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2022年全国职业院校技能大赛高职组现代电气控制系统安装与调试赛项样题库
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工位号:
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2022年全国职业院校技能大赛
高职组现代电气控制系统安装与调试赛项
工
作
任
务
书
（样题）
高职组现代电气控制系统安装与调试赛项专家组
中国 XX
2022·XX
注意事项
一、在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装和电气维修的安全操作规程。电气安装中，低压电器安装按《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范（GB50254-96）》验收。
二、不得擅自更改设备已有器件位置和线路，若现场设备安装调试有疑问，须经设计人员（赛场评委）同意后方可修改。
三、竞赛过程中，参赛选手认定竞赛设备的器件有故障，可提出更换，器件经现场裁判测定完好属参赛选手误判时，每次扣参赛队1分；若因人为操作损坏器件，扣5分；后果严重者（如导致PLC、变频器、伺服等烧坏），本次竞赛成绩计0分。
四、所编PLC、触摸屏、PPT等程序必须保存到计算机的“D: \场次号-工位号”文件夹下，场次号和工位号以现场抽签为准。
五、参赛选手在完成工作任务的过程中，不得在任何地方标注学校名称、选手姓名等信息。
六、比赛结束后，参赛选手需要将任务书以及现场发放的图纸、资料、草稿纸等材料一并上交，不得带离考场。
请按要求在10个小时内完成以下工作任务：
一、按“智能饲喂系统”，使用智能化电气设计软件，设计控制系统主电路、控制电路（含伺服、步进、变频器）、PLC控制电路。
二、按设计图完成元件选型计算、元件安装、电路连接（含主电路）和相关元件参数设置。
三、按“智能饲喂系统”，编写PLC程序及触摸屏程序，完成后下载至设备PLC及触摸屏，并调试该电气控制系统达到控制要求。
四、根据给定的电气设备原理图及故障检测要求，检测出该电气设备电路板上的故障，并按要求在其电路图纸的相应位置上标注故障类型符号。
五、使用三维场景搭建软件进行工业场景的搭建，完成搭建后的场景能够完整的展示“智能饲喂系统”结构。
六、按“智能饲喂系统”编写PPT，内容包含设计思路，调试流程，并能独立讲解，时间为5分钟。PPT文件必须保存到计算机的“D:\工位号”文件夹下，工位号以现场抽签为准。
智能饲喂系统
一、系统运行说明
智能饲喂系统主要由触摸屏和饲喂小车组成，触摸屏供饲养员查看饲喂系统运行情况，包括每个槽位的情况，饲喂车、槽内饲料量等。饲喂小车系统图如图1所示。
图1 饲喂小车系统
饲喂小车结构如图。SQ1、SQ3为小车两端的限位保护开关，
M1伺服电机控制饲喂小车移动的位置；M2由变频器带动的电机，其作用是控制饲喂小车放料到槽位当中；M3是原点的向小车放料的电机，当饲喂小车中的料投放完毕之后，小车回到该点重新装料;M4是4个槽位的共同的搅拌震动电机为三相异步电机，其作用是当槽位里有饲料时搅拌震动；小车具体到达某一槽位由伺服电机精确定位，槽1位置位于15cm处，槽2位置位于17cm处，槽3位置位于18cm处，槽4位置位于19cm处。（以滑块的右边为基准）每个槽最多放料100kg。
智能饲喂系统由以下电气控制回路组成：小车运行由电机M1驱动【M1为伺服电机；伺服电机参数设置如下：伺服电机旋转一周需要4000个脉冲】；小车内部的放料由电机M2驱动【M2为三相异步电动机由变频器进行模拟量控制，0-10v对应0-50Hz。【加减速时间分别为0.4S、0.6S。只进行单向正转运行】；给饲喂小车装料由电机M3驱动【M3为双速电机，需要考虑过载、联锁保护，低速时热继电器整定电流为0.25A,高速时热继电器整定电流为0.3A】；搅拌震动由电机M4驱动【M4为三相异步电动机，可实现正反转运行】。
二、控制系统设计要求
1.本系统使用三台PLC、一台变频器，网络指定QCPU/S7-300/S7-1500为主站，2台FX3U/S7-200Smart/S7-1200及变频器为从站，分别以CC_Link或工业以太网的形式组网。
2.MCGS触摸屏应连接到系统中主站PLC上（三菱系统中触摸屏连接到QPLC的RS232端口；西门子系统中触摸屏连接到S7-300/S7-1500的以太网端口，不允许连接到交换机）。
3.电机控制、I/O、HMI与PLC组合分配方案（其余自行定义）：
方案 电机 三菱Q系列+FX3U系列方案 西门子S7-300 +S7-200Smart方案 西门子S7-1500 +S7-1200方案
HMI SB1～SB4 Q00UCPU CPU314C-2PN/DP CPU 1511
M3、M4 HL1～HL3 FX3U-32MR S7-200Smart 6ES7288-1SR40-0AA0 CPU 1212C 6ES7212-1BE40-0XB0
M1 SQ1、SQ3 FX3U-32MT S7-200Smart 6ES7288-1ST30-0AA0 CPU 1212C 6ES7212-1AE40-0XB0
M2 FR-E840 G120C-PN G120C-PN
4.根据本控制要求设计电气控制原理图，根据所设计的电路图连接电路，不允许借用机床考核单元电气回路。参照所给定的IO分配表格式，将编程中所用到的各个PLC的IO点以及主要的中间继电器和存储器填入IO分配表中。
5.三台PLC和变频器安装位置要求如图2所示,不允许自行定义位置，不得擅自更改设备已有器件位置和线路，其余器件位置自行定义。
(
从站：三菱
FX3U-32MT
/西门子S7-200Smart（6ES7288-1ST30-0AA0）/西门子
CPU 1212C
6ES7212-1BE40-0XB0
) (
变频器：三菱FR-E840/西门子G120C
)
（a）正面
(
从
站：三菱FX3U-32MR
/西门子S7-200Smart（6ES7288-1SR40-0AA0）/
西门子
CPU 1212C
6ES7212-1AE40-0XB0
) (
主站：三菱Q00UCPU/西门子S7-300/西门子S7-1500
)
（b）反面
图2 PLC和变频器安装位置示意图
三、系统控制要求
智能饲喂系统设备具备两种工作模式，模式一：手动调试模式；模式二：自动运行模式。设备上电后触摸屏进入欢迎界面,滚动字幕“2022年全国职业院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试赛”，点击触摸界面任意位置，设备进入调试模式。
1.调试模式
设备进入手动调试模式后，触摸屏出现调试画面，调试画面可参考图3进行制作。通过按下选择调试按钮，选择需要调试的电机，当前电机指示灯亮，触摸屏提示信息变化为“当前调试电机为：××电机”，按下SB1启动按钮，选中的电机将进行调试运行。每个电机调试完成后，对应的指示灯熄灭。
图3 手动调试界面
伺服电动机M1调试过程初始位置将滑块移动到左端原点（滑块右边在12cm处），在触摸屏上设定伺服电机运行的速度和距离，按下SB1按钮，伺服电机根据设定的参数运行，HL1灯以亮2s,灭1s的频率闪烁。按下SB2后，小车返回至原点,停止。（传感器根据需要自定安装）
变频电动机M2调试过程
按一下启动按钮SB1按钮，M1电动机以10-50Hz增速运行，加速度为2Hz每秒。再次按下SB1后，M1电机以当前的频率运行，再次按下SB1，继
图4 小车运行结构示意图
续增速运行。到50Hz后，一直运行。按下停止按钮SB2，M1停止。M1电动机在运行时，HL1灯长亮。
（3）双速电机M3调试过程
按下SB1按钮，电机M3以3秒间隔进行低速-高速-停止-低速-高速-停止-….状态循环切换，电机M3在低速运行时， HL2以2Hz闪烁点亮，M3在高速运行时，HL2长亮，M3停止时，HL2熄灭。循环3次，自动停止。按下停止按钮SB2，M3停止，HL2灭。
（4）搅拌震动电机M4调试过程
按一下SB1按钮，M4电动机正转5S，暂停2s，反转5S，暂停2s，以此不断循环。正转时HL1长亮，反转时1Hz闪烁。按下停止按钮SB2，M4停止，HL1熄灭。
所有电机（M1～M4）调试完成后按下SB3，系统将切换进入到自动运行模式。在未进入自动运行模式时，单台电机可以反复调试.
