2016年全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛ITEM3运动控制赛项样题

2017年“西门子杯”中国智能制造挑战赛（原全国大学生工业自动化挑战赛）逻辑控制设计开发赛项决赛赛题一、被控对象描述1.对象模型电梯三维模型主要包括：电梯整体（包括轿厢、电机、限位开关，等）、各个楼层按钮（上下行呼梯按钮及指示灯，等）、电梯内部设备（轿厢开关门按钮、轿厢选层按钮及指示灯，等），等等。

电梯模型采用六部十层结构，其外形及示意图如下所示：imjlbfce十位个位图1：电梯模型外形示意图图2：七段数码管图3：电梯模型原理示意图图4：交流双速电梯拖动系统．．．．．相连，实施自动控制。

2.设计参数3.IO变量及相对地址列表（见附录）二、任务要求及评分细则1.任务要求针对电梯控制，参赛队需完成：1）控制方案的实施及调试。

包含PLC硬件组态及控制程序实施，WINCC监控画面组态及实施，PLC与WINCC之间的通信连接，以及系统调试、投运。

2）实现电梯的自动控制，及时响应不同楼层的客户召唤请求。

包括电梯启停、平层、开关门、故障提示及上下限位保护等。

2.评分细则★说明：当自动评分成绩相同时，群控指标1-5项作为参考指标进行比较，用以确定名次的先后顺序。

这五项指标，其评价优先级按照从高到低的顺序依次是：乘客平均候梯时间 > 乘客长时间候梯率 > 乘客平均乘梯时间 > 电梯运行总距离 > 系统启停总次数。

▼扣分项说明：当实现该功能时，得分为0分；当该功能未实现或实现有误时，得分为负分。

附录：电梯仿真对象IO列表PLC输入变量：PLC输出变量：。

2016年全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛ITEM 4 工程创新型竞赛组题目(版本1.0)一、题目背景工业4.0、中国制造2025需要大量具备商业头脑、进取精神的技术与商业相结合的工程人才。

本赛项设立的目的是为了面向中国制造业急需的产品经理、研发型工程师，培养在校工科学生的商业意识和产品规划、设计与研发能力，激发其去了解和掌握产品研发的流程和管理方法，锻炼其综合运用跨学科知识与技术的能力。

大赛要求参赛团队具备敏锐的市场分析能力、缜密的商业策划能力、创新的技术研发能力以及优秀的产业化能力等。

各参赛队伍以创业者的身份提交产品设计方案,大赛组委会组织专家作为投资人的身份考察其方案及选手在商业意识与技术实力方面的能力，决定是否进行“投资”将作为竞赛评判的基本主线。

二、比赛要求本次工程创新竞赛，要求参赛队在市场需求分析或行业预测中发现商业机会，综合运用所学自动化、机电、信息、管理等知识，设计开发一款能够规模化上市的创新产品。

2016年工程创新赛项选题■环境监测■人体健康及康复■家居机器人■运动及娱乐■智能硬件（*对于参赛学校评比中选送的特别优秀的方案与作品，也可在以上主题之外自行选题。

）产品应具备：●良好的市场前景●可行的商业模式●核心竞争力应与自动化、信息等技术相关●能够被大规模生产制造●创新思想和产品，未见相关报道研发所采用软、硬件无品牌和型号限制（竞争厂商产品限制参见“其他”一节第三条）。

参赛队可根据方案设计的技术要求自行选择。

（一）初赛要求：参赛选手需要在初赛阶段完成商业计划书和产品的设计，内容由参赛队自行发挥，包括但不限于：●从市场角度分析为什么要研发这款创新产品？●从赢利模式角度分析为什么该产品值得投资？●从技术角度分析这款产品为什么能够获得竞争优势？●完成所有技术相关的设计图纸。

●完成原型机的初步开发，并演示大赛组委会在设立的分赛区中组织相关专家对参赛方案进行预审，从产品的创新性、实用性、可行性、市场前景、方案成熟度等方面进行综合评价，选出具有初步投资价值的产品和方案进入分赛区比赛。

2016年全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛ITEM 1 过程控制赛项样题本样题是为了让参赛队伍了解2016年过程控制赛项的工艺对象及控制要求。

