西门子模块6GK7243-1GX00-0XE0多仓发货
文摘
本文介绍了密码锁的基本原理以及工作流程，以一次解锁过程为例，把解锁过程分为几个程序块，分别对程序块进行编程。具体说明了可编程序控制器在密码锁中的作用。程序涉及到了密码锁工作的绝大部分过程。利用PLC控制的密码锁提高了系统的稳定性，保证密码锁能够长期稳定运行。
关键词密码锁；可编程序控制器；梯形图
随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变得尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜，机械锁一般配有金属钥匙，带起来太重，万一弄丢了，锁可能也就没用了。电子锁保密性高，密码泄露了，换个密码，锁照样能用；使用灵活性好，万一忘记密码，可以通过功能键，给用户提示密码；安全系数高，能够防止不法分子多次试探密码；性价比好，密码锁受到了广大用户的青睐。
出于安全、方便等方面的需要，许多智能锁（如指纹辩识、IC卡辩识）已相继问世，但这些产品的特点是针对特定指纹或有效卡，只能适用于保密要求高且仅供个别人使用的箱、柜、房间等，卡片式IC卡还有易丢失等特点，加上其成本一般比较高，一定程度上限制了这类产品的普及和推广。本数字密码锁成本则相对较小。
远古时代，锁初的样式只是用于捆绑物品的绳子和绳结，以表示主人对物品的占有。在古希腊的传说里，马其顿国王的王子亚历山大侵入阿拉伯半岛，占领了格尔迪奥恩。在城市的街道中心有的神殿中摆放有一辆古老的战车，战车上是的“格尔迪奥斯绳结”，根据传说解开绳结的人就是亚洲的统治者。亚历山大都无法解开它。后，他拔出了宝剑，用亚历山大的方式，一剑将绳结砍为两断。
很难说亚历山大的方式是不是真正地打开了绳结，的偷车贼们，在面对坚固的方向盘锁无从下手，干脆用锯子把方向盘锯开，他们会不会想到，他们的祖师爷，居然会是烜赫一时的亚历山大？
锁具的发源，却并不是从亚历山大的王国开始。的专家们，普遍认为锁具的发源中心有两个：一是两河流域及埃及，后传到希腊、罗马甚至整个西欧，直至英伦三岛，再到美国；另一个中心就是中国，北上传入朝鲜，东进传入日本，南下传至越南等地。这一切变化，都发生在人类有了房间和房门以后。
初限定房门的只是粗陋的木栓——它逐渐演变成了更为结实的金属锁栓，为了能把它们插在锁里固定住，机构中便使用了发条和簧片——这些装置的结构位置加以改变，各种制式的锁具便诞生了出来，为了打开它们，我们需要特定的钥匙。
早期的各种机械锁定装置是基于各种力学原理的基础之上创造出来的。钥匙的功能就是使锁内的锁定机构发生相应的变动，在开锁(jiema)的过程中，只有当钥匙编码和锁编码经机构内鉴别确认一致匹配时，才能通过传动机件使锁栓、锁舌动作，释放锁扣，顺利jiema。
机械锁具的安全性能，依靠两条机械原理，一是依靠锁内固定的障碍物，阻止假钥匙进入并旋转，第二则利用一个或多个可移动的限位物，安装在锁内，由钥匙决定它是否在之前预定开启的位置上，其数量越多，则编码越复杂，安全性能也相应提高。
机械锁里这些原理，已经诞生了上千年，仍被不断地改进着，锁钥机械结构编码的发展，直至，仍在伴随着我们的生活。越来越多的电子元器件被用于新的锁具，机械门锁在设计上一定会继续下去。电子设备的成本在已经被大大降低，随着材料工艺的发展，电子锁要完全取代机械锁，还需要相当长的时日。
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，电子所不使用金属钥匙，保密性、精度都有很大提高。
电子锁的发明思路，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，广泛的用途乃是用在古代墓道的地下机关。电子工业的诞生，使得以微小电量驱动机械成为可能，于是有了电子锁一日千里的跃进。
