报警系统 PLC CPU IBA AC-08控制器 显示系统 门开关系红外探测装置 窗震动系统
图3.4 门禁控制器的框架图
3.4.3 PLC的选择
PLC即为可编程控制器（Programmable Logical Controller）。它是一个集数字电子科技和微处理器为核心的一个装置，用于工业和生活个类系统的设计，有可编程存储器构成，可实现多种算法，例如逻辑运算，算数运算，顺序运算等，这些都是由内部一个个指令完成，这些指令通过输出口龙之各类系统运作过程。PLC是继电控制器和计算机相结合的一项产物，完美的结合了微处理器与继电控制器的优点[12]，使电气维修人员的作业更加便捷，但是也存在一些缺点，例如运用不普遍，功耗高，触点复杂等，它的程序编制用的是继电器梯形图和PLC专用程序而非计算机编程语言，所以指令更加简单易懂，运用也方便快捷。用户买到PLC后可按照说明书使用PLC编程灵活的改变其中一些功能，使其设计更加人性化，所以选用PLC使门禁系统的设计更加便捷易懂。 可编程控制器的基本结构：
PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异，通常由主机CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成。
可编程控制器
输按钮 CPU 输 接触器 入选择开关 模块 出 电磁网 模限位开关 模 指示灯 块电源 块 电源
编程装置 图3.5 PLC组成原理示意图
（1）CPU模块
CPU是可编程控制器的核心又叫中央处理单元，主要构成是微机处理器和存储器。CPU模块利用输入输出接口、程序、作出逻辑判断和进行数据处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，再将结果送到输出端，并响应外部设备（如编程器、电脑、打印机等）的请求以及进行各种内部判断等。PLC的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器，主要存 放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定，用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。
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（2）I/O模块
I/O模块是系统与外部设备连接的桥梁，它的端口分配直接决定该系统的功能。输入魔款的作用是接受采集信号，输入信号一般有两种，一种是开关量输入信号，例如限位开关、按钮、光电开关、压力继电器等；另一种是模拟输入信号，例如热电偶、发电机、变送器、电位器等。可编程控制器通过输出模块控制电磁阀、调节阀、接触器、电磁铁、调速装置等执行器，可编程控制器控制的另一类外部负载是指示灯、数字显示装置和报警装置等[13]。 （3）电源
可编程控制器通常用220V交流电源的内部直流稳压电源作为模块内的直流电压组件。
（4）编程器
PLC的外部编程设备是编程器，PLC的工作情况可通过编程器输入、检查、修改、调试程序或监示来完成。也可以通过专用的编程电缆线将PLC与电脑联接起来，并利用编程软件进行电脑编程和监控。 （5）输入/输出扩展单元
I/O扩展接口同扩展外部输入/输出端子数的扩展单元相连，同时与基本单元（即主机）连接在一起。
（6）外部设备接口
此接口可将外部设备与主机相联来完成系统中相应的操作。本设计选用施耐德公司TWDLCAA40DRF 型号的主机。输入点数为24，输出点数为16。 3.4.4 PLC的I/O端口分配
I/O端口是外部系统与CPU连接的桥梁，有输入信号和输出信号，根据门禁系统要求实现的各项功能，绘制出了本设计的I/O端口分配表
表3.1 I/O端口分配
I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7
IC1 IC2 密码A 密码B 密码C 密码D 门开 门关 窗开 窗关 报警 解除报警 钥匙 消防 开门 关门 开窗 关窗 报警 消防指示
IC卡信号1 IC卡信号2 用户密码信号A 用户密码信号B 用户密码信号C 用户密码信号D 门开限位信号 门关限位信号 窗开限位信号 窗关限位信号 红外对射机构报警信号 中央控制室人员手动解除报警
用户钥匙信号
中央控制室人员控制进入“消防状态”
系统开门输出 系统关门输出 系统开窗输出 系统关窗输出 系统报警输出
系统进入消防状态时，消防灯点亮
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3.4.5 门禁系统的硬件电路设计图
根据I/O端口分配表连接系统电路图3.6。
COM 24V I0.0 可 Q0.0 ID1 开门 I0.1 编 Q0.1 ID2
关门 I0.2 程 密码A
I0.3 控 Q0.2 密码B 开窗 I0.4 制 Q0.3 密码C
关窗 I0.5 器 密码D
门开 I0.6 Q0.4 报警
门关 I0.7 Q0.5 消防 窗开
窗关 报警 解除 钥匙
I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 消防
图3.6 系统电路原理图 4 系统软件的设计
本设计采用的是施耐德公司的TWDLCAA40DRF系列的可编程控制器。选用施耐
德公司的控制器是因为大多门禁系统都采用的是施耐德公司的可编程控制器，再加之此系列控制器编程语言简单易懂，且电路连接没有那么复杂，它汇集了施耐德可编程控制器的所有功能。根据门禁系统控制要求、硬件设计的情况和I/O端口的分配进行软件编程设计，该编程必须符合门禁系统所要求是实现的所有功能。在软件设计中，首先需要按照控制系统的功能要求画出系统流程框架图，按照不同的功能要求编写出不同的的功能模块，编写好程序编译正确后可以复制到仿真程序中进行调试。 4.1 程序梯形图
对于密码的设置可以参考8421BCD码，这里默认的4位密码是1234，利用4个PLC
元件表示1，以此类推，此程序按要求实现以下
功能：
（1）由于不同用户加密程度不同，为此按用户等级将开门方式分了以下几种： 级别一：级别1IC卡号+密码+钥匙=开门一次（10s后自动关闭） 级别二：级别2IC卡号+密码=开门一次（10s后自动关闭） 级别三：级别3IC卡号=开门一次（10s后自动关闭） （2）门窗、消防和报警这些状态在总控室有指示灯提示。
（3）当有人非法闯入门禁系统时，系统能立刻报警，并且只有当总控室工作人员按下解除报警按钮时报警才能停止。
（4）当系统有消防事宜发生时，处于中央控制室中控制人拥有打开所有门窗且进行系统报警的权利。
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对应取消按钮。
对应确认按钮。
密码第一位为1，取消按钮串联方便再次输入密码同时对第一位密码输入作保持。
密码的第2，3，4位，分别如同第1位设计且必须是前一位的密码正确（开关闭合）时输入下一位有效且对每一位输入的密码作保持此为密码输入模块。
刷卡输入信号为11则为最高权限ID卡，作此时的关门延时并对刷卡信号给予保持。
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密码确认输入，智能4位密码都输入正确之后并按下了确认按钮才会有密码输入正确的信号，当定时时间一到，开门信号停止。
系统开始工作时扫描，检查门是否处于开状态，若开则使其关闭，门在正常打开的情况下不扫描。
系统同时进行窗户的扫描，同门扫描一样。消防灯点亮的时候不做扫描，定时时间到则关闭窗户，限位信号同时也会断掉，门窗等闭合。
当有消防事件产生，按下消防按钮，门窗全部打开，消防报警灯亮，只有当工作人员手动解除报警后，同时门窗关闭窗开限位信号自身断掉，开窗灯闭。
当门非法打开时，即手动将门打开时，报警灯亮，控制中心的报警解除后灯灭。
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