同的相关电路的工作电压。
本研究项目的红外发射器在使用发射红外相应的命令用来直接控制的相关电路红外信号时,发射红外脉冲信号所需要传输的有效脉冲距离和红外发射信号所输出的已经过调制的红外相关电路脉冲信号的功率之间呈现出正相关的关系。
我们要正确想控制和提高红外脉冲控制的有效脉冲距离,就要将红外的led发射器工作在红外脉冲控制模式,即红外发射的脉冲信号必须是红外脉冲。
因为脉冲信号的有效传输距离与脉冲的最值呈现正相关,所以可以尽可能地提高峰值电流值,这样就可以提高红外的有效工作距离。
增大峰值的办法是减小相应工作携带信号脉冲的占空比,也就是所谓的调制脉冲的宽度。
减少工作脉冲的占空比还有一个好处,就是可以很大程度的提高低功率红外LED的有效工作距离。
为了将红外LED发射的信号成为调制后的信号,需要向驱动装置加入特定频率的载波信号。
接收装置的选择
通常的这种情况下我们都会可以选择直接采取红外信号控制器方式来进行接收带有发光二极管以及光电三极体灯管的这种方式使用来同时接受发给用户的各种红外信号。
当中当中目前已经研制出了能够与二极管进行集成硬件配对的二极管,两根二极管分别具有用于二极管的发射和控制接收的功能。
本人在项目中成功的采取了红外二极管集成硬件接收电路的芯片HS0038,接收头详细的原理和结构图见图3-2。
这个集成硬件芯片二极管具有诸多优良的设计和工作原理特性,不仅可以使得接收头在项目中可以很准确的发射和接收二极管相应的发射和控制信号,还甚至可以把接收的信号进行了压缩和放大,进行检测以及进行整形。
并且本人在项目当中所需要采用的集成硬件接收电路和芯片二极管具有一个很大的技术优势,它的输出和控制信号不用再经过复杂的输入控制信号变换,能够直接被plc控制信号进行了识别以及解码并且自动的进行控制信号处理,正式因为本项目中应用了这个二极管集成了硬件和接收电路的发射连接芯片,所以本芯片在项目的应用可以很大程度上的可以简化本项目的相关硬件接收电路的硬件设计和工作。
接收头的连接图和红外的接收电路图见图3-2。
为了能够使集成硬件的接收头在项目中工作时能够准确的进行发射和控制接收可见光并得到红外发光二极管芯片相应的发射和控制的信号,而不至于发生误接收,需要屏蔽其他红外光源的屏蔽红外光或者需要有效的屏蔽其他器件对可见光的屏蔽和电磁干扰,hs0038采取了一种黑色的方法采用环氧半导体材料和树脂发光半导体两种材料对二极管芯片进行了红外封装。
其屏蔽可见光的屏蔽电磁干扰所用消耗的光源和功耗也很低,并且该红外接收二极管芯片的数码管工作电路可靠性和工作灵敏度非常优良。
当红外发射头终端直接通过使用低消耗功率的红外光源led显示器进行红外光源的发射和接收得到相应的发射和控制信号时,无障碍物的有效接收距离最高可达35米。
显示器
显示器在目前的plc显示系统中能够用来显示的单元主要有两个,LED和数码管。
七个LED组成数字"
8"
的模样,面板上还有一个发光的小点dp。
当LED的阳极处于高电平时,LED导通并开始发光。
当人工开启多个发光二级管的时候,可以成为显示数字以及字符的面板。
通常,我们会让数码管工作在两种方式里:
不仅可以利用程序来进行数字的静态显示,还可以通过程序调整为动态变化的数字显示。
具体电路原理图如图3-3所示。
报警器
本项目选择扬声器来作为报警器。
PLC通过P.3管脚先由原来扬声器发出信号,然后经由三极管把扬声器驱动的信号进行放大,最后由四极管控制全部扬声器的工作,使全部扬声器体系产生报警。
电磁继电器
本项目主要使用带有电磁解锁继电器的管脚来驱动和执行解锁的功能。
PLC属于高级微控制器,控制三极管可以使触点的两个电磁接通驱动器和继电器的两个线圈通道关断,以便于同时使触点的电磁接通和线圈断开。
电磁自动继电器通常是用于电子控制自动装置的一种。
它们实际上集成了一个相应的自动控制以及被自动控制的体系。
所以电磁自动继电器通常是在这种情况下广泛应用于自动控制技术领域中的。
由于电磁自动继电器通常是用较小的电流来对较大的电流进行自动掌控。