参赛队伍根据本样题的要求进行仪表及控制系统的初步设计。

在仿真对象发布后，具体物性参数、工艺参数、设备参数将给出，再进行详细设计，并提供上机练习调试。

在完成基本控制设计的基础上，提倡从生产优化、节能、安全等多角度进行方案设计与实施。

在正式比赛时，将得到一份正式赛题。

正式赛题与样题在物性参数、工艺参数、设备参数、对象特性、控制要求、评分考查点及扰动类型等方面会有10-30%的差异。

一、工艺描述某反应工艺过程如下图所示：该反应过程是原料A与原料B，在催化剂C的作用下，生成主产物D和副产物E的过程。

反应方程式如下所示：主反应：2A + B —＞D副反应：A + B —＞ E其中，主反应生成物D是所需产品，而副反应生成物E是杂质。

主副反应均为强放热反应。

为了获得较高转化率，采用A物料过量的工艺。

成品转化率计算公式为D / B * 100%。

正常工况时的工艺过程如下：物料A与物料B分别由A进料泵、B进料泵输送进入混合罐V101（立式圆罐）内混合。

混合物料经预热器E101升温后，进入反应器R101进行反应，反应所需的催化剂C由催化剂输送泵P103从反应器顶部加入。

在反应过程中，反应放热强烈，因此R101需要使用夹套用冷却水进行冷却。

反应温度、停留时间、反应物料浓度及混合配比最终影响产品D的转化率。

反应体系气相压力对温度敏感，在冷却失效产生的高温条件下，过高的气相压力将使反应器有爆炸的风险。

因此，在反应器顶部设一路抑制剂。

当反应压力过高危及安全时，通入抑制剂F。

该抑制剂会使催化剂C迅速中毒失活，从而迅速中止反应。

冷却水被反应器加热后形成的热水通往E101预热器对进料进行预热,回收一部分热量，多余的热水通往公用工程。

R101反应器底部出口物料含有产品D、杂质E，催化剂C、以及未反应的原料A和少量原料B。

2015年西门子杯全国大学生工业自动化挑战赛工程应用型赛项初赛样题电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。

随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。

目前电梯控制主要由PLC（可编程逻辑控制器）实现，现代的电梯控制除了需要满足基本的载客运货功能，还需要在保证安全的前提下，自动地、智能地制定最优的响应策略、运行速度等。

一、电梯模型介绍1. 电梯模型电梯模型主要包括：电梯整体（包括轿厢、电机、限位开关、急停按钮、重启按钮等等）、各个楼层按钮（上行按钮、下行按钮、指示灯等等）、电梯内部设备（轿厢开门按钮、轿厢关门按钮、指示灯等）等。

电梯模型采用一列三层结构：单层高度3.1米，整体高度12.7米。

如下图所示：电梯模型由PLC全自动控制。

2. 设计参数3. 输入输出数据（1）发往控制器的数字量数据（2）控制器输出的数字量数据二、控制任务1. 基本功能根据不同楼层客户需求，即时响应，实现自动平层、开关门、超重提示、实现上下限位，层门联锁保护等，并根据不同的需求实现合理的响应。

2. 运行（异常）状态监测在电梯整个运行过程中，监测状态参数以及各种反馈信号等，确保电梯稳定运行。

在故障情况下，制定相应的安全策略。

三、比赛要求大赛以一个虚拟的控制工程项目为背景展开。

大赛组委会作为甲方发布模糊的控制工程招标需求，各参赛队伍以乙方身份，根据甲方提出的控制任务，进行工程技术方案设计，并以甲方工程承包商的身份进入现场实施控制工程项目。

大赛综合考察参赛选手系统分析能力、系统设计能力以及系统实施能力。

参赛选手在理解被控对象的基础上，完成：1. 工程方案设计参赛队伍向大赛组委会提交工程方案设计文件后方可参加初赛。

工程方案设计主要内容包括：（1）系统分析，包括甲方需求分析、对象特性分析、安全分析等；（2）控制系统设计，包括控制逻辑、控制回路、控制算法等的选择及理由（3）控制系统选型，包括PLC、IO卡件、通讯网络的选择，并表达出各单元之间的信号连接；（4）控制方案经济效益分析。

2016年西门子杯全国大学生工业自动化挑战赛设计开发型赛项高校组初赛赛题赛题——锅炉控制。

要求根据所提供的工艺对象，通过分析其对象动态特性，设计系统控制方案，现场实施并投入运行。

一、被控对象描述1. 工艺流程赛题的被控对象是流程工业领域常见的自然循环锅炉。

锅炉是用于生产蒸汽的装置，生产的蒸汽用于发电和提供热能。

去大气软化水经给水泵P1101泵出，分成两路，一路给水去减温器E1101，与过热蒸汽换热，然后与另一路给水混合进入省煤器E1102。

去减温器E1101的锅炉给水用于调整过热蒸汽的温度，同时也对锅炉给水进行预热。

正常工况时，大部分锅炉给水直接流向省煤器，小部分锅炉给水流向减温器。

省煤器E1102由多段盘管组成，燃料燃烧产生的高温烟气自上而下通过管间，与管内的锅炉给水换热，回收烟气中的余热，并使锅炉给水进一步预热。

被烟气加热成饱和水的锅炉给水全部进入汽包V1102，再经过对流管束和下降管进入锅炉水冷壁，吸收炉膛辐射热在水冷壁里变成汽水混合物，然后返回汽包V1102进行汽水分离。