据有关资料介绍，电子锁的研究从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，因为电子锁的密钥量（密码量）极大，可以和机械锁配合，避免因钥匙被仿制而出现的问题。在安全性极高的前提下，它的另一个特点——无需钥匙却被越来越多的人所欣赏。因为人们携带的钥匙很多已成为累赘，而电子锁只需记住一组密码，无需携带金属钥匙，免除了人们的烦恼。电子锁的种类繁多，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。但能谈上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按键电话机的电子锁，通过键盘上的数码按键一次输入一组密码，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。进入20世纪80年代后，随着电子锁专用集成电路的出现，电子锁的体积缩小，可靠性提高，廉价产品开始出现。实用性已经具备，可以说已经有了冲击机械锁市场的条件。
1密码锁介绍
1.1密码锁功能分析
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。
1.1.1.密码锁基本功能
在进行上、下位机程序编写之前，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40812453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，发出警报声
3、当锁上门时，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198728，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所示。
图1密码锁工作流程图
1.2PLC的选型原则
当某一个控制任务决定由PLC来完成后，选择PLC就成为重要的事情。一方面要选择多大容量的PLC,另一方面是选择什么公司的PLC及外设。
对个问题，要对控制任务进行详细的分析，把所有的I/O点找出来，包括开关量I/O和模拟量I/O以及输出是用继电器还是晶体管或是可控硅型。控制系统输出点的类型非常关键，如果他们之中既有交流220V的接触器、电磁阀，又有24V的指示灯，则后选用的PLC的输出点数有可能大于实际电数。因为PLC的输出点一般是几个一组共用一个公共端，这一组输出只能有一种电源的种类和等级。一旦它们是交流220V的负载负载使用。则直流24V的负载只能使用其他的输出端了。这样有可能造成输出点浪费，增加成本。要尽可能选择相同等级和种类的负载，比如使用交流220V的指示灯等。一般情况下继电器输出的PLC使用多，但对于要求高速输出的情况，就要使用无触点的晶体管输出的PLC了。
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图3PLC信号的传递过程
I/O的方式保证的程序的顺序执行与外部电路乱序执行的统一，使系统更加稳定可靠。
（2）程序执行时，存取映象寄存器要比读写I/O端点快的多，这样可以加快程序执行速度。
（3）I/O点必须按位存取，而映象寄存器可按位、字节、字、双字灵活的存取，增加了程序的灵活性。
2.2.2I/O响应时间
由于PLC采用循环扫描的工作方式，对输入和输出信号只在没个扫描周期的固定时间集中输入/输出，必然会产生输出信号相对输入信号滞后的现象。扫描周期越长，滞后现象越严重。
响应时间有输入延迟、输出延迟和程序执行时间部分决定。
（1）PLC输入电路设置了滤波器，滤波器的常数越大，对输入信号的延迟作用越强。输入延迟是由硬件决定的，有的PLC滤波器时间常数可调。
（2）从输出锁存器到输出端子所经历的时间称为输出延迟，对于不同的输出形式，其值大小不同。它也是由硬件决定的，对于不同信号的PLC可以通过查表得到。
（3）程序执行时间主要由程序长短来决定，对于一个实际的控制程序，编程人员须对此进行现场测算，使PLC的响应时间控制在系统允许的范围内。
在有利的情况下，输入状态经过一个扫描周期在输出得到响应的时间，称为小I/O响应时间。在不利的情况下，输入点的状态恰好错过了输入的锁入时刻，造成在下一个输出锁定才能被响应，这就需要两个扫描周期时间，称为大I/O响应时间。它们是由PLC的扫描执行方式决定的，与编程方法无关。
2.2.3PLC中的存储器
PLC中的存储器按用途分为系统程序存储器、用户程序存储器以及工作数据存储器。
（1）系统程序存储器中存放的是厂家根据其选用的PLC的指令的系统编写的系统程序，它决定了PLC的功能，用户不能更改其内容。
