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概述
最近参加了2019工业信息安全技能大赛，发现一些有意思的题目，故把解题思路写出来，抛砖引玉，与大家一起交流，共同进步。
一、题目说明（4.2交通控制信号灯）
附件是一个交通信号灯的 FBD 图以及其部分工程文件，请你分析出当按下启动按钮后，信号灯起动控制过程中，信号灯亮，灭的情况。方向及状态代号如下：东西：EW 南北：SN 红灯：R 绿灯：G 黄灯：Y 亮：T 灭：F 如流程：东西红灯亮–南北绿灯亮–南北绿灯灭–南北黄灯亮–东西红灯灭可写为：EWRT-SNGT-SNGF-SNYT-EWRF 注：正确答案格式为：XXXX-XXXX……XXXX-XXXX（第一组信号灯情况和最后一组信号灯情况相同，共计 14 组） Flag 为正确答案的 32 位小写 md5值
附件内容
打开发现是两张图片和1个扩展名为mwp的文件。
FBD图
信号灯示意图
二、答题知识点准备
为了完成题目，有必要了解以下几个知识点：
知识点1：什么是FBD图？
FBD（功能块图）使用类似于数字电路中的图形逻辑符号来表示控制逻辑．一些复杂的功能用指令框表示。一般用一个指令框表示一种功能，框图内的符号表达了该框图的运算功能，框的左边画输入，右边画输出，指令框左边的小圆圈表示对输入变量取反（“非”运算），框右边的小圆圈表示对运算结果再进行“非”运算。
知识点2：FBD图中的变量含义？
| I | 输入／输出映像寄存器 | S7-200 PLC编址规模（I0.0~I15.7）。 输入映像寄存器（该区域能够按位操作又称输入继电器）输入继电器线圈由外部信号驱动，常开触点和常闭触点供用户编程运用。 |
| Q | 输出映像寄存器 | S7-200 PLC编址规模（Q0.0~Q15.7）。输出映像寄存器（又称输出继电器）是用来将PLC 的输出信号传递给负载，线圈用程序指令驱动。 |
| M | 内部标志位（M）存储区 | M作为操控继电器（又称中心继电器），用来存储中心操作数或其它操控信息。 S7-200 PLC编址规模M0.0~M31.7 ，能够按位、字节、字或双字来存取存储区的数据。 |
| SM | 特殊标志位（SM）存储器 | SM0.5 该位提供时钟脉冲，该脉冲在1秒钟的周期时间内OFF（关闭）0.5秒，ON（打开）0.5秒。该位提供便于使用的延迟或1秒钟时钟脉冲。 |
| T | 定时器（相当于时刻继电器） | S7-200 CPU中的定时器是对内部时钟累计时刻增量的设备，用于时刻操控。编址规模T0～T255（22X）；T0～T127(21X) 。 |
知识点3：扩展名为.mwp是什么类型的文件？
mwp是西门子PLC软件程序文件，一般来说我们可以通过西门子MICRO WIN编程软件打开。
知识点4：交通灯动作流程？
PS:平时自己观察，只有绿灯在快灭时会闪烁，用提示驾驶员。黄灯亮一般3秒左右。东西方向和南北方向同色信号灯不会同时亮。同向同颜色信号灯正反方向动作是一致的。
交通灯动作情况(O(∩_∩)O哈哈~十字路口亲自观察)，绿灯亮——绿灯闪烁——绿灯灭——黄灯亮——黄灯灭——红灯亮——绿灯亮——绿灯闪烁——绿灯灭——黄灯亮——黄灯灭——红灯亮——....
