2023年西門子杯中國智能制造挑戰(zhàn)賽

2023年“西門子杯〞中國智能制造挑戰(zhàn)賽〔原全國大學(xué)生工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽〕運(yùn)動系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)賽項(xiàng)初賽賽題年“西門子杯〞中國智能制造挑戰(zhàn)賽〔原全國大學(xué)生工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽〕運(yùn)動系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)賽項(xiàng)初賽賽題〔PROFINET通訊設(shè)備〕競賽設(shè)備介紹設(shè)備描述本賽項(xiàng)所用多功能運(yùn)動控制平臺主要由主機(jī)架、控制系統(tǒng)電控箱、人機(jī)交互面板以及受控對象組等幾局部組成，示意圖如下所示：圖1-1多功能運(yùn)動控制實(shí)訓(xùn)平臺主要組成局部對象描述運(yùn)動控制賽項(xiàng)初賽的受控對象為同步圓盤，示意圖如下所示：圖1-2圓盤同步對象示意圖圓盤同步對象的兩個圓盤均由帶減速箱的伺服電機(jī)，通過同步帶進(jìn)行驅(qū)動。如下圖位置，即為圓盤同步對象的初始位置。如比賽任務(wù)中要求將大圓盤或小圓盤移動至初始位置，就表示需要將大圓盤或小圓盤移動至如下圖位置。受控對象設(shè)計參數(shù)序號部件名稱/參數(shù)名稱部件規(guī)格/參數(shù)數(shù)量1帶刻度圓盤〔小〕直徑=118mm12帶刻度圓盤〔大〕直徑=180mm13伺服電機(jī)額定轉(zhuǎn)速=6000RPM24減速箱減速比=50:12表1-1圓盤同步對象設(shè)計參數(shù)輸入/輸出信號清單序號信號名稱信號來源連接位置1開關(guān)輸入DI0人機(jī)交互面板開關(guān)DI0+CU-X122:12開關(guān)輸入DI1人機(jī)交互面板開關(guān)DI1+CU-X122:23開關(guān)輸入DI2人機(jī)交互面板開關(guān)DI2+CU-X122:34開關(guān)輸入DI3人機(jī)交互面板開關(guān)DI3+CU-X122:45開關(guān)輸入DI4人機(jī)交互面板開關(guān)DI4+CU-X132:16開關(guān)輸入DI5人機(jī)交互面板開關(guān)DI5+CU-X132:27開關(guān)輸入DI6人機(jī)交互面板開關(guān)DI6+CU-X132:38開關(guān)輸入DI7人機(jī)交互面板開關(guān)DI7+CU-X132:49開關(guān)輸入DIO8人機(jī)交互面板開關(guān)DIO8+CU-X122:910開關(guān)輸入DIO9人機(jī)交互面板開關(guān)DIO9+CU-X122:1011開關(guān)輸入DIO10人機(jī)交互面板開關(guān)DIO10+CU-X122:1212開關(guān)輸入DIO11人機(jī)交互面板開關(guān)DIO11+CU-X122:1313開關(guān)輸入DIO12人機(jī)交互面板開關(guān)DIO12+CU-X132:914開關(guān)輸入DIO13人機(jī)交互面板開關(guān)DIO13+CU-X132:1015開關(guān)輸入DIO14人機(jī)交互面板開關(guān)DIO14+CU-X132:1216開關(guān)輸入DIO15人機(jī)交互面板開關(guān)DIO15+CU-X132:13表1-2輸入/輸出信號清單比賽說明及比賽任務(wù)比賽說明參賽隊伍應(yīng)按照任務(wù)描述進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置或程序編制。比賽任務(wù)中所提到的開關(guān)，均為人機(jī)交互面板上安裝的開關(guān)。所有外部開關(guān)的功能與操作順序均應(yīng)與任務(wù)說明及演示步驟中的要求一致。