（2）用户程序存储器用来存储根据控制要求而编制的用户应用程序。
（3）用来存储工作数据的区域称为工作数据区。
2.3PLC的编程语言
PLC的硬件系统中，与PLC的编程应用关系直接的要算数据存储器。计算机运行处理的是数据，数据存储在存储区中，找到待处理的数据一定要知道数据的存储地址。
PLC和其他的计算机一样，为了使用方便，数据存储器都作了分区，为了每个存储单元编排了地址，并且经机内系统程序为每个存储单元赋予了不同的功能，形成了专用的存储元件。这就是前面提到过的编程的“软”元件。为了理解方便，PLC的编程元件用“继电器”命名，认为它们象继电器一样具有线圈以及触点，并且线圈得电，触点动作。当然这个线圈和触点只是假象，所谓线圈得电是存储单元置1，线圈失电，就是存储单元置0，也正因为如此，我们称之为“软”元件。这种“软”继电器也有个突出的好处，可以认为它们具有无数多对动合动断触点，每取用一次它的触点，是读一次它的存储数据而已。
2.3.1PLC的编程结构功能图
任何语言都有编程的对象和基础，重要介绍梯形图语言和语句表语言，而功能图是理解这两种语言的基础。如图3所示为PLC内部的结构功能示意图。
输入继电器是由外部输入驱动的，梯形图中只能使用其介入点状态值，用户不能改变输入继电器的状态。辅助继电器的种类和多少决定了PLC控制功能的强弱，相当于工作寄存器的多少和功能的强弱。
实际的PLC中并没有图中的物理继电器，用继电器来表示PLC的内部功能结构是为了使习惯于继电器控制的工程技术人员更好的理解PLC的功能，更好的使用PLC，就像他在设计继电器控制电路一样。
梯形图语言是一种图形化的语言，是一种面向控制过程的“自然语言”。梯形图编程语言形象、直观、准确的描述了逻辑控制关系，容易被广大的工程技术人员所掌握。
PLC与被控对象所连接的只是I/O条件，而I/O之间的组合控制关系需要用软件的方法来描述清楚，梯形图是一种描述方法，当然还有语句等表示其他的语言。语言的支持取决于厂家开发的系统程序只要将其输入PLC的用户程序存储器中，PLC就能够直接解释并实现I/O间的控制关系。当控制关系发生改变时，只要修改梯形图程序，重新输入到PLC的存储器即可。
图4PLC内部的结构功能示意图
2.3.2梯形图编程语言
PLC是通过程序对系统进行控制的，作为一种专用计算机，为了适应其应用领域，一定有其专用的语言。PLC的编程语言有多种，如梯形图、语句表、功能图、逻辑方程等。梯形图编程语言是一种图形语言，具有继电器控制电路形象、直观的优点；语句表编程语言类似计算机的汇编语言，用助记符来表示各种指令的功能，是PLC用户程序的基础元素。
一般而言，梯形图程序让PLC仿真来自电源的电流通过一系列的输入逻辑条件，根据结果决定逻辑输出的允许条件。逻辑通常被分解成小的容易理解的片，这些片通常被称为“梯级”或网络。
程序一次扫描执行一次网络，按照从做到右、从上到下的顺序进行。一旦CUP执行到程序的结尾，就又从上到下执行程序。在每一个网络中，指令以列为基础被执行，从上而下、从左到右依次执行，直到本网络的后一个线圈列。为了充分利用存储器容量，使扫描时间尽可能短，利用梯形图编程时应限制触点之间的距离，并使网络左上边这部分空白少。其中，串联触点较多的支路要写在上面，并联支路应写在左边，线圈放于触点的右边。
如图4所示是用PLC控制的梯形图程序，可完成与继电器控制的电动机直接起、停（起、保、停）继电器控制电路图相同的功能。
梯形图和继电器控制电路图很相似，这是可以用PLC控制取代继电器控制的基础，可以把经过实践证明设计是成功的继电器电路图进行转换，从而设计出具有相同功能的PLC控制程序，充分发挥PLC的功能完善、可靠性高、控制灵活的特点。当然，它们还是存在着本质上的区别，主要表现如下所述。
图5梯形图
（1）继电器控制电路中使用的继电器是物理的元器件，继电器与其他控制电器之间的连接必须通过硬件连接线来完成。PLC中的继电器是内部的寄存器位，称为“软继电器”，它具有物理继电器相似的功能。当它的“线圈”通电时，其所属的常开触点闭合，常闭触点断开；当它的线圈断电时，其所属的常开触点和常闭触点均恢复常态。PLC梯形图中的接线称为“软接线”，这种“软接线”是通过编程来实现的，具有更改简单、调试方便等特点。而继电器控制电路图是点线连接图，相对来素施工困难、更改费力。
