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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。
2015年西门子杯全国大学生工业自动化挑战赛ITEM2逻辑控制赛项决赛赛题电梯是高层宾馆、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、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。
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图3：交流双速电梯拖动系统bfce图4：七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3. 输入输出数据I O列表详见附录。
二、控制任务1. 单部电梯基本功能根据不同楼层客户需求及时响应，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。
具体地，应具备如下功能：1）电梯初始化比赛开始时，电梯模型会给出自动运行信号，示意比赛开始，控制程序需要在收到该信号后，进行必要的初始化工作，完成后使电梯位于基站（即一层）待命，并返回准备就绪信号以确认。
2）集选控制集选控制是指在信号控制的基础上把召唤信号集合起来进行有选择的应答。
电梯在运行过程中可以应答同一方向所有层站呼梯信号和轿厢内的选层指令信号，并自动在这些信号指定的层站平层停靠。
2016年西门子杯中国智能制造挑战赛2016年“西门子杯”中国智能制造挑战赛ITEM6工业网络赛项(试) 决赛竞赛规则2016年“西门子杯”中国智能制造挑战赛ITEM6工业网络赛项(试) 决赛竞赛规则一、总则1. 大赛以公平、公正、公开为原则，以参赛队伍是否遵循实际工业项目设计及实施过程为考核标准。
2. 大赛组委会作为甲方发布工业网络工程项目需求，各参赛队伍以乙方身份，根据甲方需求，完成工程方案设计和实施任务。
大赛主要考察参赛选手的通讯需求分析能力、工业网络系统的设计能力和实施能力。
3. 工程方案设计主要内容包括:(1)系统分析(厂区布局分析、通讯需求分析等);(2)网络结构设计(设计网络结构图并说明设计理由);(3)系统设备选型(交换机、无线接入点、无线客户端、控制器等的选型，说明所选设备与网络功能实现的对应关系);(4)工程实施方案(网络结构实施方案、网络功能实现步骤、通讯验证方法等)。
4. 工程项目实施包括以下几部分内容:(1)制作工业以太网线，完成工业网络系统连接;(2)对交换机、无线模块进行配置;(3)系统调试，完成甲方的工业网络功能需求;(4)系统验收，向甲方展示已实施的工业网络，并接受甲方对工业网络系统功能的评估。
5. 大赛组委会和总决赛组委会只保证比赛环境正常可用。
比赛现场不再针对交换机配置、使用等基础问题进行技术支持，此部分作为比赛考核内容之一，参赛队员自行分析解决。
6. 正式比赛期间，指导教师不得进入比赛现场。
如有不听规劝者，将取消其所带领参赛队的比赛资格。
比赛期间原则上不允许以任何原因离开赛场，如有特殊原因，需要边裁或巡检陪同。
12016年“西门子杯”中国智能制造挑战赛ITEM6工业网络赛项(试) 决赛竞赛规则二、决赛竞赛规则1. 参赛队需在指定日期和地点参加决赛的现场比赛。
2. 决赛环节由“决赛笔试”、“现场实施”与“方案答辩”三部分组成，“方案答辩”仅用于遴选特等奖获奖队伍。
全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛ITEM2逻辑控制赛项样题高校组近年来，工业自动化领域的发展越来越受到人们的关注。
为了培养优秀的工业自动化人才，提高我国工业自动化技术水平，西门子公司举办了全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛。
其中，ITEM2逻辑控制赛项是该赛事中的重要环节，对于参赛选手来说，这是一次展示自己技术能力的绝佳机会。
ITEM2逻辑控制赛项样题要求参赛选手在规定时间内，设计并实现一个自动化控制系统。
参赛选手需要运用所学的理论知识，结合实际情况，规划动作流程并编写控制程序。
在比赛过程中，选手需要面对各种可能出现的问题，进行调试和修正，使得整个系统能够稳定运行。
这不仅对参赛选手的技术能力提出了较高的要求，也考验了他们的团队合作和解决问题的能力。
逻辑控制是工业自动化领域中的一项核心技术，它通过对输入信号进行逻辑运算和判断，对输出信号进行控制，实现对工业过程的自动化控制。
在现代工业生产中，逻辑控制技术广泛应用于各种自动化设备和生产线，能够有效提高生产效率，减少人力和物力资源的浪费。
因此，掌握逻辑控制技术对于工业自动化人才来说非常重要。
在ITEM2逻辑控制赛项中，选手所面临的挑战不仅仅是设计一个系统，更重要的是要考虑到系统的可靠性和稳定性。
在现实生产环境中，往往会出现各种干扰因素和故障，例如电压波动、传感器故障等，这些都可能对系统的正常运行产生影响。
因此，选手需要在设计控制系统时充分考虑到这些问题，并采取相应的措施来保证系统的鲁棒性。
同时，选手在比赛中还需要具备一定的创新能力。
虽然赛题给出了明确的要求和指导，但选手也可以在此基础上进行改进和创新。
他们可以优化控制算法，提高系统的响应速度和精度；他们可以设计智能化的控制策略，使系统能够自动调整参数和适应不同的工况；他们还可以通过与其他团队的合作，共同解决问题和互相学习，推动自动化技术的发展。
