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2018年西门子杯中国智能制造挑战赛

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）连续过程设计开发赛项 决赛 练习及决赛说明
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）
连续过程设计开发赛项 决赛
练习及决赛说明

一、工艺流程说明
2018年反应器对象增加了循环物料的回收工艺，特针对这部分工艺做进一步说明：
1、闪蒸罐罐顶部的阀门PV1102为抽真空阀，它的作用是在闪蒸罐未闪蒸前，提前通过真空泵P104与此阀门，将闪蒸罐内的压力降低到大气压下，然后就可以关闭。
2、闪蒸罐顶部额阀门PV1101是用来回收闪蒸产生的A物料，当闪蒸罐开始闪蒸时，通过调节P104与此阀门，将闪蒸产生的以A物料为主的气相引入到冷凝器（此时冷凝器的冷却水应该打开），然后变成液相进入到冷凝罐，待冷凝罐建立液位后，通过循环泵打到混合罐内。
3、因为PV1102与PV1101的作用与投用时间完全不同，因此不要同时打开这两个阀门。
4、整个系统有一定的设计工艺与稳态要求，开车时，切记阀门开度大起大落，如一开始就把所有阀门开到最大，应当缓缓调节，慢慢提高负荷。
5、综上，这部分的开车流程建议如下：
（1）在开车开始阶段，提前通过真空泵P104与阀门PV1102，将闪蒸罐内的压力降低到大气压下，然后就可以关闭。
（2）反应器进料，慢慢反应，温度上升，上升到一定温度（或反应器液位到一定高度），将反应器底部物料打入闪蒸罐，此时，可能还未闪蒸，随着温度的升高，开始闪蒸（表现为闪蒸罐的压力开始增大）。
（3）当闪蒸罐开始闪蒸时，通过调节P104与阀门PV1101，将闪蒸产生的以A物料为主的气相引入到冷凝器（此时冷凝器的冷却水应该打开），然后变成液相进入到冷凝罐，待冷凝罐建立液位后，通过循环泵打到混合罐内。
（4）一旦出现冷凝罐压力太大（往往是因为进入的物料没有冷凝或者冷凝不够，呈现气相），可以通过打开冷凝罐排气阀排气，回到常压后，再关闭。
二、工艺参数说明
物料物性：
物料
分子量M g/mol
密度ρ kg/m3
沸点t ℃
A
36
720
65
B
24
840
150
C
72
980
112
D
96
910
155
E
60
880
135
F
108
1100
167
H2O
18
1000
100
参考工艺参数如下，参数仅为参考，具体要求以现场公布的赛题要求为准。
A（进入混合罐的总流量含循环管线流量）、B、C进料比约为：9:3:1
反应器温度范围 80 - 110 度
反应器液位范围20% - 80%
闪蒸罐压力范围 30 – 101 KPa
闪蒸罐底部出口物料产量浓度要求80%以上
闪蒸罐底部产物流量1kg/以上
混合罐液位范围20%-80%
闪蒸罐液位范围20%-80%
冷凝罐液位范围20%-80%
……
三、决赛评分环节
（1）接线环节。5分。
（2）WINCC画面考核。5分。
（3）方案调试实施（由计算机自动评分：第一阶段开车30分，第二阶段扰动40分）。
与初赛相比，自动评分规则将考察：达到要求的产物D的累积量、稳态要求（控制回路指标）、反应器冷却水消耗量、物料循环利用量、稳定与安全指标等等。具体以现场公布的赛题为准。
（4）方案答辩。20分。（高职组不设答辩）。
决赛的扰动可能包括但不限于：某变量（温度、压力、液位、流量等）的设定值变化；反应器、冷凝器、闪蒸罐、真空泵等设备出现故障；阀门故障；仪表故障（偏高、偏低、波动等等）；提升或降低生产负荷；冷却水水温变化（升高或降低）；反应器夹套换热效率降低；催化剂中断；进料流量波动等等。具体以现场公布的赛题为准。

