毕业论文（设计）
题目交通灯控制系统设计
入学时间2011年3月专业计算机科学与技术
试点单位重庆电大开放教育学院
重庆广播电视大学
2013 年05 月17 日
材料目录
1．指导任务书……………………………………………………………（1 ）2．指导记录表……………………………………………………………（2 ）3．写作提纲………………………………………………………………（4 ）4．论文（设计）摘要……………………………………………………（5 ）5．论文（设计）正文……………………………………………………（7 ）6．参考文献………………………………………………………………（24 ）7．指导教师情况及评语…………………………………………………（26 ）8．答辩记录表……………………………………………………………（27 ）9．审查意见………………………………………………………………（28 ）
毕业论文(设计)指导任务书
毕业论文（设计）题目交通灯控制系统设计
学生姓名何俊江专业计算机科学与技术指导教师聂振华职称讲师
毕业论文(设计)教师指导记录表
重庆广播电视大学试点单位重庆电大开放教育学院指导教师聂振华
毕业论文(设计)写作提纲一、论文题目
拟定论文题目为《交通灯控制系统设计》
二、论文主要内容
一、引言
（一）自动化控制技术定义和概念
（二）自动化控制技术的优势和意义
二、系统总体设计
（一）PLC工业自动化控制的应用
（二）PLC在我国的应用
（三）本论文的研究目标与研究内容
（四）十字路口交通信号灯控制的实际情况
三、系统设计概述
（一）PLC控制系统设计的基本原则
（二）PLC控制系统设计的基本内容
（三）PLC控制系统设计的一般步骤
（四）PLC的基本指令
（五）S7-200系列PLC的定时器指令
（六）西门子S7-200系列
（七）系统西门子硬件选择
四、系统详细设计
（一）系统外部接线和I/O点分配以及程序设计
（二）调试程序
参考文献
致谢
摘要
随着计算机技术和工业控制技术的发展。在企业自动化控制领域的设计、实施、应用的方法和模式有了极大的进步。通过计算机技术和工业控制技术的应用，企业生产过程中工业自动化的控制更加的准确、高效、方便、直观。本文通过一套交通十字路口红绿灯交通控制系统，体现计算机技术工业自动化控制中的应用。
关键词：工业自动化控制，计算机技术，西门子S7，交通控制系统
目录
一、引言 (7)
（一）自动化控制技术定义和概念 (7)
（二）自动化控制技术的优势和意义 (7)
二、系统总体设计 (8)
（一）PLC 工业自动化应用 (8)
（二）PLC在我国的应用 (8)
（三）本论文的研究目标与研究内容 (9)
（四）十字路口交通信号灯控制的实际情况 (10)
三、系统设计概述 (12)
（一）PLC控制系统设计的基本原则 (12)
（二）PLC控制系统设计的基本内容 (13)
（三）PLC控制系统设计的一般步骤 (13)
(四) PLC的基本指令 (14)
（五）S7-200系列PLC的定时器指令 (15)
（六）西门子S7-200系列 (15)
（七）系统西门子硬件选择 (17)
四、系统详细设计 (19)
(一) 系统外部接线和I/O点分配以及程序设计 (19)
（二）调试程序 (24)
致谢 (25)
交通灯控制系统设计
一、引言
（一）自动化控制技术定义和概念
工业自动化是机器设备或生产过程在不需要人工直接干预的情况下，按预期的目标实现测量、操纵等信息处理和过程控制的统称。自动化技术就是探索和研究实现自动化过程的方法和技术。它是涉及机械、微电子、计算机、机器视觉等技术领域的一门综合性技术。工业革命是自动化技术的助产士。正是由于工业革命的需要，自动化技术才冲破了卵壳，得到了蓬勃发展。同时自动化技术也促进了工业的进步，如今自动化技术已经被广泛的应用于机械制造、电力、建筑、交通运输、信息技术等领域，成为提高劳动生产率的主要手段。
随着我国制造厂商对自动化程度的提高，制造业生产线开始趋向个性化，单一检测数据的仪器组成的检测环节需要投入大量的人力物力，不适应快速检测。因此，集合多种检测功能的快速自动检测设备才是客户真正所需要的，快速自动检测仪是一种“非标测试设备”，需要对客户生产线进行深入的需求调查，量身定制检测方案，因此被称之为“定制检测”，“定制检测”在工业自动化快速检测中起到重要作用。
自动化技术作为20世纪工业领域中最重要的技术之一，主要解决的是生产效率和一致性问题，无论是追求高速，连续和大批量的大型企业，还是追求灵活，柔性的定制化的中心企业，都依赖自动化技术的应用。当今世界已经从产品经济过度到服务经济，过度到一个需要客户体验的时代，大规模定制，也就是快速大批量制造符合个性需求的产品已经成为世界级的发展趋势，这就需要生产企业的具有很高的自动化水平来解决效率和柔性的矛盾。自动化技术越现代工业企业的关系，已经远远超越了为企业提高效益的范畴而是成为企业赖以生存和发展的基础之一。
（二）自动化控制技术的优势和意义
