2018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）逻辑控制赛项 初赛样题
2018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）
逻辑控制赛项 【初赛样题】
电梯是宾馆、商店、住宅、多层厂房等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯的控制精度、控制范围等静态和动态特性提出了更高的要求。目前电梯控制主要由PLC（可编程逻辑控制器）实现，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。
本赛项以电梯行业为背景，要求参赛选手按照现实工程项目的实施流程来完成对电梯的控制。比赛以西门子S7-1200系列PLC为控制系统，电梯仿真模型为被控对象，从项目前期方案文档、项目工程/程序开发及项目现场执行调试三方面进行考察，不仅能提高学生的逻辑思维能力，还可以培养学生综合应用所学知识，分析、处理复杂环境下控制科学与工程及相关领域现实问题，提高学生对社会和环境变迁，以及危机和突发事件的适应能力。
一、 被控对象描述
1. 对象模型
对象模型分为电梯模型与用户行为模型两项。
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。电梯模型采用多部多层结构，其外形及样例示意图如下所示：
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图1：电梯模型外形示意图
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图2：七段数码管
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2018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）逻辑控制赛项 初赛样题
曳引电动机引导轮上端站第二限位上端站第一限位65432基站轿厢上平层传感器下平层传感器轿厢轿厢关门到位轿厢门驱动电机轿厢开门到位1下端站第一限位下端站第二限位
图3：电梯模型原理示意图
电梯模型中各IO参数均可与PLC通过现场总线相连，实施自动控制。
用户行为模型指软件系统将模拟各楼层出现的用户数量以及每位用户对电梯的操作行为，如每一名用户按下期望到达的目标楼层按钮。用户行为模型可以模拟现实情况下大量用户使用电梯时的具体用例，从而观察PLC所控制的电梯的行为是否符合要求。
2. 设计参数
名称 客梯数量 单部载重 设计参数 1～N个 1000kg 名称 客梯层数 单部定员 设计参数 N层 13人 二、 控制系统配置
被控对象支持PROFIBUS-DP总线网络与工业以太网两种方式与控制系统进行通讯。 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
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2018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）逻辑控制赛项 初赛样题
大赛所使用的控制器标准配置为SIMATIC S7-1200系列PLC，以及西门子TIA Portal 软件系统。其中，工程组态软件为STEP7 Professional，HMI软件为WINCC Professional。（软件版本视实际赛场硬件固．．．．．．．．．PLC．．．．．．件版本而定！） ．．．．．．
其主要配置如下表。
规格 分项 CPU 1214C，紧凑型CPU DC/DC/DC , 集成输入/输出：14 DI 24V直流输入，10 晶体管输出CPU 1214C 供电：直流 DC 20.4 - 28.8 V ， 可编程数据存储区：50 KB； Profibus 主站 CM 1243-5 模拟输出模块 ★
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型号 6ES7 214-1AG40-0XB0 6ES7 214-1AG31-0XB0 6GK7 243-5DX30-0XE0 6ES7 232-4HA30-0XB0 备注 24 V 直流，2模拟量输入 0 - 10V DC 或 0 - 20MA， 或 CPU具体型号及固件版本以分赛区现场为准 用于S7-1200，Profibus CM通信服务总线协议，可与DP-V0/V1从站进行通讯 1AO 12BIT +/- 10VDC / 0-20 mA 固件版本以分赛区现场为准 本赛项允许参赛队伍自带西门子其它小型控制器，如S7-200、S7-200SMART、S7-300等系列PLC。
注意，自带控制器的参赛队伍需自行完成接线，以及自行保证所带PLC、PC及相关软硬件的可靠性，同时在比赛完成后，还需保证将现场比赛环境复原无误。
三、 任务及要求
1. 单部电梯任务
1） 基本功能
根据不同楼层客户需求及时响应，实现自动平层、开关门、超重提示、实现上下限位，层门联锁保护等，并根据不同的需求实现合理的响应。功能描述如下：
1） 电梯初始化
比赛开始时，电梯模型会给出自动运行信号示意比赛开始，控制程序需要在收到该信号后，进行必要的初始化工作，并返回准备就绪信号以确认。例如，使电梯位于基站（即一层）待命。
2） 集选控制
集选控制是指集合呼叫信号，选择应答控制。例如，电梯在运行过程中可以应答同一方向所有层站呼梯信号和轿厢内的选层指令信号，并自动在这些信号指定的层站平层停靠。电梯运行响应完所有呼梯信号和选层指令信号后，停在最后一次运行的目标层待命。
3） 开关门控制
电梯门会根据当前电梯的状态、轿厢门的状态、呼梯信号、选层信号及光幕信号状态等，合理的进行
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初赛样题更新-2018年-中国智能制造挑战赛