四、硬件组态常见问题
硬件组态问题：
1. Profibus总线组态的与实际设备不符。
错误示例：例如实际设备使用的是plc的dp口，而硬件组态组的是mpi/dp口。
正确操作：实际设备接的是dp口，组态就组dp；实际设备接的是mpi/dp口，组态就组mpi/dp口。。
2. 组态的pm125地址与实际不符。
错误示例：例如实际设备上设置的pm125地址是07，而硬件组态组的地址是10。
正确操作：实际设备的pm125地址是多少，硬件组态的地址就设为多少。
3. 组态的cpu与实际cpu不符。
错误示例：例如实际设备为412-5的cpu，而硬件组态组的是412-3的cpu。
正确操作：实际设备的cpu型号是多少，硬件组态就组同一型号的cpu。
4. pm125内模块添加的顺序有误。
正确操作：组态pm125内部数据模块时，应按照如下顺序添加，DIàAIàDOàAO。
5. 使用cp模块实现通讯时（将网线连接在调试计算机和CP模块之间），硬件组态未组态CP模块或组态的型号与实际设备不一致。
正确操作：按照使用的实际CP 模块组态CP模块即可。
网卡设置问题：通讯方式的选择应与硬件组态一致
6. 当使用IP通讯时，应选择TCP/IPàRealtek PCIe……通讯方式，并将调试计算机的IP地址设为同一网段的IP。
使用IP通讯还有一点要注意的是，PLC的cpu模块上有网口，CP模块上也有网口，连接网线时应与硬件组态的设置一致。
（硬件组态组的是CPU上的PN/IO，则实际的网线要与CPU的网口相连；若组的是CP模块上的PN/IO，则实际的网线要与CP模块上的网口相连）。
7. 当使用MAC地址通讯时，应选择网线的ISOàRealtek……通讯方式。
使用MAC通讯时，网线连接在CP与调试计算机之间。
PM125通讯块影响通讯问题：
可能原因：
（1）pm125通讯块编写有误。
（2）pm125通讯块未在CFC中进行调用。
（3）pm125通讯块调用后未下载CFC。
8. 按下SMPT-1000仿真软件运行按钮，发现PM125左下角TX灯与RX灯都不闪烁，列出可能的故障原因以及如何处理，至少列出三种。
RX灯不闪烁，TX灯肯定也不闪烁；而RX灯只与仿真对象这一侧有关，所以先解除RX灯的故障，可能的原因有：
（1）PROFIBUSDP通讯软件未运行或异常退出了；
（2）PROFIBUSDP通讯软件设置不正确：串口号、模块类型等；（波特率不对，RX灯也会闪）
（3）工控机背面串口连接松动，导致信号中断；
（4）PM125被误操作后显示“AD”或“CF”字样，不显示数字地址，因而未处于工作状态；
（5）PM125下方接线端子松动；
处理：原因（4），在PM125上有个黑色圆形按钮，通过连续按或长按可让PM125显示在“AD”、“CF”和地址之间跳变。
9. PCS7软件操作：进行硬件组态下载时，弹出对话框显示无法与模块建立连接，请写出你的处理步骤。
出现这种问题大部分是因为PG/PC接口设置问题，处理步骤如下：
（1）查看“PG/PC”接口设置的是否是TCP/IP或者ISO方式中的一种。
（2）如果是先用“Edit ethernet”扫描一下看能否找到相连的CPU或者CP节点。若能，则检查硬件组态里设置的是IP还是MAC，是否与PG/PC接口的一致。若不能，检查一下网络连接是否正常、更换一下CPU或者CP上的网口等。
（3）如果不是，设置的PG/PC接口是“PC Internal(Local)”，则需要先进行PCStation的下载；或者将PG/PC接口改为ISO方式即可。