工业控制PLC与计算机技术是自动化控制技术的基础，计算机科学技术的发展为自动化控制技术的进步带来的便利。自动控制技术在工业生产中应用广泛，如今自动化技术已经被应用于机械制造、电力、建筑、交通运输、信息技术等领域，成为提高劳动生产率的主要手段。
从未来的发展趋势来看，自动化控制技术在自动化生产线上的应用，在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展。在计算机信息技术得到空前繁荣的同时，自动化控制技术的设计和运行更加优化，在现实应用中更加广泛，这将有效推动高效产品在生产事务的发展，有效减少重复事务的工作量。工业生产中
因其本身通用性和灵活性的特点，自动化技术含量不断提高，能在生产过程中有效的提高生产效率，增加安全性，提高产品质量，有效减少能源和原材料的消耗。
二、系统总体设计
（一）PLC 工业自动化应用
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为以下几类：
1．开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，可用它取代传统的继电器控制电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，又可用于多机群控制及自动化流水线。如电梯控制、高炉上料、注塑机、印刷机、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
2.模拟量控制在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使PLC能处理模拟信号，PLC厂家生产有配套的A/D、D/A转换模块，使PLC可用于模拟量控制。
3.运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用开关量I/O 模块连接位置传感器和执行机构，现在可使用专门的运动控制模块。广泛的运用于各种机床、机械、机器人、电器等场合。
4.过程控制这是对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。PLC能编制各种控制算法程序，完成闭环控制。PID控制时一般闭环控制系统中常用的控制方法。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
5.数据处理现代PLC具有数学运算、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较。一般用于大型系统，如无人控制的柔性制造业。
6.通信及联网 PLC通信包含PLC之间的通信以及PLC与其他智能设备间的通信。在工业自动化网络发展加快前提下，厂家都十分重视PLC的通讯功能，纷纷推出各自的网络系统，通讯十分方便。
（二）PLC在我国的应用
虽然我国在PLC生产方面非常弱，但在PLC应用方面，我国是很活跃的，近年来每年约新投入10万台套PLC产品，年销售额30亿人民币，应用的行业也很广。
在我国，一般按I/O点数将PLC分为以下级别(但不绝对，国外分类有些区别)：
微型： 32 I/O
小型： 256 I/O
中型：1024 I/O
大型：4096 I/O
巨型：8192 I/O
在我国应用的PLC系统中，I/O 64点以下PLC销售额占整个PLC的47%，64点~256点的占31%，合计占整个PLC销售额的78%。
在我国应用的PLC，几乎涵盖了世界所有的品牌，呈现八国联军的态势，但从行业上分，有各自的势力范围。大中型集控系统采用欧美PLC居多，小型控制系统、机床、设备单体自动化及OEM产品采用日本的PLC居多。欧美PLC在网络和软件方面具有优势，而日本PLC在灵活性和价位方面占优势。
我国的PLC供应渠道，主要有制造商、分销商(代理商)、系统集成商、OEM用户、最终用户。其中，大部分PLC是通过分销商和系统集成商达到最终用户的。
（三）本论文的研究目标与研究内容
当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已出现了。
1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。
1918年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。
随着社会的发展，人们的消费水平不断的提高，私人车辆不断的增加。人多、车多道路少的道路交通状况已经很明显了。所以采用有效的方法控制交通灯是势在必行的。PLC 的智能控制原则是控制系统的核心，采用PLC把东西方向或南北方向的车辆按数量规模进行分档，相应给定的东西方向与南北方向的绿灯时长也按一定的规律分档. 这样就可以实现按车流量规模给定绿灯时长，达到最大限度的有车放行，减少十字路口的车辆滞流，缓解交通拥挤、实现最优控制，从而提高了交通控制系统的效率.