锅炉汽包为卧式圆筒形承压容器，内部装有给水分布槽、汽水分离器等。

汽水分离是汽包的重要作用之一，汽包V1102顶部设放空阀XV1104，分离出的饱和蒸汽再次进入炉膛F1101进行汽相升温，成为过热蒸汽。

出炉膛的过热蒸汽进入减温器E1101壳程，进行温度微调并为锅炉给水预热，最后以工艺所要求的过热蒸汽压力、过热蒸汽温度输送给下游生产过程。

过热蒸汽出口管线上设开关阀XV1105。

燃料经由燃料泵P1102泵入炉膛F1101的燃烧器，空气经变频鼓风机K1101送入燃烧器。

燃料与空气在燃烧器混合燃烧，产生热量使锅炉水汽化。

燃烧产生的烟气带有大量余热，对省煤器E1102中的锅炉给水进行预热。

烟气经由烟道，靠烟囱的抽力抽出，通入大气。

锅炉的典型控制包括：（1）燃烧控制，需要控制燃料和空气的配比，以达到充分燃烧；（2）给水控制，需要与蒸汽产量匹配，以控制锅炉汽包内水的储量；（3）过热蒸汽出口压力控制，要求能够根据负荷的变化控制蒸汽压力；（4）过热蒸汽出口温度控制，需要根据工艺要求精确控制蒸汽温度。

2016年全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛ITEM6工业网络赛项(试)赛题工业通信网络连接现场设备、控制器、人机界面（HMI ）、监控系统及企业管理系统，是工业生产系统中信息的传输通道，是生产系统稳定安全运行的重要基础。

工业网络赛项题目以西门子实际项目为背景，要求根据所提供的工厂描述和技术需求，完成工程设计方案及现场实施、调试任务，培养工业通信网络的需求分析能力、设计能力、实施能力和调试能力。

一、工厂描述某工厂通信网络主要由控制中心和生产线两个层次构成。

该工厂共6条生产线，每条为直线形，长约300米左右，各条生产线之间首尾相接。

各条生产线与控制中心之间通过有线方式进行通信。

该工厂具有一套AGV (Automated Guided Vehicle)传输系统，其中包括5台AGV 小车，从生产线1至生产线6沿环形轨道运行。

AGV 小车均以无线方式与各条生产线进行通信。

控制中心的视频服务器需要对每辆AGV 小车上普通IP 摄像头的视频进行监控，同时控制中心PLC （作为PROFINET I/O 控制器）需要与AGV 小车内PROFINET I/O 设备之间进行实时数据交换。

控制中心另设综合监控系统，能够同时访问视频及控制数据。

工厂布置示意图如图1所示。

PN IO 视频服务器控制中心综合200米300米300米300米300米300米300米20米（AGV图1 工厂布置示意图工厂网络可划分为，汇聚层网络（包含控制中心、生产线主交换机）、接入层网络（用以连接无线接入点AP设备）、无线覆盖接入网络与移动AGV小车内终端网络，网络层次结构如图2所示，图2 工厂网络层次结构简图AGV小车基本结构可参考图3所示示意图，内含普通IP摄像头（基本带宽占用为3Mbit/s）及PROFINET I/O 设备、交换机和无线客户端，通过无线客户端接入生产线无线网络。

图3 AGV小车基本结构示意图二、上机设备配置●西门子交换机：SCALANCE XM408-8C；●西门子无线模块（无线接入点AP及客户端）：SCALANCE W761、SCALANCE W721；●西门子PLC S7-1200，作为PROFINET I/O 控制器；●西门子PLC S7-1200，作为PROFINET I/O 设备；●IP摄像头；●视频服务器和综合监控系统可采用普通计算机。

2016年全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛ITEM2逻辑控制赛项【样题】电梯是宾馆、商店、住宅、多层厂房等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。

随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。

目前电梯控制主要由PLC（可编程逻辑控制器）实现，除了需要满足基本的载客运货功能，还需要在保证安全的前提下，自动地、智能地制定最优的响应策略、运行速度等。

本赛项以电梯行业为背景，要求参赛选手按照现实工程项目的实施流程来完成对电梯的控制。

具体地，比赛以西门子S7-1200系列PLC为控制系统，电梯仿真模型为被控对象，从项目前期方案文档、项目工程/程序开发及项目现场执行调试三方面进行考察，不仅能提高学生的逻辑思维能力，还可培养学生在较为复杂环境下，综合应用所学知识对控制科学与工程及相关领域现实问题进行分析、处理和解决，面对社会和环境的各种变迁具有较强的调节和适应能力，具有应对危机与突发事件的初步能力。

一、被控对象描述1.对象模型对象模型分为电梯模型与用户行为模型两项。

电梯三维模型主要包括：电梯整体（包括轿厢、电机、限位开关，等）、各个楼层按钮（上下行呼梯按钮及指示灯，等）、电梯内部设备（轿厢开关门按钮、轿厢选层按钮及指示灯，等），等等。

电梯模型采用多部多层结构，其外形及示意图如下所示：图1：电梯模型外形示意图图2：电梯模型原理示意图bfce图3：七段数码管电梯模型中各IO参数均可与PLC通过现场总线相连，实施自动控制。

