2016年西门子杯全国大学生工业自动化挑战赛
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
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：。
最新全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛工程设计文件资料
4）运行保护
为安全起见，在门区外，系统设定不能开门。
在非检修状态，电梯运行过程中，如果连续运行了运行时间限制器规定的时间后，其中没有平层开关动作过，系统就认为检测到钢丝绳打滑故障，所以就停止轿厢的一切运行，直到断电复位或转到检修状态时，才能恢复正常运行。
3）错误指令消除
当电梯到达最远层站将要反向时，原来所有后方登记的指令全部消除。连按2次错误指令的按钮，该等级的信号就被取消。
4）开门延时/关门保护
无司机运行时，电梯到站自动开门后，延时若干时间自动关门。在关门过程中，当安装在轿厢门口的光电信号或机械保护装置探测到有人或物体在此区域时，立即重新开门。
5）待载休眠
2015年全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛工程设计文件
ITEM2逻辑控制赛项
参赛队伍名称：
参赛学校名称：
2015年6月28日
一、方案设计依据、范围及相关标准
1、方案设计依据
（1）全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛逻辑控制赛项高校组初赛赛题及初赛细则；
（2）六层电梯逻辑控制仿真及设备用户手册等；
（3）SIMATIC S7-1200使用手册及产品目录。
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。
2、方案设计范围
本逻辑控制功能包括：六层电梯的单部电梯基本功能（集选控制、开关门控制、错误指令消除、开门延时/关门保护、待载休眠），单部电梯运行（异常）状态监测（超载保护、终端越程保护、开关门保护、运行保护），集群电梯的群控实现等。并在SIMATIC S7-1200 PLC上完成控制算法组态及SIMATIC WINCC上完成监控环境组态，建立PLC和WINCC之间的通讯连接。
工业通信网络赛项
2016年全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛
工程设计文件
ITEM6 工业网络赛项（试）
参赛队伍名称：XXXXXXXX
参赛学校名称：XXXXXXXX
年月日
一、方案设计依据（如相关知识、标准、工具、方法等）
二、系统分析（包括厂区布局分析、通信需求分析等）
三、网络结构设计（设计网络结构图并说明设计理由）
四、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）
五、工程实施方案（网络结构实施方案、网络功能实现步骤、通信验证方法等）。
西门子杯全国大学生过程控制仿真挑战赛设计方案第I页
西门子杯全国大学生过程控制仿真挑战赛设计方案第I页西门子杯全国大学生过程控制仿真挑战赛设计方案第I页西门子杯全国大学生过程控制仿真挑战赛1 被控对象工艺流程概述............................................................................ .. (1)2 系统设计............................................................................ .. (3)2.1 DCS系统概述............................................................................ (3)2.2 系统软件安装设置............................................................................ .. (3)2.3 硬件结构及网络层次............................................................................ . (4)3 控制方案设计............................................................................ (6)3.1 进料流量控制方案............................................................................ .. (6)3.1.1 比值控制系统特点............................................................................ .. (6)3.1.2 比值控制系统主动量的选择............................................................................ .63.1.2 进料流量的变比值控制方案............................................................................ .63.1.4 控制器规律的选择............................................................................ .. (9)3.1.5 比值控制系统中控制器正、反作用的选择 (9)3.2 反应器料位控制方案............................................................................ .. (10)3.2.1 串级控制系统的特点............................................................................ .. (10)3.2.2 反应器料位串级控制系统............................................................................ (10)3.2.3 串级控制系统中主、副控制器规律的选择 (11)3.2.4 串级控制系统中主、副控制器正、反作用的选择 (12)3.3 反应温度及升温速率控制方案............................................................................ .123.3.1 模糊分程控制方案............................................................................ (12)3.3.2 模糊控制系统的参数设计............................................................................ (15)3.3.4 具有压力补偿的反应釜温度控制 (15)3.4 反应器压力安全控制及联锁保护 (17)3.5 反应器组分控制............................................................................ . (18)3.6 开车步骤顺序控制............................................................................ (19)4 结论............................................................................ . (21)附录............................................................................ .. (22)基于PCS7的带搅拌釜式反应器系统的控制方案的带搅拌釜式反应器系统的控制方案1 被控对象工艺流程概述被控对象工艺流程概述所选被控对象为过程工业常见的带搅拌釜式反应器（CSTR）系统，属于连续反应过程。
2016辽宁普通高校本科生西门子杯中国智能制造挑战赛学生获奖名单年
杨杰夫、邱云飞、杨荣杰 张康、曲传馥、耿浩 王建美、包伟驰、沈岩 李泊岑、罗俊 贾泓运、毛伟、祝梦强 唐世勇、潘信桂 杨凡、赵鹏飞、王松 陈向明 张童、黄程侃、韩丰泽 卢煜杰、邱士茂、刘迪 罗成涛、秦颖展 木仁、朱亮、宋佳宇 钱堃、赵恩蒙 林佰凤 向广兴 程岩、孙洪博 杨鑫、黄书阳、刘焕鑫 宋振鹏 杨晨、马辛六、许鹤腾 刘奕葶 陈聖达、程凯、倪旭祥 王鹏飞、胡家龙 马旭东、高阳、蔡平星 苏倡、袁英芝
1
33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56