交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。为了实现交通道路的管理，力求交通管理先进性、科学化。用可编程控制器实现交通灯管制的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法，实验证明该系统实现简单、经济，能够有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的PLC设计方案。可编程序控制器在工业自动化中的地位极为重要，广泛的应用于各个行业。随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。
（四）十字路口交通信号灯控制的实际情况
1.交通灯控制系统的设计要求和工作过程 主要程序要求如下：
信号灯受启动开关控制。当启动开关接同时，信号灯系统开始工作，先南北车行道绿灯亮、东西人行道绿灯亮，后东西车行道绿灯亮、南北人行道绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。
(1)东西方向车行道红灯亮维持30s 期间，南北方向车行道绿灯亮维持25s ，然后绿灯车行道闪亮3s 后熄灭，同时南北方向车行道黄灯亮，维持2s 后熄灭，这时南北方向车行道红灯亮，东西方向车行道绿灯亮。
(2)南北方向车行道红灯亮维持30s 期间，东西方向车行道绿灯亮维持25s ，然后绿灯闪亮3s 后熄灭，同时东西方向车行道黄灯亮，维持2s 后熄灭，这时南北方向车行道绿灯亮，东西方向车行道红灯亮。
(3)南北方人行道红灯持续亮30s 期间，东西方人行道绿灯持续亮25s,然后黄灯持续亮5S 后熄灭，然这时东西方人行道红灯亮起，南北方人行道绿灯亮。
(4)东西方人行道红灯持续亮30s 期间，南北方人行道绿灯持续亮25s,然后黄灯持续亮5S 后熄灭，然这时南北方人行道红灯亮起，东西方人行道绿灯亮。
(5)上述动作循环进行。
十字路口交通灯的简单示意图如下图所示：
图1
交通指挥灯示意图
2.交通灯的时序波形图
根据以上描述可简单绘制交通灯的时序波形图，如下图所示，南北车行道方向绿灯、东西车行道方向红灯、东西方向人行道绿灯、南北方向人行道红灯先亮。
图2 人行道时序波形图
图3 人行道时序图
3.顺序图
顺序功能图(SFC)又叫做状态转移图或功能表图，它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计可编程序控制器的顺序控制程序的有力工具。这是一种位于其他编程语言之上的图形语言，用来编制顺序控制程序。
分析系统控制要求，可绘制系统功能顺序图如下图：
图4 交通灯的功能顺序图
三、系统设计概述
（一）PLC控制系统设计的基本原则
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。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：
1. 最大限度地满足被控对象的控制要求。设计前，应深入现场进行调查研究，搜集资料，并与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定电气控制方案，协同解决设计中出现的各种问题。
2. 在满足控制要求的的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用和维修方便。
3. 保证控制系统的安全、可靠。
4. 考虑到生产发展和工艺的改进，在选择PLC容量时，应适当留有余地。。
（二）PLC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控制系统的基本内容包括如下几点：
1. 选择用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关和传感器等、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及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，自选择方法请参考其他有关资料。