知识点5：定时器功能块引脚定义：
三、解题思路
3.1题目分析
FBD图即为功能块图，此题考验选手的工控PLC编程知识。另外还需要对交通灯的控制流程有一定了解。*.mwp为西门子S7-200系列PLC的工程文件。
题目疑问：题目中没有给出输出点指明对应方向的交通灯名称。
3.2解题思路
思路1，直接根据FBD图推导输出状态解题思路2，下载西门子S7200编程软件和仿真软件，使用编程软件转换工程为.awl文件，用仿真软件加载运行。
四、直接根据FBD图推导输出状态解题
4.1 FBD图动作逻辑分析
FBD图中共13个网络，
网络1中的I0.0为按钮输入信号，一般为自动复位按钮，当PLC检测到I0.0的上升沿信号后，M0.0为1，同时形成自保持电路状态。（关于自保持电路原理请自行百度）
网络2为交通灯周期循环的起点，利用M0.0来触发，当M0.0动作20秒后，T50动作。整个周期循环使用到6个定时器（T），时间单位为100ms,整个循环周期为55秒，我们把一个循环周期分成6个阶段，为了便于说明，我们用定时器编号来区分：如下表：
| T50 | 20s |
| T51 | 3s |
| T52 | 2s |
| T53 | 25s |
| T54 | 3s |
| T55 | 2s |
| 合计 | 55s |
第一个循环周期：
在T50计时阶段，持续20秒，该阶段，Q0.0点亮,Q0.4点亮
在T51计时阶段，持续3秒，该阶段，Q0.0状态不变持续点亮，Q0.4闪烁
在T52计时阶段，持续2秒，该阶段，Q0.0点亮，Q0.5点亮
在T53计时阶段，持续25秒，该阶段，Q0.3点亮、Q0.1点亮
在T54计时阶段，持续3秒，该阶段，Q0.3点亮，Q0.1闪烁
在T55计时阶段，持续2秒，该阶段，Q0.3点亮，Q0.2点亮
第二个循环周期：
在T50计时阶段，持续20秒，该阶段，Q0.0点亮,Q0.4点亮
在T51计时阶段，持续3秒，该阶段，Q0.0点亮，Q0.4闪烁
在T52计时阶段，持续2秒，该阶段，Q0.0点亮，Q0.5点亮
在T53计时阶段，持续25秒，该阶段，Q0.3点亮、Q0.1点亮
在T54计时阶段，持续3秒，该阶段，Q0.3点亮，Q0.1闪烁
在T55计时阶段，持续2秒，该阶段，Q0.3点亮，Q0.2点亮
······
下面列出一个周期的状态表
| 时间 | I0.0 | I0.1 | Q0.0 | Q0.1 | Q0.2 | Q0.3 | Q0.4 | Q0.5 | M0.0 | T50 | T51 | T52 | T53 | T54 | T55 | SM0.5 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | |||||||||||
| 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | |||||||||||
| 3 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | |||||||||||
| 4 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | |||||||||||
| 5 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | |||||||||||
| 6 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | |||||||||||
| 7 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | |||||||||||
| 8 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | |||||||||||
| 9 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | |||||||||||
| 10 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | |||||||||||
| 11 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | |||||||||||
| 12 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | |||||||||||
| 13 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | |||||||||||
| 14 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | |||||||||||
| 15 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | |||||||||||
| 16 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | |||||||||||
| 17 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | |||||||||||
| 18 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | |||||||||||
| 19 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | |||||||||||
| 20 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | |||||||||||
| 21 | 1 | 1 | 1/0 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 22 | 1 | 1 | 1/0 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 23 | 1 | 1 | 1/0 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 24 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 25 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 26 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 27 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 28 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 29 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 30 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 31 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 32 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 33 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 34 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 35 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 36 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 37 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 38 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 