2.自动模式
切换进入到自动运行模式后，触摸屏自动进入运行模式画面，出现“自动运行模式”字样，画面可参考图5进行设计。画面要求：触摸屏画面应当有槽位置指示，各槽位置有饲料进入时，对应位置显示饲料的重量，触摸屏中当前小车内饲料的重量，小车承重载量；
图5 自动运行模式
智能饲喂系统工艺流程与控制要求：
（1）系统初始化状态
无论小车在什么位置，上电后小车自动回到初始原点位置并等待系统参数设定完成后，按下SB1系统启动。饲喂小车的载货重量一般在0-100千克之间，载重量可按要求设定，承重量信号将转换成0-10V电压信号。模拟量信号可以使用前面板提供的0-10V电压给出。在运行之前，要先进行载重设定：即待触摸屏中显示小车的载货承重时，按下确认按钮SB4，系统自动记录当前载货承重（小车载重设定根据需向4个槽全部投放的饲料的总重量而定，小车载重在总重量的1/6与1/5之间）。
（2）运行操作
系统运行方式主要可以分为手动、自动两种方式。
A.手动方式：触摸屏选择手动模式，手动指示灯点亮，按下SB1，手动进入待运行状态。在触摸屏上按下相应槽的启动按钮，饲喂小车从原点接料后运行到相应槽位置投放饲料。即小车在初始原点位置，放料电机高速运行状态下运行，放料速度为4kg/s。根据放料时间，显示小车内饲料重量。按下停止放料按钮，放料结束，饲喂小车运行到相应槽位开始投放饲料，投放饲料时投料电机在40Hz运行状态下运行，投料速度为4kg/s。根据投料时间，显示小车内饲料重量和槽位内饲料重量。当小车内饲料投完，小车自动返回原点等待。按下停止投放饲料按钮，投放饲料结束，饲喂小车自动返回原点等待，显示数据清零。
b. 自动方式：
① 裁判设定参数后，按下启动按钮SB1（小车在初始原点位置），2s后放料电机运行开始向小车内放料，放料过程必须在25s内完成，放料电机在高速运行状态下运行，放料速度为4kg/s；放料电机在低速运行状态下运行，投料速度为1kg/5s；
②放料结束后（小车装满），小车向右运行到槽1位置停止，小车内部投料电机M2运行，开始向槽1投放饲料，投料电机在50Hz状态下运行，投料速度为6kg/s；投料电机在40Hz状态下运行，投料速度为4kg/s；投料电机在30Hz状态下运行，投料速度为1kg/s；投料电机在20Hz状态下运行，投料速度为1kg/5s。投料速度按下表运行。当槽内有饲料时，搅拌电机开始间歇工作，搅拌电机正转5s，暂停2s，反转5S，暂停3S。
槽内设置重量和实际重量差 投料电机运行频率 >50KG >20,<=50KG >5,<=20KG <=5KG
投料频率 50Hz 40Hz 30Hz 20Hz
当槽1饲料达到设定投放要求后，再向槽2投放，当槽2饲料达到设定投放要求后，再向槽3投放，以此类推，当所有槽都满时，系统停止运行，同时报警指示灯HL3闪烁（周期为0.5S）。
（3）停止操作
系统自动运行过程中，按下停止按钮SB2，系统立即停止，再次按下SB1，系统自动从之前状态启动运行。运行过程的动作要求连贯，执行动作要求顺序执行，运行过程不允许出现硬件冲突。
3.非正常情况处理
①小车在运行过程中意外超出限程（包括左限程和右限程），整个系统立即停止，并在触摸屏中弹出报警画面，等待5s后，小车自动返回至原点，并闪烁报警灯HL2。等待故障维修检查完成，重新按下启动SB1恢复运行。
②小车载重量设定不符时，整个系统立即停止，并在触摸屏中弹出报警画面，等待2s后，重新设定。
③当小车超重时，系统立即暂停，并在触摸屏中弹出报警画面，等待2s后，清除小车内饲料，重新装车。
故障检测
一、工作任务
请选手在设有故障（10个故障点）的装置上进行故障查找，并将故障点的位置与故障类型在图纸上标出。装置图纸见附件，符号具体要求如下：
二、操作要求
1.观察现象时，只能接通控制电路的电源，不能接通主回路电源；
2.故障检测时，必须在断电情况下测量，不能打开行线槽盖板、不能松卸端子；
3.必要时，可以打开开关面板和按钮盒进行检测；
4.请使用万用表、绝缘电阻测试仪、接地电阻测试仪等仪表进行故障检测；
5.故障点只需在图纸上标注符号，无需修复。
三、模块分值
本模块分值为10分，每正确找到一个故障点且标注正确得1.0分。
标注方法如下：
四、注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装安全操作规程。
2022年全国职业院校技能大赛高职组现代电气控制系统安装与调试赛项样题库
13
数字化工业场景搭建
一、工作任务
请选手根据任务书“智能饲喂系统”的场景平面参考图进行工业场景搭建。
场景平面参考图
二、操作要求
1.在电脑上使用三维场景搭建软件进行操作，搭建三维场景图；
2.搭建所需的部件可在模型库中选择；
3.搭建的三维场景必须与场景平面参考图展现的场景一致。
三、模块分值
本模块分值为5分，每正确搭建一个区域得1分，区域搭建错误或不完整该区域不得分。
四、注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守赛场纪律。
应用办公软件制作汇报PPT
一.工作任务
请选手根据任务书 “智能饲喂系统”的控制要求制作PPT。
二．操作要求
1.在电脑上使用WPS软件进行操作；
2.内容包含设计思路，调试流程。
三.模块分值
本模块分值为8分，PPT制作3分，汇报5分。
四.注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守赛场纪律。
15
器件参数
序号 器件 型号 参数值
1 热继电器
2 变频器
3 步进电机
4 伺服电机
工位号：
附件1：现代电气控制系统安装与调试元件参考清单
序号 名称 型号及规格 数量 备注
1 指示灯 AD58B-22D 220V 6只 内置
2 紧急停止按钮 红色蘑菇头 1只 内置
3 按钮 LA68B-EA35 3只 内置
LA68B-EA45 3只 内置
4 漏电型空气开关 DZ47LE-32/D16 1只
5 熔断器 RT28-3P 1只
6 接触器 CJX2-0910 7只
7 辅助触头 F4-22 7只
8 时间继电器 ST3PF AC250V 1只
ST3PA-A AC220V 1只
9 中间继电器 DC24V 2只
10 热保护继电器 NR2-25 2只 0.63A(范围0.4~0.63A)2只
11 行程开关 LX19-001 4只 内置
12 选择开关 LA68B –ED25 4只 内置
13 三相交流异步电动机 YS5024(Y-△) 2台
14 三相交流异步电动机 YS5024(Y-△)带离心开关 1台
15 三相交流异步电动机 （双速电机） YS502/4双速电机 1台
16 可编程控制器 PLC（二种品牌三种方案任选一种） 1套 见附表2
附表2 PLC、变频器配置：
方案一、西门子S7-300 +S7-200smart系统主要部件
序号 名称 型号 数量 单位 备注
1 西门子电源 PS307 1 块
2 西门子可编程控制器 CPU314C-2PN/DP 1 块 16DI/16DO
3 CPU模块 S7-200 SMART SR40 1 块 西门子继电器输出220VAC供电 24输入16输出
4 CPU模块 S7-200 SMART ST30 1 只 西门子晶体管输出24VDC供电 18输入12输出
5 西门子模拟量输入输出模块 S7-200Smart EM06 1 套 4输入/2输出 整体式I/O点数为小型
6 西门子安装导轨 S7-300导轨160mm 1 条
7 西门子前连接器（螺钉型） 40针 1 套
8 内存卡 MMC128K 1 张
9 交换机 5口 1 套
10 200Smart下载线 1 条
11 西门子变频器 G120C-PN 0.75KW 1 台
12 BOP操作面板 1 块
13 触摸屏 7寸 1 台
三菱Q系列与FX系列系统主要部件
序号 名称 型号 数量 单位 备注
1 三菱模块 Q00UCPU 1 块
2 三菱电源单元基板 Q35B 1 条 5位基板
3 三菱模块 Q61P 1 块 输入100-200AC、输出DC5V、6A
4 三菱模块 QX40 1 块 DC16输入
5 三菱输出模块 QY10 1 块 AC16输出
6 三菱cclink通信模块 QJ61BT11N 1 块
7 三菱通讯线 QC30R2 1 条
8 三菱可编程控制器 FX3U-32MT 1 个
9 三菱主机 FX3U-32MR 1 个
10 三菱模块 FX3U-3A-ADP 1 个
11 三菱cclink通信模块 FX3U-64CCL 2 个
12 FX系列下载线 RS-232 1 条
13 485通讯模块 FX3U-485-BD 2 个
14 三菱变频器 FR-E840-0.75K 1 台
15 触摸屏 7寸 1 台
西门子S7-1500 +S7-1200系统主要部件
1 S7-1500安装导轨 6ES7590-1AE80-0AA0 1 条 使用一半（需加工）
2 CPU 1511-1 PN 6ES7511-1AK01-0AB0 1 只
3 存储卡 6ES7954-8LC02-0AA0 1 张 4M
4 数字量输入，DI 16x24VDC HF 6ES7521-1BH00-0AB0 1 块
5 前连接器，直插式工艺 6ES7592-1BM00-0XB0 3 条 40 针
6 数字量输出 6ES7522-5FF00-0AB0 2 块 DQ 8x230VAC/2A ST
7 负载电源 PM 70W 6EP1332-4BA00 1 块 120/230 V AC，24 V DC，3 A
8 数字 I/O 6ES7223-1PL32-0XB0 2 块 16 DI，24V DC / 16 DO，继电器
9 模拟量输出 6ES7234-4HE32-0XB0 1 块 4输入/2输出
10 西门子1200PLC 6ES7212-1BE40-0XB0 1 块 CPU 1212C（8 DI 24V DC；6 DO 继电器；2 AI），PS 230V AC
11 西门子1200PLC 6ES7212-1AE40-0XB0 1 块 CPU 1212C（8 DI 24V DC；6 DO 24V DC；2 AI），PS 24V DC
12 网线 1 条
13 交换机 5口 1 套
14 西门子变频器 G120C-PN 0.75KW 1 只
15 BOP操作面板 1 只
16 触摸屏 7寸 1 台
18(
工位号:
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2022年全国职业院校技能大赛