2. PLC的选择。PLC是PLC控制系统的核心部件，对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起着重要作用。
选择PLC，应包括机型、容量、I/O点数（模块）、电源模块以及特殊功能模块的选择等。
3. 分配I/O点，绘制电气连接接口图，并考虑必要的安全保护措施。
4. 设计控制程序。梯形图、语句表（可由编程软件自动转换或直接编写）、控制系统流程图等。
控制程序是控制整个系统工作的软件，是保证系统工作正常、安全可靠的关键，因此控制程序的设计必须经过反复调试、修改，直到满足为止。
5. 必要时还需设计控制台（柜）。
6. 编制系统的技术文件。包括说明书、电气图及电气元件明细表等。
传统的电气图，一般包括电气原理图、电器布置图及电气安装图。在PLC控制系统中，这些图可统称为“硬件图”。它在传统的电气图的基础上增加了PLC部分，所以，还应增加PLC的I/O输入、输出电气连接图（即I/O硬件接线图）。
此外，在PLC 控制系统中，电气图还应包括程序图（梯形图），可以称之为“软件图”，便于用户在生产发展过程或工艺改进时修改程序，或维修时分析和排除故障。
（三） PLC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：需要完成的动作（动作顺序、动作条件及必须的保护和联锁等）、
操作方式（手动、自动；连续、单周期、单步等）。
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（考虑性价比等）。
4.分配PLC的I/O点，设计I/O电气接口连接图（也可结合第2步进行）。
5.进行PLC的程序设计，同时可进行控制台（柜）的设计和现场施工在设计传统的继电器控制系统时，
必须在控制线路（接线等）设计完成后，才能进行控制台（柜）的设计和现场施工。由此可见，可减
少整个工程的施工量并大大缩短施工周期。
6.对于较复杂的控制系统，需绘制系统流程图，明确给出动作的顺序和条件。
7.设计梯形图（并程序清单）。这是比较困难的但也是关键的一步。要设计好梯形图，首先要十分熟悉控
制要求，同时还要有一定的电气设计的基础及实践经验。
8.程序输入PLC并检查输入是否正确。
9.调试和修改直至满足要求。
10.控制台（柜）及现场施工完成后，即可进行联机调试，直至满足生产要求。
11.编制技术文件。
12.交付使用。
(四) PLC的基本指令
1.逻辑取及输出线圈指令（LD、LDI、OUT）
指令用法：
LD：取指令，用于常开触点与母线连接。
LDI：取反指令，用于常闭触点与母线连接。
OUT：线圈驱动指令，用于将逻辑运算的结果驱动一个指定线圈。
指令用法说明：
（1）LD、LDI指令用于将触点接到母线上，操作目标元件为X、Y、M、T、C、S。LD、LDI指令还可与AND、ORB指令配合，用于分支回路的起点。
（2）OUT指令的目标元件为Y、M、T、C、S和功能指令线圈。
（3）OUT指令可以连续使用若干次，相当于线圈并联。
2.单个触点串联指令（AND、ANI）
指令用法：
AND：与指令。用于单个触点的串联，完成逻辑“与”运算，助记符号为AND**，**为触点地址。
ANI：与反指令。用于常闭触点的串联，完成逻辑“与非”运算，助记符号为ANI**，**为触点地址。指令用法说明：
（1）AND、ANI指令均用于单个触点的串联，串联触点数目没有限制。该指令可以重复多次使用。指令的目标元件为X、Y、M、T、C、S。
（2）OUT指令后，通过触点对其他线圈使用OUT指令称为纵接输出。
（3）串联触点的数目和纵接的次数虽然没有限制，但由于图形编程器和打印机功能有限制，因此尽量做到一行不超过10个触点和1个线圈，连续输出总共不超过24行。
（4）串联和并联指令是用来描述单个触点与其他触点或触点组成的电路连接关系的。
（五）S7-200系列PLC的定时器指令
类型、编号及分辨率
1. TON——接通延时
2. TONR——有记忆接通延时
3. TOF——断开延时
3种分辨率（时基）：1ms、10ms、100ms——分别对应不同的定时器号
定时器6个要素：
指令格式（时基、编号等）预置值——PT
使能——IN 复位——3种定时器不同
当前值——Txxx 定时器状态（位）——可由触点显示
