上交大学-上交大学
2016
年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】
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，对电梯的调速精度、调速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。具体地，
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，还可培养学生在较为复
杂环境下，综合应用所学知识对控制科学与
工程及相关领域现实问题进行分析、处理和解决，面对社会和
环境的各种变迁具有较强的
调节和适应能力，具有应对危机与突发事件的初步能力。
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，其外形及示意图如
下所示：
图
1
：电梯模型外形示意图
图
2
：电梯模型原理示意图
图
3
：七段数码管
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
设计参数
名称
设计参数
客梯数量
单部载重
1
～
N
个
1000kg
客梯层数
单部定员
N
层
13
人
二、
控制系统配置
被控对象通过
PROFIBUS DP
总线网络与控制系统进行通讯。
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 V13
，
HMI
软件为
WINCC Professional V13
。
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
★
★
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
或
LOGO!
控制器参加。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
P LC
、
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。具体地，应具备如下功能：
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
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