高职组现代电气控制系统安装与调试赛项
工
作
任
务
书
（样题）
高职组现代电气控制系统安装与调试赛项专家组
中国 XX
2022·XX
注意事项
一、在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装和电气维修的安全操作规程。电气安装中，低压电器安装按《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范（GB50254-96）》验收。
二、不得擅自更改设备已有器件位置和线路，若现场设备安装调试有疑问，须经设计人员（赛场评委）同意后方可修改。
三、竞赛过程中，参赛选手认定竞赛设备的器件有故障，可提出更换，器件经现场裁判测定完好属参赛选手误判时，每次扣参赛队1分；若因人为操作损坏器件，扣5分；后果严重者（如导致PLC、变频器、伺服等烧坏），本次竞赛成绩计0分。
四、所编PLC、触摸屏、PPT等程序必须保存到计算机的“D: \场次号-工位号”文件夹下，场次号和工位号以现场抽签为准。
五、参赛选手在完成工作任务的过程中，不得在任何地方标注学校名称、选手姓名等信息。
六、比赛结束后，参赛选手需要将任务书以及现场发放的图纸、资料、草稿纸等材料一并上交，不得带离考场。
请按要求在10个小时内完成以下工作任务：
一、按“机床控制系统”，使用智能化电气设计软件，设计控制系统主电路、控制电路（含伺服、步进、变频器）、PLC控制电路；将设计完成的内容导出PDF格式并保存到硬盘指定位置和优盘中，比赛开始两个小时后提交。
二、按设计图完成元件选型计算、元件安装、电路连接（含主电路）和相关元件参数设置。
三、按“机床控制系统”，编写PLC程序及触摸屏程序，完成后下载至设备PLC及触摸屏，并调试该电气控制系统达到控制要求。
四、根据给定的电气设备原理图及故障检测要求，检测出该电气设备电路板上的故障，并按要求在其电路图纸的相应位置上标注故障类型符号。
五、使用三维场景搭建软件进行工业场景的搭建，完成搭建后的场景能够完整的展示“机床控制系统”结构。
六、按“机床控制系统”编写PPT，内容包含设计思路，调试流程，并能独立讲解，时间为5分钟。PPT文件必须保存到计算机的“D:\工位号”文件夹下，工位号以现场抽签为准。
机床控制系统
机床控制系统运行说明
机床电气控制系统由主轴旋转电机、刀架换刀电机、X轴进给电机、Y轴进给电机、冷却电机等组成。本系统是由plc精准控制将木板材料加工成所需要的特定三角形，对提高企业生产和管理自动化水平有很大的帮助,同时又提高了生产效率、使用寿命和质量,减少了企业产品质量的波动。
机床电气控制系统由以下电气控制回路组成：主轴电机M1控制回路【M1为三相异步电动机，由变频器实现模拟量控制，加减速时间分别为0.2S、0.8S】。冷却电机M2控制回路【M2为双速电机，需要考虑过载、联锁保护，低速时热继电器整定电流为0.3A,高速时热继电器整定电流为0.35A】。刀架换刀电机M3控制回路【M3为三相异步电动机，可实现正反转运行】。Y轴进给电机M4控制回路【M4为步进电机，每转需要2000脉冲】。X轴进给电机M5控制回路【M5为伺服电机，连接滚珠丝杠副系统。伺服电机参数设置如下：伺服电机每旋转一周需要4000脉冲】。电动机旋转以“顺时针旋转为正向，逆时针旋转为反向”为准。
系统控制要求如下：任意输入三角形三边长度，系统自动分配三边边长（a>b>c），对输入的三边能否构成三角形进行判定，如果符合，符合指示灯亮，方可按下循环启动按钮开始进行三角形加工。加工时，主轴电机下降到位开始进行加工，先运行至加工点（10,10）单位（mm），按a-b-c边的顺序进行加工如图1所示，加工完成后回到原点（0,0）。
余弦定理：
图1加工三角形示意图
二、机床控制系统安装方案要求
1.本系统使用三台PLC、一台变频器，网络指定QCPU/S7-300/S7-1500为主站，2台FX3U/S7-200Smart/S7-1200及变频器为从站，分别以CC_Link或工业以太网的形式组网。
2.MCGS触摸屏应连接到系统中主站PLC上（三菱系统中触摸屏连接到QPLC的RS232端口；西门子系统中触摸屏连接到S7-300/S7-1500的以太网端口，不允许连接到交换机）。
3.电机控制、I/O、HMI与PLC组合分配方案（其余自行定义），见表1。
表1 电机控制、I/O、HMI与PLC组合分配方案
方案 电机 三菱Q系列+FX3U系列方案 西门子S7-300 +S7-200Smart方案 西门子S7-1500 +S7-1200方案
HMI Q00UCPU CPU314C-2PN/DP CPU 1511
M4、M5、M6、 编码器、 SB1～SB3、SA1 FX3U-32MT S7-200Smart 6ES7288-1ST30-0AA0 CPU 1212C 6ES7212-1AE40-0XB0
M2、M3 SQ1～SQ8 HL1～HL4 FX3U-32MR S7-200Smart 6ES7288-1SR40-0AA0 CPU 1212C 6ES7212-1BE40-0XB0
M1 FR-E840 G120C-PN G120C-PN
4.根据本说明书设计电气控制原理图，根据所设计的电路图连接电路，不允许借用机床考核单元电气回路。在标准图纸上绘制5台电动机主电路，以及3台PLC电气原理图，并标注I/O定义功能和变频器、伺服驱动器主要参数及功能。在设计栏填写场次及工位信息。
5.三台PLC和变频器安装位置要求如图2所示,不允许自行定义位置，不得擅自更改设备已有器件位置和线路，其余器件位置自行定义。
(
从站：三菱
FX3U-32MT
/西门子S7-200Smart（6ES7288-1ST30-0AA0）
西门子CPU1212C（6ES7212-1AE40-0XB0
）
) (
变频器：三菱FR-E840/西门子G120C
)
（a）正面
(
从
站：三菱FX3U-32MR/西门子S7-200Smart（6ES7288-1SR40-0AA0）
/西门子CPU1212C（6ES7212-1BE40-0XB0）
) (
主站：三菱Q00UCPU/西门子S7-300
)
（b）反面
图2 PLC和变频器安装位置示意图
三、机床控制系统控制要求
机床控制系统设备具备两种工作模式：
模式一：调试模式；模式二：工作模式。
1.首界面要求
首页界面是用户登录界面（如图3所示）。
点击用户登录，弹出“用户登入”窗口（如图4所示），用户名下拉选“工程师”，输入密码“123”登录出现密码输入框（如图5所示），输入“135”进入调试模式，输入“246”进入运行模式，如果是“操作员”输入密码“abc”登录，登录后只能输入“246”进入运行模式。
如出现报警，跳出报警窗口，解除报警后返回当前窗口，继续调试或运行。
图3首页界面
图4用户登录 图5窗口切换
2.调试模式
设备自动进入调试模式后，触摸屏出现调试画面，如图6。在选择调试电机前，先进行通讯测试，按下SB1按钮，触摸屏通讯指示灯，HL1指示灯亮，表示通讯成功。通过下拉框，选择需要调试的电机，当前电机指示灯亮,每台电机只能单独调试。按下SB1启动按钮，选中的电机将进行调试运行。每个电机调试完成后，对应的指示灯以2.5Hz频率闪烁。
图6 调试模式触摸屏画面
（1）主轴电机M1的调试
按下启动按钮SB1后，M1电机运行，频率从10Hz连续变化到50Hz,每秒增加4Hz，再次按下SB1后，M1电机以当前的频率运行，再次按下SB1，调试结束。M1调试过程中，HL1以1Hz的周期闪烁。
（2）冷却电机M2调试过程
按下启动按钮SB1后，冷却电机高速启动，3S后M2停止，2S
后低速运行，3S后低速运行，如此循环3次后自动停止。M2电机调试过程中，HL2指示灯高速时以1Hz闪烁，低速时常亮，停止时熄灭。
（3）刀架换刀电机M3调试过程
触摸屏调试画面上显示当前刀号（初值为1），在选择刀号后输入1～8任何一个与当前刀号不同的刀号后，按下触摸屏开始换刀按钮，换刀电机M3开始换刀。选刀机构如图7所示。要求按最近的旋转方向实现换刀动作。换刀机构每转过一个刀位就会发出一个刀位到位信号，该信号由SB1按钮手动按下给出。当转过相应刀位数后，电机停止，当前刀号变为选刀刀号，选刀结束。当选刀电机M3顺时针旋转时，指示灯HL1以2Hz闪亮；逆时针旋转时，指示灯HL2常亮。若输入的选刀刀号与当前刀号相同时，则换刀电机M3不动,HL3指示灯以1Hz闪亮3S后停止，调试结束。
(
顺时针
) (
当前刀位
5
7
8
6
2
4
3
1
)
图7 换刀机构示意图（换刀电机正转带动选刀机构顺时针旋转）
（4）Y轴进给电机M4调试过程
触摸屏设置步进电机速度(60r/min-150r/min)后，按下启动按钮SB1后，步进电机M4正转运行，旋转2圈，停2秒后反转运行,然后旋转2圈，停2s后正转运行，以此为周期循环3次后停止，调试结束。M2电机调试过程中，正转时HL2以1Hz频率闪烁，反转HL2以2Hz频率闪烁，停止时HL2长亮。
（5）X轴进给电机M5调试过程
SA1可实现X轴进给电机M5的手动、自动调试（竖向档位为手动调试，横向档位为自动调试）。
手动调试：在触摸屏中，可以点击向左、向右按钮点动运行，SA2可以切换点动的速度，竖向档位时以8mm/s的速度点动运行，横向时以4mm/s的速度点动运行（已知滑台丝杠的螺距为4mm），点动过程中可切换SA2改变当前点动速度。
自动调试：按下启动按钮SB1，X轴进给电机M5以2.5rad/S的速度向右移动，到达A点后停止，2S后以4rad/S的速度向左移动到C点，2S后反向以3rad/S的速度移动到B点停止，调试结束。运行期间电机按下触摸屏停止按钮，M5电机停止，再次按下SB1按钮,M4从当前位置继续开始运行，M5电机运行时HL3以1Hz频率闪烁，停止时长亮。
X轴进给电机机械结构图如图8所示。
(
SQ5
) (
SQ4
) (
SQ3
) (
C点
) (
B点
) (
A点
)
(
SQ2
)
(
SQ1
)
图8 X轴进给电机结构示意图
所有电机（M1～M5）调试完成后,系统将自动切换返回首页界面。在未进入首页界面时，单台电机可以反复调试。
3.工作模式
进入工作模式后，X轴进给电机M5自动回原点（C点），Y轴默认当前位置为原点，触摸屏原点指示灯亮。
触摸屏画面主要包含原点指示灯，M1～M5电机运行指示灯，主轴转速显示，当前刀号显示，需加工三角形的三边长度，所输入三角形三边是否符合要求指示灯，实时XY轴坐标，设置加工三角形数量，显示剩余加工三角形数量，循环启动按钮和循环停止按钮,如图9所示。