（2）PLC中的每一个继电器都对应着一个内部的寄存器，由于可以随时不受限地读取其内容，可以认为PLC的继电器有无数个常开、常闭触点供用户使用。PLC梯形图中的触点代表的是“逻辑”输入条件、外部的实际开关、按钮或内部的继电器触点条件等。而物理继电器的触点个数是有限的。
（3）PLC的输入继电器是由外部信号驱动的，在梯形图中只能用其触点，这在物理继电器中是不可能的。线圈通常代表“逻辑”输出结果，如灯、电机启动器、中间继电器、内部输出条件等。
（4）继电器控制系统中是按照触点的动作顺序和是延迟逐个动作的，动作顺序与电路图的编写顺序无关。PLC按照扫描方式工作，采取输入信号，对所有梯形图进行计算，造成了宏观与动作顺序的无关，微观上在一个时间段上的是实际执行顺序与梯形图的编写顺序一致而不是无关的。
（5）PLC梯形图中的两根母线以失去原有的意义，它只表示一个梯形的起始和终了，并无实际电流通过，假象的概念电流只能从左向右流。
为了充分发挥CUP的逻辑运算功能，设置了大量的称为盒的附加命令，如定时器、计算器、格式转换、模拟量I/O、PID调节或数学运算指令等，充分的发挥了计算机的强大计算功能，他们与内部继电器一起完成PLC的各种复杂控制功能。
2.4PLC的分类
PLC发展到，已经有了多种形式，功能也不尽相同，分类时，一般按以下原则来考虑
2.4.1按I/O点数容量分类
一般而言，处理I/O点数越多，则控制关系就比较复杂，用户要求的程序存储器容量比较大，要求PLC指令及其他功能比较多，指令执行的过程也比较快。按PLC的输入、输出点数的多少可将PLC分为以下三类。
（1）小型机
小型机PLC的功能一般以开关量控制为主，小型PLC输入、输出点数一般在256点以下，用户程序存储器容量在4K左右。现在的高性能小型PLC还具有一定的通讯能力和少量的模拟量处理能力。这类的PLC的特点是价格低廉，体积小巧，适合于控制单台设备和开发机电一体化产品。
典型的小型机有SIEMENS公司的S7-200系列、OMRON公司的CPM2A系列、MITUBISH公司的FX系列和AB公司的SLC500系列等整体式PLC产品。
（2）中型机
中型PLC的输入、输出总点数在256~~2048点之间，用户程序存储器容量达到8K字左右。中型PLC不仅具有开关量和模拟量的控制功能，还具有更强的数字计算能力，它的通信功能和模拟量处理功能更强大，中型机比小型机更丰富，中型机适用于更复杂的逻辑控制系统以及连续生产线的过程控制系统场合。
典型的中型机有SIEMENS公司的S7-300系列、OMRON公司的C200H系列、AB公司的SLC500系列等模块式PLC产品。
（3）大型机
大型PLC的输入、输出总点数在2048点以上，用户程序储存器容量达到16K以上。大型PLC的性能已经与工业控制计算机相当，它具有计算、控制和调节的能力，还具有强大的网络结构和通信联网能力，有些PLC还具有冗余能力。它的监视系统采用CRT显示，能够表示过程的动态流程，记录各种曲线，PID调节参数等；它配备多种智能板，构成一台多功能系统。这种系统还可以和其他型号的控制器互联，和上位机相联，组成一个集中分散的生产过程和产品质量控制系统。大型机适用于设备自动化控制、过程自动化控制和过程监控系统。
典型的大型PLC有SIEMENS公司的S7-400、OMRON公司的CVM1和CS1系列、AB公司的SLC5/05等系列。
2.4.2按结构形式分
根据PLC结构形式的不同，PLC主要可分为整体式和模块式两类。
（1）整体式结构
整体式结构的特点是将PLC的基本部件，如CUP板、输入板、输出板、电源板等紧凑的安装在一个标准的机壳内，构成一个整体，组成PLC的一个基本单元（主机）或扩展单元。基本单元上设有扩展端口，通过扩展电缆与扩展单元相连，配有许多专用的特殊功能的模块，如模拟量输入/输出模块、热电偶、热电阻模块、通信模块等，以构成PLC不同的配置。整体式结构的PLC体积小，成本底，安装方便。
微型和小型PLC一般为整体式结构。如西门子的S7-200
（2）模块式结构
模块式结构的PLC是由一些模块单元构成，这些标准模块如CUP模块、输入模块、输出模块、电源模块和各种功能模块等，将这些模块插在框架上和基板上即可。各个模块功能是独立的，外型尺寸是统一的，可根据需要灵活配置。
