“西门子杯”中国智能制造挑战赛 赛项优秀方案集锦

“西门子杯”中国智能制造挑战赛，赛项涉及智能制造领域中的科技创新、产品研发、工程设计和智能应用等。
　　《“西门子杯”中国智能制造挑战赛：赛项优秀方案集锦》展示了2018年总决赛的连续过程设计开发、逻辑控制设计开发、运动系统设计开发、工业信息设计开发、智能创新研发、企业命题、PLM产线规划等赛项的部分获奖优秀方案书，以及由工程师总结的实用技术知识和工程设计经验。
　　《“西门子杯”中国智能制造挑战赛：赛项优秀方案集锦》可供“西门子杯”中国智能制造挑战赛参赛学生选用，也可供参加其他大学生学科知识竞赛的学生参考。

廖晓钟，北京理工大学教授、博士生导师，北京市高等教育教学名师。兼任教育部高等学校自动化类专业教学指导委员会委员、北京市第十三届和第十四届人大代表等。主要研究方向为控制理论及其在电力电子和电机控制中的应用。主持完成北京市教育教学研究项目2项，主持完成北京市精品课程1门，主持自动化国家特色专业建设。获得国家教学成果奖2项，北京市教学成果奖3项。

“西门子杯”中国智能制造挑战赛（原全国大学生“西门子杯”工业自动化挑战赛）以“立足培养，重在参与，面向工程，追求卓越”为指导思想，旨在促进高等学校的工程实践能力教育，提高学生的工程设计能力、工程创新能力、工程研发能力、工程素养等工程师的综合能力，在竞争中练就成为未来的新工程师。赛项涉及与工业4.0智能制造相关的连续／离散过程智能自动化、智能逻辑控制、智能机器人、智能工业网络、智能创新研发及全生命周期数字化智能设计等技术与应用。挑战赛至今已经成功举办了12届，2018年有约400所学校的3000多个参赛队参加竞赛。
　　“西门子杯”中国智能制造挑战赛的赛题都源自于工程实际，学生在逼近工业工程实际的多元环境下完成任务，能够全面训练和提升综合工程能力。参赛学生一般要根据项目任务书要求，通过团队协作完成项目分析、设计、开发、任务分解、任务规划、任务执行、撰写方案设计报告、成果／作品展示、方案答辩等过程。其中方案设计报告作为工程文档的一部分，其撰写也是工程师所应该具备的基本能力。为了帮助参赛选手提高工程文档的撰写能力，竞赛委员会决定从2018年总决赛获奖参赛队方案中挑选一部分优秀方案书，通过专家指导参赛学生对其设计方案书进行修改完善，之后汇编出版“赛项优秀方案集锦”。学生在修改完善方案书的过程中，提高了工程文档的撰写能力。更重要的是，“赛项优秀方案集锦”可以为下一届参赛学生撰写工程文档提供学习参考。另外，“赛项优秀方案集锦”也能展现获奖学生的成果，起到互相交流学习提高的作用。
　　今年大赛结束时，赛项委员会成立了“赛项优秀方案集锦”编委会，收集获奖参赛队的方案书，经过编委会专家初选，再从设计书的整体框架、章节安排、内容取舍、行文规范，甚至文字描述等方面给予学生指导，力求将方案书写成规范的文本，达到出版要求。经过专家认真仔细的指导，参赛学生几轮的修改，最后由专家组集体讨论选出拟出版的方案书共18份。之后又经过专家仔细审核校对，形成了最终出版稿。
　　编委会特别邀请了具有丰富经验的工程师，撰写相关的实用技术知识，分享工程设计经验。还邀请了7位赛项指导教师，分享竞赛指导经验和体会。
　　本书正文共8部分。第一部分介绍“西门子杯”中国智能制造挑战赛的赛项设置、赛项实施的育人理念、2018年赛项总体方案等。第二至第八部分分别是“连续过程设计开发”“逻辑控制设计开发”“运动系统设计开发”“工业信息设计开发”“智能创新研发”“企业命题”“PLM产线规划”7个赛项的任务书和入选的优秀方案书。本书附录是由工程师撰写的实用技术知识和工程设计经验，包括多回路控制与调节器整定、卷绕张力控制、工业网络项目实战、自动化工程项目的实施、SolidEdge应用实例剖析等。赛项指导教师的经验分享也放在附录中。
　　历经4个月时间的紧张组稿工作即将结束，在此衷心感谢为本书出版辛勤付出的人们。感谢“西门子杯”中国智能制造挑战赛组委会和秘书处，感谢编委会全体专家，感谢参赛选手和指导教师。最后要特别感谢“西门子杯”中国智能制造挑战赛专家组组长萧德云教授，从“集锦”的策划、工作的组织、方案书的规范模板等等，都给予了全面指导和把关。
　　本书是“西门子杯”中国智能制造挑战赛首次汇编出版赛项优秀方案集锦，难免经验不足，存在错误和不当之处，敬请读者批评指正。

第一部分 “西门子杯”中国智能制造挑战赛
“西门子杯”中国智能制造挑战赛的赛项设置
“西门子杯”中国智能制造挑战赛
附：寄语未来的新工程师
第十二届（2018）“西门子杯”中国智能制造挑战赛总体方案

第二部分 “连续过程设计开发”赛项
“连续过程设计开发”赛项任务书
1 “连续过程设计开发”赛项工程设计方案（一）
1．1 概述
1．2 设计依据、范围及相关标准
1．2．1 设计依据
1．2．2 设计范围
1．2．3 相关标准
1．3 系统分析
1．3．1 系统任务分析
1．3．2 工艺流程分析
1．3．3 对象特性分析
1．3．4 控制需求分析
1．3．5 系统安全要求分析
1．4 系统设计
1．4．1 系统设计原则
1．4．2 控制回路设计
1．4．3 控制系统管道仪表流程图
1．4．4 开车顺序控制系统设计
1．4．5 安全相关系统
1．4．6 系统节能减排考虑
1．4．7 系统监控界面设计
1．5 系统组成
1．5．1 系统组成结构
1．5．2 硬件配置
1．5．3 软件配置
1．6 系统连接
1．6．1 系统通信连接
1．6．2 控制回路连接
1．6．3 开车顺序控制连接
1．7 系统投运与调试
1．8 结束语
参考文献
作者简介
2 “连续过程设计开发”赛项工程设计方案（二）
2．1 概述
2．2 设计依据、范围及相关标准
2．2．1 设计依据
2．2．2 设计范围
2．2．3 相关标准
2．3 系统分析
2．3．1 系统任务分析
2．3．2 工艺流程分析
2．3．3 对象特性分析
2．3．4 控制需求分析
2．3．5 系统安全要求分析
2．4 系统设计
2．4．1 系统设计原则
2．4．2 控制回路设计
2．4．3 控制系统P&ID图
2．4．4 开车顺序控制系统设计
2．4．5 安全相关系统
2．4．6 系统节能减排考虑
2．4．7 系统监控界面设计
2．5 系统组成
2．5．1 系统组成结构
2．5．2 硬件配置（见表2）
2．5．3 软件配置（见表3）
2．5．4 110信号配置（见表4）
2．6 系统连接
2．6．1 系统通信连接
2．6．2 控制回路连接
2．7 系统投运与调试
2．8 运行结果分析
2．9 结束语
参考文献
作者简介
……

第三部分 “逻辑控制设计开发”赛项
第四部分 “运控系统设计开发”赛项
第五部分 “工业信息设计开发”赛项
第六部分 “智能创新研发”赛项
第七部分 “企业命题”赛项
第八部分 “PLM产线规划”赛项
第九部分 附录