图9 工作模式触摸屏画面
工作模式初始状态：XY轴进给电机M5、M4在原点位置C点；当前刀位号为1号刀，按钮SB1为常开，SA2、SA3为竖向档位，所有电机M1～M5为停止状态。
在触摸屏设置加工零件数量（设置范围为1～99），三角形三边边长（20~120）单位（mm），要求任意输入边长并自动分配三边边长（a>b>c），三边可构成三角形后，符合指示灯亮，按下循环启动按钮后，加工指示灯亮，机床开始进行加工加工所需要的三角形。每完成一个三角形材料的加工后，剩余加工数量显示自动减一。按下循环停止按钮，加工完当前三角形后停止，再次按下循环启动按钮继续的加工剩余所需要加工的三角形。
完整加工动作过程：当主轴检测到正方形木板材料夹紧，由SA2给出信号（横向档位为夹紧）后，主轴电机M1以30Hz的速度旋转（再加工剩余三角形主轴电机以40Hz运行），2S后，指示灯HL4亮，代表刀架已经下降到位，X轴进给电机和Y轴进给电机同时以4mm/S的速度运行至加工点（10,10）单位（mm），此时开始准备加工所需三角形，1S后开始加工三角形的a边，X轴进给电机以8mm/s 的速度向右运行，M2冷却电机高速运行，达到所切长度后，冷却电机停止，等待两秒后，开始进行加工边长b，此时X轴进给电机以8mm/s 的速度向左运行，Y轴进给电机顺时针旋转（Y轴速度根据X轴速度以及Y方向所走长度求出），M2冷却电机低速运行，达到所切长度后，X轴Y轴同时停止，M2冷却电机停止，等待2S后开始加工边长c，X轴进给电机以8mm/s 的速度向左运行，Y轴进给电机逆时针旋转，冷却电机低速运行，当到达坐标（10,10）单位（mm），此时c边长加工完毕，XY轴进给电机同时停止，M2冷却电机停止，等待两秒指示灯HL4熄灭，代表刀架上升到位，主轴电机M1停止，XY轴进给电机回到原点（0,0）此时，一个三角形加工完成。
当下一个正方形木板装夹完毕，再次由SA2给出夹紧信号，换刀机构顺时针旋转一个到位（信号由SB1按钮给出），开始第二个三角形的加工。当所有三角形加工完毕，主轴电机M1停止，XY进给电机回到坐标原点，加工指示灯熄灭。
当系统发生急停事件按下急停按钮时(SA3被切断)，系统立即停止。急停恢复后，按下循环启动按钮，电机从之前状态继续运行。
4.非正常情况处理
当X轴进给电机出现越程（左右超行程位置开关分别为两次微动开关SQ1、SQ2）,伺服电机自动锁住，并在触摸屏自动弹出报警画面“报警画面，设备越程”，解除报警后，系统重新从原点C初始态启动。
在加工过程中，主轴温度传感器会检测工件温度（温度控制器+ 热电偶K型），当工件温度超过23°则触摸屏上报警指示灯以1HZ闪亮；当温度超过28°，触摸屏自动弹出画面“报警画面，温度过高”，所有电机同时停止。当温度低于23度时，按下循环启动按钮，所有电机继续运行。
故障检测
一、工作任务
请选手在设有故障（10个故障点）的装置上进行故障查找，并将故障点的位置与故障类型在图纸上标出。装置图纸见附件，符号具体要求如下：
二、操作要求
1.观察现象时，只能接通控制电路的电源，不能接通主回路电源；
2.故障检测时，必须在断电情况下测量，不能打开行线槽盖板、不能松卸端子；
3.必要时，可以打开开关面板和按钮盒进行检测；
4.请使用万用表、绝缘电阻测试仪、接地电阻测试仪等仪表进行故障检测；
5.故障点只需在图纸上标注符号，无需修复。
三、模块分值
本模块分值为10分，每正确找到一个故障点且标注正确得1.0分。
标注方法如下：
四、注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装安全操作规程。
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3
数字化工业场景搭建
一、工作任务
请选手根据任务书“机床控制系统”的场景平面参考图进行工业场景搭建。
场景平面参考图
二、操作要求
1.在电脑上使用三维场景搭建软件进行操作，搭建三维场景图；
2.搭建所需的部件可在模型库中选择；
3.搭建的三维场景必须与场景平面参考图展现的场景一致。
三、模块分值
本模块分值为5分，每正确搭建一个区域得1分，区域搭建错误或不完整该区域不得分。
四、注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守赛场纪律。
应用办公软件制作汇报PPT
一.工作任务
请选手根据任务书 “机床控制系统”的控制要求制作PPT。
二．操作要求
1.在电脑上使用WPS软件进行操作；
2.内容包含设计思路，调试流程。
三.模块分值
本模块分值为8分，PPT制作3分，汇报5分。
四.注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守赛场纪律。
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17
器件参数
序号 器件 型号 参数值
1 热继电器
2 变频器
3 步进电机
4 伺服电机
工位号：
附件1：现代电气控制系统安装与调试元件参考清单
序号 名称 型号及规格 数量 备注
1 指示灯 AD58B-22D 220V 6只 内置
2 紧急停止按钮 红色蘑菇头 1只 内置
3 按钮 LA68B-EA35 3只 内置
LA68B-EA45 3只 内置
4 漏电型空气开关 DZ47LE-32/D16 1只
5 熔断器 RT28-3P 1只
6 接触器 CJX2-0910 7只
7 辅助触头 F4-22 7只
8 时间继电器 ST3PF AC250V 1只
ST3PA-A AC220V 1只
9 中间继电器 DC24V 2只
10 热保护继电器 NR2-25 2只 0.63A(范围0.4~0.63A)2只
11 行程开关 LX19-001 4只 内置
12 选择开关 LA68B –ED25 4只 内置
13 三相交流异步电动机 YS5024(Y-△) 2台
14 三相交流异步电动机 YS5024(Y-△)带离心开关 1台
15 三相交流异步电动机 （双速电机） YS502/4双速电机 1台
16 可编程控制器 PLC（二种品牌三种方案任选一种） 1套 见附表2
附表2 PLC、变频器配置：
方案一、西门子S7-300 +S7-200smart系统主要部件
序号 名称 型号 数量 单位 备注
1 西门子电源 PS307 1 块
2 西门子可编程控制器 CPU314C-2PN/DP 1 块 16DI/16DO
3 CPU模块 S7-200 SMART SR40 1 块 西门子继电器输出220VAC供电 24输入16输出
4 CPU模块 S7-200 SMART ST30 1 只 西门子晶体管输出24VDC供电 18输入12输出
5 西门子模拟量输入输出模块 S7-200Smart EM06 1 套 4输入/2输出 整体式I/O点数为小型
6 西门子安装导轨 S7-300导轨160mm 1 条
7 西门子前连接器（螺钉型） 40针 1 套
8 内存卡 MMC128K 1 张
9 交换机 5口 1 套
10 200Smart下载线 1 条
11 西门子变频器 G120C-PN 0.75KW 1 台
12 BOP操作面板 1 块
13 触摸屏 7寸 1 台
三菱Q系列与FX系列系统主要部件
序号 名称 型号 数量 单位 备注
1 三菱模块 Q00UCPU 1 块
2 三菱电源单元基板 Q35B 1 条 5位基板
3 三菱模块 Q61P 1 块 输入100-200AC、输出DC5V、6A
4 三菱模块 QX40 1 块 DC16输入
5 三菱输出模块 QY10 1 块 AC16输出
6 三菱cclink通信模块 QJ61BT11N 1 块
7 三菱通讯线 QC30R2 1 条
8 三菱可编程控制器 FX3U-32MT 1 个
9 三菱主机 FX3U-32MR 1 个
10 三菱模块 FX3U-3A-ADP 1 个
11 三菱cclink通信模块 FX3U-64CCL 2 个
12 FX系列下载线 RS-232 1 条
13 485通讯模块 FX3U-485-BD 2 个
14 三菱变频器 FR-E840-0.75K 1 台
15 触摸屏 7寸 1 台
西门子S7-1500 +S7-1200系统主要部件
1 S7-1500安装导轨 6ES7590-1AE80-0AA0 1 条 使用一半（需加工）
2 CPU 1511-1 PN 6ES7511-1AK01-0AB0 1 只
3 存储卡 6ES7954-8LC02-0AA0 1 张 4M
4 数字量输入，DI 16x24VDC HF 6ES7521-1BH00-0AB0 1 块
5 前连接器，直插式工艺 6ES7592-1BM00-0XB0 3 条 40 针
6 数字量输出 6ES7522-5FF00-0AB0 2 块 DQ 8x230VAC/2A ST
7 负载电源 PM 70W 6EP1332-4BA00 1 块 120/230 V AC，24 V DC，3 A
8 数字 I/O 6ES7223-1PL32-0XB0 2 块 16 DI，24V DC / 16 DO，继电器
9 模拟量输出 6ES7234-4HE32-0XB0 1 块 4输入/2输出
10 西门子1200PLC 6ES7212-1BE40-0XB0 1 块 CPU 1212C（8 DI 24V DC；6 DO 继电器；2 AI），PS 230V AC
11 西门子1200PLC 6ES7212-1AE40-0XB0 1 块 CPU 1212C（8 DI 24V DC；6 DO 24V DC；2 AI），PS 24V DC
12 网线 1 条
13 交换机 5口 1 套
14 西门子变频器 G120C-PN 0.75KW 1 只
15 BOP操作面板 1 只
16 触摸屏 7寸 1 台
(
22
)2022年全国职业院校技能大赛高职组现代电气控制系统安装与调试赛项样题库
2022年全国职业院校技能大赛
高职组现代电气控制系统安装与调试赛项
工
作
任
务
书
（样题）
高职组现代电气控制系统安装与调试赛项专家组
中国 XX
2022·XX
注意事项
一、在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装和电气维修的安全操作规程。电气安装中，低压电器安装按《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范（GB50254-96）》验收。