如無明確要求，不得擅自定義外部開關(guān)的用途，不得更改任務(wù)演示時的開關(guān)操作順序。本賽項(xiàng)評分過程將會模擬實(shí)際工程工程驗(yàn)收過程。在評分過程中，參賽隊伍不可使用調(diào)試計算機(jī)對驅(qū)動器進(jìn)行任何操作，裁判也不會幫助參賽隊伍將其工程工程下載至驅(qū)動器內(nèi)。評分時，由參賽隊員按照任務(wù)中規(guī)定的演示步驟，依次進(jìn)行任務(wù)演示。參賽隊伍在比賽結(jié)束后，應(yīng)將評分所用的工程工程以“隊伍編號+參賽日期〞的格式為文件名進(jìn)行另存，例如：ABCD_20230622，不得以其他格式為文件名保存文件。初賽比賽時，要求所有比賽任務(wù)均在同一工程工程內(nèi)集中完成。即參賽隊伍在申請評分前，應(yīng)將包含所有或局部比賽任務(wù)的工程工程下載至驅(qū)動器內(nèi)。參賽隊伍應(yīng)提交所保存的工程工程文件，日后審核及仲裁時，將以此文件作為評判依據(jù)。在任務(wù)演示過程中，當(dāng)驅(qū)動器產(chǎn)生故障報警時，參賽隊伍不可通過調(diào)試計算機(jī)對故障進(jìn)行確認(rèn)，但可以由裁判通過開關(guān)DIO15進(jìn)行故障確認(rèn)。待驅(qū)動器恢復(fù)正常后，可重新進(jìn)行未完成的任務(wù)演示。如通過開關(guān)DIO15無法對驅(qū)動器故障報警進(jìn)行確認(rèn)時，并且經(jīng)認(rèn)定該情況由參賽隊伍的工程工程中的缺陷引起，那么停止該參賽隊伍的評分。該參賽隊伍的比賽成績?yōu)橐淹瓿扇蝿?wù)的總分。由于競賽設(shè)備設(shè)有平安保護(hù)裝置，當(dāng)保護(hù)裝置被觸發(fā)時，驅(qū)動器將會斷電。參賽隊伍應(yīng)充分考慮到此種情況發(fā)生的可能性。在評分過程中，如果出現(xiàn)此種情況，要求參賽隊伍在設(shè)備恢復(fù)供電時，在不重新下載工程工程的前提下，仍能夠保證評分可以繼續(xù)進(jìn)行。如因保護(hù)裝置被觸發(fā)導(dǎo)致評分無法繼續(xù)進(jìn)行，不管保護(hù)裝置由誰觸發(fā)，均停止該參賽隊伍的評分。該參賽隊伍的比賽成績?yōu)橐淹瓿扇蝿?wù)的總分。如有違反上述各項(xiàng)要求的情況出現(xiàn)，那么參賽隊伍的比賽成績將被記為0分。評分說明任務(wù)演示過程中，如果滿足相應(yīng)的演示步驟要求，那么獲得該步驟所對應(yīng)的分?jǐn)?shù)。不滿足相應(yīng)的演示步驟要求，那么該步驟不得分。初賽共設(shè)置有7個不同的任務(wù)。其中，任務(wù)A～任務(wù)F總分為100分。任務(wù)G為加分任務(wù)，分值為20分。比賽任務(wù)3.1任務(wù)說明初賽比賽時，要求所有比賽任務(wù)均在同一工程工程內(nèi)集中完成。在評分過程中，由裁判根據(jù)評分細(xì)那么操作相應(yīng)外部開關(guān)，執(zhí)行比賽任務(wù)的演示，并根據(jù)演示結(jié)果進(jìn)行評分。初賽任務(wù)由多個分任務(wù)同組成，在各個任務(wù)的演示過程中，如遇到某一任務(wù)演示結(jié)果無法滿足任務(wù)要求時，可允許參賽隊伍跳過此任務(wù)的演示，繼續(xù)演示其他任務(wù)，該任務(wù)已得到分?jǐn)?shù)不會被扣除。此時，如需對程序進(jìn)行復(fù)位操作以便繼續(xù)進(jìn)行其他任務(wù)的演示，可通過開關(guān)DIO14執(zhí)行此復(fù)位操作。程序復(fù)位的相關(guān)邏輯，應(yīng)由參賽隊伍自行設(shè)計。在進(jìn)行每個任務(wù)的演示之前，參賽隊伍應(yīng)保證大、小圓盤全部處于靜止?fàn)顟B(tài)。如果大、小圓盤沒有全部處于靜止?fàn)顟B(tài)，那么不得開始進(jìn)行相應(yīng)任務(wù)的演示。演示任務(wù)時，允許參賽隊伍為驅(qū)動器設(shè)置獨(dú)立的始能開關(guān)。如需為驅(qū)動器設(shè)置獨(dú)立的始能開關(guān)，那么應(yīng)統(tǒng)一設(shè)置為開關(guān)DIO13。