出入口控制是為了確保設防區域內財產安全、機密保護、人身安全、區域防衛而設置的技術體系，這樣的系統，必須同時確保合法人員順利進出設防區域進行的業務操作，因此涉密人員在出入口需接受身份確認，授權確認后才能進出設防區域。門禁系統是出入口控制體系中zui常用的技術手段，好的門禁系統能夠滿足既定的管理流程，以自動和（或）人工復核的方式對出入口目標進行身份確認、授權確認，決定放行或拒絕。
　　
　　一般而言，門禁系統由目標識別、管理控制、執行機構三個部分組成。目標識別裝置擔負目標身份的讀取或確認，采用持卡、鍵盤、生物識別等一種或多種技術復核獲得目標的身份識別代碼。有效代碼被送入管理控制系統用作身份確認、授權確認，之后操作執行機構對目標做出放行或拒絕的動作。
　　
　　本文所關心的是門禁系統的管理控制部分的技術現狀和發展，特別是門禁體系的管理控制機制在面向復雜事務管理流程時遇到的挑戰和解決途徑，一種全新理念的梯形邏輯門禁技術應運而生。
　　
　　傳統門禁系統出入口策略的技術實現
　　
　　功能完整的門禁系統概念模型如圖1所示，其中管理控制系統是門禁系統的主體，由門禁管理軟件和門禁控制主機兩部分組成。前者提供一系列操作界面方便管理員創建目標，為目標選擇、制定適合的門禁策略；后者在現場條件的參與之下忠實執行既定的門禁策略，由此完成門禁的基本職責。
　　
　　傳統門禁系統出入口策略是根據門禁系統多年來實際應用過程中常見門禁流程逐步完善總結出來的，這樣的策略是圍繞著4W原則（Who/When/Where/How）建立起來的固定模式，即限定某人在何時何地以何種方式出入設防區域。4W原則的技術體系包括對持卡人進行身份核實、時段核實、入口核實，還可以為持卡人附加更多的入口規則，諸如多卡核實、雙門互鎖、防反傳、防挾持等策略。以往的應用認為，門禁系統所提供的這些策略功能已經可以滿足大多數應用場合。如果碰到不能滿足的應用需求，也只能通過調整管理流程來適應產品所能提供的門禁策略。于是長期以來，門禁系統的設計總是圍繞如何更好實現4W原則來考慮的。部分較為專業的廠商嘗試面對應用，秉持“基于角色”、“基于規則”的設計原則來規劃設計門禁系統，使門禁產品的應用更貼近用戶的組織架構和管理架構。
　　
　　基于角色（Rolebased）的考慮，是試圖使門禁策略的編排滿足實際用戶管理體系的組織架構，將每一個管理單元，如一個職能部門轄下若干出入口定義為同一個門禁級別。一個管理者一旦被賦予了這個門禁級別，就獲得了進出這個部門所有出入口的授權。門禁控制軟件設置了方便的操作窗體，去幫助管理員建立、配置基于角色的門禁級別。原理上講，基于角色的方法也可以對某一個人進行多重角色的配置。不過為多個人配置多重角色時，門禁操作的復雜性不言而喻，甚至會引起操作層面的邏輯沖突。因此，基于角色的門禁系統通常會避免門禁級別的交錯設置，所以更適合樹形組織架構的單位使用，不太適合網狀組織架構。
　　
　　基于規則（Rulebased）的方法，即事先為每一個用戶制定了通過出入口所必須遵循的動作序列，道理上講，這個方法包含了角色方式或更為一般的門禁規則。不過由于規則的制定仍然源自當下的實際需要，所設計的規則是有限的，并不能包容更多個性化出入口規則，同時受限于技術系統固定的物理模型。人們看到，這些規則所組成的集元素的數量是有限的，且不能改動。站在用戶角度看，用戶只能在既定的規則里集中選取那些適用的規則，如多卡核實、防反傳等，卻不能“設計”出門禁系統中并不存在的新出入口規則。
　　
　　綜上所述，業內所熟悉的傳統門禁系統其出入口策略的設計基本上是固定的，只可選擇所提供的有限策略，不能依據實際的管理需求進行自由編程。面對社會治安的新形勢，*分子作案手段已經高度智能化，傳統門禁系統在應用中暴露出很多的局限性，比如在金融業，針對銀行金庫新制定的作業流程甚至找不到適用的門禁系統。
