基于PLC的銀行雙層防盜門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于PLC的銀行雙層防盜門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要銀行雙層防盜門系統(tǒng)是采用現(xiàn)代電子與??信息技??術(shù)在建??筑物內(nèi)??外的出??/入對??人（或??物）的??進(jìn)/出??、執(zhí)行放行??、拒絕??、記錄??和等操??作的一??種電子??自動化??系統(tǒng)，通常又叫做出/入控制系統(tǒng)。本文介紹了利用可編程控制器??PLC實(shí)現(xiàn)對銀行??雙層防盜門進(jìn)行控制?，??給出了??系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。系??統(tǒng)的設(shè)??計(jì)采用的是??軟??件仿真設(shè)計(jì)??方式??，使用??西門子??S7-200系列??的PLC??與傳感??器控制??的方式??實(shí)現(xiàn)了??銀行雙層防盜門的控??制功能??，其功能如下：??外層門??和內(nèi)層??門均配??備密碼??鎖、IC卡鎖、人臉識別，輸??入解鎖密碼（或使用IC卡或人臉識別），即可解鎖；外層??門打開??時(shí)，第??一個(gè)綠??色指示??燈亮，??內(nèi)層門??保持關(guān)??閉，第??二個(gè)紅??色指示??燈亮；??外層門??關(guān)閉，??第一個(gè)??紅色指??示燈亮??，內(nèi)層??門打開??，第二??個(gè)綠色??指示燈??亮；系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)測雙層防盜門之間的門距以及并繪制實(shí)時(shí)變化曲線；當(dāng)外層??門檢測??到壓力??時(shí)，系??統(tǒng)報(bào)警，指示??燈閃爍??；如果輸入密碼錯(cuò)誤超過2次，系統(tǒng)自動報(bào)警。最后，按照銀行雙層防盜門裝??置的要??求，設(shè)??計(jì)了相??應(yīng)的梯??形圖文??件與組??態(tài)仿真??，通過??仿真可??以看出??本次設(shè)??計(jì)的雙??層防盜??門可以安全實(shí)現(xiàn)功能。關(guān)鍵詞：銀行雙層防盜門；PLC控制；實(shí)時(shí)檢測；組態(tài)仿真

目錄TOC\o"1-3"\h\u第1章緒論 第1章緒論 1.1設(shè)計(jì)目的及意義隨著經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，銀行正在加強(qiáng)安全措施。由于中國市場經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,銀行正在做好安全措施。近年來,商業(yè)銀行對這種防盜門的需求已經(jīng)超過了國家標(biāo)準(zhǔn),但隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展,這個(gè)要求也在日益提高,而且其用途也更加復(fù)雜。銀行防盜門不僅是一種簡單的門，而是通過可操作界面實(shí)現(xiàn)多種特殊功能，如指紋門禁防尾隨、語音控制、緊急鎖死、遠(yuǎn)程監(jiān)控開關(guān)門、數(shù)據(jù)傳輸保存以及視頻全程監(jiān)控等，以保障銀行的安全REF_Ref21905\r\h[22]。銀行雙??層防盜??門保護(hù)了銀行內(nèi)部的財(cái)物和資料不被盜竊和破壞，大大降低了被盜的風(fēng)險(xiǎn)。它們通常具有高硬度和耐久性，采用特殊材料制成，如鋼、鋁合金等,REF_Ref10015\r\h[1]能夠抵御暴力破壞、撞擊、火災(zāi)等各種自然災(zāi)害和人為因素的損害。REF_Ref13169\r\h[7]REF_Ref11200\r\h[3]此外，銀行防盜門還具有防火、隔音、防水等功能，能夠提供全面的安全保障給銀行業(yè)務(wù)活動。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前，我國在基于PLC的銀行雙層防盜門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究已經(jīng)處于世界領(lǐng)先地位。張洋和劉建粉在2022年發(fā)表的《基于STM32的新型智能防盜門》中針對早期防盜門安全系數(shù)低、打開方式繁瑣等問題進(jìn)行了研究。通過采用RFID射頻識別、傳感器、NB-IoT、藍(lán)牙傳輸?shù)燃夹g(shù)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)思維，設(shè)計(jì)出一款基于STM32芯片的智能防盜門。該門具備RFID射頻識別、指紋識別、云端平臺信息上傳、數(shù)字顯示、門前感應(yīng)開燈、APP和云端遙控功能,以及安全保護(hù)系統(tǒng)等功能。新型智能防盜門具有多重開鎖手段,可以大大提高效率,同時(shí)可以獨(dú)立解決突發(fā)狀況,提高安全的可靠性。王語嘉、蔡聞凱、趙明梅、曾孟佳在2022年發(fā)表的《基于5G技術(shù)的防盜門貓眼設(shè)計(jì)》中，針對市面上常見的貓眼存在隱私泄露和安全風(fēng)險(xiǎn)問題，開發(fā)了一種新型貓眼。在常見??貓眼的??表面覆??蓋單向??透視玻??璃元件??組成單??向隔離??模塊,??加裝貓??眼感應(yīng)??電路模??組。REF_Ref10782\r\h[2]單??向視角??保護(hù)屋??內(nèi)隱私??,當(dāng)檢??測到有??異物伸??入貓眼??之時(shí),??能夠自??動開啟??攝像頭??拍照取??證并播??放警告??語音,??再發(fā)送??提醒信??息至用??戶手機(jī)??,REF_Ref22036\r\h[23]達(dá)到??及時(shí)預(yù)??警的目??的,從??而避免??或減少??財(cái)產(chǎn)損失事件的發(fā)生。2019年，魏雨桐、張銘瑞、楊子庚、齊鵬在《基??于PL??C和5??1單片??機(jī)的安??全防盜??卷簾門??設(shè)計(jì)》??中卷簾??門在商??鋪廣泛??使用,??由于如??今卷簾??門的防??盜性不??強(qiáng),給??商鋪帶??來了很??多商業(yè)??安全隱??患,因??此本文??設(shè)計(jì)了??一種基??于PL??C和5??1單片??機(jī)的安??全卷簾防盜??門??,這款防盜門融合了多種傳感器，并且還裝載了多種防盜器件，例如揚(yáng)聲器和攝像頭等。這樣一來，用戶既能享受到安全防護(hù)的效果，也能滿足日常使用的需求。國際上對基于PLC的銀行雙層防盜門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究已經(jīng)頗有成效。2018年，木下友和在《セキュリティーゲート設(shè)備》中這些天在城市??經(jīng)?？??到安全??門。通??常，與??車站的??自動檢??票口相??比，安??全檢票??口是一??種“物??理安全??