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
西门子杯中国智能制造挑战赛
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ITEM4 工程创新赛项
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ITEM1过程控制赛项样题 高校组
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。
西门子杯样题
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。
全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛工程设计文件
图 1 理想速度曲线 在系统的制动段，既要对减速度进行必要的控制，以保证舒适感，又要严格地按电梯运 行的速度和距离的关系来控制，以保证平层的精度。在系统的转速降至 120r/min 之前，为了 使两者得到兼顾，采取以加速度对时间控制为主，同时根据在每一制动距离上实际转速与理 论转速的偏差来修正加速度给定曲线的方法。 电梯的运行是通过轿厢和楼层的输入信号及行程信号进行控制的。系统接收输入信号后 输出一个信号来对电梯进行运行控制。由于输入信号是随机的，所以控制系统采用随机逻辑 控制。当系统接收一个输入信号后，以逻辑控制为基础，根据电梯的运行状态对不同的输入 信号做出相应的反应来控制电梯的下一步运行。 3、系统安全分析 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。而近来网络上接二连三出现的电梯故障致人死亡的事故，更把人们的目光聚集在 了电梯的安全问题上。 电梯安全系统一般由机械安全装置和电气安全装置两大部分组成，但是机械安全装置往 往也需要电气方面的配合的联锁，才能保证电梯安全运行。梯的安全性除了在结构的合理性、 可靠性，电气控制和拖动的可靠性方面充分考虑外，还针对各种可能发生的危险，设置专门 的安全装置。 1）防超越行程的保护 为防止电梯由于控制方面的故障，轿厢超越顶层或底层端站继续运行，必须设置保护装 置以防止发生严重的后果和结构损坏。防止越程的保护装置一般是由设在井道内上下端站附 近的强迫换速开关、限位开关和极限开关组成。防止越程的保护装置只能防止在运行中控制 故障造成的越程，若是由于曳引绳打滑、制动器失效或制动力不足造成轿厢越程，该保护装 置无能为力。 2）防超载运行保护
障情况下，制定相应的安全策略。具体地，应包含但不限于如下功能： 1）超载保护 轿厢载荷超过设定值时，电梯不响应沿途的层站召唤，按登记的轿内指令行使。电梯超
2016年西门子杯全国大学生工业自动化挑战赛
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)样题
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。
(完整版)通用机电2016国赛试题一1
依据提供的“ FR -D700 使 速斜坡时间为 0s
4 器参数设 用手册”，完成参数设置
3）电机的额定功率是 25W
3）： ___________________________
置
4）电机额定电压是 220V
4）： ___________________________
5）仅在停止时可写入参数
手动部件
2016 年全国职业院校技能大赛中职组
“天煌”杯通用机电设备安装与维护
竞 赛 试 题
（一）
二〇一六年六月 ? 江苏 无锡
注意事项
1. 任务完成总分为 100 分，任务完成总时间为 5 小时。
2. 参赛队应在 5 小时内完成任务书规定内容。比赛时间到，选手应立即停止操作，根据裁判要求离开比赛场地，不得延误。
功能要求 通过操作控制柜“扩展模块”的“ HL1”红色指示灯、“ HL2”绿色指示灯、“ SA1”旋钮等元件及实训平台的“急停”按钮，能 实现 下列功能： ①开机 HL1 红灯闪烁（ 0.5Hz，占空比 50%）， HL2 绿灯亮， H 蜂鸣器报警 3s 后停止； ②检测程序在“ SA1”旋钮为“关”的条件下启动有效； ③点动操作触摸屏上的 X+/Y+/X-/Y- 按钮直到到达左 / 右极限位开关处，且极限位置开关的状态在触摸屏的“信息化管理界面 三” 有显示； ④将“ SA1”旋钮拨到“开”位置→按下“ SB1”按钮→二维送料部件的 X 轴移动到设定位置（ 10～100mm），并在触摸屏“信息 化 管理界面三”实时显示 X 轴的当前位置； ⑤将“ SA1”旋钮拨到“开”位置→按下“ SB2”按钮→二维送料部件的 Y 轴移动到设定位置（ 20～200mm），并在触摸屏“信息 化 管理界面三”实时显示 Y 轴的当前位置； ⑥按下“急停”按钮，所有执行机构停止，并在触摸屏“信息化管理界面三”有报警信息显示（急停按钮已按下，请谨慎操作！）。 将“ SA1”旋钮拨到“关”位置→按下“复位”按钮→二维送料部件回到原点。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
盘面带有刻度指示。
大、小圆盘均由伺服电机驱动。
对象模型- 物料卷绕
物料卷绕系统主要由放卷圆盘、张力传感器、张紧装置、编码器辊、牵引辊和收卷圆盘几部分组成。
其中收卷圆盘与放卷圆盘由伺服电机驱动，牵引辊由步进电机驱动。
4. 设计参数
设备参数：
对象模型尺寸：
5. 输入点
手操盒DIO0 ~ DIO15输入点与对象模型的外部参考点检测全部接入到运动控制系统控制单元。
三、任务要求
3.1初赛任务要求- 同心圆盘
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。
要求在指定位置手动设置参考点。
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、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。
本任务具体动作示意，可参考动画演示。
（如不能打开如下图片，请参考样题下载页面的图片链接：样题【圆盘同步】动态图片）
圆盘同步-样题.gif
说明:
初赛所有规定任务只能使用SINAMICS S120驱动器自带功能完成，不可与T-CPU结合使用来完成规定任务。
3.2决赛任务要求- 物料卷绕
任务：
通过对收放卷圆盘进行控制，保证物料以稳定的张力和线速度进行卷绕。
说明：
1)设备结构与参数参见对象模型描述与对象模型尺寸。
2)收卷与放卷均由伺服电机进行驱动。
3)牵引辊由步进电机驱动。
4)张紧装置为手动调节物料张紧程度的机械装置，无法进行自动调节。
5)物料张力与物料运行速度应可任意设定。
6)需要使用触摸屏进行操作，触摸屏应能至少完成如下功能：
∙卷绕设备启动/停止操作
∙收卷电机、放卷电机、牵引电机状态显示
∙驱动器报警确认
∙实际张力显示
∙张力设定显示
∙实际物料运行速度显示
∙物料运行速度设定显示
∙收卷侧物料实际直径显示
∙放卷侧物料实际直径显示
7)对张力控制实现方式不做要求。
四、其他
1.本文件中所示题目均为上机操作环节样题。
2.正式比赛过程中如果对赛题存在技术问题时，经专家组讨论，提出适当的弥补措施。
3.各参赛队对赛题有技术疑问时，在不影响公开、公正、公平原则的基础上，大赛组委会秘书处负责解
释。
4.以上所有题目均为样题，主要为说明竞赛任务的范围与难度水平，供参赛队参考。
初赛正式比赛题目
将在比赛当日提供。
决赛时会对物料张力与物料运运行速度等参数做详细规定。
5.在方案设计、制订过程中指导教师可以参与指导。
现场实施调试过程，需参赛队员自行完成，指导教
师不得进场操作与指导。
6.。