10. PCS7硬件组态下载完成后，CPU上报“EXTF”故障灯，且“BUS1F”故障灯闪烁，请写出可能的故障原因以及如何处理，至少列出三种。
“BUS1F”故障灯闪烁表明是总线故障，在初赛时，肯定是和PM125的通讯故障，此时观察PM125，左上角“PBF”红灯肯定亮起。可能的原因：
（1）PM125的PROFIBUSDP地址组态不正确；
（2）PM125组态的DP网络与实际的不一致；
（3）PM125的DP插头松动或者CPU一侧的插头松动；
排除上述故障后，“BUS1F”故障灯熄灭，“EXTF”故障灯也应熄灭。
若“EXTF”故障灯仍未熄灭，只要CPU“RUN”指示灯为绿色仍可正常运行。
11. PCS7硬件组态下载后，CPU未报故障灯，但是在硬件组态界面内进行通讯测试时未收到数据，列出可能的原因，至少列出三种。
CPU未报故障灯，表明硬件组态正确，而通讯测试时未收到数据，可能的原因：
（1）最主要的是看PM125的RX灯是否闪烁，若不闪，则原因见第三题。
（2）若RX灯闪烁，看看被控对象发出的数据是否有不为0的数据；若全为0，则会造成未收到数据的假象。
（3）PROFIBUS DP配置软件的波特率设置也可能不正确。
（4）PM125的输入输出IO组态有问题。
12. PCS7硬件组态下载后，CPU未报故障灯，且在硬件组态界面内进行通讯测试时可收到数据，但发出的数据，SMPT-1000软件却未收到，列出可能的原因，至少列出三种。
CPU未报故障灯，且测试时能收到数据，说明硬件、PROFIBUSDP设置肯定是没有问题的，但PCS7发出的数据，SMPT-1000软件却未收到，可能的原因：
（1）首先看下PM125的TX灯是否闪烁，若闪烁，则可能是PROFIBUS DP软件收到了，但SMPT-1000软件由于阀门通讯方式的设置不正确，所以没收到。
（2）若TX灯不闪烁，可能PCS7的通讯程序编写有误；
（3）若TX灯不闪烁，可能PCS7的通讯程序编写后，未成功调用（放到CFC里调用）。
对于原因（2）和（3），可在硬件组态里监测一下DI和DO模块，看I0.0~0.7是否会跳变；看Q0.0是否会跳变，Q0.0~0.7所对应的十进制数值是否为发送字节个数。
五、常见问题汇总：
1、为什么练习或比赛时，SMPT1000启后，我的SFC还未启动，就有一些阀门开度传过去了？
此问题是由于之前练习的数据还存留在CPU中导致的。具体原因与解决办法参见群里共享的文件《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）连续过程设计开发赛项 初赛初始环境设置说明》。
2、对于反应器对象，为什么有时候温度上升很快，有时候温度上升很慢？
温度上升的快慢与许多因素有关，一般来讲，出现此问题很大可能是与进料的比例相关，请大家参考官方给出的进料9:3:1（质量流量）的比例，在此范围附近进行优化。
3、在进行SFC开车操作时应注意什么？
比赛要求全自动开车，但建议大家每一步的操作（比如对于阀门的打开）与下一步有一定的延迟（比如1-2秒），不要放在一个操作模块里进行。实际生产中，每一步的开车动作都是需要一定的时间与过程的。
4、比赛开始后，队员还能否进行操作？
一旦申请比赛，队员就不能进行任何操作，需要查看某些曲线，也应有边裁操作。但需要注意的是：不要对曲线进行频繁拖拽，等候比赛结束即可，以免引起问题。
5、如果练习中出现异常，比如控制不住了，曲线跳变等等，怎么办？
建议关闭SMPT1000，重新打开为大家准备的初始练习工程，重新开始练习。
6、如何更新新的SMPT1000软件？
首先在控制面板里删除原有的SMPT1000软件；然后点击新的安装包，选择自定义安装，在安装内容中，勾选SMPT1000，别的不要勾选，完成安装。