用户行为模型指软件系统将模拟各楼层出现的用户数量以及每位用户对电梯的操作行为，如每一名用户按下期望到达的目标楼层按钮。

用户行为模型可以模拟现实情况下大量用户使用电梯时的具体用例，从而观察PLC所控制的电梯的行为是否符合要求。

2.设计参数二、控制系统配置被控对象通过PROFIBUS DP总线网络与控制系统进行通讯。

大赛所使用的控制器标准配置为SIMATIC S7-1200系列PLC★，以及西门子TIA Portal 软件系统。

2016年西门子杯全国大学生工业自动化挑战赛ITEM3运动控制赛项样题一、赛项介绍运动控制赛项主要面向自动化、机电一体化、装备制造等专业方向的参赛选手，着重于参赛选手运动控制系统方面能力的培养。

本赛项通过实际使用运动控制设备完成规定控制任务并结合现场答辩的方式，来着重考察参赛选手对运动控制系统理论知识的掌握程度和灵活运用的能力，以及对于典型运动控制系统实际调试的熟练程度。

本赛项所采用的运动控制器为实际生产中广泛采用的西门子SIMA TIC 315T控制器，驱动部分则采用了通用性强、性能出众的SINAMICS S120系列驱动产品。

这两者的结合使用，可轻松满足运动控制系统对响应速度、定位精度、同步精度等方面内容的要求。

本赛项分为初赛和决赛两个环节。

其中，初赛环节采用完成不同规定任务的方式进行比赛，该环节着重考查参赛选手运动控制系统的基本调试能力。

决赛环节控制对象为一经过抽象后的实际生产设备，控制方案需要参赛选手根据控制要求自行设计，该环节要求选手不仅仅具备驱动器的调试能力，还需要具备一定的方案设计和控制程序编写能力。

决赛环节还设置了笔试环节和方案答辩环节，在这两个环节中，会对参赛选手的运动及控制理论基础知识及其系统分析和程序设计的思路进行考查，从而更好的反映出参赛选手的综合素质。

二、运动控制系统描述1. 设备组成运动控制系统主要由电气箱(运动控制器、控制单元、整流单元、电机模块、变压器、手操盒等)与被控对象(伺服电机、减速箱、同心圆盘对象包、物料卷绕对象包)组成。

2. 设备清单2.1 控制系统设备清单：2.2调试软件及硬件：STEP 7 V5.5可编程控制器调试软件S7-Technology V4.2 T系列可编程控制器调试软件STARTER运动控制器调试软件WinCC Advacnced v13或更高版本人机界面组态软件调试用计算机、通讯电缆与测量仪器2.3 对象模型清单：带刻度圆盘大、小各一个圆盘用同步带两根铝质安装背板物料卷绕对象包3. 对象模型描述对象模型- 同心圆盘共一大一小两个圆盘，各由一部电机驱动。

