初賽樣題更新-2018年-西門子杯中國智能制造挑戰(zhàn)賽

1、2018 年“西門子杯”中國智能制造挑戰(zhàn)賽（原全國大學生工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽）邏輯控制賽項初賽樣題12018 年“西門子杯”中國智能制造挑戰(zhàn)賽（原全國大學生工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽）邏輯控制賽項【初賽樣題】電梯是賓館、商店、住宅、多層廠房等高層建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。隨著社會的發(fā)展，建筑物規(guī)模越來越大，樓層越來越多，對電梯的控制精度、控制范圍等靜態(tài)和動態(tài)特性提出了更高的要求。目前電梯控制主要由 PLCPLC（可編程邏輯控制器）實現(xiàn)， 除了需要滿足基本的載客運貨功能，還需要在保證安全的前提下，自動地、智能地制定最優(yōu)的響應策略、運行速度等。本賽項以電梯行業(yè)為背景，要求參賽選手按照現(xiàn)實工程項目的實施流

2、程來完成對電梯的控制。比賽以西門子 S7-1200S7-1200 系列 PLCPLC 為控制系統(tǒng)，電梯仿真模型為被控對象，從項目前期方案文檔、項目工程/ /程序開發(fā)及項目現(xiàn)場執(zhí)行調(diào)試三方面進行考察，不僅能提高學生的邏輯思維能力，還可以培養(yǎng)學生綜合應用所學知識，分析、處理復雜環(huán)境下控制科學與工程及相關領域現(xiàn)實問題，提高學生對社會和環(huán)境變遷，以及危 機和突發(fā)事件的適應能力。一、 被控對象描述1.對象模型對象模型分為電梯模型與用戶行為模型兩項。電梯三維模型主要包括：電梯整體（包括轎廂、電機、限位開關，等）鈕及指示燈，等）、電梯內(nèi)部設備（轎廂開關門按鈕、轎廂選層按鈕及指示燈，等）多部多層結(jié)構(gòu)，其外形及

3、樣例示意圖如下所示:圖 2 2 :七段數(shù)碼管、各個樓層按鈕（上下行呼梯按，等等。電梯模型采用圖 1 1 :電梯模型外形示意圖2018 年“西門子杯”中國智能制造挑戰(zhàn)賽（原全國大學生工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽）邏輯控制賽項初賽樣題2*下端站第一限位*下端站第二限位圖 3 3:電梯模型原理示意圖電梯模型中各 1010 參數(shù)均可與 PLCPLC 通過現(xiàn)場總線相連，實施自動控制。用戶行為模型指軟件系統(tǒng)將模擬各樓層出現(xiàn)的用戶數(shù)量以及每位用戶對電梯的操作行為，如每一名用 戶按下期望到達的目標樓層按鈕。用戶行為模型可以模擬現(xiàn)實情況下大量用戶使用電梯時的具體用例，從 而觀察 PLCPLC 所控制的電梯的行為是否符合要求

4、。2.設計參數(shù)名稱設計參數(shù)名稱設計參數(shù)客梯數(shù)量1 1N N 個客梯層數(shù)N N 層單部載重1000kg1000kg單部定員1313 人控制系統(tǒng)配置被控對象支持 PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP 總線網(wǎng)絡與工業(yè)以太網(wǎng)兩種方式與控制系統(tǒng)進行通訊。大賽所使用的控制器標準配置為SIMATICSIMATIC S7-1200S7-1200 系列 PLCPLC*，以及西門子 TIATIA PortalPortal 軟件系統(tǒng)。其中,工程組態(tài)軟件為 STEP7STEP7 ProfessionalProfessional，HMIHMI 軟件為 WINCCWINCC ProfessionalProfess

5、ional。（軟件版本視實際賽場PLCPLC 硬件固件版本而定！）基站上端站第二限位上端站第一限位上平層傳感器下平層傳感器轎廂.轎廂關門到位+轎廂門驅(qū)動電機.轎廂開門到位曳引電動機+2018 年“西門子杯”中國智能制造挑戰(zhàn)賽（原全國大學生工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽）邏輯控制賽項初賽樣題3其主要配置如下表。規(guī)格分項型號備注CPU 1214CCPU 1214C，緊湊型 CPU DC/DC/DC ,集成輸入/輸出：14 DI 24V 直流輸入，10 晶體管輸出24 V 直流，2 模擬量輸入 0 - 10V DC 或 0 - 20MA， 供電：直流 DC 20.4 - 28.8 V，可編程數(shù)據(jù)存儲區(qū)：50 KB

6、 ；6ES7214-1AG40-0XB0 或6ES7214-1AG31-0XB0CPU 具體型號及固件版 本以分賽區(qū)現(xiàn)場為準Profibus 主站CM 1243-5用于 S7-1200，Profibus CM 通信服務總線協(xié)議，可與DP-V0/V1 從站進行通訊6GK7243-5DX30-0XE0固件版本以分賽區(qū)現(xiàn)場 為準模擬輸出模塊1AO 12BIT +/- 10VDC / 0-20 mA6ES7232-4HA30-0XB0本賽項允許參賽隊伍自帶西門子其它小型控制器，女口S7-200S7-200、S7-200SMARTS7-200SMART、S7-300S7-300 等系列 PLCPLC。注