設(shè)施”??，其主??要目的??是防止??未經(jīng)授??權(quán)的入??侵，并??且其主??要目的??是自動??化檢票??口操作??，此操??作自1??970??年代初??期開始??流行。??我想定??義設(shè)備??不同于??檢票口??。在日??本，自??199??0年代??以來，??它已在??金融機(jī)??構(gòu)和數(shù)??據(jù)中心??等有限??區(qū)域中??使用，??但自2??001??年美國??發(fā)生恐??怖襲擊??（9.??11）??以來，??它主要??在辦公??樓中使??用，最??近在入??口空間也采用了它。2018年，\t"/academic-conference-foreign_meeting--1_thesis/_blank"LeeJaeHoon;\t"/academic-conference-foreign_meeting--1_thesis/_blank"KimYong-Shik在《SecurityDoorSystemUsingHumanTrackingMethodwithLaserRangeFinders》中提出了一種??使用激??光測距??儀來跟??蹤和計(jì)??數(shù)人員??的方法??。介紹??了一種??從傳感??器數(shù)據(jù)??中提取??步行者??的方法??。采用??多目標(biāo)??模型和??基于卡??爾曼濾??波器的??估計(jì)來??跟蹤人??體運(yùn)動??并計(jì)算??人數(shù)。??所提出??的方法??被應(yīng)用??于一種??新穎的??系統(tǒng)，??以監(jiān)視??入口區(qū)??域并過??濾掉未??經(jīng)身份??進(jìn)入門??的侵入??者。進(jìn)??行了各種情況的實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證開發(fā)的原型系統(tǒng)的實(shí)用性。2013年，Glaswelt在《HausturfullungmiteingebauterSicherheit》中通過選擇??不同的??全玻璃??圖案，??這帶來??了新的??設(shè)計(jì)選??項(xiàng)。所??使用的??玻璃是??具有最??高侵入??等級P??5A的??標(biāo)準(zhǔn)安??全玻璃??。各種??設(shè)計(jì)的??材質(zhì)玻??璃應(yīng)放??在前臺??-不能??看到里??面（緞??面玻璃??）。提??供了八??種以上??不同類??型的玻??璃作為??全玻璃??前門的??基礎(chǔ)，??以及各??種不同的玻璃飾面，例如絲網(wǎng)印刷，噴砂或使用定影元件 伴隨著自動識別技術(shù)的高速發(fā)展，防盜門系統(tǒng)在最近幾年得到了重大的發(fā)展。出現(xiàn)了多種類型的防盜門系統(tǒng)，包括亂序??鍵盤防??盜門系??統(tǒng)：這種系統(tǒng)使用亂序排列的數(shù)字鍵盤來防止任何人通過猜測密碼或者使用簡單的密碼來開啟門鎖。用戶必須輸入事先設(shè)定好的正確密碼才能打開門鎖。I??C卡式??防盜門??系統(tǒng)：這種系統(tǒng)使用IC卡來授權(quán)進(jìn)入。用戶需要將IC卡靠近門鎖處的讀卡器，系統(tǒng)會自動檢查卡上的信息并且確認(rèn)該用戶是否有權(quán)限進(jìn)入該房間或大樓。????各種生??物識別??防盜門??系統(tǒng)：這種系統(tǒng)使用各種生物特征（如指紋、虹膜、面部）來識別用戶身份。用戶必須使用已注冊過的生物數(shù)據(jù)來驗(yàn)證身份，以便打開門鎖。還有遙控型防盜門系統(tǒng)等??。REF_Ref13741\r\h[8]1.3主要研究內(nèi)容本設(shè)計(jì)是一種基于PLC的銀行雙??層防盜??門控制??系統(tǒng)設(shè)??計(jì),這??個(gè)設(shè)計(jì)??是針對??基于P??LC的??銀行雙??層防盜??門控制??系統(tǒng)設(shè)??計(jì)的問??題做研??究。深??入研究??基于P??LC的??銀行雙??層防盜??門控制??系統(tǒng)設(shè)??計(jì)的結(jié)??構(gòu)，以??及對電??氣控制??技術(shù)的要求，應(yīng)用可編程序控制器PLC。該雙層防盜門控制系統(tǒng)是基于PLC可編程序控制器上建立起來的，??闡述??了門禁??控制系??統(tǒng)的基??本系統(tǒng)??組成即??：主控制??器、讀??卡器、??人臉識別設(shè)備、密碼鎖、警報(bào)系統(tǒng)、檢測設(shè)備，??這套以??一間屋??子為假??想實(shí)驗(yàn)??對象的??系統(tǒng)。??出/入門??人員只??有使??用IC密碼??卡、手動輸入密??碼以及人臉識別??等開鎖方式才能進(jìn)入屋??內(nèi)；REF_Ref21066\r\h[19]外層??門打開??時(shí)，第??一個(gè)綠??色指示??燈亮，??內(nèi)層門??保持關(guān)??閉，第??二個(gè)紅??色指示??燈亮；??外層門??關(guān)閉，??第一個(gè)??紅色指??示燈亮??，內(nèi)層??門打開??，第二??個(gè)綠色??指示燈??亮，系統(tǒng)并實(shí)時(shí)的記錄門距、門的實(shí)時(shí)變化曲線以及運(yùn)行狀態(tài)；在??異常情??況下（如非法侵入、強(qiáng)行撬門等）系統(tǒng)將會發(fā)出警報(bào)，并且系統(tǒng)會實(shí)時(shí)記錄開/關(guān)門時(shí)間、開/關(guān)門事件以及安全狀態(tài)。

第2章雙層防盜門系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1雙層防盜門系統(tǒng)的構(gòu)成防盜門系統(tǒng)由出入憑證、識別傳感器、門禁控制器、電控鎖、其他設(shè)備和門禁軟件組成。1）出入憑證門禁中的出入憑證是指門禁系統(tǒng)用于辨別出入者身份的憑證，也稱為門禁卡、門禁證、門票等。出入憑證是門禁系統(tǒng)重要的組成部分，通過辨別憑證，門禁系統(tǒng)能夠判斷進(jìn)出者是否合法，實(shí)現(xiàn)門的自動開關(guān)控制。出入憑證的種類包括以下幾種：1.門禁IC卡：一種接觸式卡片，卡片內(nèi)儲存了用于辨別身份的信息。當(dāng)卡片接觸讀卡器時(shí)，讀卡器能夠讀取卡片的信息，從而進(jìn)行身份認(rèn)證。2.門禁ID卡：一種非接觸式卡片，卡片內(nèi)儲存了用于辨別身份的信息。當(dāng)將卡片放到讀卡器附近時(shí)，讀卡器能夠讀取卡片的信息，從而進(jìn)行身份認(rèn)證。3.門禁二維碼：一種數(shù)字化識別技術(shù)，用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的門禁卡。用戶可以用手機(jī)掃描門禁二維碼進(jìn)出門禁區(qū)域。4.門禁指紋：使用指紋識別技術(shù)，記錄指紋信息，判斷用戶的指紋信息是否能夠匹配現(xiàn)場的指紋信息，實(shí)現(xiàn)身份驗(yàn)證的功能。該方式較為安全，但是使用成本也相應(yīng)較高。5.