　　
　　門禁策略自由編程的可行性
　　
　　使用者在討論了基于角色、基于規則的門禁策略以及這些技術局限性的同時，會很自然地期盼有更好的解決途徑，希望尋找到能夠面向“未知的”事務流程，提供一種通用的自由編程技術及建立個性化門禁策略的方法。如果不考慮門禁系統產品化設計的可行性，基于語言（Languagebased）的通用技術當然可以實現自由編程的訴求。在IT行業資源訪問的安全性防護也存在類似門禁策略的問題，資源訪問安全性控制的做法可以采用XMLbased（基于可擴展標識語言）的技術來克服基于角色、基于規則方法所帶來的局限，使建立個性化資源訪問策略成為可能，即允許用戶自行設計資源訪問策路，用以拒絕黑客入侵。不過脫離了通用計算機的操作環境，這樣的做法對于通用的門禁產品而言是難以實現的，一是所涉及的語言（XML、XACML或其他語言）不可能被普遍掌握，因而不具備工程應用的基礎；二是裝置化產品的系統資源不支持如此規模語言的解析與操作。不過尋求一種規模甚小的通用語言，來實現門禁策略的自由編程會是一個正確的方向。
　　
　　據了解，門禁出入口控制流程，實質上是一個邏輯運算的執行過程。比如，某人通過出入口時，當他的代碼“正確”，出入時間“正確”，出入地點“正確”，則可以“放行”。如果用邏輯運算的語言就可以表述為三個邏輯變量（身份、時間、地點）同時為“真”（“正確”），則結果為“真”（“放行”）。這種多個邏輯變量各自屬性一致性判定過程，其實是一個“組合邏輯”的運算過程。又比如，當某人進入設防區域，并確認后來他已經離開了這個區域，則允許他再次進入這個區域（門禁的防反傳功能），進入、離開、再進入，多個事件依照既定順序依次出現則結果為真，這是一個“時序邏輯”的運算過程。布爾代數（邏輯代數）為人們揭示，不論多么復雜的邏輯表述，zui終可以歸結為組合邏輯和時序邏輯兩種邏輯形式，或者是這兩種邏輯形式的多重組合。由此得出這樣的結論：
　　
　　1、復雜門禁過程可以表述為多重邏輯事件的判定與運算。反之，邏輯代數的理論與方法適合一般的門禁行為，甚至適用于未知的門禁流程。
　　
　　2、門禁過程歸結為門禁事件組合邏輯，時序邏輯的求解過程。換言之，具備一般組合邏輯，時序邏輯求解能力的門禁裝置，可以勝任個性化門禁策略的執行。
　　
　　3、基于邏輯（LogicBased）的梯形圖語言（LadderLanguage）可以勝任門禁策略的自由編程，同時具備技術實現的便利性，成熟性。
　　
　　梯形圖技術在門禁系統中的應用
　　
　　與傳統門禁體系不同，基于邏輯的門禁系統設計，可以真實面向事務流程，甚至可以面對門禁產品設計時未曾考慮到的門禁業務流程，而實現門禁過程的控制。基于邏輯原則設計的門禁系統，需要考慮兩個基本問題：一是門禁產品工程應用的可行性，比如要求中級工程資質的工程師能夠輕松掌握個性化門禁流程的自由編程技術；二是可編程門禁產品其技術實現的可行性，比如要求能夠在微控制器等級的技術平臺上實現可編程門禁管理控制機制所賦予的各種邏輯操作。
　　
　　可編程邏輯控制器PLC（ProgrammableLogicController）是工業自動化采用率zui高且十分廉價的控制裝置，從一臺機床加工零部件時復雜工藝的自動控制，到多部電梯的復雜聯動，都是采用PLC實現的。一臺安裝于現場的PLC，無須替換PLC的元件，無須改動PLC的電路，無須調整現場布線，只需通過PLC的數據接口改變PLC內部的控制邏輯，就能獲得新的控制流程。這就是說，加工不同形狀的零件，只需要變更機床PLC內部保存的邏輯流程就可以變更零件的加工工藝流程。
　　