总之，全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛ITEM2逻辑控制赛项样题是对参赛选手技术能力和团队合作能力的全面考察。
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。
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
65432
1
轿厢
轿厢
引导轮
曳引电动机
轿厢关门到位轿厢门驱动电机轿厢开门到位
上端站第二限位上端站第一限位
下端站第一限位下端站第二限位
上平层传感器下平层传感器
基站
图2：电梯模型原理示意图
b
f
c
e
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。
其中，工程组态软件为STEP7 Professional V13，HMI软件为WINCC Professional V13。
其主要配置如下表。
★本赛项允许参赛队伍自带西门子其它小型控制器，如S7-200、S7-200SMART、S7-300等系列PLC或LOGO!控制器参加。
注意，自带控制器的参赛队伍需自行完成接线，以及自行保证所带PLC、PC及相关软硬件的可靠性，同时在比赛完成后，还需保证将现场比赛环境复原无误。
三、任务及要求
1.单部电梯任务
1）基本功能
根据不同楼层客户需求及时响应，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。
具体地，应具备如下功能：
1）电梯初始化
比赛开始时，电梯模型会给出自动运行信号示意比赛开始，控制程序需要在收到该信号后，进行必要的初始化工作，并返回准备就绪信号以确认。
例如，使电梯位于基站（即一层）待命。
2）集选控制
集选控制是指在信号控制的基础上把召唤信号集合起来进行有选择的应答。
例如，电梯在运行过程中可以应答同一方向所有层站呼梯信号和轿厢内的选层指令信号，并自动在这些信号指定的层站平层停靠。
电梯运行响应完所有呼梯信号和选层指令信号后，停在最后一次运行的目标层待命。
3）开关门控制
电梯门会根据当前电梯的状态、轿厢门的状态、呼梯信号、选层信号及光幕信号状态等，合理的进行相应的响应。
例如，当门未全关时，如有光幕信号，须优先响应，保持电梯门打开；当电梯平层开门后，延时关闭，且此时间可修改；在持续按住开门按钮时，电梯门延时关闭功能失效。
4）启停控制
根据电梯主电路完成按时间原则的启动、停止过程。
当电梯平层时，需要依时间原则依次触发三级制动减速，待平层后，切断上行、下行接触器，抱闸停车。
5）运行监控
在运行过程中，需要始终对当前运行方向、当前楼层（采用七段数码管显示）进行实时监控与显示。
通常，乘客会根据当前电梯运行方向及电梯门是否打开进行判断后上车。
仅当无呼叫指令时，运行方向指示无指向。
6）错误指令消除
针对选层指令中可能存在的人为误操作进行相应的优化。
例如，当电梯到达最远端层站（比如六层）
将要反向时，轿厢内原有登记的所有后方选层指令（比如三层）全部消除；短时间内连按两次选层指令的按钮，该选层信号就被取消；禁止反向登陆，即：电梯上行过程中，如电梯运行超过了三层，三层以下的楼层按钮均禁止响应。
7）待载休眠
电梯无指令时或外登记超过一段时间后，轿厢内照明、风扇自动断电。
但在接到指令或召唤信号后，又会自动重新上电投入使用。
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。
当有出现异常状态时，输出信号至故障指示灯。
具体地，应具备如下功能：1）超载保护
电梯超载时，故障指示灯闪烁，并保持开门状态，电梯不允许起动。
2）终端越程保护
电梯的上下终端都装有终端减速开关、终端限位开关，以保证电梯不会越程。
3）开关门保护
如果电梯持续关门一段时间后，尚未使门锁闭合，电梯就会转换成开门状态，故障指示灯常亮。
如果电梯在持续开门一段时间后，尚未收到开门限位信号，电梯就会变成关门状态，并在门关闭后，响应下一个召唤和指令。
4）运行保护
为安全起见，在门区外或电梯运作中，设定电梯不能开门。
2.WINCC监控画面
要求能够实现对电梯运行状况的实时监控，所需包含的内容有：
1）整个电梯系统当前状态，包含故障、风扇、照明状态指示，以及关键传感器信号状态指示；
2）当前电梯运行方向及所在楼层；
3）当前呼叫情况汇总，包括各楼层呼梯信号、轿厢内选层信号。
3.初赛任务
初赛任务在包含以上两项任务（任务1 & 2）的基础上，还有如下要求：
并联控制
并联运行是两台电梯共享厅外召唤信号，并能够按照预先设定的调配原则自动地调配某台电梯去应答厅外召唤信号。
针对两部电梯实施并联控制，满足常见不同应用场合下电梯的控制策略切换。
4.决赛任务
决赛任务在包含以上两项任务（任务1 & 2）的基础上，还有如下要求：
电梯群控
针对多部多层电梯实施联合控制，满足常见不同应用场合下集群电梯的控制策略切换。
具体来讲，需要考虑三方面因素：
1）乘客平均候梯时间；
2）乘客平均乘梯时间；
3）系统整体能耗。
四、其他
1.正式比赛过程中，如发现并确认赛题存在技术问题时，可经专家组讨论后予以适当的弥补措施。
2.各参赛队对赛题有技术疑问时，可与大赛组委会秘书处沟通，大赛技术组会在不影响公开、公正、公平
原则的基础上予以相应的解释。
3.本样题仅针对上机比赛部分，只为说明竞赛任务的范围与难度水平，各参赛队可依据任务描述开展相关
准备工作。