參賽隊伍可以在以下情況時，操作DIO13來始能驅(qū)動器：向裁判申請進(jìn)行評分時，在演示任務(wù)A之前。在任務(wù)演示過程中，保護(hù)裝置被觸發(fā)后，驅(qū)動器重新上電并準(zhǔn)備繼續(xù)進(jìn)行演示之前。在任務(wù)演示過程中，當(dāng)驅(qū)動器產(chǎn)生故障報警后，復(fù)位驅(qū)動器報警并準(zhǔn)備繼續(xù)進(jìn)行演示之前。在任務(wù)演示過程中，如遇到某一任務(wù)演示結(jié)果無法滿足任務(wù)要求時，參賽隊伍跳過此任務(wù)并準(zhǔn)備繼續(xù)進(jìn)行演示之前。除以上情況外，參賽隊伍均不可隨意通過開關(guān)DIO13控制驅(qū)動器的始能狀態(tài)。3.2比賽任務(wù)任務(wù)A〔20分〕：得分：任務(wù)描述按照要求，使人機(jī)面板上的相應(yīng)開關(guān)具備相應(yīng)如下功能：撥動開關(guān)DI0，大圓盤順時針旋轉(zhuǎn)。復(fù)位開關(guān)，大圓盤停止旋轉(zhuǎn)。點(diǎn)動開關(guān)DI1，大圓盤順時針旋轉(zhuǎn)3°后自動停止旋轉(zhuǎn)。撥動開關(guān)DI2，小圓盤順時針旋轉(zhuǎn)。復(fù)位開關(guān)，小圓盤停止旋轉(zhuǎn)。點(diǎn)動開關(guān)DI3，小圓盤順時針旋轉(zhuǎn)3°后自動停止旋轉(zhuǎn)。撥動開關(guān)DI4，將大圓盤與小圓盤的當(dāng)前位置設(shè)置為參考點(diǎn)位置。任務(wù)參數(shù)為保證演示效果，建議將大圓盤與小圓盤的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)置為10rpm。演示步驟步驟描述分值是否得分說明1撥動開關(guān)DI0，大圓盤順時針旋轉(zhuǎn)。2.5□是□否2復(fù)位開關(guān)DI0，大圓盤停止旋轉(zhuǎn)。2.5□是□否3撥動開關(guān)DI2，小圓盤順時針旋轉(zhuǎn)。2.5□是□否4復(fù)位開關(guān)DI2，小圓盤停止旋轉(zhuǎn)。2.5□是□否5點(diǎn)動開關(guān)DI1，大圓盤順時針旋轉(zhuǎn)3°后自動停止旋轉(zhuǎn)。5□是□否定位精度為±3°即可得分。定位精度大于±3°,那么本步驟不得分。6點(diǎn)動開關(guān)DI3，小圓盤順時針旋轉(zhuǎn)3°后自動停止旋轉(zhuǎn)。5□是□否定位精度為±3°即可得分。定位精度大于±3°,那么本步驟不得分。任務(wù)B〔15分〕：得分：任務(wù)描述使用開關(guān)DI0，使大圓盤旋轉(zhuǎn)至任意位置后停止。此時，點(diǎn)動觸摸屏內(nèi)“回參考點(diǎn)〞按鈕，大圓盤自動旋轉(zhuǎn)至參考點(diǎn)位置。任務(wù)參數(shù)為保證演示效果，建議將大圓盤與小圓盤的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)置為10rpm。任務(wù)說明觸摸屏內(nèi)“回參考點(diǎn)〞按鈕為參賽選手自行設(shè)置。對該按鈕的位置、大小、顏色不做要求，但要求必須設(shè)置該按鈕名稱顯示為“回參考點(diǎn)〞的中文字樣。演示步驟步驟描述分值是否得分說明1使用任務(wù)A中定義的開關(guān)，將大圓盤與小圓盤旋轉(zhuǎn)至初始位置后停止。2□是□否定位精度為±3°即可得分。定位精度大于±3°,那么本步驟不得分。2點(diǎn)動開關(guān)DI4，將大圓盤當(dāng)前位置設(shè)置為參考點(diǎn)。2□是□否有點(diǎn)動開關(guān)DI4的動作即可得分。3使用開關(guān)DI0，使大圓盤旋轉(zhuǎn)至任意位置后停止。2□是□否大圓盤停止時，其指針不可指向參考點(diǎn)位置。4點(diǎn)動觸摸屏內(nèi)“回參考點(diǎn)〞按鈕，大圓盤自動旋轉(zhuǎn)至參考點(diǎn)位置。9分大圓盤可向任意方向旋轉(zhuǎn)。定位精度為±3°即可得分。定位精度大于±3°,那么本步驟得0分。