7、意，自帶控制器的參賽隊伍需自行完成接線，以及自行保證所帶PLCPLC、PCPC 及相關軟硬件的可靠性，同時在比賽完成后，還需保證將現(xiàn)場比賽環(huán)境復原無誤。三、任務及要求1.單部電梯任務1）基本功能根據(jù)不同樓層客戶需求及時響應，實現(xiàn)自動平層、開關門、超重提示、實現(xiàn)上下限位，層門聯(lián)鎖保護 等，并根據(jù)不同的需求實現(xiàn)合理的響應。功能描述如下：1 1） 電梯初始化比賽開始時，電梯模型會給出自動運行信號示意比賽開始，控制程序需要在收到該信號后，進行必要 的初始化工作，并返回準備就緒信號以確認。例如，使電梯位于基站（即一層）待命。2 2） 集選控制集選控制是指集合呼叫信號，選擇應答控制。例如，電梯在運行過程中

8、可以應答同一方向所有層站呼 梯信號和轎廂內(nèi)的選層指令信號，并自動在這些信號指定的層站平層?？?。電梯運行響應完所有呼梯信號 和選層指令信號后，停在最后一次運行的目標層待命。3 3） 開關門控制電梯門會根據(jù)當前電梯的狀態(tài)、轎廂門的狀態(tài)、呼梯信號、選層信號及光幕信號狀態(tài)等，合理的進行 相應的響應。例如，當門未全關時，如有光幕信號，須優(yōu)先響應，保持電梯門打開；當電梯平層開門后， 延時關閉，且此時間可修改；在持續(xù)按住開門按鈕時，電梯門延時關閉功能失效。4 4） 啟?？刂?018 年“西門子杯”中國智能制造挑戰(zhàn)賽（原全國大學生工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽）邏輯控制賽項初賽樣題4根據(jù)電梯主電路完成按時間原則的啟動、停止

9、過程。當電梯平層時，需要依時間原則依次觸發(fā)三級制 動減速，待平層后，切斷上行、下行接觸器，抱閘停車。5 5） 運行監(jiān)控在運行過程中，需要始終對當前運行方向、當前樓層（采用七段數(shù)碼管顯示）進行實時監(jiān)控與顯示。通常，乘客會根據(jù)當前電梯運行方向及電梯門是否打開來判斷是否進入轎廂。僅當無呼叫指令時，運行方 向指示無指向。6 6） 錯誤指令消除針對選層指令中可能存在的人為誤操作進行相應的優(yōu)化。例如，1 1 ）當電梯到達最遠端層站（比如六層）將要反向時，轎廂內(nèi)原有登記的所有后方選層指令（比如三層）全部消除；2 2）短時間內(nèi)連按兩次選層指令的按鈕，該選層信號就被取消；3 3）禁止反向登陸，即:電梯上行過程中

10、，如電梯運行超過了三層，則此時轎廂內(nèi)三層以下的選層按鈕均不響應。7 7） 待載休眠電梯無指令時或外登記超過一段時間后，轎廂內(nèi)照明、風扇自動斷電。但在接到指令或召喚信號后， 又會自動重新上電投入使用。2）運行（異常）狀態(tài)監(jiān)測在電梯整個運行過程中，監(jiān)測狀態(tài)參數(shù)以及各種反饋信號等，確保電梯穩(wěn)定運行。在故障情況下，制定相應的安全策略。當有出現(xiàn)異常狀態(tài)時，輸出信號至故障指示燈。功能描述如下：1 1） 超載保護電梯超載時，故障指示燈閃爍，并保持開門狀態(tài)，電梯不允許啟動。2 2） 終端越程保護電梯的上下終端都裝有終端減速開關、終端限位開關，以保證電梯不會越程。3 3） 開關門保護如果電梯持續(xù)關門一段時間后，

11、尚未使門鎖閉合，電梯就會轉(zhuǎn)換成開門狀態(tài)，故障指示燈常亮。如果電梯在持續(xù)開門一段時間后，尚未收到開門到位信號，電梯就會變成關門狀態(tài)，并在門關閉后，響應下一個召喚和指令。4 4） 運行保護為安全起見，在門區(qū)外或電梯運作中，設定電梯不能開門。2.電梯群控針對多部多層電梯實施聯(lián)合控制，滿足常見不同應用場景下（如上下班高峰期，午餐高峰期，樓層分 區(qū)等）集群電梯的控制策略切換。一般地，至少需要考慮以下幾個因素：載客人數(shù)、乘客平均候梯時間、 乘客平均乘梯時間及系統(tǒng)整體能耗等。2018 年“西門子杯”中國智能制造挑戰(zhàn)賽（原全國大學生工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽）邏輯控制賽項初賽樣題53. WINCC監(jiān)控畫面要求能夠?qū)崿F(xiàn)對電梯運行狀況的實時監(jiān)控，所需包含的內(nèi)容有：1 1） 整個電梯系統(tǒng)當前狀態(tài)，包含故障、風扇、照明狀態(tài)指示，以及關鍵傳感器信號狀態(tài)指示；2 2） 當前電梯運行方向及所在樓層；3 3） 當前呼叫情況匯