目前大、中型PLC都采用这种方式。如西门子的S7-300和S7-400系列。
整体式PLC每一个I/O点的平均价格比模块式的便宜，在小型控制系统中一般采用整体式结构。模块式PLC的硬件组态方便灵活，I/O点数的多少、输入点数与输出点数的比例、I/O模块的使用等方面的选择余地都比整体式PLC大的多，维修时更换模块、判断故障范围也很方便，较复杂的、要求较高的系统一般选用模块式PLC。
2.5PLC与继电器控制系统的区别
PLC梯形图与继电器控制电路图非常相似，主要原因是PLC梯形图大致上沿用了继电器控制的元件符号和术语，仅个别之处有不同。信号的输入/输出形式及控制功能也基本上是相同的，PLC的控制与继电器的控制又有根本的不同之处，主要表现在以下几个方面。
（1）逻辑控制
继电器控制逻辑采用硬接线逻辑，利用继电器机械触点的串联或并联，及延时继电器的滞后动作等组合成控制逻辑，其接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高，一旦系统构成后，想改变或增加功能都很困难。继电器触点数目有限，每个只有4——8个对触点。灵活性和扩展性很差。而PLC采用存储器逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可，故称为“软接线”。灵活性和扩展性都很好。
（2）工作方式
电源接通时，继电器控制电路中各个继电器都处于受控状态，即该吸合的都应该吸合，不该吸合的都因受某种条件限制不能吸合，它属于并行工作方式。而的控制逻辑中，各内部器件都处于周期性循环扫描过程中，属于串行工作方式。
（3）可靠性和可维护性
继电器控制逻辑使用了大量的机械触点，连线也多。触点开闭时会受到电弧的损坏，并有机械磨损，寿命短，可靠性和可维护性差。而PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，体积小、寿命长、可靠性高。PLC还配有自监和监督功能，能检查出自身的故障，并随时显示给操作人员，还能动态的监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。
（4）控制速度
继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率底，触点的开闭动作一般在几十MS数量级。机械触点还会出现抖动问题。而PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，属于无触点控制，速度极快，一般一条用户指令执行时间在数量级，且不会出现抖动。
（5）定时控制
继电器控制逻辑利用时间继电器进行时间控制。一般来说，时间继电器存在定时精度不高，定时范围窄，且易受环境湿度和温度变化的影响，调整时间困难等问题。PLC使用半导体集成电路做定时器，时基脉冲由晶体震荡器发生，精度相当高，且定时时间不受环境的影响定时范围一般从0.001S到若干天或更长。用户和根据需要在程序中设定定时值，用软件来控制定时时间。
（6）设计和施工
使用继电器控制逻辑完成一项控制工程，其设计、施工、调试必须依次进行，周期长修改困难。工程越大着一点就越突出。而用PLC完成一项控制工程，在系统设计完成以后，现场施工和控制逻辑的设计（包括梯形图的设计）可以进行，周期短，且调试和修改都很方便。
从以上几个方面的比较可知，PLC在性能上比继电器控制逻辑优异，特别是可靠性高、通用性强、设计施工周期短、调试修改方便，体积小、功耗低、使用维护方便。在很小的系统中使用时，价格要高于继电器系统。
2.6PLC控制系统的结构
使用PLC可以构成多种形式的控制结构，下面介绍几种常用的PLC控制系统。
2.6.1单机控制系统
单机控制系统是较普通的一种PLC控制系统。该系统使用一台PLC控制一个对象，控制系统要求的I/O点数和存储器容量都比较小，没有PLC的通讯问题，采样条件和执行结构都比较集中，控制系统的构成简单明了。
如图5所示是一个简单的单机控制系统，图中PLC可以选用任何一种类型。在单机控制系统中由于控制对象比较确定，系统要完成的功能一般较明确，I/O点数、存储器容量等参数的余量适中即可等参数的余量适中即可。