1. 在工业自动化中，PLC代表什么？A. 个人电脑B. 可编程逻辑控制器C. 物理逻辑控制器D. 程序逻辑控制器2. 以下哪种传感器通常用于检测温度？A. 光电传感器B. 温度传感器C. 压力传感器D. 位移传感器3. 工业机器人的核心部件是什么？A. 控制器B. 传感器C. 执行器D. 伺服电机4. SCADA系统主要用于什么？A. 数据分析B. 过程控制C. 网络安全D. 软件开发5. 在自动化系统中，PID控制器中的“P”代表什么？A. 比例B. 积分C. 微分D. 功率6. 以下哪种通信协议常用于工业自动化？A. HTTPB. TCP/IPC. ModbusD. SMTP7. 机器人编程中，示教编程是什么意思？A. 通过编程语言编写程序B. 通过手动操作机器人记录轨迹C. 通过传感器自动编程D. 通过网络远程编程8. 工业自动化中的HMI代表什么？A. 高性能机器接口B. 人机界面C. 硬件管理接口D. 高速机器接口9. 以下哪种技术用于提高工业机器人的精确度？A. 机器学习B. 视觉系统C. 无线通信D. 数据存储10. 在自动化系统中，反馈控制的主要目的是什么？A. 提高速度B. 减少成本C. 保持稳定性D. 增加产量11. 工业自动化中的DCS代表什么？A. 分布式控制系统B. 数据控制系统C. 动态控制系统D. 数字控制系统12. 以下哪种传感器用于检测液位？A. 温度传感器B. 液位传感器C. 压力传感器D. 流量传感器13. 在自动化系统中，伺服电机的主要作用是什么？A. 提供动力B. 控制精度C. 存储数据D. 传输信号14. 工业自动化中的FCS代表什么？A. 现场总线控制系统B. 功能控制系统C. 频率控制系统D. 反馈控制系统15. 以下哪种技术用于工业机器人的路径规划？A. 机器学习B. 人工智能C. 运动控制D. 数据分析16. 在自动化系统中，安全继电器的主要作用是什么？A. 提高效率B. 保护设备C. 存储数据D. 传输信号17. 工业自动化中的EtherCAT是一种什么？A. 编程语言B. 通信协议C. 传感器类型D. 执行器类型18. 以下哪种技术用于工业机器人的力控制？A. 视觉系统B. 力传感器C. 温度传感器D. 位移传感器19. 在自动化系统中，PLC的输入模块通常用于什么？A. 接收信号B. 发送信号C. 存储数据D. 处理数据20. 工业自动化中的OPC代表什么？A. 开放平台通信B. 操作平台控制C. 输出平台通信D. 优化平台控制21. 以下哪种传感器用于检测气体浓度？A. 气体传感器B. 温度传感器C. 压力传感器D. 湿度传感器22. 在自动化系统中，伺服放大器的主要作用是什么？A. 提供动力B. 控制精度C. 存储数据D. 传输信号23. 工业自动化中的M2M代表什么？A. 机器对机器B. 模块对模块C. 手动对机器D. 机器对模块24. 以下哪种技术用于工业机器人的碰撞检测？A. 视觉系统B. 力传感器C. 温度传感器D. 位移传感器25. 在自动化系统中，PLC的输出模块通常用于什么？A. 接收信号B. 发送信号C. 存储数据D. 处理数据26. 工业自动化中的IoT代表什么？A. 互联网B. 物联网C. 信息网D. 工业网27. 以下哪种传感器用于检测振动？A. 振动传感器B. 温度传感器C. 压力传感器D. 位移传感器28. 在自动化系统中，伺服驱动器的主要作用是什么？A. 提供动力B. 控制精度C. 存储数据D. 传输信号29. 工业自动化中的CNC代表什么？A. 计算机数控B. 控制网络计算C. 通信网络控制D. 计算机网络控制30. 以下哪种技术用于工业机器人的视觉引导？A. 视觉系统B. 力传感器C. 温度传感器D. 位移传感器31. 在自动化系统中，PLC的CPU模块通常用于什么？A. 接收信号B. 发送信号C. 存储数据D. 处理数据32. 工业自动化中的MES代表什么？A. 制造执行系统B. 管理执行系统C. 模块执行系统D. 机器执行系统33. 以下哪种传感器用于检测湿度？A. 湿度传感器B. 温度传感器C. 压力传感器D. 位移传感器34. 在自动化系统中，伺服控制器的主要作用是什么？A. 提供动力B. 控制精度C. 存储数据D. 传输信号35. 工业自动化中的PLC编程语言不包括以下哪种？A. Ladder LogicB. Structured TextC. JavaD. Function Block Diagram36. 以下哪种技术用于工业机器人的轨迹优化？A. 机器学习B. 人工智能C. 运动控制D. 数据分析37. 在自动化系统中，PLC的电源模块通常用于什么？A. 接收信号B. 发送信号C. 存储数据D. 提供电源38. 工业自动化中的IIoT代表什么？A. 工业互联网B. 工业物联网C. 信息工业网D. 工业信息网39. 以下哪种传感器用于检测流量？A. 流量传感器B. 温度传感器C. 压力传感器D. 位移传感器40. 在自动化系统中，伺服系统的核心部件是什么？A. 控制器B. 传感器C. 执行器D. 伺服电机41. 工业自动化中的PLC编程软件不包括以下哪种？A. Siemens TIA PortalB. Rockwell Studio 5000C. MATLABD. Codesys42. 以下哪种技术用于工业机器人的任务规划？A. 机器学习B. 人工智能C. 运动控制D. 数据分析43. 在自动化系统中，PLC的通信模块通常用于什么？A. 接收信号B. 发送信号C. 存储数据D. 传输信号44. 工业自动化中的BMS代表什么？A. 建筑管理系统B. 电池管理系统C. 业务管理系统D. 基础管理系统45. 以下哪种传感器用于检测位置？A. 位置传感器B. 温度传感器C. 压力传感器D. 位移传感器46. 在自动化系统中，伺服系统的反馈装置通常是什么？A. 编码器B. 传感器C. 执行器D. 控制器47. 工业自动化中的PLC编程语言包括以下哪种？A. Ladder LogicB. PythonC. C++D. JavaScript48. 以下哪种技术用于工业机器人的协同作业？A. 机器学习B. 人工智能C. 运动控制D. 数据分析49. 在自动化系统中，PLC的扩展模块通常用于什么？A. 接收信号B. 发送信号C. 存储数据D. 扩展功能50. 工业自动化中的WMS代表什么？A. 仓库管理系统B. 工作管理系统C. 网络管理系统D. 无线管理系统51. 以下哪种传感器用于检测压力？A. 压力传感器B. 温度传感器C. 流量传感器D. 位移传感器52. 在自动化系统中，伺服系统的控制策略不包括以下哪种？A. 位置控制B. 速度控制C. 力控制D. 温度控制53. 工业自动化中的PLC编程语言包括以下哪种？A. Ladder LogicB. PythonC. C++D. JavaScript54. 以下哪种技术用于工业机器人的故障诊断？A. 机器学习B. 人工智能C. 运动控制D. 数据分析55. 在自动化系统中，PLC的模拟量输入模块通常用于什么？A. 接收模拟信号B. 发送模拟信号C. 存储模拟数据D. 处理模拟数据56. 工业自动化中的APS代表什么？A. 高级计划系统B. 自动计划系统C. 应用计划系统D. 分析计划系统57. 以下哪种传感器用于检测速度？A. 速度传感器B. 温度传感器C. 压力传感器D. 位移传感器58. 在自动化系统中，伺服系统的控制模式不包括以下哪种？A. 位置模式B. 速度模式C. 力模式D. 温度模式59. 工业自动化中的PLC编程语言包括以下哪种？A. Ladder LogicB. PythonC. C++D. JavaScript60. 以下哪种技术用于工业机器人的路径优化？A. 机器学习B. 人工智能C. 运动控制D. 数据分析61. 在自动化系统中，PLC的数字量输入模块通常用于什么？A. 接收数字信号B. 发送数字信号C. 存储数字数据D. 处理数字数据62. 工业自动化中的ERP代表什么？A. 企业资源计划B. 工程资源计划C. 电子资源计划D. 环境资源计划63. 以下哪种传感器用于检测加速度？A. 加速度传感器B. 温度传感器C. 压力传感器D. 位移传感器64. 在自动化系统中，伺服系统的控制参数不包括以下哪种？A. 位置参数B. 速度参数C. 力参数D. 温度参数答案：1. B2. B3. A4. B5. A6. C7. B8. B9. B10. C11. A12. B13. B14. A15. C16. B17. B18. B19. A20. A21. A22. B23. A24. B25. B26. B27. A28. B29. A30. A31. D32. A33. A34. B35. C36. A37. D38. B39. A40. D41. C42. B43. D44. A45. A46. A47. A48. B49. D50. A51. A52. D53. A54. A55. A56. A57. A58. D59. A60. A61. A62. A63. A64. D。