二、不得擅自更改设备已有器件位置和线路，若现场设备安装调试有疑问，须经设计人员（赛场评委）同意后方可修改。
三、竞赛过程中，参赛选手认定竞赛设备的器件有故障，可提出更换，器件经现场裁判测定完好属参赛选手误判时，每次扣参赛队1分；若因人为操作损坏器件，扣5分；后果严重者（如导致PLC、变频器、伺服等烧坏），本次竞赛成绩计0分。
四、所编PLC、触摸屏、PPT等程序必须保存到计算机的“D: \场次号-工位号”文件夹下，场次号和工位号以现场抽签为准。
五、参赛选手在完成工作任务的过程中，不得在任何地方标注学校名称、选手姓名等信息。
六、比赛结束后，参赛选手需要将任务书以及现场发放的图纸、资料、草稿纸等材料一并上交，不得带离考场。
请按要求在10个小时内完成以下工作任务：
一、按“定长切料系统”，使用智能化电气设计软件，设计控制系统主电路、控制电路（含伺服、步进、变频器）、PLC控制电路；将设计完成的内容导出PDF格式并保存到硬盘指定位置和优盘中，比赛开始两个小时后提交。
二、按设计图完成元件选型计算、元件安装、电路连接（含主电路）和相关元件参数设置。
三、按“定长切料系统”，编写PLC程序及触摸屏程序，完成后下载至设备PLC及触摸屏，并调试该电气控制系统达到控制要求。
四、根据给定的电气设备原理图及故障检测要求，检测出该电气设备电路板上的故障，并按要求在其电路图纸的相应位置上标注故障类型符号。
五、使用三维场景搭建软件进行工业场景的搭建，完成搭建后的场景能够完整的展示“定长切料系统”结构。
六、按“定长切料系统”编写PPT，内容包含设计思路，调试流程，并能独立讲解，时间为5分钟。PPT文件必须保存到计算机的“D:\工位号”文件夹下，工位号以现场抽签为准。
定长切料系统
一、系统运行说明
定长切料机的结构及组成如图1所示，包括底座、工作滑台、工料、切断气缸、进料滚轮、滑台电动机、编码器、切断压板、压紧气缸、锯片、次品分拣汽缸、次品推板和正品传送带等，工料检测传感器。
定长切料系统主要由以下电气控制回路组成，进料电动机M1【M1为三相异步电动机（带速度继电器），由变频器进行速度控制,变频器速度采用模拟量给定方式，已知进料速度v与变频器的运行频率f之间的关系为：v=0.2×f，进料速度需要从触摸屏设定，加速时间1秒，减速时间0.5秒，】。滑台由电机M2驱动【M2为伺服电机，伺服电机参数设置如下：伺服电机旋转一周需要1600个脉冲】。锯片电动机由M3控制【M3为双速电机，要求能进行高、低速运行，需要考虑过载、联锁保护】。正品传送带由电机M4控制【M4为三相异步电机（不带速度继电器），只进行单向正转运行】。切断气缸4、压紧气缸9、次品分拣汽缸11分别由数字量输出点控制，置位则推出，复位则返回（气缸的置位复位状态由触摸屏显示）。
系统输入应包含以下各点：滑台电动机M2初始位置检测传感器SQ2、左右限位（软限位）保护传感器SQ3和SQ1、左右极限位（硬限位、直接接到伺服驱动器上）保护传感器SQ5和SQ4，编码器（双相计数），启动按钮SB1、停止按钮SB2和急停按钮SB3。工料检测传感器（由SA1模拟），切断压板的初始位置和终点位置检测传感器（SQ11、SQ12），分拣推板12起始位置、终点位置检测传感器（SQ13、SQ14）, 锯片气缸原位检测传感器（SQ15）。注：SQ11~SQ15的状态由触摸屏显示。
电动机旋转以“顺时针旋转为正向,逆时针旋转为反向”为准。二、控制系统设计要求
1.本系统使用三台PLC、一台变频器，网络指定QCPU/S7-300/S7-1500为主站，2台FX3U/S7-200Smart/S7-1200及变频器为从站，分别以CC_Link或工业以太网的形式组网。
2.MCGS触摸屏应连接到系统中主站PLC上（三菱系统中触摸屏连接到QPLC的RS232端口；西门子系统中触摸屏连接到S7-300/S7-1500的以太网端口，不允许连接到交换机）。
3.电机控制、I/O、HMI与PLC组合分配方案（其余自行定义）：
方案电机 三菱Q系列+FX3U系列方案 西门子S7-300 +S7-200Smart方案 西门子S7-1500 +S7-1200方案
HMISB1～SB3、SA1 Q00UCPU CPU314C-2PN/DP CPU 1511
M3、M4HL1～HL4 FX3U-32MR S7-200Smart6ES7288-1SR40-0AA0 CPU 1212C6ES7212-1BE40-0XB0
M2、编码器SQ1～SQ3 FX3U-32MT S7-200Smart6ES7288-1ST30-0AA0 CPU 1212C6ES7212-1AE40-0XB0
M1 FR-E840 G120C-PN G120C-PN
4.根据本控制要求设计电气控制原理图，根据所设计的电路图连接电路，不允许借用机床考核单元电气回路。参照所给定的IO分配表格式，将编程中所用到的各个PLC的IO点以及主要的中间继电器和存储器填入IO分配表中。
5.本次工作任务中用到的主要器件（如各个PLC和变频器）已安装好，部分线路也已经安装好，选手不得擅自更改设备中已有器件的位置和线路。其余器件的安装位置请自行定义。
三、系统控制要求
定长切料系统设备具备两种工作模式，模式一：调试模式；模式二：切料模式。设备上电后触摸屏显示欢迎界面，点击界面任一位置，触摸屏即进入调试界面，设备开始进入调试模式。
1.调试模式
触摸屏的调试界面请参考图2。触摸屏进入调试画面后，指示灯HL1、HL2以0.5Hz频率闪烁点亮，等待电机调试。触摸屏调试界面可以参考图进行制作：通过按下“选择调试按钮”，可依次选择需要调试的电机M1～M4，对应电机指示灯亮，触摸屏提示信息变化为“××电机调试”（××为当前调试电机的名称），HL1、HL2停止闪烁。按下调试启动SB1按钮，选中的电机将进行调试运行。每个电机调试完成后，对应的指示灯消失。
此外，调试界面中应配置有通讯测试功能，用于测试主站PLC、从站PLC和触摸屏之间的通讯。例如，测试主站与触摸屏之间的通讯时，可在触摸屏上设置指示灯，当按下SB1时，触摸屏上的指示灯亮。
图2 调试模式画面
（1）进料电动机M1调试过程
按一下SB1按钮，M1电动机以15Hz启动，再按下SB1按钮，M1电动机30Hz启动，以此方式操作，可调试M1电动机分别在15Hz，30Hz，40Hz的频率下启动，并不断循环，按下停止按钮SB2，M1停止。M1电动机在运行时，HL1灯长亮。
（2）滑台电动机M2调试过程
初始状态断电手动调节回原点SQ2，按下SB1按钮，M2以8mm/s（已知滑台丝杠的螺距为4mm）的速度带动滑块向左移动，当SQ3检测到信号时，M2停止旋转，停2秒后， M2以12mm/s的速度反转带动滑块右移，当SQ1检测到信号时，停止旋转，停2秒后，又以8mm/s的速度向左移动至原点SQ2后，电机M2停止，至此电机M2调试结束。M2电机调试过程中，HL1以2Hz闪烁。
图3 滑台电动机结构示意图
（3）锯片电动机M3调试过程
按下SB1按钮，电机M3以3秒间隔进行低速-高速-停止-低速-高速-停止-….状态循环切换，电机M3在低速运行时， HL2以2Hz闪烁点亮，M3在高速运行时，HL2长亮，M3停止时，HL2熄灭。按下停止按钮SB2，M3停止，HL2灭。
（4）正品传送带电动机M4调试过程
按下SB1按钮，电机M4启动，3秒后M4停止，再3秒后又自动启动，按此周期反复运行，可随时按下SB2停止。M4电机调试过程中，HL1和HL2同时以2Hz闪烁。
所有电机（M1～M4）调试完成后触摸屏画面将自动切换进入到定长切料模式。在未进入定长切料模式时，单台电机可以反复调试。
2.定长切料模式
自动切换进入到切断分拣模式后，触摸屏自动进入切断分拣模式画面，出现“切断分拣模式”字样，画面自行设计，触摸屏画面要求：有各个电机、气缸、位置传感器的标识符号及工作状态指示灯；滑台当前位置（由编码器测定）；设置预设值参数对话框（设置进料速度、切料长度、工料类型选择，误差值等）。切断分拣模式画面参考图4.
图4 画面设计
切料机启动前，首先需要在触摸屏上选择工料种类、设定进料速度v（4.0当选择不同的工料时，各个气缸的运行时间不同：选择工料一时，夹紧气缸的加紧时间和缩回时间分别为3s，切断气缸的切断时间为4s、缩回时间为1s；选择工料二时，夹紧气缸的夹紧时间和缩回时间分别为2s，切断气缸的切断时间为5s、缩回时间为1s；
切断分拣工艺流程与控制要求：
（1）系统初始化状态
滑台电动机M2、切断压板8、分拣推板12均位于初始位置位于初始位置，锯片10在原位。
（2）定长切断分拣工作流程
① 触摸屏设定完成后，系统位于初始化状态，按下启动按钮SB1，进料电机M1启动，工件连续挤出；
②当工料检测传感器SA1检测到有物料时，t1开始计时；
③当t1=L/v 时，即工料已达到切料长度，滑台电动机M2立即启动，带动滑台向右跟随工料同步运行，同时压紧气缸开始伸出将工料压紧，锯片电动机M3带动锯片开始低速旋转（压紧气缸与锯片均固定在滑台上）；
④当工料压紧后，锯片电动机开始高速旋转，并且锯片气缸伸出开始切料；工料被切断后，夹紧气缸缩回，锯片气缸开始缩回，同时判断同步误差（误差由触摸屏给定），若误差值小于5，则说明所切的工料长度符合要求，则启动正品传送带电机，5s后将正品工料运出，否则则说明所切料不符合要求，则启动次品分拣气缸将次品推出侧面（气缸的推出和缩回各需要2s）；
⑤当夹紧气缸和锯片气缸缩回到位后，锯片电动机停止，滑台电动机带动滑台快速（10mm/s）向左回到原点SQ1，同时编码器复位。至此一次切料完成。等待工料再次达到切料长度，滑台再次同步向右运行完成下一次切料、分拣等。
⑥直到工料检测传感器检测不到物料，整个切料机系统停止。
（3）停止操作
a) 按下停止按钮SB2，系统完成一个动作周期后滑台电动机M2回到初始位置停止运行。
b) 系统发生急停事件按下急停按钮时(SA2被切断)，系统立即停止。急停恢复后（SA2被接通），再次按下SB1，系统自动从之前状态启动运行。
（4）系统状态显示
系统运行时绿灯HL4亮， 系统停止时红灯HL3亮，系统发生急停、故障时红灯HL3闪（周期为1秒）。
3.非正常情况处理
在切料模式下，当电机M2出现越程，则在触摸屏自动弹出报警画面。其中，左限位SQ3有信号时，M2不能左行，报警画面显示“设备到达左限位，请向右行”；SQ1有信号时，M2不能右行，报警画面显示“设备到达右限位，请向左行”。
故障检测
一、工作任务
