西門子大賽邏輯控制賽題

1、2015年西門子杯全國大學(xué)生工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽ITEM2邏輯控制賽項樣題（版本2.0）電梯是高層賓館、商店、住宅、多層廠房和倉庫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)，現(xiàn)代的電梯控制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(yīng)策略、運行速度等。、被控對象描述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(guān)、急停按鈕、重啟按鈕等等X各個

2、樓 層按鈕（上行按鈕、下行按鈕、指示燈等等）、電梯內(nèi)部設(shè)備（轎廂開門按鈕、轎廂關(guān)門按鈕、指示燈等） 等。電梯模型采用多層結(jié)構(gòu)，其外形及示意圖如下所示：曳引電動機引導(dǎo)輪652上端站第二限位一上端站第一限位*上平層傳感器*下平層傳感器*下端站第一限位*下端站第二限位電梯模型中各IO參數(shù)均可與PLC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（按一定概率模型）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(biāo)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求。設(shè)計參數(shù)（以六層電梯為例）名

3、稱設(shè)計參數(shù)名稱設(shè)計參數(shù)客梯數(shù)量1N個客梯層數(shù)6層載重1000kg心口 定貝13人輸入輸出數(shù)據(jù)（1）發(fā)往控制器的數(shù)字量信號分類變量說明數(shù)量呼梯信號1-6層站轎內(nèi)指令登記按鈕61-5層站上行呼叫按鈕52-6層站下行呼叫按鈕5控制信號轎廂內(nèi)開門按鈕1轎廂內(nèi)關(guān)門按鈕1開門到位1關(guān)門到位1紅外光幕信號1超重感應(yīng)器1轎門鎖開關(guān)11-6層站門鎖開關(guān)6上平層傳感器1下平層傳感器1上端站強迫換速開關(guān)（第一限位）1下端站強迫換速開關(guān)1上端站越位控制開關(guān)（第二限位）1下端站越位控制開關(guān)1檢修開關(guān)1合計36（2）控制器輸出的數(shù)字量信號分類變量說明數(shù)量內(nèi)選、外召喚指示信號1-6層站轎內(nèi)指令登記燈61-5層站上行呼叫按鈕

4、登記燈52-6層站上行呼叫按鈕登記燈5層樓信號顯示七段數(shù)碼管輸出信號7上行指示信號1下行指示信號1控制信號曳引電機啟動信號1上行方向接觸器1下行方向接觸器1開門繼電器1關(guān)門繼電器1電梯高速運行1電梯低速運行1一級制動減速接觸器1二級制動減速接觸器1三級制動減速接觸器1故障指示燈1轎內(nèi)照明1風(fēng)扇1合計38二、控制任務(wù)單部電梯基本功能根據(jù)不同樓層客戶需求，即時響應(yīng)，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(yīng)。具體地，應(yīng)包含但不限于如下功能：1）集選控制集選控制是指在信號控制的基礎(chǔ)上把召喚信號集合起來進行有選擇的應(yīng)答。電梯在運行過程中可以應(yīng) 答同一方

5、向所有層站呼梯信號和操縱箱上的選層按鈕信號，并自動在這些信號指定的層站平層?？?。電梯 運行響應(yīng)完所有呼梯信號和指令信號后，停在最后一次運行的目標(biāo)層待命。2）開關(guān)門控制電梯未起動且門已關(guān)上或正在關(guān)閉時，如果本層召喚按鈕被按下，轎門自動打開。如果按住按鈕不放， 門保持打開。自動狀態(tài)下，在保持開門的狀態(tài)時，可以按關(guān)門按鈕使門立即響應(yīng)關(guān)門動作。電梯停在門區(qū) 時，可以在轎廂中按開門按鈕使電梯已經(jīng)關(guān)閉或尚未關(guān)閉的門重新打開。3）錯誤指令消除當(dāng)電梯到達最遠層站將要反向時，原來所有后方登記的指令全部消除。連按2次錯誤指令的按鈕，該 等級的信號就被取消。4）開門延時/關(guān)門保護無司機運行時，電梯到站自動開門后，延