人臉識別：使用人臉識別技術(shù)，記錄人臉信息，判斷用戶的人臉信息是否能夠匹配現(xiàn)場的人臉信息，實(shí)現(xiàn)身份驗(yàn)證的功能。該方式較為安全，但是使用成本也相應(yīng)較高。總而言之，通過出入憑證的使用，門禁系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對進(jìn)出者身份的準(zhǔn)確辨別，從而增強(qiáng)進(jìn)出人員的管理和安全性。選用何種類型的門禁出入憑證需要根據(jù)不同的應(yīng)用需求和實(shí)際環(huán)境來確定。防盜門系統(tǒng)“出入憑證”主要是IC卡，密碼鎖密碼、鑰匙，也可以是指紋、聲音、人臉等各種人體生物特征。該系統(tǒng)主要使用密碼鎖、IC密碼卡以及人臉識別。2）識別傳感器門禁識別傳感器是門禁控制系統(tǒng)重要的組成部分。當(dāng)有人員接近或通過門禁時(shí)，門禁識別傳感器會檢測到信號，并將信號傳遞給門禁控制器，從而實(shí)現(xiàn)開門或關(guān)門的控制。門禁識別傳感器的種類有多種，常見的包括以下幾種：1.門禁紅外線傳感器：通過紅外線在門禁出入口兩端感應(yīng)人員進(jìn)出。當(dāng)有人員進(jìn)出時(shí)，紅外線將被遮擋，從而觸發(fā)門禁控制器，實(shí)現(xiàn)門的自動開關(guān)。2.門禁電容式傳感器：該傳感器通過感知人體的電容變化實(shí)現(xiàn)門禁的自動開關(guān)功能。常用于門禁對殘障人士的無障礙管理。3.門禁電子感應(yīng)卡：主要通過射頻識別技術(shù)實(shí)現(xiàn)門禁的開關(guān)功能。卡的ID號碼與門禁控制器內(nèi)部預(yù)設(shè)的卡號進(jìn)行比較，從而判斷卡片是否有效，并根據(jù)卡號的級別實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制。門禁指紋識別傳感器：以人體生物特征為識別方式，通過指紋識別技術(shù)，該傳感器也有自身的存儲功能。銀行雙層防盜門控制系統(tǒng)中的識別傳感器主要用到電子感應(yīng)卡、人臉識別傳感器，這些傳感器的工作原理通常涉及兩個(gè)主要組件：出入憑證和門禁控制器。識別設(shè)備是上述的IC卡、密碼以及各種人體生物特征（人臉信息）。這些設(shè)備通常使用無線電波或光線來讀取持卡人或持卡人身體部位的信息。識別傳感器主要負(fù)責(zé)讀取出入憑證中的數(shù)據(jù)信號,并把這些信號輸入到門禁控制器。門禁控制器門禁控制器可以比作防盜門系統(tǒng)的“大腦”，就好像計(jì)算機(jī)的中央處理器。其主要的工作原理是三步驟：識別、驗(yàn)證和控制。識別：門禁控制器通過識別傳感器（如IC卡、密碼鎖和人臉識別設(shè)備）讀取輸入的識別信號，以確定訪問者的身份信息。驗(yàn)證：門禁控制器會將識別的身份信息與系統(tǒng)已有的存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對。如果比對通過，則授權(quán)訪問，將信號發(fā)送給門禁設(shè)備，打開門或放行閘機(jī)，否則拒絕訪問并記錄日志?？刂疲洪T禁控制器最后根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果控制門禁設(shè)備（如門或閘機(jī)）的開啟或關(guān)閉。如果訪問者被授權(quán)，門禁控制器會向門禁設(shè)備發(fā)出打開門或閘機(jī)的指令，訪問者進(jìn)入；否則，門禁控制器會拒絕訪問并觸發(fā)警報(bào)、記錄日志等操作。4）電控鎖電控鎖是電控鎖（ElectricLock）是一種能夠通過外部電源控制開啟和關(guān)閉的門鎖。它可以輕便地與門禁系統(tǒng)集成使用，方便遠(yuǎn)程控制門鎖的狀態(tài)，提升門禁系統(tǒng)的安全性和便捷性。一般來說，電控鎖是由電動機(jī)、齒輪、鎖體、控制線路等組成的。電動機(jī)驅(qū)動齒輪旋轉(zhuǎn)，通過機(jī)械傳動使鎖體開關(guān)鎖舌。而控制線路負(fù)責(zé)傳遞信號，控制電動機(jī)的開關(guān)，從而控制鎖的狀態(tài)。當(dāng)門禁系統(tǒng)通過密鑰認(rèn)證后，控制線路會接通指令，電動機(jī)開始工作，拉動鎖舌，使門開啟。反之，繼電器關(guān)閉，電動機(jī)停止工作，鎖舌鎖住門。其他設(shè)備：有檢測門是否打開或關(guān)閉的指示燈，有壓力檢測裝置，也有整個(gè)防盜門系統(tǒng)供電的電源等部分。5）門禁軟件：門禁軟件是用于門禁管理系統(tǒng)的一種應(yīng)用軟件，具有管理門禁設(shè)備、用戶信息、授權(quán)、日志管理等功能。以下是門禁軟件的詳細(xì)介紹：設(shè)備管理：門禁軟件可管理門禁設(shè)備，包括添加、刪除、修改、參數(shù)設(shè)置、狀態(tài)查詢等操作。管理人員可通過軟件遠(yuǎn)程控制門禁設(shè)備，實(shí)現(xiàn)門禁系統(tǒng)的高效運(yùn)行。用戶信息：門禁軟件可維護(hù)用戶信息，包括用戶的基本信息、權(quán)限設(shè)置、門禁卡號、門禁時(shí)間段等內(nèi)容。授權(quán)管理：門禁軟件可設(shè)置各個(gè)人員的門禁權(quán)限，包括指定卡號、有效時(shí)間段、授權(quán)級別等。管理人員可通過軟件實(shí)現(xiàn)對人員授權(quán)的遠(yuǎn)程管理。記錄管理：門禁軟件還可以記錄門禁設(shè)備的進(jìn)出記錄，管理人員可以通過軟件查看門禁日志，實(shí)現(xiàn)歷史記錄查詢、事件分析和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等功能。這對于處理員工出入問題或應(yīng)對突發(fā)事件都有著很大的幫助。報(bào)表管理：部分門禁軟件還能對門禁記錄進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，生成相關(guān)報(bào)表，真正實(shí)現(xiàn)了門禁的可視化管理?？傊?，門禁軟件是用于門禁管理的一種應(yīng)用軟件，通過遠(yuǎn)程控制門禁設(shè)備、維護(hù)用戶信息、授權(quán)、日志、報(bào)表等功能，實(shí)現(xiàn)對門禁系統(tǒng)的高效管理。2.2控制方案論證方案一：繼電器式控制電梯繼電器控制系統(tǒng)是早??期的產(chǎn)??品，這??類系統(tǒng)??主要由??控制器??、繼電??器和限位開??關(guān)組成??。由于??電梯繼電器控制系統(tǒng)??中大量??使用??繼電器??、各種限位??開關(guān)??所組成的邏??輯控制??和一些??保護(hù)線??路，但線??路復(fù)雜??維護(hù)困??難，??很難設(shè)??計(jì)出高??性能控??制系統(tǒng)??。此外??，繼電??器控制??功耗高、壽命有限、精度和可靠性差、開關(guān)速度慢，維護(hù)困難，容易造成事故。方案二：可編程序控制器控制實(shí)現(xiàn)PLC防盜門器控制系統(tǒng)，它是利用可編??程控制??器為核??心元件??，通過??實(shí)現(xiàn)??絕大部??