沈阳建筑大学 大连海洋大学 沈阳工学院 沈阳工学院 沈阳大学 大连民族大学 辽宁石油化工大学 沈阳城市建设学院 沈阳建筑大学 沈阳工学院 沈阳建筑大学 大连民族大学 大连民族大学 沈阳建筑大学 大连工业大学 辽宁大学 沈阳城市建设学院 沈阳工学院 沈阳工学院 沈阳建筑大学 大连东软信息学院 沈阳建筑大学 沈阳大学 鞍山师范学院
பைடு நூலகம்
ITEM2逻辑控制赛项 ITEM2逻辑控制赛项 ITEM2逻辑控制赛项 ITEM2逻辑控制赛项 ITEM2逻辑控制赛项 ITEM2逻辑控制赛项 ITEM2逻辑控制赛项 ITEM2逻辑控制赛项 ITEM2逻辑控制赛项 ITEM3运动控制赛项 ITEM3运动控制赛项 ITEM1过程控制赛项 ITEM1过程控制赛项 ITEM2逻辑控制赛项 ITEM2逻辑控制赛项 ITEM2逻辑控制赛项 ITEM2逻辑控制赛项 ITEM2逻辑控制赛项 ITEM2逻辑控制赛项 ITEM2逻辑控制赛项 ITEM2逻辑控制赛项 ITEM2逻辑控制赛项 ITEM2逻辑控制赛项 ITEM3运动控制赛项
2
附件1：
2016年辽宁省普通高等学校本科大学生“西门子杯”中国智能制造挑 战赛学生获奖名单
XX大学生科技创新竞赛类别认定管理办法
XX大学生学科与技能竞赛类别认定管理办法（2016年制定）为进一步发挥大学生学科与技能竞赛活动在学校人才培养中的重要作用，充分调动全校师生参与学科竞赛的积极性和主动性，实现大学生学科与技能竞赛管理工作科学化、规范化、制度化。
根据我校实际，突出学科与技能竞赛的“高水平化、动态调整、分类奖励”三大原则，特制定本办法。
一、学科与技能竞赛的类别设置与遴选范围本办法将学科与技能竞赛分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类五个类别，相应的遴选范围如下：1. Ⅰ类：联合国教科文组织或其他国际学术团体组织的在某学科具有重要影响力的国际性高水平学科与技能竞赛以及由国家部委及其所属司、局行政主管部门主办的国家级高水平学科与技能竞赛。
2. Ⅱ类：国家部委及其所属司、局各指导委员会、行业部门、社会团体、行业协会、企事业单位主办的全国范围的竞赛以及与前者水平相当的较高水平学科与技能竞赛。
3. Ⅲ类：省级政府及其各厅、局、委行政主管部门主办的竞赛以及与前者水平相当的学科与技能竞赛。
Ⅰ类、Ⅱ类赛事的省级或区域赛事对应问题？4. Ⅳ类：省级各厅、局、委指导委员会、行业部门、社会团体、行业协会、企事业单位主办的全省范围的学科与技能竞赛。
5．Ⅴ类：学校发文组织的学科与技能竞赛（即校级竞赛）。
校内竞赛设置一般要求对接相应的省市、国家级竞赛。
页脚内容1二、学科与技能竞赛类别库的设置校学科与技能竞赛组委会（以下简称组委会）依据学科与技能竞赛的遴选范围并结合学科与技能竞赛的影响力、学校学科专业布局对Ⅳ类及以上的竞赛进行认定，并建立《XX学科与技能竞赛类别库》（以下简称类别库）。
1. 《类别库》每两年根据学科与技能竞赛的开展情况予以调整和更新。
2. Ⅰ类和Ⅱ类竞赛原则上由组委会直接认定入《类别库》，Ⅲ类和Ⅳ类通过“二级学院申报、专家评议、组委会认定”的程序入《类别库》。
3. 二级学院申报的拟入库竞赛的主题和内容应贴近本学院的学科和特色。
三、学科与技能竞赛类别的遴选程序1.各二级学院填写《XX学科与技能竞赛类别认定表》，并提供相关支撑材料上报组委会办公室（教务处实践教学科）。
自动化学院参赛师生全力备战“西门子杯”全国大学生工业自动化挑战赛
［７］ 刘宇峰 ， 夏海华 ， 孙建华 ， 等． 西 藏灵 菇乳 对肿 瘤 的 抑制 作 用 ［ Ｊ ］ ． 畜牧兽医科技信息 ， ２ ０ ０ ５ ， １ ０（ ６ ） ： ５ ６— ５ ７ ．
［８］ 李丽秋 ， 王 春敏 ． 宋淑贤． 西 藏 灵 菇 奶 对 抗 生 素 相 关 性 腹 泻 小 鼠肠 道 菌 群 的 调 整 作 用 ［ Ｊ ］ ．中 国 微 生 态 学 杂 志 ， ２ ０ ０ ４ ，
２ １ （ ３ ）： １ ８ ０ —１ ８ １ ， １ ８ ５ ．
ｌ ２ １ ３ １ ４
（ 责任编 辑
柴
智）
・
简讯 ・ 自动 化 学 院 参 赛师 生全 力 备 战“ 西 门子 杯 ＂
全 国 大 学 生 工 业 自 动 化 挑 战 赛
北京 联合 大学 自动化 学 院 自从 ２ ０ １ ３年 ４月 １ ９ 日组 织召开 ２ ０ １ ３年 “ 西 门子 杯 ” 全 国大 学生 工业 自
３ ６
北 京 联 合 大学 学 报
２ ０ ３年 ７月
［ 参考 文献 ］
