西门子杯中国智能制造挑战赛.docx
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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
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Mg/mol
密度ρkg/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30–101KPa
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,DI→AI→DO→AO。
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/IP→RealtekPCIe……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ISO→Realtek……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“Editethernet”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“PCInternal(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)PROFIBUSDP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PROFIBUSDP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。
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