分邏輯??控制功??能，再??附加一??些接觸??器，開??關(guān)元件??，保護(hù)??電路而??構(gòu)成的??控制系??統(tǒng)。它??將邏輯??控制功??能設(shè)計(jì)??從系??統(tǒng)整體??設(shè)計(jì)中??劃分開??來，即??軟??硬件分??開進(jìn)行??設(shè)計(jì)是??PLC??防盜門??器控制??系統(tǒng)的??一大特??點(diǎn)。系??統(tǒng)控制??過程為??從PL??C的輸??入模塊??將必要??的信號??輸入，??通過P??LC程??序的執(zhí)??行，再??通過輸??出模塊??，從而??達(dá)到控??制系統(tǒng)??的目的??。由于??PLC??實(shí)現(xiàn)了??絕大部??分邏輯??控制功??能，控??制線路??簡單，??發(fā)生故??障的可??能性大??為降低??，這對??系統(tǒng)而??言，大??有好處??。PL??C本身??是工業(yè)??用品，??抗干擾??能力強(qiáng)和較??高的可??靠性，??另外，??可編程??控制系??統(tǒng)的控??制功能??通過軟??件來實(shí)??現(xiàn)，并??且在設(shè)??計(jì)過程??中不需??要考察??觸點(diǎn)數(shù)??目以及??觸點(diǎn)容??量，而??且編程??語言（??即梯形??圖）方??法簡單??方便，??因而提高系統(tǒng)的靈活性、可靠性、精度和效率等。綜上可得，PLC銀行雙層防盜門控制是比較理想的防盜門控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)方案的確定。經(jīng)過方案一與方案二的對比，綜合考慮??功能、實(shí)現(xiàn)難易程度、安全性等??因素，??最終采??用方案??二：可??編程序??控制器??控制來??完成銀行雙層防盜門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

第3章雙層防盜門系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1硬件結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)的工作過程如下：管理員進(jìn)門出示IC卡REF_Ref18107\r\h[17]（輸入密碼、人臉識別REF_Ref20883\r\h[18]），讀卡器?會?將IC卡（或密碼信息以及人臉信息）??中的個(gè)人信??息傳輸??給門禁??控制器??，門禁??控制器??根據(jù)數(shù)據(jù)庫中所儲存的信??息，來判??斷這些驗(yàn)證信息??是否有??效，若有效，控制??電鎖器打開??，反之不然，然后??根據(jù)第??一道門??是否打??開為前??提，控??制第二??道門。??系統(tǒng)還??可以進(jìn)??行實(shí)時(shí)??監(jiān)控，??每一次??讀取一次IC卡（或密碼信息以及人臉信息），??門禁控??制器就將??事件（進(jìn)門或者出門）的時(shí)期和時(shí)間??以及出現(xiàn)報(bào)警事件時(shí)間和日期記錄下??來，傳??輸?shù)缴衔粰C(jī)并顯示出來。硬件實(shí)現(xiàn)為：S7-200讀卡器人臉識別密碼器雙層可控門RS232轉(zhuǎn)換電路PC機(jī)圖3-1防盜門系統(tǒng)硬件框圖由上述系統(tǒng)工作流程可知，防盜門控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要包括讀卡器、人臉識別設(shè)備、密碼器、門禁控制器、警報(bào)系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)的設(shè)計(jì)。3.2解鎖方式設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要由三種解鎖方式：IC卡解鎖、密碼解鎖、人臉識別解鎖。IC卡可以分為存儲卡、邏輯加密卡和智能IC卡三種。存儲卡：采用的是E2PROM作為存儲介質(zhì);邏輯加密卡：在存儲介質(zhì)基礎(chǔ)上加入加密邏輯電路和E2PROM;CPU卡：具備存儲和邏輯加密的功能，還包括了中央處理器（CPU）、隨機(jī)存儲器（RAM）以及可編程只讀存儲器（EEPROM）等硬件。智能IC卡具有以下特點(diǎn)：安全性強(qiáng)：智能IC卡采用復(fù)雜加密算法，對卡內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，避免了數(shù)據(jù)被黑客竊取或篡改的風(fēng)險(xiǎn)，因此具有很高的安全性。處理能力強(qiáng)：智能IC卡內(nèi)部嵌入了專用的集成電路，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且內(nèi)存容量較小，但處理能力卻比較強(qiáng)，能夠進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理和安全算法運(yùn)算。數(shù)據(jù)存儲能力較弱：相比于存儲卡和邏輯加密卡，智能IC卡的存儲容量較小，一般在KB或MB級別，因?yàn)橹悄躀C卡芯片內(nèi)部不僅需要存儲用戶信息還需要存儲復(fù)雜的算法和操作系統(tǒng)。IC卡IC卡讀卡器接收器通信接口微處理器控制器圖3-2讀卡器信息交換原理圖讀卡器的讀卡過程：將智能IC卡插入讀卡器的插槽中，讀卡器會檢測卡片是否插入，并進(jìn)行電源校驗(yàn)和協(xié)議選擇。讀卡器通過發(fā)送特定的指令（例如APDU命令）與卡片通信，向卡片發(fā)送讀卡請求，并將讀取的卡片數(shù)據(jù)返回給計(jì)算機(jī)。REF_Ref18244\r\h[10]智能IC卡收到讀卡器發(fā)送的命令后，會進(jìn)行處理并返回響應(yīng)信息，讀卡器會將響應(yīng)信息傳輸給計(jì)算機(jī)。REF_Ref21510\r\h[21]計(jì)算機(jī)通過讀卡器讀取智能IC卡中的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行相應(yīng)的處理（如數(shù)據(jù)解密、身份驗(yàn)證等）。讀卡器在讀取完畢后，會斷開與智能IC卡的連接，并關(guān)閉讀卡器。IC卡與讀卡器之間的信息交換原理圖可見圖3-2，門禁控制器與讀卡器的連接可見圖3-3所示。門禁控制器地址轉(zhuǎn)換讀卡器GNDLED12VD0D1BEEPER圖3-3門禁控制器與讀卡器的連接密碼鎖是一種依靠輸入密碼來控制解鎖的安全裝置，例如防盜門系統(tǒng)、閘機(jī)等。其工作原理簡要概括如下：電子部分：密碼鎖中集成了一個(gè)電子控制單元，它通常由微處理器和相關(guān)電子元器件組成，用于處理密碼輸入等操作。鎖芯和齒輪：密碼鎖中還有一個(gè)鎖芯和齒輪組件，它可以轉(zhuǎn)動并控制物品的鎖定和解鎖狀態(tài)?？刂泼姘澹好艽a鎖通常還包括一個(gè)控制面板，用戶可以通過它輸入密碼，并顯示開關(guān)門結(jié)果。電源：密碼鎖集成了一個(gè)電源，通常使用電池或者外部電源進(jìn)行供電。