2015年全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛设计开发型赛项总决赛赛题

2014年西门子杯全国大学生工业自动化挑战赛工程设计文件工程应用型赛项高校组参赛队伍名称：XXXXXXXX参赛学校名称：XXXXXXXX年月日一、方案设计依据、范围及相关标准二、系统分析（包括甲方需求分析、对象特性分析、系统安全分析等）三、控制系统设计（包括控制逻辑、控制回路、控制算法等的选择，开机、停机等控制逻辑以流程图表达）一、控制逻辑流程图二、控制回路三、控制算法的选择双馈机组风电场控制系统采用PI控制和HCC算法。

1、PI控制算法：发电机并网时的变桨系统功率控制功率控制系统如下图所示，它由两个控制环组成外环是功率控制环，根据发电机实际功率值调整发电机的电流设定值。

内环是一个功率伺服环，它通过转子电流控制器对发电机转差率进行控制，使发电机功率跟踪功率给定值。

如果功率低于额定功率值，这一控制环将通过改变转差率，进而改变桨叶桨距角，使风轮获得大功率。

如果功率参考值是恒定的，电流参考值也是恒定的。

变滑差发电机主要控制与输出功率成正比的转子电流。

控制器向转子电流控制器发送要求电流基准值，然后实际转子电流会与基准值比较进而做相应调整，使用IGBT 作为直流开关，用转子电流控制单元的外部转子电阻的PWM 可获得转子电流。

切换频率接近3kHz，这使得平均外部电阻在0 到100%之间几乎连续可调，发电机的转差率相应地能够从0.6%（转子自身电阻）到10%（转子电阻为自身电阻与外接电阻之和）之间连续变化。

当功率变化即转子电流变化时，PI 调节器迅速调整转子电阻，使转子电流跟踪给定值，如果从主控制器传出的电流给定值是恒定的，它将保持转子电流恒定，从而使功率输出保持不变。

与此同时，发电机转差率却在作相应的调整以平衡输入功率的变化。

2、HCC算法：HCC 算法是一种人工智能算法，可用于寻找未知函数的极大值点。

该算法最基本的思想是连续地对控制对象应用一系列规则、约束，同时检验自身的输出，确保输出逐步接近极大值。

如果利用HCC 算法寻找风力发电机组的输出功率极大值，根据偏航误差角与电机功率关系来控制偏航电机动作，可精确地实现偏航控制。

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。

2012年全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛-工程创新型竞赛组题目讲解各位老师，各位同学你们好。

我是西门子公司中国研究院高科技企业化中心工程师，今天由我来为大家讲解2012年全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛工程创新型竞赛组的题目。

首先欢迎大家参加2012年全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛，本次大赛由教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会、西门子中国有限公司和中国系统仿真学会联合主办，根据大赛侧重点的不同，一共设置了三个竞赛组：工程应用型，设计开发型和工程创新型。

这其中，工程创新型竞赛组只在面向全国高校在读学生征集具备创新性和可行性的多点触摸人机界面及其相关控件的设计方案。

众所周知，多点触控在手机等消费电子领域已经得到了广泛的应用，带给人们巨大地想象力和创造力。

但是，如果将这一技术引入以严谨苛刻著称的工业界那又将会引发一场怎样的变革。

我们根据多点触控在工业自动化领域的五个潜在应用场景，设置了五个竞赛题目。

接下来我会分别对这五个不同的题目进行讲解，结合具体的实例，来帮助老师和铜须门更好的了解这些应用场景，以及在进行多点触摸人机界面及其相关控件设计的时候需要达到的基本要求。

工程创新型竞赛组题目一：机器人/机械手/加工工具操作工业潜在应用场景：操作人员运用多点触摸技术控制机器人，机械手，或者加工刀具通过在三维空间的运动来完成一些复杂的工业生产任务。

举例来说，在机械加工领域，操作人员使用多点触控模式，用多个手指操作多个触摸控件，从而可以同时控制加工刀具和加工零件在多轴多平面的组合运动。

具体来说，一个手指的前移或者后退代表加工刀具的上升或者下降。

另外拇指和食指的组合运动则代表了加工零件在加工平面的平移或者旋转。

这样的组合运动方式，保证了加工刀具和加工零件之间运动的相互协调，从而提高了机械加工的效率以及机械加工的精度。

对于这个竞赛题目的设计要求：第一，需要支持多轴多平面不同的运动方式，例如上升、下降、平移、或者旋转。

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。

2015年全国职业院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试（总时间：240分钟）工作任务书场次号工位号注意事项一、本任务书共17页，如出现缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，进行任务书的更换。

二、在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装和电气维修的安全操作规程。

电气安装中，低压电器安装按《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范（GB50254-96）》验收。

