2017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）逻辑控制设计开发赛项【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，其外形及示意图如下所示：---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---图1：电梯模型外形示意图图2：七段数码管图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.设计参数名称设计参数名称设计参数客梯数量1～N个客梯层数N层单部载重1000kg单部定员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。---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---大赛所使用的控制器标准配置为SIMATICS7-1200系列PLC★，以及西门子TIAPortal软件系统。其中，工程组态软件为STEP7ProfessionalV13，HMI软件为WINCCProfessionalV13。其主要配置如下表。规格分项型号备注CPU1214CCPU1214C，紧凑型CPUDC/DC/DC,集成输入/输出：14DI24V直流输入，10晶体管输出24V直流，2模拟量输入0-10VDC或0-20MA，供电：直流DC20.4-28.8V，可编程数据存储区：50KB；6ES7214-1AG40-0XB0或6ES7214-1AG31-0XB0CPU具体型号及固件版本以分赛区现场为准Profibus主站CM1243-5用于S7-1200，ProfibusCM通信服务总线协议，可与DP-V0/V1从站进行通讯6GK7243-5DX30-0XE0固件版本以分赛区现场为准模拟输出模块1AO12BIT+/-10VDC/0-20mA6ES7232-4HA30-0XB0★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，合理的进行相应的响应。例如，当门未全关时，如有光幕信号，须优先响...