當(dāng)用戶輸入正確的密碼時(shí)，電子控制單元會檢查密碼是否正確，如果正確，控制鎖芯向前滑動并解鎖。鎖芯向前滑動時(shí)，它的一個(gè)部分被鎖桿推動，將物品解鎖。另一方面，如果用戶輸入錯(cuò)誤的密碼，電子控制單元會拒絕解鎖，并通知用戶輸入錯(cuò)誤的密碼。若輸入密碼超過兩次。則系統(tǒng)會報(bào)警。密碼鎖還可以通過添加其他安全技術(shù)來提高其安全性，例如指紋識別、面部識別、聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控等。此外，密碼鎖也逐漸向數(shù)字化和智能化方向發(fā)展，為用戶提供更加方便、高效、安全的使用體驗(yàn)。圖3.4為密碼鎖的工作原理圖。圖3-4密碼鎖的工作原理圖人臉識別是一種基于圖像處理、模式識別和機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)的生物識別技術(shù)，它能夠用于從一個(gè)或多個(gè)數(shù)字圖像中檢測、識別、分析和追蹤人臉信息以及與之相關(guān)聯(lián)的身份信息。REF_Ref12167\r\h[5]下面是人臉識別的工作原理：預(yù)處理階段：包括圖像采集、灰度化、裁剪和預(yù)處理等，將原始圖像轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可處理的數(shù)字圖像。這個(gè)過程是確保人臉識別算法能夠在數(shù)字圖像的基礎(chǔ)上進(jìn)行處理的關(guān)鍵步驟。特征提取階段：針對經(jīng)過處理后的人臉圖像，使用算法來從圖像中提取出人臉的特征。REF_Ref12461\r\h[6]特征匹配階段：在此階段中，將人臉庫中之前存儲的人臉特征與當(dāng)前提取出的人臉特征進(jìn)行比對和匹配。通過比較模板和樣本的特征向量之間的相似性，來確定兩個(gè)人臉之間的匹配關(guān)系。決策階段：在這個(gè)階段中，對人臉識別系統(tǒng)的有效匹配（以及不匹配）進(jìn)行分析和決策。系統(tǒng)可以采用專家系統(tǒng)等技術(shù)來處理比對和匹配結(jié)果，將檢測到的人臉與之前已經(jīng)識別的人臉進(jìn)行比較，從而確定識別結(jié)果。REF_Ref14146\r\h[9]上述過程中，每個(gè)階段都需要使用不同的算法和技術(shù)，并且需要不斷進(jìn)行監(jiān)督和改進(jìn)，以提高人臉識別系統(tǒng)的準(zhǔn)確度和可靠性。總之，人臉識別是一種通過數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行的生物識別技術(shù)，其工作原理是通過特征提取、特征匹配和決策等步驟，識別和驗(yàn)證輸入圖像中的人臉信息并與之前存儲的人臉信息進(jìn)行比對，從而實(shí)現(xiàn)識別和判斷。圖3.5為人臉識別的工作原理圖。圖3-5人臉識別的工作原理圖3.3門禁控制器門禁控制器是一種廣泛應(yīng)用于電子門禁系統(tǒng)中的裝置，它具有開關(guān)門、控制門禁、與門禁讀卡器通信、管理用戶權(quán)限等功能，與門禁讀卡器、電動門控制器、安全防盜報(bào)警系統(tǒng)、管理軟件等設(shè)備配合工作，用于確保門禁系統(tǒng)的安全性和實(shí)用性。REF_Ref19766\r\h[20]下面是門禁控制器的具體介紹：控制功能：門禁控制器的主要控制功能是控制電動門開閉，其開關(guān)門的原理是通過控制電磁鎖或其他控制設(shè)備的開關(guān)，從而打開或關(guān)閉電動門。同時(shí)，門禁控制器還能夠進(jìn)行門禁控制，控制用戶的出入和權(quán)限管理。讀卡功能：門禁控制器一般內(nèi)置電子讀卡器，可以讀取用戶的門禁卡信息，驗(yàn)證用戶身份并進(jìn)行判斷，從而決定是否開啟電動門。此外，通過聯(lián)網(wǎng)或其他方式，門禁控制器還可以與相機(jī)、指紋識別設(shè)備、人臉識別設(shè)備等配合使用，進(jìn)一步提高安全性與可靠性。信號處理：門禁控制器通過信號處理來實(shí)現(xiàn)門禁控制，可以接收來自各種傳感器和設(shè)備的輸入信號，并基于這些信號對門禁系統(tǒng)進(jìn)行控制。同時(shí)，門禁控制器還負(fù)責(zé)管理輸入信號，并對這些信號進(jìn)行處理，例如門禁工作狀態(tài)的監(jiān)控和防止篡改等。軟件管理：門禁控制器通常有軟件管理系統(tǒng)，主要管理鎖定控制、用戶權(quán)限管理和報(bào)警事件的控制等功能。通過軟件系統(tǒng)，管理員可以更好地管理所有門禁設(shè)備，例如遠(yuǎn)程控制、日志記錄和門禁設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控等?？傊T禁控制器是保障門禁系統(tǒng)穩(wěn)定、高效運(yùn)行的核心設(shè)備之一，具有門禁控制、讀卡識別、信號處理和軟件管理等功能，并能夠與其他門禁設(shè)備配合使用，確保門禁系統(tǒng)的安全性和實(shí)用性。門禁控制器作為主控單元，主要負(fù)責(zé)身份認(rèn)證控制、準(zhǔn)入控制、記錄管理、報(bào)警處理、信息輸??入及輸??出等，??驗(yàn)證讀卡??器輸入??信息的準(zhǔn)確性??，并根??據(jù)規(guī)定來判斷其有效性，若有效則對執(zhí)行部件（電控鎖）發(fā)出執(zhí)行信號。REF_Ref11958\r\h[4]3.3.1門禁控制器的總體設(shè)計(jì)圖3-4門禁控制器的結(jié)構(gòu)框圖以上是門禁控制器的基本結(jié)構(gòu)框圖。在門禁控制器啟動之前,必須由計(jì)算機(jī)向控制中心經(jīng)通信接口向系統(tǒng)發(fā)送預(yù)先設(shè)定的各種工作數(shù)據(jù),主要包括硬件裝置的連接狀態(tài)及檢測方式、相關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)、??使用的??人員信??息、允??許的時(shí)??間和出??入門方??式等參??數(shù)。門??禁控制??器經(jīng)上??述初始??化后就??能獨(dú)立??運(yùn)行。??通?？??制器處??于等待??狀態(tài)，??當(dāng)有人??讀卡時(shí)??，讀卡??器經(jīng)其??接口將??卡號傳??輸?shù)介T??禁控制??器，在??門禁控??制器中??將卡號??、卡片??狀態(tài)、??當(dāng)前的??控制時(shí)??間、當(dāng)??前的控??制模式??進(jìn)行比??較、鑒??別，得??出準(zhǔn)許??與否的??結(jié)果。??該結(jié)果??被送到??讀卡器??中，向??讀卡人??發(fā)出警??聲指示??。當(dāng)結(jié)??果是準(zhǔn)??許時(shí)，??門禁控??制器還??通過步??進(jìn)電機(jī)??驅(qū)動使??之退出??鎖門狀??態(tài)，完??成讀卡??開門的??整個(gè)過??程。3.4電控鎖電控鎖（ElectricLock）是一種能夠通過外部電源控制開啟和關(guān)閉的門鎖。