三、不得擅自更改设备已有器件位置和线路，若现场设备安装调试有疑问，须经设计人员（赛场评委）同意后方可修改。

四、竞赛过程中，参赛选手认定竞赛设备的器件有故障，可提出更换，器件经现场裁判测定完好属参赛选手误判时，每次扣参赛队3分；若因人为操作损坏器件，酌情扣5-10分；后果严重者（如导致PLC、变频器、伺服等烧坏），本次竞赛成绩计0分。

五、所编PLC、触摸屏等程序必须保存到计算机的“D: \工位号”文件夹下，工位号以现场抽签为准。

六、参赛选手在完成工作任务的过程中，不得在任何地方标注学校名称、选手姓名等信息。

请按要求在4个小时内完成以下工作任务：一、按“标签打印系统控制说明书”，设计电气控制原理图，并按图完成器件选型计算、器件安装、电路连接（含主电路）和相关元件参数设置。

二、按“标签打印系统控制说明书”，编写PLC程序及触摸屏程序，完成后下载至设备PLC及触摸屏，并调试该电气控制系统达到控制要求。

三、参考X62W铣床电气原理图，排除X62W铣床电气控制电路板上所设置的故障，使该电路能正常工作，同时完成维修工作票。

标签打印系统控制说明书一、标签打印系统运行说明标签打印系统是用于工业、商业、超市、零售业、物流、仓储、图书馆等需要的条形码、二维码等标签制作，具有采用准确控制、高速运行、一体制作等要求的系统，如图1所示。

上色喷涂电机打码机标签A 点B 点M3入料口C 点上色电机热封滚轮电机M3D 点图1 标签打印系统结构示意图标签打印系统由以下电气控制回路组成：打码电机M1控制回路【M1为双速电机，需要考虑过载、联锁保护】。

2015年全国职业院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试（总时间：240分钟）工作任务书场次号工位号注意事项一、本任务书共17页，如出现缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，进行任务书的更换。

二、在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装和电气维修的安全操作规程。

电气安装中，低压电器安装按《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范（GB50254-96）》验收。

三、不得擅自更改设备已有器件位置和线路，若现场设备安装调试有疑问，须经设计人员（赛场评委）同意后方可修改。

四、竞赛过程中，参赛选手认定竞赛设备的器件有故障，可提出更换，器件经现场裁判测定完好属参赛选手误判时，每次扣参赛队3分；若因人为操作损坏器件，酌情扣5-10分；后果严重者（如导致PLC、变频器、伺服等烧坏），本次竞赛成绩计0分。

五、所编PLC、触摸屏等程序必须保存到计算机的“D: \工位号”文件夹下，工位号以现场抽签为准。

六、参赛选手在完成工作任务的过程中，不得在任何地方标注学校名称、选手姓名等信息。

请按要求在4个小时内完成以下工作任务：一、按“混料罐系统控制说明书”，设计电气控制原理图，并按图完成器件选型计算、器件安装、电路连接（含主电路）和相关元件参数设置。

二、按“混料罐系统控制说明书”，编写PLC程序及触摸屏程序，完成后下载至设备PLC及触摸屏，并调试该电气控制系统达到控制要求。

三、参考YL-ZX型X62W铣床电气原理图，排除X62W铣床电气控制电路板上所设置的故障，使该电路能正常工作，同时完成维修工作票。

混料罐系统控制说明书一、混料罐系统运行说明在炼油、化工、制药、水处理等行业中,将不同液体混合是必不可少的工序,而且这些行业中多为易燃易爆、有毒有腐蚀性的介质,不适合人工现场操作。

本混料罐系统设计借助PLC来控制混料罐,对提高企业生产和管理自动水平有很大的帮助,同时又提高了生产线的效率、使用寿命和质量,减少了企业产品质量的波动。

西门子杯不是你的普通比赛这是最聪明的人才在工业自动化世界中展示技能的游乐场想象一下，要求学生释放创造力，并用改变游戏的解决方案来解决化学、石油和制造业等行业的现实问题。

这不是你的"让我们完成它"之类的活动我们谈论的是设计和实施自动化系统，这些系统不仅能提高效率，而且能保证事物的安全性和可持续性。

这就像一款高考创新的游戏，只有最大胆最聪明的玩家才能在顶端出场。

如果你准备好带来你的A —游戏，向世界展示你是什么做的，那么抠上安全带因为西门子杯是魔法发生的地方！
同学们！想炫耀你在工艺行业自动化方面的技能吗？这份请愿书向全国所有大专院校团队开放。