如果按鈕名稱無法顯示“回參考點(diǎn)〞的中文字樣，那么本步驟得7分。任務(wù)C〔15分〕：得分：任務(wù)描述使用開關(guān)DI0，使大圓盤旋轉(zhuǎn)至任意位置后停止。此時，點(diǎn)動開關(guān)DI6，大圓盤順時針旋轉(zhuǎn)90°后，自動逆時針旋轉(zhuǎn)90°。此時大圓盤指針應(yīng)與點(diǎn)動開關(guān)DI6前位置相同。任務(wù)參數(shù)為保證演示效果，建議將大圓盤與小圓盤的旋轉(zhuǎn)速度分別設(shè)置為10rpm。演示步驟步驟描述分值是否得分說明1使用任務(wù)A中定義的開關(guān)，將大圓盤與小圓盤旋轉(zhuǎn)至初始位置后停止。2□是□否定位精度為±3°即可得分。定位精度大于±3°,那么本步驟不得分。2點(diǎn)動開關(guān)DI4，將大圓盤當(dāng)前位置設(shè)置為參考點(diǎn)。2□是□否有點(diǎn)動開關(guān)DI4的動作即可得分。3使用開關(guān)DI0，使大圓盤旋轉(zhuǎn)至任意位置后停止。2□是□否定位精度為±3°即可得分。4點(diǎn)動開關(guān)DI6，大圓盤順時針旋轉(zhuǎn)90°后，自動逆時針旋轉(zhuǎn)90°。9□是□否定位精度為±3°即可得分。如果大圓盤順時針旋轉(zhuǎn)到位后5秒鐘內(nèi)，仍未自動逆時針旋轉(zhuǎn)，那么仍認(rèn)為此項(xiàng)不得分。任務(wù)D〔15分〕：得分：任務(wù)描述大圓盤順時針旋轉(zhuǎn)任意角度或圈數(shù)后停止。此時觸發(fā)小圓盤的旋轉(zhuǎn)動作，小圓盤應(yīng)模仿大圓盤運(yùn)動軌跡，順時針旋轉(zhuǎn)同樣的角度或圈數(shù)后停止。任務(wù)參數(shù)為保證演示效果，建議將大圓盤與小圓盤的旋轉(zhuǎn)速度分別設(shè)置為10rpm。演示步驟步驟描述分值是否得分說明1使用任務(wù)A中定義的開關(guān)，將大圓盤與小圓盤旋轉(zhuǎn)至初始位置后停止。2□是□否定位精度為±3°即可得分。定位精度大于±3°,那么本步驟不得分。2點(diǎn)動開關(guān)DI4，將大圓盤與小圓盤當(dāng)前位置設(shè)置為參考點(diǎn)。2□是□否有點(diǎn)動開關(guān)DI4的動作即可得分。3使用開關(guān)DI0，使大圓盤順時針旋轉(zhuǎn)任意角度或圈數(shù)后停止。主裁記錄此時大圓盤旋轉(zhuǎn)角度及旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。2□是□否4點(diǎn)動開關(guān)DI7，使小圓盤順時針進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)小圓盤的旋轉(zhuǎn)角度及旋轉(zhuǎn)圈數(shù)與所記錄的大圓盤旋轉(zhuǎn)角度及旋轉(zhuǎn)圈數(shù)相同時，小圓盤停止旋轉(zhuǎn)。此時，大、小圓盤的指針應(yīng)處在重合位置。9□是□否定位精度為±3°即可得分。定位精度大于±3°,那么本步驟不得分。任務(wù)E〔15分〕：得分：任務(wù)描述點(diǎn)動開關(guān)DI8，使小圓盤順時針旋轉(zhuǎn)至大圓盤中標(biāo)識為“2〞的刻度處后停止。此時，大圓盤自動順時針旋轉(zhuǎn)至其指針與小圓盤指針位置重合處停止。再次電動開關(guān)DI8，大圓盤逆時針旋轉(zhuǎn)至小圓盤中標(biāo)識為“4〞的刻度處后停止。此時，小圓盤自動逆時針旋轉(zhuǎn)至其指針與大圓盤指針位置重合處停止。任務(wù)參數(shù)為保證演示效果，建議將大圓盤旋轉(zhuǎn)速度設(shè)置為10rpm，將小圓盤旋轉(zhuǎn)速度設(shè)置為5rpm演示步驟步驟描述分值是否得分說明1使用任務(wù)A中定義的開關(guān)，將大圓盤與小圓盤旋轉(zhuǎn)至初始位置后停止。2□是□否定位精度為±3°即可得分。定位精度大于±3°,那么本步驟不得分。2點(diǎn)動開關(guān)DI4，將大圓盤與小圓盤當(dāng)前位置設(shè)置為參考點(diǎn)。