图6简单的单机控制系统
2.6.2集中控制系统
集中控制系统用仪态功能强大的PLC监视、控制多个设备，形成中央集中式的控制系统。其中，各个设备之间的联络，连锁关系、运行顺序等统一由中央PLC来完成，如图6示
显然，集中控制系统比单机控制系统经济的多。当其中一个控制对象的控制程序需
要改变时，必须停止运行中央PLC，其他的控制对象也必须停止运行。当各个控制对象的地理位置距集中控制系统比较远时，需要大量的电缆线，造成系统成本的增加。为了适应控制系统的改变，采用集中控制系统时，必须注意选择I/O点数和存储器容量时要留有足够的余量，以便满足增加控制对象的要求。
图7集中控制系统
2.6.3分散控制系统
分散控制系统的构成如图7所示，每一个控制对象设置一台PLC，各台PLC可以通过信号传递进行内部连锁、响应或发令等，或者由上位机通过数据通信总线进行通讯。
分散控制系统常用于多台机械生产线的控制，各个生产线之间有数据连接。由于各个控制对象都由自己的PLC进行控制，当其中一个PLC停止运行时不需要停止运行其他的PLC。
随着PLC性能的不断提高，由PLC担当低层控制任务，通过网络连接，PLC与过程控制相结合的分散控制系统将是计算机控制的重要发展方向。
与集中控制系统相比，分散控制系统的可靠性大大加强。具有相同I/O点数时，分散控制系统中多用了一台或几台PLC，导致价格偏高，从维护、试运转或增设控制对象等方面来看，其灵活性要大的多，总的成本核算是合理的。
图8分散控制系统
2.7三菱PLC的优点
菱电公司的AnSH和FX2N型PLC在工业控制中是市场占有率较高的PLC，以其可靠应用的品质、较高的性价比和抗干扰性能强而著称，这两款PLC的应用使得系统的可靠性和经济性得到了保证。
2）与其他产品相比，三菱PLC指令简洁，给用户编程，维护都带来极大方便，降低了生产成本，可较大缩短开发周期。
3）CC－bbbb现场总线传输速率较高，数据传输可靠性好，保证了本系统大量仿真数据的可靠传输，使得系统的实时性、可靠性得到了保证。CC－bbbb的应用大量减少现场布线，使得系统的可维护性得到了提高。
4）系统采用真正的分布式概念，使得仿真平台相互之间的相关性减少，便于了系统的设计、分析和应用。
5）系统由现地手动和远程计算机自动控制两种方式，增加了系统的灵活性。
3PLC系统设计
3.1控制系统设计原则
任何一种电气控制系统都是为了实现被控对象（生产设备或生产过程）的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：
(1)大限度地满足被控对象的控制对象。设计前，应深入现场进行调查研究，收集资料，并于机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟订电气控制方案，协同解决设计中出现的各种问题。
(2)在满足控制系统要求的前提下，力求使控制系统简单、经济，使用及维修方便。
（3）保证控制系统的安全、可靠。
（4）考虑到生产的发展和工艺和改进，在选择PLC容量时，应适当留有裕量。
3.2控制系统设计的基本内容
PLC控制系统是由PLC与用户输入、输出设备连接而成的，PLC控制系统设计的基本内容应包括：
（1）用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器等）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等）。这些设备属于一般的电气元件，其选择的方法在其他有关书籍中已有介绍。
（2）PLC的选择。PLC是PLC控制系统的核心部件，正确选择PLC对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起到重要的作用。选择PLC，应包括机型选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等。
（3）分配I/O点，绘制I/O连接图。
（4）设计控制程序。包括设计梯形图、语句表（即程序清单）和控制系统流程图。控制系统程序是控制整个系统工作的软件，是保证系统工作安全、可靠的关键。控制程序饿设计必须经过反复调试、修改，直到满足要求为止。