定时值=时基×预置值PT。由于定时器的计时间隔与程序的扫描周期并不同步，定时器可能在其时基（1ms、10ms、100ms）内任何时间启动，所以，未避免计时时间丢失，一般要求设置PT预置值必须大于最小需要的时间间隔。例如：使用10ms时基定时器实现
140ms延时（时间间隔），则PT应设置为15（10ms×15=150ms）
（六）西门子S7-200系列
1．STEP7-Mirco/WIN的使用
主界面一般可以分为以下几个部分：菜单条、工具条、浏览条、指令树、用户窗籍口、输出窗口和状态条。除菜单条外，用户可以根据需要通过检视菜单和窗口菜单决定其它窗口的取舍和样式的设置。
主菜单包括：文件、编辑、检视、PLC、调试、工具、窗口、帮助8个主菜单项。
2.指令集和编辑器的选择
写程序之前，用户必须选择指令集和编辑器。在S7-200系列PLC支持的指令集有SIMATIC和IEC1131-3两种。SIMATIC是专为S7-200PLC设计的，专用性强，采用SIMATIC指令编写的程序执行时间短，可以使用LAD、STL、FBD三种编辑器。IEC1131-3指令集是按国际电工委员会（IEC）PLC编程标准提供的指令系统，作为不同PLC厂商的指令标准，集中指令较少。有些SIMATIC所包含的指令，在IEC 1131-3中不是标准指令。IEC1131-3标准指令集适用于不同厂家PLC，可以使用LAD和FBD两种编辑器。本教材主要用SIMATIC编程模式。
（1）单命令“工具”→“选项”→“一般”标签→“编程模式”→选SIMATIC。
程序编辑器有LAD、STL、FBD三种。本论文主要用LAD和STL。
（2）择编辑器的方法如下：
用菜单命令“检视”→LAD或STL。
或者菜单命令“工具”→“选项”→“一般”标签→“默认编辑器”。
3．根据PLC类型进行参数检查
在PLC和运行STEP7-Micro/WIN的PC连线后，在建立通信或编辑通信设置以前，应根据PLC的类型
进行范围检查。必须保证STEP7-Micro/WIN中PLC类型选择与实际PLC类型相符。方法如下：
（1）菜单命令“PLC”→“类型”→“读取PLC”
（2）在指令树→“项目”名称→“类型”→“读取PLC”
4.STEP7-Mirco/WIN主要编程功能与程序的下载
如果已经成功地在运行STEP 7-Micro/WIN32的个人计算机和PLC之间建立了通讯，就可以将编译好的程序下载至该PLC。如果PLC中已经有内容将被覆盖。下载步骤如下：
（1）下载之前， PLC必须位于“停止”的工作方式。检查PLC上的工作方式指示灯，如果PLC没有在“停止”，单击工具条中的“停止”按钮，将PLC至于停止方式。
（2）单击工具条中的“下载”按钮，或用菜单命令“文件”→“下载”。出现“下载”对话框。
（3）根据默认值，在初次发出下载命令时，“程序代码块”、“数据块”和“CPU配置”（系统块）复选框都被选中。如果不需要下载某个块，可以清除该复选框。
（4）单击“确定”，开始下载程序。如果下载成功，将出现一个确认框会显示以下信息：下载成功。
（5）如果STEP 7-Micro/WIN 32中的CPU类型与实际的PLC不匹配，会显示以下警告信息：“为项目所选的PLC类型与远程PLC类型不匹配。继续下载吗？”
（6）此时应纠正PLC类型选项，选择“否”，终止下载程序。
（7）用菜单命令“PLC”→“类型”，调出“PLC类型”对话框。单击“读取PLC”按钮，由STEP 7-Micro/WIN32自动读取正确的数值。单击“确定”，确认PLC类型。
（8）单击工具条中的“下载”按钮，重新开始下载程序，或用菜单命令“文件”→“下载”。
下载成功后，单击工具条中的“运行”按钮，或“PLC”→“运行”，PLC进入RUN（运行）工作方式。5. STEP7-Mirco/WIN主要编程功能与程序的上载
用下面的方法从PLC将项目元件上载到STEP 7-Micro/WIN 32程序编辑器：
（1）单击“上载”按钮。
（2）选择菜单命令“文件”→“上载”。
（3）按快捷键组合Ctrl+U。
执行的步骤与下载基本相同，选择需的上载的块（程序块、数据块或系统块），单击“上载”按钮，上载的程序将从PLC复制到当前打开的项目中，随后即可保存上载的程序。
6．程序的调试与监控