它可以輕便地與門禁系統(tǒng)集成使用，方便遠(yuǎn)程控制門鎖的狀態(tài)，提升門禁系統(tǒng)的安全性和便捷性。一般來說，電控鎖是由電動機(jī)、齒輪、鎖體、控制線路等組成的。電動機(jī)驅(qū)動齒輪旋轉(zhuǎn)，通過機(jī)械傳動使鎖體開關(guān)鎖舌。而控制線路負(fù)責(zé)傳遞信號，控制電動機(jī)的開關(guān)，從而控制鎖的狀態(tài)。當(dāng)門禁系統(tǒng)通過密鑰認(rèn)證后，控制線路會接通指令，電動機(jī)開始工作，拉動鎖舌，使門開啟。反之，繼電器關(guān)閉，電動機(jī)停止工作，鎖舌鎖住門。電控鎖和傳統(tǒng)的機(jī)械鎖的最大區(qū)別在于，電控鎖在接收到控制信號后可以自動開鎖。這就可以省去攜帶大量鑰匙的麻煩，同時(shí)也提高了門禁系統(tǒng)的安全性和便捷性。而且電控鎖還可以安裝傳感器，在門打開或關(guān)閉時(shí)發(fā)出開門提示或警報(bào)，從而進(jìn)一步加強(qiáng)門禁系統(tǒng)的安全性?？偟膩碚f，電控鎖的應(yīng)用可帶來諸多便捷，相信在未來的不久中會有越來越多的人們使用它。3.5PLC的選型西門子的PLC分為LOGO，200,300,400,1200幾個(gè)系??列是??控制微??型系統(tǒng)??的PL??C，2??00系??列適用于小型自動化系統(tǒng)，具有緊湊、可擴(kuò)展和靈活的特點(diǎn)，可用于簡單的控制任務(wù)和小型自動化系統(tǒng)。3??00系??列和40??0系列??，??適用于配備復(fù)雜控制系統(tǒng)和自動化解決方案的中等規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，可用于高可用性和可擴(kuò)展性的控制器系統(tǒng)。LOGO系列：適用于小型自動化控制，包括亮度、溫度、濕度、水位等，可實(shí)現(xiàn)數(shù)值控制和跳轉(zhuǎn)控制。200在西門子的PLC產(chǎn)品類里屬于小型??PLC??系統(tǒng)，??適合的??控制對??象一般??都在2??56點(diǎn)??以下的??。所以??選擇S??7-2??00的??。內(nèi)置??數(shù)字量??輸入/??輸出：??14個(gè)??輸入和10??個(gè)輸??出。??內(nèi)置模??擬量輸??入/輸出:2個(gè)輸入和1個(gè)輸出。其有2個(gè)通訊接口可選，可作為PPI接??口，用??于編程??功能、??HMI??功能（??TD2??00、??OP）??，S7??-20??0內(nèi)部??CPU??/CP??U通信??（9.??6/1??9.2??/18??7.5??kbp??s），??或作為??MPI??從站，??用于和??MPI??主站（??S7-??300??/-4??00、??OP、??TD、??按鈕板??）進(jìn)行??數(shù)據(jù)交??換。用??戶可編??程接口??（Fr??eeP??ort??），帶??中斷能??力，用??于和非??西門子??設(shè)備進(jìn)??行串行??數(shù)據(jù)交??換，例??如在A?SCII協(xié)議??下、波??特率為??1.2??/2.??4/4??.8/??9.6??/19??.2/??38.??4/5??7.6??/11??5.2??Kbi??t/s??時(shí),可??將PC??/PP??I電纜??用作為??RS2??32??/RS??485??適配器??。擴(kuò)展總線:直接連接擴(kuò)充模塊(只能使用二十二x系列的擴(kuò)展模塊)。中斷輸入:對過程信號的上升沿或下降沿進(jìn)行極速響應(yīng)。所以選擇西門子S7-200CPU224型號的PLC。圖3-5西門子S7-200CPU224PLC3.6PLC的I/O端口分配I/O分配是編制PLC軟件的基礎(chǔ)之一,也是現(xiàn)場布線與測試的基礎(chǔ)。在PLC控制器產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,輸入與輸出器件的位置劃分是設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。而I/O位置劃分則是軟件設(shè)計(jì)人員進(jìn)入編程步驟的基礎(chǔ),就控制箱和PLC的外圍連接而言,只有在I/O位置明確之后,才能編制電氣接線圖并由安裝人員根據(jù)圖進(jìn)行布置直流接觸器。LC的I/O（輸入/輸出）端口分配是PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要部分，主要用于輸入外部信號并輸出控制信號。下面介紹一下常見的PLC的I/O端口分配方法：單獨(dú)分配輸入和輸出端口：這種分配方式把輸入端口和輸出端口分別分配為兩個(gè)獨(dú)立的端口。這種方式比較簡單，但存在兩個(gè)獨(dú)立的端口需要占用較多的PLC內(nèi)存，且需要專門的采樣和輸出電路。共用輸入輸出端口：這種方式將輸入端口和輸出端口共用一個(gè)端口。在I/O掃描中采用開關(guān)方式，當(dāng)開關(guān)上時(shí)為輸入，當(dāng)開關(guān)下時(shí)為輸出。這種分配方式只需要一個(gè)端口即可滿足輸入和輸出的需要，但需要采用雙向繼電器進(jìn)行切換。矩陣式端口分配：這種方式將輸入和輸出端口分配在同一端口上，由PLC內(nèi)部的矩陣變換器控制輸入輸出的切換。這種方法雖然復(fù)雜，但可以更好地利用PLC的內(nèi)存，增加PLC控制能力，實(shí)現(xiàn)更加靈活的控制方式。以下是系統(tǒng)I/O分配圖： 表3-1I/0端口分配表（輸入）內(nèi)傳感器K1I0.0外傳感器K2I0.1開門限位K3I0.2關(guān)門限位K4I0.3人臉識別正確I0.4刷卡正確I0.5密碼正確I0.6內(nèi)開門限位K5I0.7內(nèi)關(guān)門限位K6I1.0表3-2I/0端口分配表（輸出）開門KM1Q0.0關(guān)門KM2Q0.1內(nèi)門開門Q0.2內(nèi)門關(guān)閉Q0.33.7PLC外部接線圖設(shè)計(jì)圖3-6PLC外部接線圖

第4章雙層防盜門系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)PLC梯形圖編程語言（LadderLogic）是一種基于圖形符號表示邏輯和控制操作的PLC編程語言。它的編寫方式類似于電氣圖，是一種類似于繪制電氣線路的視覺編程方法，通常用于描述控制電路和連鎖保護(hù)等。極易理解和使用的優(yōu)勢也導(dǎo)致LadderLogic成為工業(yè)自動化中最重要的編程語言之一。梯形圖編程語言使用一種類似于梯形的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)上半部分表示輸入信號，下半部分表示輸出信號，中間由邏輯元件組成，包括：1）柱式接點(diǎn)：表示開關(guān)輸入、保持使用、常開狀態(tài)、常閉狀態(tài)等。2）邏輯與/或/非等運(yùn)算符：可描述邏輯條件，如當(dāng)開關(guān)1和開關(guān)2都關(guān)閉時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行等。