你需要一组3 —5成员和至少一个教师顾问加入。

共有两轮：区域赛和全国总决赛。

在区域，你会得到一个问题要解决，并且需要处理一个项目提案。

顶级团队随后将进入全国总决赛，向行业专家和西门子代表介绍自己的解决方案。

这是展示你的才华，获得一些宝贵反馈的好机会！
胜利团队将获得一笔货币赠款、胜利的象征和在西门子实习以推进项目的前景。

论文为学生提供了一个将理论知识付诸实践的评台，解决现实世界的困境，增加他们接触工业专家的机会，并有可能激发他们在工业自动化领域的职业生涯。

西门子杯工艺行业自动化申请不仅培育了创新和创造力，而且为渴望在工艺行业追求职业的学生提供了宝贵的学习环境。

2015年全国大学生电子设计竞赛综合测评题综合测评注意事项（1）综合测评于2015年8月24日8:00正式开始，8月24日15:00结束。

（2）本科组和高职高专组的综合测评队共用此题。

（3）综合测评以队为单位采用全封闭方式进行，现场规则按《综合测评纪律与规定》执行。

（4）综合测评结束时，制作实物及《综合测评测试记录表》，由全国专家组委派的专家分别封存，交赛区保管。

多种波形产生电路使用题目指定的综合测试板上的555芯片、74LS74芯片和一片通用四运放324芯片，设计制作一个频率可变的可输出方波I、方波II、三角波、正弦波I、正弦波II的多种波形产生电路。

给出方案设计、详细电路图和现场自测数据波形(一律手写、3个同学签字、注明综合测试板编号)，与综合测试板一同上交。

1.设计制作要求使用555时基电路产生频率为20kHz-50kHz的方波I作为信号源；利用此方波I，可在四个通道输出4种波形：每通道输出方波II、三角波、正弦波I、正弦波II中的一种波形，每通道输出的负载电阻均为600欧姆。

2.五种波形的设计要求（1）使用555时基电路产生频率为20kHz-50kHz连续可调, 输出电压幅度为1V的方波I；（2）使用数字电路74LS74，产生频率为5kHz-10kHz连续可调，输出电压幅度为1V的方波II；（3）使用数字电路74LS74，产生频率为5kHz-10kHz连续可调，输出电压幅度峰峰值为3V的三角波；（4）产生输出频率为20kHz-30kHz连续可调，输出电压幅度峰峰值为3V的正弦波I；（5）产生输出频率为250kHz，输出电压幅度峰峰值为8V的正弦波II。

方波、三角波和正弦波输出波形应无明显失真（使用示波器测量时）。

频率误差不大于5%；通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%。

3．电源只能选用+10V单电源，由稳压电源供给。

不得使用额外电源。

4．要求预留方波I、方波II、三角波、正弦波I、正弦波II和电源的测试端子。

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。

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竞赛细则一、总则1.公平、公正、公开为原则，以参赛队现场实施效果为考核标准。

2.全国竞赛组委会以甲方的身份发布工程项目招标需求，各参赛队以乙方的身份，根据甲方提出的要求，进行项目方案设计，并以工程承包商的身份进入比赛现场实施。

全国竞赛组委会将组织专家就项目方案设计、项目系统开发和现场系统实施三个方面，对参赛队的系统分析、系统设计和系统实施能力进行综合考察。

3.项目方案设计内容：（1）系统分析，包括需求分析、对象特性分析、安全分析等。

（2）控制系统设计，包括控制回路、控制算法/策略、安全联锁等。

（3）控制系统选型，包括控制器、IO卡件、通讯网络等。

（4）系统实施说明，包括系统连接、系统安装、系统调试、系统投运等。

（5）经济效益分析，包括能耗、安全、环保等。

4.项目方案实施内容：（1）在SIMATIC S7-1200 PLC上，完成硬件组态和控制程序开发；在SIMATIC WINCC上，完成监控画面组态与开发；建立PLC和WINCC之间的通讯连接；（2）系统调试，包括控制器参数整定、故障排除、系统投运等；（3）系统验收，包括项目方案设计书、现场实施报告，接受甲方对系统性能的评估。

5.全国竞赛组委会和总决赛竞赛组委会只保证比赛设备正常可用，比赛现场不再对硬件组态、程序下载等基础问题作技术支持，参赛队需要自行分析解决问题。

6.参赛队需要自行携带电脑，作为系统的上位机，并自已负责设备的连接。

全国竞赛组委会和总决赛竞赛组委会提供的电脑仅作为备用机。

7.正式比赛期间，指导教师不得进入比赛现场。

不听规劝者将取消其所带领的参赛队的比赛资格。

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。

8.在现场比赛过程中，前十五分钟，指导教师可以通过手机（仅能通话）与参赛队员进行远程交流和指导，十五分钟后，所有参赛队员关闭手机等通讯设备。

2015 年全国大学生电子设计竞赛全国一等奖作品设计报告部分错误未修正，软件部分未添加竞赛选题：数字频率计（F 题）摘要本设计选用FPGA 作为数据处理与系统控制的核心，制作了一款超高精度的数字频率计，其优点在于采用了自动增益控制电路（AGC）和等精度测量法，全部电路使用P CB 制版，进一步减小误差。

