西门子挑战赛资料
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。
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。
西门子杯中国智能制造挑战赛
“西门子杯”中国智能制造挑战赛
智能制造工程设计与应用类赛项-信息化网络化方向
初赛上机练习注意事项
1、将交换机SCALANCE XM408、SCALANCE XB208或SCALANCE X208及无线模块SCALANCE W774、SCALANCE W734等所有网络模块的用户名和密码统一设置为：用户名：admin
密码：A_123456
2、禁止私自利用设备上的重置按钮对设备进行恢复出厂设置操作
为保护比赛设备，避免因重置不当影响设备功能，禁止私自利用设备上的重置按钮对设备进行恢复出厂设置操作。
如有必要需要由熟悉设备的分赛区教师进行恢复设备出厂设置操作。
注意：必须看到设备恢复出厂设置完成后（F灯灭，插网线的网口指示灯亮）后才能进行配置操作。
3、练习完成后注意：
清点每套设备配备的网线数目是否对，并交还给分赛区。
4、在Portal STEP 7中添加S7 1200时，必须选择如下配置：
●型号：CPU 1214C DC/DC/DC
●订货号：6ES7 214-1AG40-0XB0
●固件版本：V4.0
安装在S7 1200上的“信号板”AQ模块：
●名称：AQ 1x12BIT
●订货号：6ES7 232-4HA30-0XB0
5、无线模块的天线型号：ANT795-4MA。
2019年西门子杯中国智能制造挑战赛
2019年“西门子杯”中国智能制造挑战赛智能制造创新研发类赛项：自由探索方向设计方案模板参赛队伍编号：________________年月日以下模板为了便于方案评审使用，参赛队可在此基础上，根据情况自行增加条目和内容。
请注意排版条理清晰、便于审阅。
1.产品介绍用精炼的语言简要介绍创新产品的功能。
2.产品亮点请为新产品提炼出3个以内的产品亮点，展示产品的新颖性，与市场同类产品比较的创新点。
3.产品设计方案3.1.产品功能与核心价值（描述产品的功能的选择过程以及选择理由，凝练抽提产品的核心价值）3.2.产品数字化设计（使用工业设计软件SolidEdge来说明产品外观设计,并实现仿真）3.3.核心用户用例与工作原理介绍（说明用户使用该产品的关键场景，结合产品的核心价值来分析如何帮助提升用户的竞争力。
建议提供设计图纸，流程图，推荐采用多媒体等易懂的形式介绍）3.4.功能测试（针对支撑核心价值的产品功能，提出测试方案，包括技术指标和参数，需要现场、视频演示）3.5.用户体验设计或产品使用说明（对用户使用、人机交互和情感方面的考虑。
提供类似产品说明书，可以附件形式提交）4.商业计划书4.1.市场需求分析（围绕市场中存在哪些问题，问题背后有哪些市场需求等方面展开）4.2.市场前景预测（可以采用SWOT分析方法，建议采用权威组织或媒体的数据和结论来佐证）4.3.产品定位（目标客户定位，产品层次定位）4.4.产品定价策略（阐述定价原则，利润比例，并阐述理由）4.5.产品销售策略（比如直销或分销，零售或者网络营销，请说明选择理由）4.6.产品推广策略（结合市场活动，以及市场预算）5.产品技术说明5.1.核心技术实现解析（介绍如何实现各种产品功能，包含程序流程图，I/O列表，程序说明等。
需达到专利要求的可复制水平。
）5.2.技术竞争力说明（与潜在竞争产品的长期保持优势的实现及技术支撑，对可能存在的山寨的考虑）5.3.产品成本分析（请提供产品部件清单以及成本价格，说明针对潜在价格战的考虑）5.4.生产制造要点（如产品进行大规模生产的技术要点，针对工业4.0时代用户定制化和个性化生产的考虑）6.活动收获总结参加本次竞赛的收获和心得，分享一些比较有感触的事情。
2017年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） 运动系统设计开发赛项 决赛 赛题
文件。 参赛队伍应提交所保存的工程项目文件，日后审核及仲裁时，将以此文件作为评判依据。 在任务演示过程中，当驱动器产生故障报警时，参赛队伍不可通过调试计算机对故障进行确认，