2015年西门子杯全国大学生工业自动化挑战赛设计开发型赛项初赛赛题赛题——反应器控制。

要求根据所提供的工艺对象，通过分析其对象动态特性，设计系统控制方案，现场实施并投入运行。

一、被控对象描述1. 工艺流程所选被控对象为过程工业常见的反应器系统，属于连续反应过程。

反应过程为反应物A与反应物B发生反应，生成产物C。

反应开始后由冷却水进行冷却。

其工艺流程图如下：FV1203该连续反应系统以反应物A与反应物B，在反应温度70.0℃下进行反应，反应的产物为C。

反应设备包括：反应器，反应器耐压约2.5MPa。

为了安全，要求反应器在系统开、停车全过程中压力不超过1.5 MPa。

反应器压力报警上限组态值为1.2 MPa。

反应过程主要有两股连续进料。

第一股是反应物A，FI1201为进料流量，FV1201是进料阀；第二股是反应物B，FI1203为进料流量，FV1203是进料阀；反应器内主产物C重量百分比浓度在图中指示为AI1201，反应温度为TI1201，液位为LI1201。

反应器出口流量为FI1202，由出口阀FV1202控制其流量。

反应器出口为混合液，由产物C与未反应的A、B组成。

反应器冷却水入口流量为FI1105，由阀FV1105控制流量。

2. 开车步骤1．初始化检查，系统处于开车前状态，确认所有阀门处于关闭状态。

2．开FV1201约50%，开始进料。

3．开FV1203约50%，开始进料。

4．液位LI1201上升，物料开始反应，当反应器温度达到45℃时，调节冷却水进料确保反应器温度缓慢上升。

5．当液位上升至80%左右，打开出口阀门FV1202。

6. 反应器正常运行时，确保反应器温度、压力、液位、产品组份和出口流量均维持在工艺要求范围内。

同时，确保反应器处在安全、稳定的生产工况。

二、控制任务1、进料流量及比例控制反应器共有两股连续进料。

要求选手设计控制系统克服每股进料的流量扰动。

同时，需要保证两股物料以一定比例进料。

2018年“西门子杯”中国智能制造挑战赛（原全国大学生工业自动化挑战赛）连续过程设计开发赛项【样题】本样题是为了让参赛队伍了解2018年连续过程设计开发赛项的工艺对象及控制要求。

参赛队伍根据本样题的要求进行开车步骤、仪表及控制系统的初步设计。

在仿真对象发布后，具体物性参数、工艺参数、设备参数将给出，再进行详细设计，并提供上机练习调试。

在完成基本控制设计的基础上，提倡从先进控制、生产优化、节能、安全等多角度进行方案设计与实施。

在正式比赛时，将得到一份正式赛题。

正式赛题与样题在物性参数、工艺参数、设备参数、对象特性、控制要求、评分考查点及扰动类型等方面会有10-30%的差异。

一、工艺描述某反应工艺过程如下图所示：该放热反应过程在催化剂C的作用下，原料A与原料B反应生成主产物D和副产物E，反应方程式如下：主反应： 2A + B —＞ D副反应： A + B —＞ E其中，主生成物D是所需产品，副生成物E是杂质，主、副反应均为强放热反应。

为了获得较高的反应转化率，采用原料A过量的工艺。

正常工况下工艺过程如下：原料A与原料B分别由原料A进料泵、原料B进料泵输送进入混合罐V101（立式圆罐）内混合，混合物料经预热器E101升温后，进入放热反应器R101进行反应，反应所需的催化剂C，由催化剂C 输送泵P103从反应器顶部加入。