请选手在设有故障（10个故障点）的装置上进行故障查找，并将故障点的位置与故障类型在图纸上标出。装置图纸见附件，符号具体要求如下：
二、操作要求
1.观察现象时，只能接通控制电路的电源，不能接通主回路电源；
2.故障检测时，必须在断电情况下测量，不能打开行线槽盖板、不能松卸端子；
3.必要时，可以打开开关面板和按钮盒进行检测；
4.请使用万用表、绝缘电阻测试仪、接地电阻测试仪等仪表进行故障检测；
5.故障点只需在图纸上标注符号，无需修复。
三、模块分值
本模块分值为10分，每正确找到一个故障点且标注正确得1.0分。
标注方法如下：
四、注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装安全操作规程。
数字化工业场景搭建
一、工作任务
请选手根据任务书“定长切料系统”的场景平面参考图进行工业场景搭建。
场景平面参考图
二、操作要求
1.在电脑上使用三维场景搭建软件进行操作，搭建三维场景图；
2.搭建所需的部件可在模型库中选择；
3.搭建的三维场景必须与场景平面参考图展现的场景一致。
三、模块分值
本模块分值为5分，每正确搭建一个区域得1分，区域搭建错误或不完整该区域不得分。
四、注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守赛场纪律。
应用办公软件制作汇报PPT
一.工作任务
请选手根据任务书 “定长切料系统”的控制要求制作PPT。
二．操作要求
1.在电脑上使用WPS软件进行操作；
2.内容包含设计思路，调试流程。
三.模块分值
本模块分值为8分，PPT制作3分，汇报5分。
四.注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守赛场纪律。
器件参数
序号 器件 型号 参数值
1 热继电器
2 变频器
3 步进电机
4 伺服电机
工位号：
附件1：现代电气控制系统安装与调试元件参考清单
序号 名称 型号及规格 数量 备注
1 指示灯 AD58B-22D 220V 6只 内置
2 紧急停止按钮 红色蘑菇头 1只 内置
3 按钮 LA68B-EA35 3只 内置
LA68B-EA45 3只 内置
4 漏电型空气开关 DZ47LE-32/D16 1只
5 熔断器 RT28-3P 1只
6 接触器 CJX2-0910 7只
7 辅助触头 F4-22 7只
8 时间继电器 ST3PF AC250V 1只
ST3PA-A AC220V 1只
9 中间继电器 DC24V 2只
10 热保护继电器 NR2-25 2只 0.63A(范围0.4~0.63A)2只
11 行程开关 LX19-001 4只 内置
12 选择开关 LA68B –ED25 4只 内置
13 三相交流异步电动机 YS5024(Y-△) 2台
14 三相交流异步电动机 YS5024(Y-△)带离心开关 1台
15 三相交流异步电动机（双速电机） YS502/4双速电机 1台
16 可编程控制器 PLC（二种品牌三种方案任选一种） 1套 见附表2
附表2 PLC、变频器配置：
方案一、西门子S7-300 +S7-200smart系统主要部件
序号 名称 型号 数量 单位 备注
1 西门子电源 6ES7 307-1BA01-0AA0 1 块
2 西门子可编程控制器 6ES7 314-6EH04-0AB0 1 块
3 CPU模块 6ES7 288-1SR40-0AA0 1 块
4 CPU模块 6ES7 288-1ST30-0AA0 1 块
5 西门子模拟量输入输出模块 6ES7 288-3AM06-0AA0 1 套
6 西门子安装导轨 160mm 1 条
7 西门子前连接器（螺钉型） 6ES7 392-1AM00-0AA0 1 套
8 内存卡 6ES7 953-8LG31-0AA0 1 张
9 交换机 5口 1 套
10 通信线缆 3米五类标准跳线 5 条
11 西门子变频器 G120C-PN 1 台 含BOP-2操作面板
三菱Q系列与FX系列系统主要部件
序号 名称 型号 数量 单位 备注
1 三菱模块 Q00UCPU 1 块
2 三菱单元基板 Q35B 1 条 5位基板
3 三菱电源模块 Q61P 1 块 输入100-200AC、输出DC5V、6A
4 三菱输入模块 QX40 1 块 DC16输入
5 三菱输出模块 QY10 1 块 AC16输出
6 三菱cclink通信模块 QJ61BT11N 1 块
7 三菱通讯线 TPC-Q 1 条
8 三菱可编程控制器 FX3U-32MR/ES-A 1 个
9 三菱主机 FX3U-32MT/ES-A 1 个
10 三菱模块 FX3U-3A-ADP 1 个
11 三菱cclink通信模块 FX3U-64CCL 2 个
12 FX系列下载线 RS-232 1 条
13 485通讯模块 FX3U-485-BD 2 个
14 三菱变频器 FR-E840-0.75K 1 台
15 Q系列通信线 miniUSB 1 条
16 变频器CCLINK通信板 FR-A8NC 1 块
西门子S7-1500 +S7-1200系统主要部件
1 S7-1500安装导轨 240mm 1 条 使用一半（需加工）
2 西门子1500PLC 6ES7 511-1AK02-0AB0 1 块
3 存储卡 6ES7 954-8LC03-0AA0 1 张 4M
4 西门子数字输入模组 6ES7521-1BH00-0AB0 1 块
5 前连接器 6ES7592-1BM00-0XB0 3 条 40 针
6 西门子数字量输出 6ES7522-5FF00-0AB0 2 块 DQ 8x230VAC/2A ST
7 西门子电源 6EP1332-4BA00 1 块 120/230 V AC，24 V DC，3 A
8 西门子数字输入/输出模组 6ES7223-1PL32-0XB0 2 块 16 DI，24V DC / 16 DO，继电器
9 西门子模拟输出模组 6ES7234-4HE32-0XB0 1 块 4输入/2输出
10 西门子1200PLC 6ES7 212-1BE40-0XB0 1 块 CPU 1212C（8 DI 24V DC；6 DO 继电器；2 AI），PS 230V AC
11 西门子1200PLC 6ES7 212-1AE40-0XB0 1 块 CPU 1212C（8 DI 24V DC；6 DO 24V DC；2 AI），PS 24V DC
12 通讯线缆 3米五类标准跳线 5 条
13 交换机 5口 1 套
14 西门子变频器 G120C-PN 1 台 含BOP-2操作面板
工位号:
32022年全国职业院校技能大赛高职组现代电气控制系统安装与调试赛项样题库
2022年全国职业院校技能大赛
高职组现代电气控制系统安装与调试赛项
工
作
任
务
书
（样题）
高职组现代电气控制系统安装与调试赛项专家组
中国 XX
2022·XX
注意事项
一、在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装和电气维修的安全操作规程。电气安装中，低压电器安装按《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范（GB50254-96）》验收。
二、不得擅自更改设备已有器件位置和线路，若现场设备安装调试有疑问，须经设计人员（赛场评委）同意后方可修改。
三、竞赛过程中，参赛选手认定竞赛设备的器件有故障，可提出更换，器件经现场裁判测定完好属参赛选手误判时，每次扣参赛队1分；若因人为操作损坏器件，扣5分；后果严重者（如导致PLC、变频器、伺服等烧坏），本次竞赛成绩计0分。
四、所编PLC、触摸屏、PPT等程序必须保存到计算机的“D: \场次号-工位号”文件夹下，场次号和工位号以现场抽签为准。
五、参赛选手在完成工作任务的过程中，不得在任何地方标注学校名称、选手姓名等信息。
六、比赛结束后，参赛选手需要将任务书以及现场发放的图纸、资料、草稿纸等材料一并上交，不得带离考场。
请按要求在10个小时内完成以下工作任务：
一、按“双面孔加工机床控制系统”，使用智能化电气设计软件，设计控制系统主电路、控制电路（含伺服、步进、变频器）、PLC控制电路；将设计完成的内容导出PDF格式并保存到硬盘指定位置和优盘中，比赛开始两个小时后提交。
二、按设计图完成元件选型计算、元件安装、电路连接（含主电路）和相关元件参数设置。
三、按“双面孔加工机床控制系统”，编写PLC程序及触摸屏程序，完成后下载至设备PLC及触摸屏，并调试该电气控制系统达到控制要求。
四、根据给定的电气设备原理图及故障检测要求，检测出该电气设备电路板上的故障，并按要求在其电路图纸的相应位置上标注故障类型符号。
五、使用三维场景搭建软件进行工业场景的搭建，完成搭建后的场景能够完整的展示“双面孔加工机床控制系统”结构。
六、按“双面孔加工机床控制系统”编写PPT，内容包含设计思路，调试流程，并能独立讲解，时间为5分钟。PPT文件必须保存到计算机的“D:\工位号”文件夹下，工位号以现场抽签为准。
双面孔加工机床控制系统
一、系统运行说明
双面孔加工机床主要是针对工件多面孔加工时，需频繁换钻头（钻孔、铰孔）、或频繁装夹工件（换加工面）研发的一款专用机床。该机床结构示意图如图 1 所示，加工工件俯视图如图 2 所示。
图1 双面孔加工机床结构示意图
图2 加工工件（正四边形）俯视图
双面孔加工机床系统主要由以下电气控制回路组成：
M1 钻孔电机 由一台双速三相异步电动机控制【高低速切换时间由 KT 设定】；M2工件夹紧电机 由一台带离心开关的三相异步电动机正反转控制【电机正转时夹紧、电机反转时 放松，停止时制动】；M3为铰孔电机由一台不带离心开关的三相异步电动机控制【要 求用变频器控制，加减速时间均为3秒】；M4为工作台左右移动电机由步进电机控制，装在丝杆上，步进电机参数设置如下：步进电机旋转一周需要1000个脉冲。正转以500HZ运行，反转以800HZ运行；M5 为工作台旋转电机，由伺服电机控制【设置参数：伺服电机旋转一周需要 3600 个脉冲，正、反转转速均为 60°/s】组成。
电动机旋转以“顺时针旋转为正向,逆时针旋转为反向”为准。如无特别说明，题目中的所有开关、按钮请使用控制柜正面元件。
二、控制系统设计要求
1.本系统使用三台PLC、一台变频器，网络指定QCPU/S7-300/S7-1500为主站，2台FX3U/S7-200Smart/S7-1200及变频器为从站，分别以CC_Link或工业以太网的形式组网。