3）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：可描述事件或設(shè)備之間的時(shí)間和步驟關(guān)系，例如從設(shè)備1輸入到15s后打開設(shè)備2。4）位移寄存器：用于將數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)存中，并進(jìn)行操作，如位置偏移或復(fù)制等。5）輸出強(qiáng)制裝置：手動設(shè)置或重置輸出設(shè)備的狀態(tài)。這些邏輯元件組合描述了程序的邏輯流程。編寫梯形圖程序時(shí)，通常采用圖形編輯器，用戶可以將邏輯元件拖動至編輯區(qū)域自由搭配，輸入和輸出信號可以通過模擬輸入/輸出制造設(shè)備選擇或單獨(dú)的數(shù)字輸入輸出模塊來實(shí)現(xiàn)。梯形圖的語法很簡單，并且其邏輯符號與線路圖符號類似，這使得PLC工程師能夠快速地編寫和理解邏輯代碼。總之，梯形圖編程語言具有直觀、易于理解和編寫、邏輯清晰、易于調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)，這使它成為PLC編程中最受歡迎和最常用的編程語言之一。4.1工作流程分析YY開始初始化讀取IC卡、密碼以及人臉信息送上位機(jī)處理是否有效開、關(guān)門報(bào)警結(jié)束N圖4-1防盜門系統(tǒng)工作流程圖系統(tǒng)的工作過程如下：管理員進(jìn)門出示磁卡（如輸入密碼、人臉識別），讀卡器?會?將IC卡??中的個(gè)人信??息（密碼信息和人臉信息）傳輸??給門禁??控制器??，門禁??控制器??根據(jù)卡??號、時(shí)間??和服務(wù)器??數(shù)據(jù)庫??中的所儲存的信??息，來判??斷這些信息??是否有??效，若有效，控制??電鎖器打開??，反之不然。然后??根據(jù)第??一道門??是否打??開為前??提，控??制第二??道門。??系統(tǒng)還??可以進(jìn)??行實(shí)時(shí)??監(jiān)控，??每一次??讀取一次信息，??門禁控??制器就將??事件（進(jìn)門或者出門）的時(shí)期和時(shí)間??以及出現(xiàn)報(bào)警事件時(shí)間和日期記錄下??來，傳??輸?shù)缴衔粰C(jī)并顯示出來。4.2PLC程序編制PLC程序編制是在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，根據(jù)控制對象的要求，編寫適當(dāng)?shù)腜LC程序，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的功能。REF_Ref20370\r\h[16]以下是一般的PLC程序編制步驟：梳理控制流程：確定控制對象的操作流程和控制要求，考慮各種異常情況，并進(jìn)行邏輯關(guān)系的分析。REF_Ref19995\r\h[12]REF_Ref20011\r\h[13]1）選擇PLC型號和硬件配置：根據(jù)控制流程確定所需的模塊和組態(tài)，選擇PLC型號和硬件配置。2）建立PLC項(xiàng)目：建立PLC項(xiàng)目并進(jìn)行配置，包括控制對象輸入輸出配置、PLC參數(shù)設(shè)置及通訊參數(shù)設(shè)置。3）編寫PLC程序：根據(jù)控制流程和PLC型號選擇PLC編程語言，編寫程序邏輯代碼，包括輸入/輸出設(shè)置、邏輯處理、計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器等。4）調(diào)試PLC程序：對PLC程序進(jìn)行調(diào)試，通過模擬設(shè)備輸入信號，檢驗(yàn)PLC程序運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)采用在線監(jiān)視技術(shù)檢查輸出信號是否滿足邏輯需求。5）程序優(yōu)化：在確保程序正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，對程序進(jìn)行優(yōu)化，制定參數(shù)，并完善程序細(xì)節(jié)。6）編寫操作說明書和技術(shù)文件：編寫操作手冊，對技術(shù)文件進(jìn)行整理，以確保機(jī)器設(shè)置程序的可讀性和可維護(hù)性。7）安裝PLC及系統(tǒng)調(diào)試：進(jìn)行PLC系統(tǒng)的安裝和現(xiàn)場故障排除，繪制電氣接線圖、信號流程圖、機(jī)電弱電連接圖，并對控制系統(tǒng)的功能進(jìn)行測試。以上是一般PLC程序編制過程中的主要步驟，這個(gè)過程中還需要注意細(xì)節(jié)問題，如穩(wěn)定性、安全性、效率和可維護(hù)性等，這些問題在實(shí)際應(yīng)用中都需要非常重視。4.2.1開關(guān)門程序圖4-2開關(guān)門程序梯形圖對軟件進(jìn)行調(diào)試，常見的調(diào)試方法：模擬輸入信號：通過人工模擬輸入信號，在調(diào)試的過程中，可以查看輸出是否符合預(yù)期，同時(shí)可以通過監(jiān)視窗口查看信號的狀態(tài)。在模擬輸入時(shí)，應(yīng)注意考慮各種情況，如信號量大小超出允許范圍，信號丟失，斷線等異常情況。監(jiān)視信號狀態(tài)：PLC可通過內(nèi)置的監(jiān)視窗口輸出程序中所使用的虛擬地址單元的內(nèi)容和當(dāng)前信號狀態(tài)，這可以在調(diào)試過程中方便地查看輸入輸出信號的狀態(tài)，了解是否存在異常。使用光標(biāo)查看地址：該操作是在PLC編程軟件中，使用光標(biāo)查看特定輸入/輸出/中間地址及其對應(yīng)的邏輯條件等。指示燈查看狀態(tài)：許多PLC設(shè)備上都具有指示燈，可根據(jù)指示燈狀態(tài)快速確定信號狀態(tài)和各個(gè)元器件電路是否運(yùn)行正常。逐步執(zhí)行調(diào)試：采用逐步執(zhí)行方式，逐條查看程序的執(zhí)行過程，以確定哪條指令或模塊發(fā)生了錯(cuò)誤，這樣可以逐步定位錯(cuò)誤原因。變量監(jiān)控：通過變量監(jiān)視窗口對變量的值進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在程序執(zhí)行時(shí)，可以隨時(shí)查看變量的值是否符合預(yù)期。在進(jìn)行了軟件的調(diào)試之后,完成了控制器軟硬件的聯(lián)調(diào)。在聯(lián)調(diào)過程中可能出現(xiàn)的一些問題,主要是由于軟件在時(shí)序等方面的問題,通過對系統(tǒng)軟件的調(diào)整,控制器才可以正常工作,實(shí)現(xiàn)了信息判斷、開啟/閉鎖、事件記憶、與控制中心聯(lián)系等各項(xiàng)功能。