　　經典的電動機正反轉控制的繼電邏輯電路圖，形狀如同梯子。圖中V03，V04分別為控制電動機正反轉的交流接觸器，V01是正轉啟動按鈕，V02是反轉啟動按鈕，V05是停止按鈕。這個簡單的梯形邏輯可以對電動機進行正轉、反轉、自鎖、互鎖、停止等操作。這樣的梯型繼電邏輯在工業控制領域已有數十年的應用經驗，成熟可靠。PLC進一步將梯形邏輯轉化為單線指令環，如此一來，用zui廉價的微控制器就可以執行復雜的梯形邏輯，使裝置化的PLC將工業自動化帶入了一個全新的智能化時代。
　　
　　將PLC梯形圖技術，可以移植到門禁產品中，且已成為市場上一種重要的技術。梯形邏輯的技術成熟、穩定、廉價；梯形邏輯適合執行復雜的組合邏輯，時序邏輯，滿足門禁規則的自由編程；梯形圖語言直觀簡單，熟悉梯形圖編程的工程師十分普遍，稍有訓練的中級技術工程師就可以利用梯形圖語言來實現復雜的門禁邏輯編程。
　　
　　門禁系統的梯形邏輯
　　
　　門禁梯形圖遵循常規梯形圖語言的基本規則，也包含有梯形圖語言通用的各種邏輯變量。不過為了滿足門禁業務所*的操作，需要增加一些新的參數邏輯變量和新的操作方式。
　　
　　門禁梯形圖某一級梯子的示例，梯形圖中出現了幾個傳統梯形圖里不曾定義的邏輯變量。圖中參數邏輯變量“Reader”是透過門禁控制器內核與讀卡器捆綁在一起的，當有讀卡動作時，“Reader”由內核獲得一個ID碼，隨后的“CardHolder”參數邏輯變量會將這個ID與事先保存在自身的多個ID作比對，如果比對成功，隨后的“TimerZone”還要進行預置時段的比對，比對成功則會置“DoorOpen”為真，“DoorOpen”是與門控制器關聯的，于是執行了開門的操作。這三種邏輯變量為門禁梯形圖所*，由于其中各自攜帶了ID，時段這些可編緝參數，所以稱之為參數邏輯變量。參數邏輯變量具有邏輯屬性，當參數比對成功則該變量取值為真，否則為假，由此參與梯形圖所表達的組合邏輯、時序邏輯的邏輯運算。
　　
　　“NetVerify”是一個網絡輸出變量，其中能夠預先編緝放入路由和報文參數。當這一級梯子的邏輯運算結果為真時，該變量會向網絡服務器發送信息，進行網絡交互操作。
　　
　　網絡交互更多的服務，適用于分布系統梯形圖關聯操作的整體協調，如防反傳功能的實現：一是要現場門禁梯形圖向網絡發出報文請求事件備案；二是相關現場梯形圖依全局服務器的事件備案，動態刷新本地邏輯變量，阻止可能的反傳企圖。
　　
　　梯形邏輯門禁系統應用
　　
　　梯形邏輯門禁系統的創新技術，基本上體現在控制器的固件方面，并沒有特別的硬件改變，因此產品成本與傳統門禁產品相當。梯形邏輯門禁系統可以當作普通門禁系統使用，除了執行各種常規的門禁功能，還可以賦予常規門禁所不具有的功能。梯形邏輯門禁系統的自由編程能力，使得門禁系統更適合需要執行復雜門禁策略的應用，如銀行金庫的入庫流程和現金尾箱流程。
　　
　　單門金庫門禁主流程中，銀行保衛部門依照銀行保安實務要求制定入庫流程。依據金庫現場情況除了正常入庫方式外，還制定了替班入庫，特許入庫，緊急入庫的三種預案。這就要求門禁系統具備相互銜接的三種邏輯，庫管邏輯、特權邏輯、緊急邏輯。在這些流程中還考慮了若干的判斷分支，如網絡狀況、總線狀況、還有操作順序判斷等。這些個性化的邏輯設置，要求門禁系統提供語言級別的結構化編程機制，梯形圖語言在滿足這些需求方面是*的。需要指出的是，不同銀行，不同金庫結構，入庫策略會有很大不同，但對梯形邏輯門禁系統而言，只需要對梯形圖做出相應調整就可以滿足不同銀行的需求，從而充分顯示梯形邏輯門禁系統對復雜邏輯的適應能力。
　　
　　為了滿足第三方綜合集成平臺的業務需求，門禁梯形圖設置了可自由編程的第三方接口。授權的集成平臺透過第三方接口，不僅可以參與梯形邏輯的動態運算和交互控制，如網絡復核操作等，還可以透過門禁系統設置的后臺服務方式變更多個門禁點本地梯形圖的參數，使多點分布門禁排班操作變得簡便易行。
　　
　　梯形邏輯門禁技術是門禁業界的一項實用發明，梯形圖技術使門禁技術步入了系統化、網絡化、自動化、智能化，這些都是門禁系統現代化的重要標志。