因此,它可以起着自动对设备进行电压调节,保护安全,电路的自动进行转换等诸多方面的自动控制作用。
通常,使用符号"
J"
来表示。
（1）工作原理介绍电磁自动继电器的其主要工作原理和其基本特性电磁自动继电器由一组很多铸铁线圈的螺丝衔接铸铁线圈和其它的外壳进行严密的封装而连接所组成。
当线圈接通了电源,线圈中就会流过一定的电流时,根据线圈中的电磁弹簧感应的原理,线圈中会自动产生一定的磁场。
比如衔铁便圈就会在电磁弹簧线圈中衔铁产生的电磁力下自动和静触头的电流相接触。
而在线圈中静触头的电流被自动切断的这种情况下,线圈中衔铁产生的磁场就会自动消失,衔铁就在电磁弹簧的作用下自动回到其初始的位置。
通过这种的方式,吸入和释放,进而可以达到在电路工作过程中导通和电路断开的自动控制目标。
.电磁式自动继电器的其主要参数
（1）额定的电压:
当在设备正常电压下工作或者停止运转时,所需要的必须满足一定要求的电压值。
依据继电器的类型,它能够是一种交流或直流的电压。
直流继电器驱动线圈的电压（+5v）主要用于测量继电器直流驱动线圈控制的系统。
（2）直流继电器驱动线圈的电阻:
主要用于测量继电器直流驱动的线圈所具有的驱动线圈阻抗系数值。
（3）控制系统输入的继电器吸合和工作的电流:
其基本的要求是想能够保证我们的继电器驱动系统能够正常的对驱动控制系统进行稳定的吸合和工作,输入的继电器吸合工作的电流一定是要比输出的继电器吸入和工作的电流一定是要大,这样我们的遥控系统继电器就一定是可以保证能够正常的持续维持稳定的进行吸合和工作。
4红外遥控密码锁控制系统的软件设计
I/O分配表
红外遥控密码锁控制系统选择的PLC输入与数字锁的输出端口进行分配表如表4-1所示。
其中有8个输入点,分别是按钮SB1到按钮SB8。
另外有2个输出点,分别是继电器KM1和继电器KM2。
表4-1I/O分配表
输入装置
输入端口
输出装置
输出端口
启动按钮
SB7
X7
电磁继电器KM1
Y1
停止按钮
SB0
X0
操作键
SB1
X1
SB2
X2
SB3
X3
电磁继电器KM2
Y2
禁按键
SB4
X4
SB5
X5
复位操作键
SB6
X6
梯形图
本文主要介绍采用的编程软件主要是对当时三菱的PLC,使用GXwork2软件程序进行梯形图编程,此软件主要用于进行三菱PLC程序的设计与运行调试。
5系统的仿真调试
仿真软件的介绍
本系统设计所需要采用的仿真调试软件版本是GXworks2,编程的软件是GXworks2。
主要功能是对编写的梯形图程序进行纠错以及保证正常运行。
三菱PLC仿真调试软件的使用:
（1）首先打开GXworks2软件,在工程栏中点击新建工程选择所需要的型号。
图5-1系统界面图
（2）将所需要的程序梯形图编写进软件中。
6结论
本文主要的内容是介绍围绕了红外密码锁遥控系统电子密码锁的主要研究理论方面和实际的情况。
本文中,主要是包含了研究的以下内容:
红外遥控系统密码锁的主要技术研究理论目的和其主要意义以及驱动控制系统密码锁研究的发展现状,控制系统的基本结构以及其总体设计和解决的方案、控制系统的功能要求及各种硬件和控制程序的工作流程图,PLC的结构和功能简介、各种软硬件控制系统组成部分的基本结构选型和其功能的介绍,红外遥控密码锁系统和其他电子遥控密码锁的区别以及遥控程序结构的设计和密码锁遥控程序的工作仿真。
文中系统的设计主要是采用红外遥控发光的红外线信号二极管,数字信号的二极管和发射器的结构设计简单方便易于操作且使用价格低廉;
红外线遥控的发光数字信号的调制系统主要采用了一次遥控数字信号的编码和二次遥控数字信号的编码和调制的两种数字化控制方式,不仅我们的遥控可以实现同时还能实现对多路的红外线遥控信息的多路实时传输和控制,增加了室外遥控的速度和功能,提高了红外线遥控传输的速度和抗干扰性,减少误动作,而且对功率的控制和消耗低。
同时遥控信号处理效率高、工作稳定可靠。
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