全國大學生西門子杯工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽ITEM邏輯控制賽項樣題高校組

全國大學生西門子杯工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽ITEM邏輯控制賽項樣題高校組2016年全國大學生西門子杯工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽電梯是賓館、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，對電梯的調(diào)速精度、調(diào)速范圍等靜態(tài)和動態(tài)特性提出了更高的要求。目前電梯控制主要由PLC(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程來完成對被控對象，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，還可培養(yǎng)學生在較為復雜環(huán)境下，綜合應用所學知識對控制科學與工程及相關(guān)領域現(xiàn)實問題進行分析、處理和解決，面對社會和環(huán)境的各種變遷具有較強的調(diào)節(jié)和適應能力，具有應對危機與突發(fā)事件的初步能力。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(guān)，等)、各個樓層按鈕(上下行呼梯按鈕及指示燈，等)、電梯內(nèi)部設備(轎廂開關(guān)門按鈕、轎廂選層按鈕及指示燈，等)，等等。電梯模型采用多部多層結(jié)構(gòu)，其外形及示意圖如下所eded曳引電動機引導輪上端站第二限位上端站第一限位6轎廂關(guān)門到位轎廂門驅(qū)動電機轎廂關(guān)門到位轎廂門驅(qū)動電機下平層傳感器轎廂轎廂開門到位4321站端站第一限位端站第二限位afbfgcc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PLC所控制的電梯的行為是否符合要名稱設計參數(shù)名稱設計參數(shù)客梯數(shù)量1~N個客梯層數(shù)單部載重1000kg單部定員PROFIBUSDP總線網(wǎng)絡與控制系統(tǒng)進行通訊。大賽所使用的控制器標準配置為SIMATICS7-1200系列PLC★，以及西門子TIAPortal軟件系統(tǒng)。其中，工程組態(tài)軟件為STEP7ProfessionalV13，HMI軟件為WINCCProfessionalV13。其主要配置如下表。規(guī)格規(guī)格分項備注CPU1214C，緊湊型CPUDC/DC/DC,6ES7214-1AG40-0XB0CPU1214C擬量輸入0-10VDC或0-0MA，供電：直流DC-V，或6ES7214-1AG31-0XB0固件版本以分賽區(qū)現(xiàn)場為準Profibus站CM1243-56GK7243-5DX30-0XE0行通訊固件版本以分賽區(qū)現(xiàn)場為準模擬輸出模1AO12BIT+/-10VDC/0-20mA塊6ES7232-4HA30-0XB0★本賽項允許參賽隊伍自帶西門子其它小型控制器，如S7-200、S7-200SMART、S7-300等系列PLC或LOGO!控制器參加。注意，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PLC、PC及相關(guān)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。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(guān)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。具體地，應具備如下功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)集選控制集選控制是指在信號控制的基礎上把召喚信號集合起來進行有選擇的應答。例如，電梯在運行過程中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?？俊ｋ娞葸\行響應完所有呼梯信號和選層指3)開關(guān)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應，保持電梯門打開；當電梯平層開門后，延時關(guān)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(guān)閉功能失效。4)啟?？刂聘鶕?jù)電梯主電路完成按時間原則的啟動、停止過程。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)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進行判斷后上車。僅當無呼叫指令時，運行方向指示無指向。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，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)登陸，即：電梯上行過程中，如電梯運行超過了三層，三層以下的樓層按鈕均禁止響7)待載休眠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。具體地，應具備如下功能：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)，電梯不允許起動。2)終端越程保護電梯的上下終端都裝有終端減速開關(guān)、終端限位開關(guān)，以保證電梯不會越程。3)開關(guān)門保護如果電梯持續(xù)關(guān)門一段時間后，尚未使門鎖閉合，電梯就會轉(zhuǎn)換成開門狀態(tài)，故如果電梯在持續(xù)開門一段時間后，尚未收到開門限位信號，電梯就會變成關(guān)門狀態(tài)，并在門關(guān)閉后，響應下一個召喚和指令。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.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)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(guān)鍵傳2)當前電梯運行方向及所在樓層；3)當前呼叫情況匯總，包括各樓層呼梯信號、轎廂內(nèi)選層信號。3.初賽任務初賽任務在包含以上兩項任務(任務1&2)的基礎上，還有如下要求：并聯(lián)控制并聯(lián)運行是兩臺電梯共享廳外召喚信號，并能夠按照預先設定的調(diào)配原則自動地調(diào)配某臺電梯去應答廳外召喚信號。針對兩部電梯實施并聯(lián)控制，滿足常見不同應用場合下電梯的控制策略切換。4.決賽任務決賽任務在包含以上兩項任務(任務1&2)的基礎上，還有如下要求：針對多部多層電梯實施聯(lián)合控制，滿足常見不同應用場合下集群電梯的控制策略乘客平均候梯時間；乘客平均乘梯時間；3)系統(tǒng)整體能耗。1.正式比