张 列兵 ， 程 涛 ．开 菲尔 的 营养 特 性 及 保 健 作 用 ［ Ｊ ］ ．中 国乳 品工 业 ， １ ９ ９ ７ ， ２ ５ （ ３ ） ： ３ ６— ３ ８ ． 虎 砚颖 ， 黄 艾 祥 ．开 菲 尔 的保 健 功 能及 其 加 工 工 艺 ［ Ｊ ］ ．中 国食 物 与 营 养 ， ２ ０ ０ ７ ， １ ８ （ ４ ） ： ４ ５— ４ ６ 刘宇峰 ， 王金英 ， 曲晓军． 西藏灵菇菌的菌相菌学的研究 ［ Ｊ ］ ． 中 国乳 品工 业 ， ２ ０ ０ ５ ， ９ （ ３ ３ ） ： ３ ５— ３ ９ ． 周剑忠． 藏灵菇 微生物 分子 生态分 析及微囊 化发 酵剂 的研究 ［ Ｄ ／ Ｏ Ｌ ］ ． ２ ０ ０ ５—１ ２—０ １ ［ ２ ０ １ １—１ ０一 Ｏ １ ］ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ ｗ ｗ ｗ ．
- 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
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。
2. 开车步骤
（1）启动前检查所有的阀门、泵、鼓风机均处于关闭状态。
（2）打开汽包顶部放空阀XV1104。
（3）启动给水泵P1101，确保锅炉上水管线畅通，使给水流量达到最小流量要求。
（4）建立汽包水位，使其维持在50%左右。
（5）确保烟道畅通，启动鼓风机K1101。
（6）启动燃料泵P1102，确保燃料管线畅通，为锅炉点火。
（7）当汽包压力达到1.5MPa左右时，关闭汽包顶部放空阀XV1104。
（8）打开过热蒸汽出口管线开关阀XV1105，确保过热蒸汽出口管线畅通，使过热蒸汽出口温度和压力继续上升。
（9）当过热蒸汽出口温度、过热蒸汽出口压力均维持在工艺要求范围内时，提升负荷。
锅炉正常运行时，确保过热蒸汽出口温度、出口压力和出口流量均维持在工艺要求范围内。
同时，确保锅炉处在安全、稳定的生产工况。
二、控制任务
1. 满足生产指标的考虑
在过热蒸汽出口流量稳定的前提下，保证过热蒸汽出口压力和出口温度维持在工艺要求范围之内。
所有操作要保证有序进行，工况要保持全程稳定，并要充分考虑生产过程中可能出现的异常工况。
2. 满足节能指标的考虑
出于对效能、环境等因素的考虑，要求在控制系统设计和实施中对燃料用量等能耗指标予以充分考虑。
3. 满足生产安全的考虑
在控制系统的设计要确保锅炉生产安全。
4. 贴近真实工业现场的要求
从生产单元冷态起，手动开车，按照开车步骤依次将控制回路投用，保证开车稳步进行，保证系统无扰投运。
三、比赛要求
大赛以一个实用的控制工程项目为背景，大赛组委会作为甲方发布工程项目的控制需求，各参赛队伍以乙方身份，根据甲方对于安全、稳定、绿色生产的要求，完成工程方案设计，并进入现场实施工程项目。
大赛将综合考察参赛选手的系统分析能力、系统设计能力和系统实施能力。
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（包括控制需求分析、对象特性分析、工艺流程分析、系统安全要求等）。
（2）基础控制系统及开车顺序控制系统的设计（包括控制回路、控制算法、被控变量、操纵变量、控制规律、阀门特性、顺序逻辑、安全保障等功能设计，并说明设计理由）。
（3）安全系统的设计（包括声光报警、安全联锁、紧急停车、安全仪表等功能设计，并说明设计理由）。
（4）系统设备选择（包括控制器、测量变送装置、执行机构，DCS规模、IO模块配置、仪表盘、控制柜、配电装置等）与系统连接，用工程语言进行明确阐述。
（5）工程方案实施（包括控制方案组态及仿真测试、监控环境组态、监控系统操作说明、响应曲线及性能分析等）。
（6）经济效益分析。
工程设计文件模板参见附件1 《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工程设计文件》。
2. 工程现场实施
工程现场实施包括以下4部分内容：
（1）系统连接——完成集散控制系统与锅炉之间的信号连接。
（2）控制组态——在SIMATIC PCS7上完成DCS应用组态，包括控制算法组态和监控界面组态。
（3）系统调试——完成控制系统调试、投运，包括控制器的参数整定。
（4）系统交工验收——向甲方提交已实施的方案，接受甲方对系统性能的评估。
参赛队伍按照控制任务要求，控制系统平稳投运后，大赛组委会组织现场评判，评判标准参见《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评分规则》。
四、其他
1. 赛题无标准答案，鼓励各参赛队在满足赛题基本要求的前提下创新。
2. 大赛过程中发现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. 赛题公布之前，任何人不能以任何方式泄露本文件的内容。