AGC 电路可将不同频率、不同幅度的待测信号，放大至基本相同的幅度，且高于后级滞回比较器的窗口电压，有效解决了待测信号输入电压变化大、频率范围广的问题。

频率等参数的测量采用闸门时间为1s 的等精度测量法。

闸门时间与待测信号同步，避免了对被测信号计数所产生±1 个字的误差，有效提高了系统精度。

经过实测，本设计达到了赛题基本部分和发挥部分的全部指标，并在部分指标上远超赛题发挥部分要求。

关键词：FPGA 自动增益控制等精度测量法目录摘要 (1)目录 (2)1. 系统方案 (3)1.1. 方案比较与选择 (3)宽带通道放大器 (3)正弦波整形电路 (3)主控电路 (3)参数测量方案 (4)1.2. 方案描述 (4)2. 电路设计 (4)2.1. 宽带通道放大器分析 (4)2.2. 正弦波整形电路 (5)3. 软件设计 (6)4. 测试方案与测试结果 (6)4.1. 测试仪器 (6)4.2. 测试方案及数据 (7)频率测试 (7)时间间隔测量 (7)占空比测量 (8)4.3. 测试结论 (9)参考文献 (9)1. 系统方案1.1. 方案比较与选择宽带通道放大器方案一：OPA690 固定增益直接放大。

由于待测信号频率范围广，电压范围大，所以选用宽带运算放大器 OPA690，5V 双电源供电，对所有待测信号进行较大倍数的固定增益。

对于输入的正弦波信号，经过 OPA690 的固定增益，小信号得到放大，大信号削顶失真，所以均可达到后级滞回比较器电路的窗口电压。

方案二：基于 VCA810 的自动增益控制（AGC）。

2015年全国大学生电子设计竞赛试题f2015年全国大学生电子设计竞赛是一项旨在培养学生创新能力和实践技能的重要赛事。

试题F是该竞赛中的一个项目，通常涉及到电子设计、电路分析、编程以及系统实现等多个方面。

以下是对试题F的一般性描述和可能的解题思路：# 试题F概述试题F通常要求参赛者设计并实现一个具有特定功能的电子系统。

这个系统可能包括但不限于信号处理、数据采集、通信、控制等方面。

题目会给出具体的技术要求和性能指标，参赛者需要在规定的时间内完成设计、制作和调试。

# 设计要求1. 功能定义：明确系统需要实现的功能，如信号放大、滤波、模数转换等。

2. 性能指标：包括精度、速度、稳定性等，这些指标将决定设计的复杂度和难度。

3. 硬件选择：根据功能和性能要求选择合适的电子元件，如微控制器、传感器、放大器等。

4. 软件编程：编写控制硬件工作的程序，可能涉及嵌入式系统编程、信号处理算法等。

# 解题思路1. 需求分析：仔细阅读题目要求，理解系统需要完成的任务和性能指标。

2. 方案设计：根据需求分析结果，设计系统的整体架构和各个模块的功能。

3. 硬件设计：选择合适的硬件平台和元件，绘制电路原理图和PCB布局图。

4. 软件设计：编写系统控制软件，包括初始化程序、主控程序、数据处理算法等。

5. 系统实现：将设计转化为实际的硬件和软件，进行组装和调试。

6. 性能测试：对系统进行测试，确保满足题目要求的性能指标。

7. 文档编写：撰写设计报告，包括设计思路、实现过程、测试结果等。

# 注意事项- 创新性：鼓励参赛者在满足基本要求的前提下，进行创新设计。

- 实用性：设计的系统应具有实际应用价值，解决实际问题。

- 安全性：在设计和实现过程中，注意电路的安全性，避免短路、过载等风险。

- 环保性：在元件选择和材料使用上，考虑环保因素，减少对环境的影响。

# 结论2015年全国大学生电子设计竞赛试题F是一个综合性强、挑战性高的题目，它不仅考察参赛者的理论知识，更考验其动手能力和创新思维。

2016年全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛 ITEM4工程创新型竞赛组题目 1 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 2016年全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛 ITEM4工程创新型竞赛组题目 2 ● 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。 在分赛区竞赛中，参赛队伍进行产品原型机及方案的演示，由专家组选出最具投资价值的产品及方案进入总决赛。 注意，参加分赛区的参赛队员除提交方案外，必须携带原型产品（软、硬件）参与分赛区比赛。无原型产品的参赛队伍将被拒绝参赛。原型产品制作简陋，或无法实现产品核心功能，或无法证明技术可行性的参赛队将不能获得任何奖项。

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。