（5）必要时还需设计控制台
（6）编制控制系统的技术文件。
3.3控制系统设计的一般步骤
（1）根据生产的工艺过程分析控制要求。
（2）根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备，据此确定PLC的I/O点数。
（3）选择PLC系统。
（4）分配PLC饿I/O点，设计I/O连接图。
（5）进行PLC程序设计，可进行控制太的设计和现场施工。
3.4编写梯形图的注意事项
（1）输入/输出继电器、内部辅助继电器、定时器、记数器等器件的触点可以多次重复使用，无需复杂的程序结构来减少触点的使用次数。
（2）梯形图每一行都是从左母线开始，线圈终止于右母线。触点不能放在线圈的右边。除步进程序外，任何线圈、定时器、计数器、指令等不能直接与左母线相连。如果需要任何时候都被执行的程序段，可以通过特殊内部常闭继电器或一个没有使用的内部继电器的常闭触点来连接。
（3）在程序中，不允许同一编号的线圈两次输出。
（4）不允许出现桥式电路。
程序的编写顺序应按自上而下、从左止右的方式编写。为了减少程序的执行步数，程序应为“左大右小，上大右小”。
3.5程序设计的步骤
（1）对于较复杂的控制系统，需绘制系统控制流程土，用以清楚地表明动作的顺序和条件。
（2）设计梯形图。这程序设计的关键一步，也是比较困难的一步。
（3）根据梯形图编制程序清单。
（4）用编程器将程序输入到PLC的用户存储器中，并检查输入的程序是否正确。
（5）对程序进行调试和修改，直到满足要求为止。
（6）待控制台及现场施工完成后，就可以进行联机调试。若未满足要求，再从新修改程序或检查接线，直到满足为止。
（7）编写技术文件。
（8）交付使用。
4密码锁PLC程序设计
4.1密码门的外形
图表1键盘图
密码锁的外形结构如图所示，将PLC镶嵌与门中，门上L1，L2为指示，键盘上有14个按钮，分别为密码输入键10个，确定键，修改键，密码1，密码2启动按钮，
图表2门框整体图
4.2设计任务的确定
密码锁的外形结构如图所示，将PLC镶嵌与门中，门上L1，L2为指示，键盘上有14个按钮，分别为密码输入键10个，确定键，修改键，密码1，密码2启动按钮，
4.3程序设计部分
这部分内容是整个系统设计的主体部分。所要完成的任务是仿真系统的上位机与下位机的程序设计，即在上述功能分析的基础上，有针对性地进行设计。
4.3.1程序设计说明
下位机程序的编制则是利三菱PLC专用编程软件FPWIN-GR完成的。
在设计的过程中，就像上面所叙述的那样，并非孤立地分别进行上位机和下位机的设计工作，而是互相配合的。在以下的详细设计过程中，并没有将上位机的设计与下位机的设计整体分开来写，而是相互交替，尽量清晰地叙述，在相应的设计部分中注明是上位机的设计还是下位机的设计。
4.3.2PLC程序设计（梯形图）
图14自动售货机梯形图
4.3.3梯形图原理说明
程序梯形图如图所示，c1,c2c3分别为记数器，x11，x12为密码选择按钮，正常情况下是密码1启动，密码为48012453，如果密码泄露，当正确输入密码1后，可选择启动密码2，密码2启动后，密码1失效，在输入密码2正确时。也可以切换到密码1。
在输入密码时，先按下x4，即键盘上的数字4，这时，线圈M4通电，形成自锁，M4常开触头闭合，再按下X8时，线圈M8通电，自锁，M8常开触头闭合，再按下X0时，线圈m0通电，按正确密码，依次按键，当再按下X4时，计数器C0两次通电，C0常开触头闭合，M20通电，M20常开触头闭合
4.3.4I/O接线图
1.1.5输入输出分配表
5 结束语
经过几个月的学习、研究以及经过郭老师的指导.终于按时完成了毕业设计.设计主要研究的是自动售货机中有关于PLC的部分.自动售货机是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。自动售货机可以充分补充人力资源的不足，适应消费环境和消费模式的变化，24小时无人售货的系统可以更省力，运营时需要的资本少、面积小，有吸引人们购买好奇心的自身性能，可以很好地解决人工费用上升的问题等各项优点。说,自动售货机是今后小商品和饮料销售方式的一个很好的发展趋势.它的出现将极大的方便人们购买所需要的小商品.