2.MCGS触摸屏应连接到系统中主站PLC上（三菱系统中触摸屏连接到QPLC的RS232端口；西门子系统中触摸屏连接到S7-300/S7-1500的以太网端口，不允许连接到交换机）。
3.电机控制、I/O、HMI与PLC组合分配方案（其余自行定义）：
方案电机 三菱 Q 系列+FX3U 系列方案 西门子 S7-300+S7-200Smart 方案 西门子 S7-1500+S7-1200 方案
HMI SB1～SB2、SA3，SA5、十字开关 Q00UCPU CPU314C-2PN/DP CPU 1511
M4、M5、编码器 SQ1～SQ2 FX3U-32MT S7-200Smart 6ES7288-1ST30-0AA0 CPU 1212C 6ES7212-1AE40-0XB0
M1、M2、HL1～HL3 FX3U-32MR S7-200Smart 6ES7288-1SR40-0AA0 CPU 1212C 6ES7212-1BE40-0XB0
M3 FR-E840 G120C-PN G120C-PN
4.根据本说明书设计电气控制原理图，根据所设计的电路图连接电路，不允许借用机床考核单元电气回路。
5.三台PLC和变频器安装位置要求如图3所示,不允许自行定义位置，不得擅自更改设备已有器件位置和线路，其余器件位置自行定义。
（a）正面
（b）反面
图 3 PLC 和变频器安装位置示意图
三、系统控制要求
该设备具备三种工作模式：调试模式、运行监视模式、参数设置模式。设备上电后，先进入欢迎界面，在欢迎界面下可以选择“调试模式”、“运行监视”、“参数设置”进入操作界面。画面如图4所示，要求“欢迎参加全国职业院校“现代电气控制系统安装与调试”技能大赛”向左循环滚动，循环周期为5秒；进入“参数设置画面”时，需输 入密码“158GA1”，才能进入设置参数，密码错误时提示“您所输入的密码不正确”。
图 4 欢迎画面
1.调试模式
调试模式如图5 所示，按“M1-M5 电机调试”，进行选择被调试对象，可任意选择，但每次只能选择某一台电机进行调试，选中电机调试时如“M1 电机调试”显示黄底黑字，当调试完毕后“M1 电机调试”显示绿底黑字，黄色表示调试中，绿色表示调试完成。没有选中的为默认颜色，从“M1-M5 电机调试”全部为绿色时，表示所有电机均以调试完毕。
当选中电机调试运行过程中，按“M1-M5 电机调试”中其它电机调试均无效。当选中电机调试处于停止时，按“M1-M5 电机调试”中其它电机调试可有效切换。
图 5 调试画面
（1)M1 电机调试
控制如下：按一下启动按钮SB1或按一下触摸屏“启动按钮”，M1 低速运行（低速运行指示灯亮），延时KT时间继电器设定时间后，再间歇0.2S后切换成高速运行（高速运行指示灯亮）。调试过程中按下停止按钮 SB2 或按下触摸屏“停止按钮”，电机立即停止调试。完成一次低、高速切换及以上视为调试完毕。
（2)M2 电机调试
按下“启动按钮”，M2电机正转运行（夹紧），松开“启动按钮”，M2电机制动停止。再次按下“启动按钮”，M2电机反转运行（放松）；松开“启动按钮”，M2电机制动停止。（启动按钮奇数次按为正转、偶数次按为反转，松开按钮为制动停止）在触摸屏上要有正、反转（夹紧、放松）指示，完成一次正反转,且（SA3 向右）充分放松后，视为调试完毕。
（3)M3 电机调试
M3 电机可实现 15 级调速，并 SA5 控制低速挡（“1”）、高速档（“2”），低 7 速分别是 330r/min、390r/min、450r/min、510r/min、570r/min、630r/min、690r/min；高 8 速分别是 750r/min、840r/min、930r/min、1020r/min、 1110r/min、1200r/min、1290r/min、1380r/min；（参数根据实际接的电机铭牌自行计算）
要求能在低 7 速时，按一次“启动按钮”， M3 电机正转启动 330r/min,随后 每 4 秒速度提升一级，实现低 7 速循环运行；当在高 8 速启动时，按一次“启动按钮”， M3 电机正转启动 750r/min,随后每 4 秒速度提升一级，实现高 8 速循环 运行（“高”、“低”、“空”档可以随时切换操作）；按下“停止按钮”或切换到空 挡时，M3 停止。在触摸屏上要有运行指示灯指示，要实时显示实际转速（不能是 静态文字显示），完成一次高低速循环后视为调试完毕。
（4)M4 电机调试
M4为步进电机，控制工作台左右移动，十字手柄向左时，M4 电机正转（工作 台左移），十字手柄向右时，M4电机反转（工作台右移），十字手柄中间时，M4停止（工作台停止移动），在触摸屏上要有正反转指示，并且将工作台调到“零位”（滑块右端在17cm处），此时SA1向左发出零位信号，HL1指示灯亮，完成一次正反转且在“零位”时 M4 调试完毕。
(5)M5 电机调试
M5 为伺服电机，控制工作台360°旋转，十字手柄向上时，M5电机正转（工 作台顺时针旋转），十字手柄向下时，M5电机反转（工作台逆时针旋转），十字手柄中间时，M5停止（工作台停止转动），在触摸屏上要有正反转指示，并且将工作台调到“零位”（刻度盘“0°指在 12 点钟方向”），此时 SA2 向左发出零位信号， HL2 指示灯亮，完成一次正反转且在“零位”时 M5 调试完毕。
注：调试完毕的电机可重复调试！
2.运行模式
运行模式如图6 所示，参数设置模式如图 7 所示。当所有电机调试完成后， 参数按要求设置完成后（需要设置进给速度、孔加工深度，设置值为正整数），按 下 SB1 按钮或触摸屏“启动按钮”设备启动运行。如有电机还未调试完毕或参数 未设，按启动时有信息提示：“调试未完成”或“参数设置不正确”字样。
图 6 运行画面
加工过程如下：
当设备调试完成、装上工件（此过程为人工完成）、参数设置好后，按下启动 按钮，先启动 M2 电机正转运行（夹紧），夹紧过程由电位器（4-20mA）模拟压力控制，当电流超过 16mA 时说明夹紧到位，HL3 指示灯亮，M2 电机立即制动停止。 然后 M1 电机低速启动运行 KT 设定时间后转为高速运行，同时工作台左移进行钻孔加工，加工到设定深度后，工作台停止移动 2 秒，随后工作台右移返回到“零位”停止；随后旋转工作台旋转 90°（M5 反转 90°）换第二面钻孔加工。旋转到 位后，工作台再次左移进行钻孔加工，加工到设定深度后，工作台停止移动 2 秒， 工作台右移返回到“零位”停止；随后旋转工作台再旋转 90°（M5 反转 90°）换 第三面钻孔加工，旋转到位后，工作台再次左移进行钻孔加工，加工到设定深度 后，工作台停止移动 2 秒，工作台右移返回到“零位”停止 2 秒；随后继续右移， 同时 M3 电机以 1200r/min 的速度正转启动，进行第一加工面的铰孔加工，铰孔深 度比钻孔深度浅 1mm，当铰孔加工到设定深度后，工作台停止移动 2 秒后，工作台 左移返回到“零位”停止；随后旋转工作台再旋转 90°（M5 反转 90°）换第四面 钻孔加工，旋转到位后，工作台再次左移进行钻孔加工，加工到设定深度后，工 作台停止移动 2 秒，工作台右移返回到“零位”停止 2 秒，同时 M1 电机停止（四 面均钻孔加工完毕）；随后继续右移，进行第二加工面的铰孔加工，铰孔深度同前， 当铰孔加工到设定深度后，工作台停止移动 2 秒后，工作台左移返回到“零位” 停止；随后旋转工作台再旋转 90°（M5 反转 90°）换第三面铰孔加工，旋转到位 后，工作台右移，进行第三加工面的铰孔加工，铰孔深度同前，当铰孔加工到设 定深度后，工作台停止移动 2 秒后，工作台左移返回到“零位”停止；随后旋转 工作台再旋转 90°（M5 反转 90°）换第四面铰孔加工，旋转到位后，工作台右移， 进行第四加工面的铰孔加工，铰孔深度同前，当铰孔加工到设定深度后，工作台 停止移动 2 秒后，工作台左移返回到“零位”停止，同时 M3 电机也停止。随后 M2 电机反转（放松），当放松到位（SA3 向右）时 M2 电机制动停止，HL3 指示灯灭。 整个加工过程结束，再次按下启动按钮可继续加工。
注：加工开始后切换调试模式无效，停止状态时切换调试模式有效！
图7 参数设置画面
3.停止与暂停
(1)停止 当遇到紧急情况时，按下 SB2 按钮或触摸屏“停止”按钮，设备立即停止，重新运行需回到调试界面工作台回零调试，然后再启动加工。
(2)暂停 当设备需要暂停观察时，按一下触摸屏“暂停”按钮，设备暂停当前工作，再按一次触摸屏“暂停”按钮，设备恢复当前工作。
4.非正常情况处理
本次工作任务，只考虑以下三种非正常情况：
(1)M1 过载
设备出现过载时，M1停止。触摸屏自动切换报警画面如图8所示，画面过载报警灯以（1Hz）闪烁,解除过载后，画面自动切换至过载前的画面，设备继续运行。
(2)M2 过载
设备出现过载时，M2 停止。触摸屏自动切换报警画面，画面过载报警灯以（0.5Hz）闪烁,解除过载后，画面自动切换至过载前的画面，设备继续运行。
(3)M4 超程
设备出现超程时，触及左限位 SQ1，右限位 SQ2 时，M4 立即停止。触摸屏自动切换报警画面，画面超程报警灯常亮,并通过调试模式下通过十字手柄 “回零” 后解除超程，画面自动切换至超程前的画面，但设备需重新启动运行。
图 8 报警画面
故障检测
一、工作任务
请选手在设有故障（10个故障点）的装置上进行故障查找，并将故障点的位置与故障类型在图纸上标出。装置图纸见附件，符号具体要求如下：
二、操作要求
1.观察现象时，只能接通控制电路的电源，不能接通主回路电源；
2.故障检测时，必须在断电情况下测量，不能打开行线槽盖板、不能松卸端子；
3.必要时，可以打开开关面板和按钮盒进行检测；
4.请使用万用表、绝缘电阻测试仪、接地电阻测试仪等仪表进行故障检测；
5.故障点只需在图纸上标注符号，无需修复。
三、模块分值
本模块分值为10分，每正确找到一个故障点且标注正确得1.0分。
标注方法如下：
四、注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装安全操作规程。
数字化工业场景搭建
一、工作任务
请选手根据任务书“双面孔加工机床控制系统”的场景平面参考图进行工业场景搭建。
场景平面参考图
二、操作要求
1.在电脑上使用三维场景搭建软件进行操作，搭建三维场景图；
2.搭建所需的部件可在模型库中选择；
3.搭建的三维场景必须与场景平面参考图展现的场景一致。
三、模块分值
本模块分值为5分，每正确搭建一个区域得1分，区域搭建错误或不完整该区域不得分。