在运行STEP 7-Micro/WIN 32编程设备和PLC之间建立通信并向PLC下载程序后，便可运行程序，收集状态进行监控和调试程序。
PLC有运行和停止两种工作方式。在不同的工作方式下，PLC进行调试的操作方法不同。单击工具栏中的“运行”按钮或“停止”按钮可以进入相应的工作方式。
在STOP（停止）工作方式中，可以创建和编辑程序，PLC处于半空闲状态：停止用户程序执行；执行输入更新；用户中断条件被禁用。PLC操作系统继续监控PLC，将状态数据传递给STEP 7-Micro/WIN 32，并执行所有的“强制”或“取消强制”命令。当PLC位于STOP（停止）工作方式可以进行下列操作：（1）使用图状态或程序状态检视操作数的当前值。（因为程序未执行，这一步骤等同于执行“单次读取”）。
（2）可以使用图状态或程序状态强制数值。使用图状态写入数值。
（3）写入或强制输出。
（4）执行有限次扫描，并通过状态图或程序状态观察结果。
当PLC位于RUN（运行）工作方式时，不能使用“首次扫描”或“多次扫描”功能。可以在状态图表中写入和强制数值，或使用LAD或FBD程序编辑器强制数值，方法与在STOP（停止）工作方式中强制数值相同。还可以执行下列操作（不能在STOP工作方式使用）：
（5）使用图状态收集PLC数据值的连续更新。如果希望使用单次更新，图状态必须关闭，才能使用“单次读取”命令。
（6）使用程序状态收集PLC数据值的连续更新。
（7）使用RUN工作方式中的“程序编辑”编辑程序，并将改动下载至PLC。
（七）系统西门子硬件选择
SIMATIC S7-200系统PLC适用于各行各业，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等。如冲压机床、磨床、印刷机械、橡胶化化工机械、中央空调、电梯控制、运动系统等。
S7-200系列强大的功能能使其无论在独立运行中，或者相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性价比。S7-200系列的出色变现在以下几个方面:
1.极高的可靠性
2.极丰富的指令集
3.易于掌握
4.便捷的操作
5.丰富的内置集成功能
6.实时特性
7.强劲的通讯能力
8.丰富的拓展模块
S7-200系列PLC提供4个不同的基本型号的8种CPU以供选择，根据交通灯控制系统的要求，选择SIMATIC S7-200系列 CPU 226和EM223 24V DC 16输入/16输出数字量扩展模块。
:
SIMATIC S7-200系列CPU 226 如下图所示
图5 SIMATIC S7-200系列 CPU 226
本机集成24输入/16输入共40个数字量I/O点。可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O 点或35点模拟量I/O点，26K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz 高速脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排方便整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的I/O点，更强的拓展能力，更快的速度和更强的内部集成特殊功能。
SIMATIC S7-200系列CPU 226利用带有RS-232接口的隔离性PC\PPI电缆和自由口通讯功能把S7-200
连接到和RS-232标准兼容的设备，使用5个DIP开关设置波特率和其他配置项，如下图：
图6 S7-200连接示意图
当数据从RS-232传送到RS-485接口时，PC\PPI电缆是发送模式，当数据从RS-485传送到RS-232接口时，PC\PPI电缆是接收模式。当检测到RS-232的发送线有字符时，电缆立即从接收模式转换到发送模式。当RS-232发送线处于闲置的时间超过电缆切换时间时，电缆又切换到接收模式，这个时间与电缆上的DIP开关设定的波特率选择有关。
EM223 24V DC 16输入/16输出数字量扩展模块如下图所示。
图 7 数字量扩展模块
数字量扩展模块为使用除了本机集成的数字量输入/输出点外更多的输入/输出提供了途径。该模块有