一、目的：
1． 掌握交通信号的工作原理
2． 进一步熟悉西门子S7-300PLC编程软件的使用方法和程序输入、下载和调试方法；
3． 掌握S7-300PLC定时器的使用方法
二、设备：
1．PLC实验板（西门子S7-300）
2． 开关按钮1个
3． 指示灯6个（也可直接使用S7-300PLC输出模块输出指示灯）
4． PC机和STEP 7编程调试软件
三、内容：使用S7PLC实现交通信号灯的控制
交通信号灯模型如图1所示。控制要求如下：自动开关合上之后，东西绿灯亮8秒灭，黄灯亮3秒之后灭，红灯亮10秒后闪2秒然后绿灯亮......循环，对应东西绿黄灯亮时，南北红灯亮9秒后闪2秒，接着绿灯亮9秒后闪秒灭，黄灯亮3秒，红灯又亮....循环。当断开自动开关时，交通信号灯立刻停止工作。
根据控制要求画出交通信号灯的时序图如图2所示：
在工业控制中，某些输入量(如压力、温度、流量、转速等)是连续变化的模拟量，某些执行机构(如伺服电动机、调节阀、记录仪等)要求plc输出模拟信号，而PLC的CPU只能处理数字量。模拟量首先被传感器和变送器转换为标准的电流或电压，如4～20mA，1~5V，0~10V，PLC用A/D转换器将它们转换成数字量。这些数字量可能是二进制的，也可能是十进制的，带正负号的电流或电压在A/D转换后一般用二进制补码表示。
传感器带模拟量输出，模拟量输入，（模块的意思是把你的电压或电流值转换成数字量，然后通过斜率表格就能计算出你当前的温度或压力。）
如果你要求读取温度值或压力值时，那你的传感器必须带模拟量输出和模拟量输出。这样的话你买个模拟模块，把模拟模块跟PLC进行连接，传感器的模拟量输出和输入跟模块进行连接（当然模块上有接线图这你不必担心）。当通上电以后，模块自动检测传感器当前的值然后把它转换成数字量，你根据斜率表计算出它的斜率公式，这样你就能知道它当前的温度值或压力值了。
D/A转换器将PLC的数字输出量转换为模拟电压或电流，再去控制执行机构。模拟量I/O模块的主要任务就是完成A/D转换(模拟量输入)和D/A转换(模拟量输出)。
例如在炉温控制系统中，炉温用热电偶检测，温度变送器将热电偶提供的几十毫伏的电压信号转换为标准电流(如4～20mA)或标准电压(如l～5V)信号后送给模拟量输入模块，经A/D转换后得到与温度成比例的数字量，CPU将它与温度设定值比较，并按某种控制规律(如PID)对二者的差值进行运算，将运算结果(数字量)送给模拟量输出模块，经D/A转换后变为电流信号或电压信号，用来调节控制天然气的电动调节阀的开度，实现对温度的闭环控制。
有的PLC有温度检测模块，温度传感器(热电偶或热电阻)与它们直接相连，省去了温度变送器。
大中型PLC可以配置成百上千个模拟量通道；它们的D/A,A/D转换器一般是12位的。模拟量I/O模块的输入、输出信号可以是电压，也可以是电流；可以是单极性的，如0~5V，0~10V，1~5V，4~20ms,也可以是双极性的，如+50mV，±5V，±10V和±20mA，模块一般可以输入多种量程的电流或电压。
A/D,D/A转换器的二进制位数反映了它们的分辨率，位数越多，分辨率越高，例如8位A/D转换器的分辨率为2-8=0.38％；模拟量输入/输出模块的另一个重要指标是转换时间。
图1
图2
1．PLC硬件配置
控制系统中的硬件配置如下：
序号 | 名称 | 型号说明 | 数量 |
1 | CPU | CPU313 | 1 |
2 | 电源模块 | PS307 | |
3 | 开关量输入模块 | SM321 | |
4 | 开关量输出模块 | SM322 | |
5 | 前连接器 | 20针 | 2 |
2．分析控制要求进行输入输出点分配，并根据分配画出外部接线图。
输入信号名称
地址
自动开关按钮SB1（常开）
I0.0
序号
输出信号名称
东西绿灯HL1
Q4.0
东西黄灯HL2
Q4.1
东西红灯HL3
Q4.2
南北绿灯HL4
Q4.3
南北黄灯HL5
Q4.4
6
南北红灯HL6
Q4.5
输入输出模块接线图
3．程序设计： 设计提示：可先采用SP指令，产生周期为23秒，占空比为11：12的矩形波。再将其分割成所需要的矩形波。
12位二进制数的大值为4095(212–1)，对于单极性输入信号（例如DC0～10V、0～20mA或4～20mA），为了计算方便，三菱的FX系列plc额定输入范围对应的输出值为0～4000，数据放在一个字的右侧（低位），称为右对齐。0～4000与12位二进制数可表示的范围0~4095基本上相同。
S7-200和GE的90-30的12位模拟量输入模块的输出值范围为0～32000。A/D转换后的数据的高位为符号位，正数的符号位为0，负数的符号位为1。有效位数加符号位一共13位，它们被左移3位后，放在16位字的高13位，低3位添零，相当于实际的有效值被乘以8。因此32000实际上相当于右对齐的转换值4000，这种处理方法称为左对齐。
对于双极性的模拟量（例如-10V ~+10V），FX系列的额定输入范围对应于数据值–2000～＋2000（右对齐）。S7-200和GE的90-30对应于–32000～＋32000，仍然为左对齐，右边空出来的位添0。
S7-300/400的模拟量输入模块的位数是可以设置的（9～14位），不管转换后的实际位数是多少位，单极性模拟量转换后的输出值均为0~27648，双极性为–27648~ 27648（对应的十六进制数为9400H~7C00H）。模拟量输入值即使超过额定值18.5%，也不会产生溢出。
如果不是采用左对齐，而采用右对齐（转换值放在一个字的右侧），模拟量满量程时A/D转换器不同的位数得到的转换值的位数不同，给后续的处理带来困难，采用左对齐则可以解决这一问题。