6、時若干時間自動關(guān)門。在關(guān)門過程中，當(dāng)安裝在轎廂門口的 光電信號或機械保護裝置探測到有人或物體在此區(qū)域時，立即重新開門。5）待載休眠電梯無指令時或外登記超過一段時間后（此時間可通過參數(shù)調(diào)整），轎廂內(nèi)照明、風(fēng)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。單部電梯運行（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(yīng)的安全策略。具體地，應(yīng)包含但不限于如下功能：1）超載保護轎廂載荷超過設(shè)定值時，電梯不響應(yīng)沿途的層站召喚，按登記的轎內(nèi)指令行使。電梯超載時，轎內(nèi)發(fā) 出音頻或視頻信號，并保持開門狀態(tài)，不允許起動。2）終端越程保

7、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（該時間可設(shè)定）后，尚未使門鎖閉合，電梯就會轉(zhuǎn)換成開門狀態(tài)。如果電梯在持續(xù)開門一段時間（時間可調(diào)整）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(yīng)下一個召喚和指令。4）運行保護為安全起見，在門區(qū)外，系統(tǒng)設(shè)定不能開門。在非檢修狀態(tài)，電梯運行過程中，如果連續(xù)運行了運行時間限制器規(guī)定的時間后，其中沒有平層開關(guān) 動作過，系統(tǒng)就認為檢測到鋼絲繩打滑故障，所以就停止轎廂的一切運行，直到斷電復(fù)位或轉(zhuǎn)到檢修狀態(tài) 時，才能恢復(fù)正常運行。集群電梯的群控實現(xiàn)針對多部多層電梯實施聯(lián)合控制，

8、滿足常見不同應(yīng)用場合下集群電梯的控制策略切換。電梯具體的動 作行為需參賽隊伍根據(jù)競賽時所提出的應(yīng)用目標(biāo)進行靈活調(diào)整。三、比賽要求大賽以一個虛擬的控制工程項目為背景展開。大賽組委會作為甲方發(fā)布控制工程招標(biāo)需求，各參賽隊 伍以乙方身份，根據(jù)甲方提出的控制任務(wù)，進行工程技術(shù)方案設(shè)計，并以甲方工程承包商的身份進入現(xiàn)場 實施控制工程項目。大賽綜合考察參賽選手系統(tǒng)分析能力、系統(tǒng)設(shè)計能力以及系統(tǒng)實施能力。參賽選手在理解被控對象的基礎(chǔ)上，完成：工程方案設(shè)計參賽隊伍向大賽組委會提交工程方案設(shè)計文件后方可參加初賽。工程方案設(shè)計主要內(nèi)容包括：（1）系統(tǒng)分析，包括甲方需求分析、對象特性分析、安全分析等；（2）控制系統(tǒng)

9、設(shè)計，包括控制邏輯、控制回路、控制算法等的選擇及理由（3）控制系統(tǒng)選型，包括PLC、IO卡件、通訊網(wǎng)絡(luò)的選擇，并表達出各單元之間的信號連接；（4）控制方案經(jīng)濟效益分析。工程設(shè)計文件模板參見附件12015年西門子杯全國大學(xué)生工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽工程應(yīng)用型賽項工程設(shè) 計文件。工程現(xiàn)場實施工程現(xiàn)場實施包括以下4部分內(nèi)容：（1）在SIMATIC S7-1200 PLC上完成控制算法組態(tài)；在SIMATIC WINCC上完成監(jiān)控環(huán)境組態(tài)；建立 PLC和WINCC之間的通訊連接；（2）自控系統(tǒng)調(diào)試，完成控制系統(tǒng)投運和控制器參數(shù)整定；（3）自控系統(tǒng)交工驗收，向甲方提交已實施的方案，接受甲方對控制系統(tǒng)性能的評估。比賽時，參賽隊伍根據(jù)給定的測試案例（測試多個樓層多個客人的要求），參賽隊伍按照控制任務(wù)要 求，在確保電梯穩(wěn)定、安全運行的前提下，實現(xiàn)合理響應(yīng)。四、其他正式比賽過程中如果對賽題存在技術(shù)問題時，經(jīng)專家組討論，提出適當(dāng)?shù)膹浹a措施。各參賽隊對賽題有技術(shù)疑問時，在不影響公開、公正、公平原則的基礎(chǔ)上，大賽組委會秘書處負責(zé)解釋。比賽設(shè)備：組委會將提供3D電梯模型作為被控對象，所有IO通過PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)與控制器進行通訊?？刂破鳂?biāo)準(zhǔn)配置為SI