但可以由裁判通过开关 DI15 进行故障确认。待驱动器恢复正常后，可继续进行任务演示。如通过 开关 DI15 无法对驱动器故障报警进行确认时，并且经认定该情况由参赛队伍的工程项目中的缺陷 引起，则停止该参赛队伍的评分。该参赛队伍的比赛成绩为已完成评分项的总分。 由于竞赛设备设有安全保护装置，当保护装置被触发时，驱动器将会断电。参赛队伍应充分考虑 到此种情况发生的可能性。在评分过程中，如果出现此种情况，要求参赛队伍在设备恢复供电时， 在不重新下载工程项目的前提下，仍能够保证评分可以继续进行。如因保护装置被触发导致评分 无法继续进行，不论保护装置由谁触发，均停止该参赛队伍的评分。该参赛队伍的比赛成绩为已 完成评分项的总分。 在任务演示过程中，如有卷绕物料断裂的情况发生，则停止该参赛队伍的评分。该参赛队伍的比 赛成绩为已完成评分项的总分。 如有违反上述各项要求的情况出现，则参赛队伍的比赛成绩将被记为 0 分。 2. 评分说明 决赛控制任务总分为 80 分。 当出现同分队伍时，则张力控制环节（评分细则第十二项）得到全部分数的队伍的排名高于此环 节得到部分分数或未得到分数的队伍。如果张力控制环节得分相同，则速度控制环节（评分细则 第十三项）得到全部分数的队伍的排名高于此环节得到部分分数或未得到分数的队伍。如果该两 项得分均相同，则比较参赛队伍调试所用时间，用时较短的队伍的排名高于用时较长的队伍。
4
CF 卡
6SL3054-0EG00-1BA0
2019年西门子杯中国智能制造挑战赛赛题
2019年“西门子杯”中国智能制造挑战赛智能制造创新研发类赛项：产品全生命周期管理方向赛题一、题目背景本赛项以制造业中某工厂升级改造为背景，参赛队以乙方的角色参与到升级改造过程中，完成PLM （Product Lifecycle Management，产品生命周期管理）中某些环节的任务，包括但不仅限于零件规划与验证、装配规划与验证、机器人与自动化规划、机器人编程、虚拟调试、工厂设计与优化、质量生产管理以及制造流程管理等。
该赛项目的是培养一流的熟悉产品生命周期管理概念包括规划、开发、制造、生产以及技术支持，熟练掌握产品生命周期管理相关软件的使用并具备一定创新能力的人才。
二、比赛要求（一）比赛题目2019年该赛项赛题为某汽车厂轿车侧围外板总成焊接的工业机器人焊接程序离线编程与虚拟调试。
1、焊接（点焊）工艺流程其生产过程主要包含三个大的部分：（1）零件装夹；（2）焊接；（3）工件放回。
其中焊接工序为自动化作业，上下料假设为人工操作。
轿车侧围外板总成组成及名称如图1所示。
图 1 轿车侧围外板总成轿车侧围外板总成的组成：（1）H柱（2）B柱（3）门槛板（4）A柱轿车侧围外板总成上件顺序依次为：（1）（2），（3）（4）图 2 轿车侧围外板总成上件顺序比赛任务：针对轿车侧围外板总成的焊接生产流程，进行焊接工艺的设计，根据焊接工艺采用合适的工业机器人及焊枪，配合焊接工位的夹具，采用西门子Process Simulate软件实现焊点设计、布置以及焊接过程的仿真，并进行工业机器人的离线编程，对生成的机器人程序进行虚拟调试。
具体要求：（1）针对轿车侧围外板总成焊接流程，进行工艺流程设计、焊点设计和焊点布置。
（2）对上述流程采用Process Simulate 建立3D的焊接工位布局，包括机器人、焊枪、工作台、夹具、料架、周边围栏、控制设备等。
焊接流程中用到的待加工轿车侧围外板总成三维模型由大赛官方统一提供。
需要用到的机器人、操作工作台、工装夹具等需要参赛选手自行选用或设计（上述资源的三维数模需要在CAD软件中完成）。
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
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。
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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样题
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。
2、反应器液位控制
要求选手设计液位控制系统，保证液位处于80％，以获得较大的反应停留时间，保证反应充分进行。
3、反应器压力安全控制
为保证反应安全，需要对压力进行安全控制系统的设计。
4、反应器组份控制
为得到一定的转化率的产品，要求选手对反应器最终产物的组份进行控制。
5、反应器温度控制
为保证反应的进行，需要对温度进行控制。
6、产物流量控制
为保证产量，需要对产物流量进行控制。
7、节能环保指标控制
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冷却水用量等能耗指标予以充分考虑。
8、开车步骤顺序控制
从生产单元冷态起，自动开车，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 《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 PCS 7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。
四、其他
1. 样题无标准答案，鼓励各参赛队在满足赛题基本要求的前提下创新。
2. 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. 此文件为大赛样题，正式比赛的赛题在难度，考查范围，形式与样题一致。