在反应过程中，反应放热强烈，因此反应器R101采用夹套式水冷却。

反应转化率与反应温度、停留时间、反应物料浓度及混合配比有关，反应体系气相压力对温度敏感，在冷却失效产生的高温条件下，过高的气相压力使反应器有爆炸的风险。

在反应器顶部设一路抑制剂，当反应压力过高危及安全时，通入抑制剂F，使催化剂C迅速中毒失活，从而中止反应。

冷却水吸收反应器的放热量形成热水，热水通往E101预热器对进料进行预热，以回收一部分热量，多余的热水通往公用工程。

反应器R101底部出口生成物含有产品D、杂质E，催化剂C、以及未反应的原料A和少量原料B，为了回收原料A，在反应器下游设置闪蒸罐V102，将混合生成物（D+E+C+A+B）中过量的原料A分离提纯。

2015ITEM3运动控制赛项样题2015年西门子杯全国大学生工业自动化挑战赛ITEM3运动控制赛项样题（版本1.0）（经专家组出题会议讨论发布）一、对象描述●对象1、旋转运动定位与同步两个圆盘，一大一小，前后放置。

●对象2、直线运动定位与同步两条同步带，一长一短形成内外圈，由电机带动。

●对象3、模拟缠绕打标装置其中，对象1用于分赛区竞赛，对象2、3用于总决赛竞赛，其中对象3的任务作为附加赛题。

附加任务在规定赛题在参赛队伍水平相当无法决出名次时启用。

以上示意图仅为说明题目难度与复杂度水平，实际对象可能会有局部增、减。

二、任务要求1.分赛区竞赛任务要求：针对对象1的任务：●任务A：将其中一个转盘实现定位，从当前位置到达指定的起始位置，然后再转运定位到新的指定位置。

要求在上位机软件界面上设置相应的按钮，在起始位置定位时，可通过按钮实现点动就位。

●任务B：主动轮从起始位置随机转运一定角度或圈数停止，从动轮转相同的角度或圈数并跟踪到相同位置。

●任务C:主、从动轮模拟时钟、分钟指针，一个转一圈，另一个转30度，直到重新重合后，再反向运行。

●任务D：主动轮与从动轮相差一个随机角度静止。

主动轮以一定角速度转动，当主、从轮上标志重合时，从动轮跟踪主动轮以相同的速度转动。

●任务E:主、从动轮重合就位。

主动轮从静止到指定速度按要求的加速度升、降速度，从动轮同步跟踪。

主动轮的运动变化包括加、减速及正反转，其速度曲线由专家组现场抽签决定，现场公布以上任务形式，请参考动画演示。

2.总决赛竞赛任务要求：针对对象1的任务：对转动轴施加负载，负载的变化由PLC程序控制。

负载变化曲线未知，由专家组现场确定。

依据转动轴的速度曲线判断控制效果。

针对对象2的任务：●任务A：内、外圈上的标志从随机位置开始运动，实现两者重合。

●任务B：内外圈转动时，实现内、外圈上标志在水平时的直线跟踪，以及两端的角速度跟踪。

以上任务形式，请参考动画演示。

2015年西门子杯全国大学生工业自动化挑战赛工程应用型赛项初赛样题电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。

随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。

目前电梯控制主要由PLC（可编程逻辑控制器）实现，现代的电梯控制除了需要满足基本的载客运货功能，还需要在保证安全的前提下，自动地、智能地制定最优的响应策略、运行速度等。

一、电梯模型介绍1. 电梯模型电梯模型主要包括：电梯整体（包括轿厢、电机、限位开关、急停按钮、重启按钮等等）、各个楼层按钮（上行按钮、下行按钮、指示灯等等）、电梯内部设备（轿厢开门按钮、轿厢关门按钮、指示灯等）等。

电梯模型采用一列三层结构：单层高度3.1米，整体高度12.7米。

如下图所示：电梯模型由PLC全自动控制。

2. 设计参数3. 输入输出数据（1）发往控制器的数字量数据（2）控制器输出的数字量数据二、控制任务1. 基本功能根据不同楼层客户需求，即时响应，实现自动平层、开关门、超重提示、实现上下限位，层门联锁保护等，并根据不同的需求实现合理的响应。

2. 运行（异常）状态监测在电梯整个运行过程中，监测状态参数以及各种反馈信号等，确保电梯稳定运行。

在故障情况下，制定相应的安全策略。

三、比赛要求大赛以一个虚拟的控制工程项目为背景展开。

大赛组委会作为甲方发布模糊的控制工程招标需求，各参赛队伍以乙方身份，根据甲方提出的控制任务，进行工程技术方案设计，并以甲方工程承包商的身份进入现场实施控制工程项目。