39 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 40 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 41 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 42 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 43 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 44 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 45 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 46 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 47 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 48 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 49 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 50 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 51 | 1 | 1/0 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 52 | 1 | 1/0 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 53 | 1 | 1/0 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 54 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 | ||||||||||
| 55 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1/0 |
说明：1/0表示为闪烁状态
4.2根据FBD图分析情况，确定灯颜色
根据前面知识点，我们可以推测，存在闪烁的灯为绿灯，与绿灯同时亮的为反方向的红灯或黄灯（时间长的为红灯，短的为黄灯），故可得到每一个输出点对应的灯颜色：
Q0.1，Q0.4都有闪烁，所以为绿灯
Q0.2，Q0.5只点亮2秒，所以为黄灯
剩下的Q0.0,Q0.3为红灯
| 红 | 绿 | 黄 | 红 | 绿 | 黄 |
| Q0.0 | Q0.1 | Q0.2 | Q0.3 | Q0.4 | Q0.5 |
4.3假设灯的方向,分别解题
根据题目，我觉得可以理解为同向同色的两个灯为一组（比如南北向两个绿灯）
PLC每个输出点对应一组灯。6个输出点对应12个信号灯，这样解释可以与附件给的信号灯示意图一致。
结合题目附件说明“（第一组信号灯情况和最后一组信号灯情况相同，共计 14 组）”
一个周期循环加第二次循环的一次“T50计时阶段”，刚好7对输出，共14组。且第一组的状态与第七组的状态是一致的
这里需要注意的一点是，7对输出，每对输出中的两个怎么排序。例如第一组
第一组
方向A：红灯亮RT
方向B：绿灯亮GT
到底是红灯排前面还是后面，我觉得可以根据PLC程序的执行顺序来判断，PLC程序执行遵循从上至下，从左至右的原则。
| 方向A | 红灯亮 | 红灯亮 | 红灯亮 | 绿灯亮 | 绿灯闪烁 | 黄灯亮 | 红灯亮 |
| Q0.0 | Q0.0 | Q0.0 | Q0.1 | Q0.1 | Q0.2 | Q0.0 | |
| 方向A灭灯 | 红灯灭 | 绿灯灭 | 黄灯灭 | ||||
| 时间轴 | T50计时阶段 | T51计时阶段 | T52计时阶段 | T53计时阶段 | T54计时阶段 | T55计时阶段 | T50计时阶段 |
| 方向B | 绿灯亮 | 绿灯闪烁 | 黄灯亮 | 红灯亮 | 红灯亮 | 红灯亮 | 绿灯亮 |
| Q0.4 | Q0.4 | Q0.5 | Q0.3 | Q0.3 | Q0.3 | Q0.4 | |
| 方向B灭灯 | 绿灯灭 | 黄灯灭 | 红灯灭 | ||||
| 顺序1 | 方向A红灯亮 | 状态不变 | 方向B绿灯灭 | 方向A红灯灭 | 状态不变 | 方向A绿灯灭 | 方向B红灯灭 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 顺序2 | 方向B绿灯亮 | 状态不变 | 方向B黄灯亮 | 方向A绿灯亮 | 方向A黄灯亮 | 方向A黄灯灭 | |
| 方向B黄灯灭 | 方向A红灯亮 | ||||||
| 方向B红灯亮 | 方向B绿灯亮 |
因为题目中没用指明是从南北方向开始还是东西方向开始，所以我们考虑按这两种情况分别考虑，最后会得到2个答案，flag只能是2者都提交试一试。
| 假设条件 | 方向A红灯亮 | 方向B绿灯亮 | 方向B绿灯灭 | 方向B黄灯亮 | 方向A红灯灭 | 方向A绿灯亮 | 方向B黄灯灭 | 方向B红灯亮 | 方向A绿灯灭 | 方向A黄灯亮 | 方向B红灯灭 | 方向A黄灯灭 | 方向A红灯亮 | 方向B绿灯亮 |
| 如方向A=东西,方向B=南北 | EWRT | SNGT | SNGF | SNYT | EWRF | EWGT | SNYF | SNRT | EWGF | EWYT | SNRF | EWYF | EWRT | SNGT |
| 如方向A=南北,方向B=东西 | SNRT | EWGT | EWGF | EWYT | SNRF | SNGT | EWYF | EWRT | SNGF | SNYT | EWRF | SNYF | SNRT | EWGT |
最后得到两个答案：
答案1：EWRT-SNGT-SNGF-SNYT-EWRF-EWGT-SNYF-SNRT-EWGF-EWYT-SNRF-EWYF-EWRT-SNGT
flag1=flag{2bbce0f98ef4fa9f1dd216fb9e568de1}
答案2：SNRT-EWGT-EWGF-EWYT-SNRF-SNGT-EWYF-EWRT-SNGF-SNYT-EWRF-SNYF-SNRT-EWGT
flag2=flag{2047d84304cb1fd00ed16ececa741633}
（绿灯闪烁其实也算亮灭，但是答案过于复杂，故没进行分析，这涉及到按下按钮时SM0.5处于上升沿还是下降沿的情况）
五、总结
这类针对PLC程序的题目，参加2018年工业信息安全技能大赛西部赛区的时候也遇到过一次，题目要求是求程序计算的结果，比赛组办方最初只给了一个西门子SMART的工程文件，但是现场选手如果没有运行环境，此题只能放弃。如果有环境仿真运行一下很简单就做出来了，最后主办方把程序截图打印出来，最后也是根据截图分析获取的答案。
还有一类是针对上位机工程文件的题目，也是类似，如果没有运行环境，想答题是非常困难的。
遇到类似题目，首先根据给出文件获取信息，根据工程文件扩展名确定是哪个厂家的哪款产品产生的文件（这类要么百度，要么平时积累，后续有时间我会整理一个对照表出来），然后最好放到环境中的运行后来分析。一类像本题还会给出程序截图。这几类题目要解答成功，需要具备工程文件的运行环境或是肉眼识图分析的能力。
以上题目分析，答案正确与否未经过答题系统验证，如有不足，恳请留言指正。
六、附件
题目附件下载
链接：https://pan.baidu.com/s/1FrtyNp5MsnXGyYp3CtCUmg
提取码：9jzy
波形图编辑器：
链接：https://pan.baidu.com/s/1GYnnPNkKE-I5EhJkF4VCTg
提取码：2k41
波形图文件
链接：https://pan.baidu.com/s/1w_AzQA-4QMCkXo_jp7HDpQ
提取码：mwg2
思路2，请关注我的后续更新。
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