第5章雙層防盜門系統(tǒng)仿真5.1仿真軟件介紹Step7MicroWinV4.0軟件是西門子公司推出的一種專門用于編程和配置西門子S7-200系列PLC的軟件工具。REF_Ref20125\r\h[14]它是一款易于學(xué)習(xí)和操作的軟件，適用于初學(xué)者或輕工業(yè)領(lǐng)域中需要進(jìn)行簡單控制的自動化項(xiàng)目。軟件主要提供如下功能：圖形化編程方式：Step7MicroWinV4.0的編程方式采用類似梯形圖的直觀編程方式，大大降低了編程門檻，為初學(xué)者提供了更為友好的編程體驗(yàn)?？焖倬幊坦ぞ撸涸撥浖峁┝酥T如數(shù)據(jù)管理、塊管理、函數(shù)庫等實(shí)用工具，幫助用戶在控制系統(tǒng)開發(fā)中快速完成編寫。REF_Ref20259\r\h[15]強(qiáng)大的調(diào)試功能：軟件提供強(qiáng)大的仿真環(huán)境，支持CPU的模擬器功能，可在未連接PLC的情況下對程序進(jìn)行調(diào)試。版本兼容性：Step7MicroWinV4.0支持不同的硬件版本和固件版本，使得編程系統(tǒng)可以跨域各種芯片，保證了代碼的通用性和可移植性。在線調(diào)試：該軟件可以通過編程口在PLC與PC之間建立連接，通過監(jiān)視窗口查看PLC檢測到的信號，對程序進(jìn)行實(shí)時(shí)在線調(diào)試。REF_Ref19737\r\h[11]總之，Step7MicroWinV4.0是一款強(qiáng)大的PLC編程軟件，提供靈活的開發(fā)環(huán)境和豐富的工具集，既適合初學(xué)者也適合Geek。無論是基礎(chǔ)控制還是復(fù)雜控制，CPU的設(shè)計(jì)以及內(nèi)置調(diào)試功能都能有效地提高PLC編程師的編程效率和質(zhì)量。仿真方法簡介：使用STEP7MicroWinV4.0編程后，需要進(jìn)行仿真測試，以驗(yàn)證程序的邏輯正確性和結(jié)果是否符合預(yù)期。下面介紹幾種常用的STEP7MicroWinV4.0仿真方法：符號模擬仿真：該方法是通過軟件提供的符號模擬器環(huán)境進(jìn)行仿真，用戶可以在仿真窗口內(nèi)對程序進(jìn)行調(diào)試、觀察輸入輸出信號狀態(tài)，以及進(jìn)行程序模擬運(yùn)行，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否正確且符合預(yù)期。虛擬PLC仿真：虛擬PLC仿真即在沒有實(shí)際硬件設(shè)備的情況下，通過仿真軟件實(shí)現(xiàn)與真實(shí)PLC的交互，并在虛擬PLC上執(zhí)行編寫的程序。注意，虛擬PLC的執(zhí)行效率不及實(shí)際PLC執(zhí)行效率，僅作為仿真過程使用。離線仿真：離線仿真是在沒有實(shí)際硬件設(shè)備和PLC的情況下，通過仿真軟件對程序進(jìn)行分析和測試。即在開發(fā)完成后，將編寫的程序下載到軟件仿真設(shè)備中，以驗(yàn)證程序的邏輯和正確性，同時(shí)校驗(yàn)所編寫的程序是否滿足預(yù)期的系統(tǒng)要求。在線仿真：該仿真方法與在線調(diào)試相似，通過編程口連接PLC與PC，實(shí)時(shí)監(jiān)視PLC檢測到的信號，對程序進(jìn)行在線調(diào)試，并實(shí)時(shí)調(diào)整程序，以驗(yàn)證系統(tǒng)功能和運(yùn)行正確性。這些方法可以有效地幫助PLC程序員進(jìn)行程序設(shè)計(jì)和測試，節(jié)約了時(shí)間和資源，同時(shí)提高了系統(tǒng)的可靠性。在選擇仿真方法時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇，比如需要驗(yàn)證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能，同時(shí)應(yīng)對執(zhí)行效率要求較高的條件，使用符號模擬仿真是較好的選擇。若僅僅只是為了測試，離線仿真即可。最終目的是確保程序設(shè)計(jì)的正確性，降低故障排查的成本。5.2仿真驗(yàn)證部分仿真圖片見下：圖5-1非工作狀態(tài)程序軟件仿真圖此時(shí)，系統(tǒng)處于非工作狀態(tài)，兩個(gè)紅色指示燈常亮，警報(bào)器也保持紅色狀態(tài)(聲明：紅色為正常狀態(tài))，系統(tǒng)初始化。系統(tǒng)一共有三種解鎖方式：IC卡解鎖、輸入密碼解鎖、人臉識別解鎖。外層門和內(nèi)層們分別配備外識別傳感器K2和內(nèi)識別傳感器K1，用于識別輸入防盜門系統(tǒng)的信息。防盜門內(nèi)外配備壓力傳感器，用于壓力監(jiān)測。警報(bào)時(shí)間主要有：輸入兩次密碼錯(cuò)誤報(bào)警、有壓力時(shí)報(bào)警。系統(tǒng)還具備門禁軟件管理系統(tǒng)，用于記錄開關(guān)門時(shí)間、開關(guān)門事件、門距位移變化、門的運(yùn)行狀態(tài)以及實(shí)時(shí)變化曲線。圖5-2開鎖成功的軟件仿真圖圖5-3外層門禁開啟外層左（右）門自動開門，輸出開門動作，同時(shí)第??一個(gè)綠??色指示??燈亮，第??二個(gè)紅??色指示??燈亮，左（右）門到達(dá)開門限位開關(guān)，開門動作停止。外層左（右）門關(guān)門，輸出關(guān)門動作，左（右）門到達(dá)關(guān)門限位開關(guān)，關(guān)門動作停止，兩個(gè)指示燈變?yōu)槌跏技t色狀態(tài)。圖5-3內(nèi)層門禁開啟內(nèi)層左（右）門自動開門，輸出開門動作，同時(shí)第??二個(gè)綠??色指示??燈亮，第??一個(gè)紅??色指示??燈亮，左（右）門到達(dá)開門限位開關(guān)，開門動作停止。內(nèi)層左（右）門關(guān)門，輸出關(guān)門動作，左（右）門到達(dá)關(guān)門限位開關(guān)，關(guān)門動作停止，兩個(gè)指示燈變?yōu)槌跏技t色狀態(tài)。圖5-4門禁報(bào)警當(dāng)外層門或者內(nèi)層門收到持續(xù)壓力時(shí)，系統(tǒng)發(fā)生警報(bào)，警報(bào)指示燈閃爍。圖5-5門禁記錄系統(tǒng)會實(shí)時(shí)記錄開/關(guān)門時(shí)間、開/關(guān)門事件以及安全狀態(tài)，提高銀行的安全系數(shù)，有力地記錄了犯罪記錄，使客戶的財(cái)產(chǎn)安全得以保障。結(jié)論此次的設(shè)計(jì)通過PLC編程來實(shí)現(xiàn)了銀行雙層防盜門控制系統(tǒng)，目的在于提高防盜門的安全性。該設(shè)計(jì)通過合理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)置和軟件設(shè)計(jì)等手段，基本達(dá)到了目標(biāo)。此外，該設(shè)計(jì)采用可編程控制器對防盜門進(jìn)行控制，具有準(zhǔn)確性和可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，便于維修和管理。因此，該設(shè)計(jì)不僅實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)的智能化與可靠性，還增加了整個(gè)安全門類產(chǎn)品的種類。當(dāng)然，由于時(shí)間和知識的限制，本設(shè)計(jì)有待改