大赛综合考察参赛选手系统分析能力、系统设计能力以及系统实施能力。

参赛选手在理解被控对象的基础上，完成：1. 工程方案设计参赛队伍向大赛组委会提交工程方案设计文件后方可参加初赛。

工程方案设计主要内容包括：（1）系统分析，包括甲方需求分析、对象特性分析、安全分析等；（2）控制系统设计，包括控制逻辑、控制回路、控制算法等的选择及理由（3）控制系统选型，包括PLC、IO卡件、通讯网络的选择，并表达出各单元之间的信号连接；（4）控制方案经济效益分析。

2010年第五届西门子杯全国大学生控制仿真挑战赛考题根据所提供的工艺对象，通过分析其对象动态特性，设计和实施完整的控制方案。

方案中需突出本次大赛主题“低碳、安全”。

一、被控对象描述1. 工艺流程介绍所选被控对象为工业领域广泛应用的自然循环锅炉。

经处理的软化水进入除氧器V1101上部的除氧头，进行热力除氧，除氧蒸汽由除氧头底部通入。

除氧的目的是防止锅炉给水中溶解有氧气和二氧化碳，对锅炉造成腐蚀。

热力除氧是用蒸汽将给水加热到饱和温度，将水中溶解的氧气和二氧化碳放出。

在除氧器V1101下水箱底部也通入除氧蒸汽，进一步去除软化水中的氧气和二氧化碳。

除氧后的软化水经由上水泵P1101泵出，分两路，其中一路进入减温器E1101与过热蒸汽换热后，与另外一路混合，进入省煤器E1102。

进入减温器E1101的锅炉上水走管程，一方面对最终产品（过热蒸汽）的温度起到微调（减温）的作用，另一方面也能对锅炉上水起到一定的预热作用。

省煤器E1102由多段盘管组成，燃料燃烧产生的高温烟气自上而下通过管间，与管内的锅炉上水换热，回收烟气中的余热并使锅炉上水进一步预热。

被烟气加热成饱和水的锅炉上水全部进入汽包V1102，再经过对流管束和下降管进入锅炉水冷壁，吸收炉膛辐射热在水冷壁里变成汽水混合物，然后返回汽包V1102进行汽水分离。

锅炉上汽包为卧式圆筒形承压容器，内部装有给水分布槽、汽水分离器等，汽水分离是上汽包的重要作用之一。

分离出的饱和蒸汽再次进入炉膛F1101进行汽相升温，成为过热蒸汽。

出炉膛的过热蒸汽进入减温器E1101壳程，进行温度的微调并为锅炉上水预热，最后以工艺所要求的过热蒸汽压力、过热蒸汽温度输送给下一生产单元。

燃料经由燃料泵P1102泵入炉膛F1101的燃烧器；空气经由变频鼓风机K1101送入燃烧器。

燃料与空气在燃烧器混合燃烧，产生热量使锅炉水汽化。

燃烧产生的烟气带有大量余热，对省煤器E1102中的锅炉上水进行预热。

2013年西门子杯全国大学生工业自动化挑战赛工程创新型竞赛组考题一、题目背景“中国智造”需要大量具备商业头脑、进取精神的技术型企业家。

为培养未来工业自动化及相关产品的研发人员、企业精英，本次大赛继续举办工程创新竞赛组。

本组竞赛的目的是为了培养研发型工程师的商业意识和产业化能力，帮助其掌握核心研发流程和管理方法，锻炼其综合运用管理、信息、自动化、机电等多学科技术的能力，从而帮助其成长为合格的自动化产品研发工程师。

本次工程创新竞赛，要求参赛选手以西门子小型自动化系统LOGO！智能逻辑控制器为核心，设计和研发一种小型产品（民用、工业用均可）。

该产品应能满足特定人群或特定领域的特定需求，且为目前市场上还未应用的创意产品，应具备良好的市场推广前景。

二、比赛要求大赛以一个虚拟的小型自动化OEM产品的研发为背景展开，着重培养和考查参赛队伍选手在产品研发方面的能力。

要求参赛团队具备敏锐的市场分析能力、缜密的商业策划能力、创新的技术研发能力以及优秀的产业化能力等。

大赛组委会组织专家作为投资人身份考察各参赛队伍以创业者的身份提交的产品设计方案来判断选手在商业意识与技术实力相结合的能力，以决定是否进行“投资”。

1、初赛要求：参赛选手需要在初赛阶段完成商业计划书和产品的设计，分别完成：●从商业角度分析为什么要研发这款产品？以及●从技术角度分析这款产品为什么能够获得商业成功？并且●完成所有技术相关的设计图纸。

大赛组委会组织投资专家与技术专家对参赛方案评审，从产品的创新性、实用性、可行性、市场前景、方案成熟度等方面进行综合评价，选出最具投资价值的20个优秀方案进入决赛。

进入决赛的队伍，将由组委会提供LOGO!供其完成产品样机的开发。

2、决赛要求：通过初赛的参赛队伍将获得组委会提供的LOGO!，在此基础上完成原型机的研发，以实物、仿真或动画视频等各种形式展示该产品的功能，接受并通过专家和大众评审。

同时，在决赛阶段进一步细化商业计划书，并向专家组成的投资人评审团进行商业计划阐述、接受评审团提问。