2□是□否有點(diǎn)動開關(guān)DI4的動作即可得分。3點(diǎn)動開關(guān)DI8，小圓盤自動順時針旋轉(zhuǎn)至大圓盤中標(biāo)識為“2〞的刻度處后停止。此時，大圓盤自動順時針旋轉(zhuǎn)至其指針與小圓盤指針位置重合處停止。6□是□否定位精度為±3°即可得分。定位精度大于±3°,那么本步驟不得分。如果小圓盤旋轉(zhuǎn)到位后5秒鐘內(nèi)，大圓盤仍未自動逆時針旋轉(zhuǎn)，那么仍認(rèn)為本步驟不得分。4再次電動開關(guān)DI8，大圓盤自動逆時針旋轉(zhuǎn)至小圓盤中標(biāo)識為“4〞的刻度處后停止。此時，小圓盤自動逆時針旋轉(zhuǎn)至其指針與大圓盤指針位置重合處停止。5□是□否定位精度為±3°即可得分。如果大圓盤旋轉(zhuǎn)到位后5秒鐘內(nèi)，小圓盤仍未自動逆時針旋轉(zhuǎn)，那么仍認(rèn)為本步驟不得分。任務(wù)F〔20分〕：得分：任務(wù)描述點(diǎn)動開關(guān)DI9，使大圓盤順時針進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。再次點(diǎn)動開關(guān)DI9,小圓盤自動旋轉(zhuǎn)至大圓盤中標(biāo)識為“2〞的刻度處后，與大圓盤以相同方向、相同速度旋轉(zhuǎn)。第三次點(diǎn)動開關(guān)DI9,大圓盤與小圓盤同時停止。任務(wù)參數(shù)為保證演示效果，建議將大圓盤旋轉(zhuǎn)速度設(shè)置為10rpm，將小圓盤旋轉(zhuǎn)速度設(shè)置為5rpm。任務(wù)說明大圓盤可從任意方向?qū)πA盤位置進(jìn)行追蹤。大圓盤在追蹤過程中允許出現(xiàn)位置超調(diào)，只要經(jīng)過調(diào)整后的最終定位精度到達(dá)要求即可得分。演示步驟步驟描述分值是否得分說明1使用任務(wù)A中定義的開關(guān)，將大圓盤與小圓盤旋轉(zhuǎn)至初始位置后停止。2□是□否定位精度為±3°即可得分。定位精度大于±3°,那么本步驟不得分。2點(diǎn)動開關(guān)DI4，將大圓盤與小圓盤當(dāng)前位置設(shè)置為參考點(diǎn)。2□是□否有點(diǎn)動開關(guān)DI4的動作即可得分。3點(diǎn)動開關(guān)DI9，大圓盤自動順時針進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。2□是□否4再次點(diǎn)動開關(guān)DI9,小圓盤自動旋轉(zhuǎn)至大圓盤中標(biāo)識為“2〞的刻度處后，與大圓盤以相同方向、相同速度旋轉(zhuǎn)。在此過程中，大圓盤應(yīng)保持旋轉(zhuǎn)。10□是□否定位精度為±3°即可得分。定位精度大于±3°,那么本步驟不得分。5第三次點(diǎn)動開關(guān)DI9,大圓盤與小圓盤同時停止。4□是□否任務(wù)G〔加分題，20分〕：得分：任務(wù)描述點(diǎn)動開關(guān)DI10，使小圓盤順時針進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。再次點(diǎn)動開關(guān)DI10，大圓盤自動旋轉(zhuǎn)至小圓盤中標(biāo)識為“2〞的刻度處后，與小圓盤以相同方向、相同速度旋轉(zhuǎn)。大小圓盤同步后，當(dāng)大圓盤再次旋轉(zhuǎn)至參考點(diǎn)時，大圓盤停止旋轉(zhuǎn)，小圓盤繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。再次點(diǎn)動開關(guān)DI10，大圓盤自動旋轉(zhuǎn)至小圓盤中標(biāo)識為“4〞的刻度處后，與小圓盤以相同方向、相同速度旋轉(zhuǎn)。大小圓盤同步后，當(dāng)大圓盤再次旋轉(zhuǎn)至參考點(diǎn)時，大圓盤停止旋轉(zhuǎn)，小圓盤繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。此后，當(dāng)小圓盤再次旋轉(zhuǎn)至參考點(diǎn)時停止旋轉(zhuǎn)。任務(wù)參數(shù)為保證演示效果，建議將