四、注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守赛场纪律。
应用办公软件制作汇报PPT
一.工作任务
请选手根据任务书 “双面孔加工机床控制系统”的控制要求制作PPT。
二．操作要求
1.在电脑上使用WPS软件进行操作；
2.内容包含设计思路，调试流程。
三.模块分值
本模块分值为8分，PPT制作3分，汇报5分。
四.注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守赛场纪律。
器件参数
序号 器件 型号 参数值
1 热继电器
2 变频器
3 步进电机
4 伺服电机
工位号：
附件1：现代电气控制系统安装与调试元件参考清单
序号 名称 型号及规格 数量 备注
1 指示灯 AD58B-22D 220V 6只 内置
2 紧急停止按钮 红色蘑菇头 1只 内置
3 按钮 LA68B-EA35 3只 内置
LA68B-EA45 3只 内置
4 漏电型空气开关 DZ47LE-32/D16 1只
5 熔断器 RT28-3P 1只
6 接触器 CJX2-0910 7只
7 辅助触头 F4-22 7只
8 时间继电器 ST3PF AC250V 1只
ST3PA-A AC220V 1只
9 中间继电器 DC24V 2只
10 热保护继电器 NR2-25 2只 0.63A(范围0.4~0.63A)2只
11 行程开关 LX19-001 4只 内置
12 选择开关 LA68B –ED25 4只 内置
13 三相交流异步电动机 YS5024(Y-△) 2台
14 三相交流异步电动机 YS5024(Y-△)带离心开关 1台
15 三相交流异步电动机（双速电机） YS502/4双速电机 1台
16 可编程控制器 PLC（二种品牌三种方案任选一种） 1套 见附表2
附表2 PLC、变频器配置：
方案一、西门子S7-300 +S7-200smart系统主要部件
序号 名称 型号 数量 单位 备注
1 西门子电源 6ES7 307-1BA01-0AA0 1 块
2 西门子可编程控制器 6ES7 314-6EH04-0AB0 1 块
3 CPU模块 6ES7 288-1SR40-0AA0 1 块
4 CPU模块 6ES7 288-1ST30-0AA0 1 块
5 西门子模拟量输入输出模块 6ES7 288-3AM06-0AA0 1 套
6 西门子安装导轨 160mm 1 条
7 西门子前连接器（螺钉型） 6ES7 392-1AM00-0AA0 1 套
8 内存卡 6ES7 953-8LG31-0AA0 1 张
9 交换机 5口 1 套
10 通信线缆 3米五类标准跳线 5 条
11 西门子变频器 G120C-PN 1 台 含BOP-2操作面板
三菱Q系列与FX系列系统主要部件
序号 名称 型号 数量 单位 备注
1 三菱模块 Q00UCPU 1 块
2 三菱单元基板 Q35B 1 条 5位基板
3 三菱电源模块 Q61P 1 块 输入100-200AC、输出DC5V、6A
4 三菱输入模块 QX40 1 块 DC16输入
5 三菱输出模块 QY10 1 块 AC16输出
6 三菱cclink通信模块 QJ61BT11N 1 块
7 三菱通讯线 TPC-Q 1 条
8 三菱可编程控制器 FX3U-32MR/ES-A 1 个
9 三菱主机 FX3U-32MT/ES-A 1 个
10 三菱模块 FX3U-3A-ADP 1 个
11 三菱cclink通信模块 FX3U-64CCL 2 个
12 FX系列下载线 RS-232 1 条
13 485通讯模块 FX3U-485-BD 2 个
14 三菱变频器 FR-E840-0.75K 1 台
15 Q系列通信线 miniUSB 1 条
16 变频器CCLINK通信板 FR-A8NC 1 块
西门子S7-1500 +S7-1200系统主要部件
1 S7-1500安装导轨 240mm 1 条 使用一半（需加工）
2 西门子1500PLC 6ES7 511-1AK02-0AB0 1 块
3 存储卡 6ES7 954-8LC03-0AA0 1 张 4M
4 西门子数字输入模组 6ES7521-1BH00-0AB0 1 块
5 前连接器 6ES7592-1BM00-0XB0 3 条 40 针
6 西门子数字量输出 6ES7522-5FF00-0AB0 2 块 DQ 8x230VAC/2A ST
7 西门子电源 6EP1332-4BA00 1 块 120/230 V AC，24 V DC，3 A
8 西门子数字输入/输出模组 6ES7223-1PL32-0XB0 2 块 16 DI，24V DC / 16 DO，继电器
9 西门子模拟输出模组 6ES7234-4HE32-0XB0 1 块 4输入/2输出
10 西门子1200PLC 6ES7 212-1BE40-0XB0 1 块 CPU 1212C（8 DI 24V DC；6 DO 继电器；2 AI），PS 230V AC
11 西门子1200PLC 6ES7 212-1AE40-0XB0 1 块 CPU 1212C（8 DI 24V DC；6 DO 24V DC；2 AI），PS 24V DC
12 通讯线缆 3米五类标准跳线 5 条
13 交换机 5口 1 套
14 西门子变频器 G120C-PN 1 台 含BOP-2操作面板
工位号:
旋转工作台
工作台左右移动
床身
工件夹紧电机
M1钻孔
电机
工件
20mm
20mm
M3铰孔
电机
左移
右移
变频器：三菱FR-E840/西门子G120C
从站：三菱FX3U-32MT
/西门子S7-200Smart（6ES7288-1ST30-0AA0）/ 西门子CPU1212C（6ES7212-1AE40-0XB0）
主站：三菱Q00UCPU/西门子S7-300/西门子S7-1500
从站：三菱FX3U-32MR
/西门子S7-200Smart（6ES7288-1SR40-0AA0）/西门子CPU1212C（6ES7212-1BE40-0XB0）
152022年全国职业院校技能大赛高职组现代电气控制系统安装与调试赛项样题库
2022年全国职业院校技能大赛
高职组现代电气控制系统安装与调试赛项
工
作
任
务
书
（样题）
高职组现代电气控制系统安装与调试赛项专家组
中国 XX
2022·XX
注意事项
一、在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装和电气维修的安全操作规程。电气安装中，低压电器安装按《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范（GB50254-96）》验收。
二、不得擅自更改设备已有器件位置和线路，若现场设备安装调试有疑问，须经设计人员（赛场评委）同意后方可修改。
三、竞赛过程中，参赛选手认定竞赛设备的器件有故障，可提出更换，器件经现场裁判测定完好属参赛选手误判时，每次扣参赛队1分；若因人为操作损坏器件，扣5分；后果严重者（如导致PLC、变频器、伺服等烧坏），本次竞赛成绩计0分。
四、所编PLC、触摸屏、PPT等程序必须保存到计算机的“D: \场次号-工位号”文件夹下，场次号和工位号以现场抽签为准。
五、参赛选手在完成工作任务的过程中，不得在任何地方标注学校名称、选手姓名等信息。
六、比赛结束后，参赛选手需要将任务书以及现场发放的图纸、资料、草稿纸等材料一并上交，不得带离考场。
请按要求在10个小时内完成以下工作任务：
一、按“码垛机器人包装系统”，使用智能化电气设计软件，设计控制系统主电路、控制电路（含伺服、步进、变频器）、PLC控制电路；将设计完成的内容导出PDF格式并保存到硬盘指定位置和优盘中，比赛开始两个小时后提交。
二、按设计图完成元件选型计算、元件安装、电路连接（含主电路）和相关元件参数设置。
三、按“码垛机器人包装系统”，编写PLC程序及触摸屏程序，完成后下载至设备PLC及触摸屏，并调试该电气控制系统达到控制要求。
四、根据给定的电气设备原理图及故障检测要求，检测出该电气设备电路板上的故障，并按要求在其电路图纸的相应位置上标注故障类型符号。
五、使用三维场景搭建软件进行工业场景的搭建，完成搭建后的场景能够完整的展示“码垛机器人包装系统”结构。
六、按“码垛机器人包装系统”编写PPT，内容包含设计思路，调试流程，并能独立讲解，时间为5分钟。PPT文件必须保存到计算机的“D:\工位号”文件夹下，工位号以现场抽签为准。
码垛机器人包装系统
一、码垛机器人包装系统运行说明
码垛机器人包装系统共由直角坐标系码垛机器人、货物传送带、纸箱码垛、运料小车和检测装置组成，系统俯视图如图1所示。
图1、机器人码垛系统俯视图和码垛机器人示意图
系统运行过程如下：货物首先从进口进入 → SQ1的位置通过货物传送带（M1） → 进入检测货物的尺寸（检测装置输出模拟量） → 直角坐标系机器人完成货物的码垛 → 码垛封箱 → 通过运料小车（M5）运到SQ4位置 。直角坐标系码垛机器人分别有X、Y、Z轴，三个轴分别由步进电机、伺服电机和三相异步电机控制，机械手由旋转气缸和抓取气缸控制。
码垛机器人包装系统由以下电气控制回路组成：货物传送带由M1驱动【M1为双速电机，可实现低速与高速的切换运行】；机器人Z轴由电机M2驱动【M2为三相异步电机，由变频器控制，可以进行多段速或模拟量方式设置，电机正转时Z轴垂直向下运行】。Y轴由电机M3驱动【M3为步进电机；步进电机参数设置如下：步进电机旋转一周需要1000个脉冲一周行走4mm，电机正转时Y轴延正向运行】。X轴由电机M4驱动【M4为伺服电机；伺服电机参数设置如下：伺服电机旋转一周需要1600个脉冲一周行走6mm，电机正转时X轴延正向运行】。送料小车由M5驱动【M5为三相异步电机（带速度继电器），只进行正转运行】。
电机旋转以面向电机“顺时针旋转为正向,逆时针旋转为反向”为准。
二、码垛机器人包装系统安装方案要求
1.本系统使用三台PLC、一台变频器，网络指定QCPU/S7-300/S7-1500为主站，2台FX3U/S7-200Smart/S7-1200及变频器为从站，分别以CC_Link或工业以太网的形式组网。
2.MCGS触摸屏应连接到系统中主站PLC上（三菱系统中触摸屏连接到QPLC的RS232端口；西门子系统中触摸屏连接到S7-300/S7-1500的以太网端口，不允许连接到交换机）。
3.电机控制、I/O、HMI与PLC组合分配方案（其余自行定义）：
方案电机 三菱Q系列+FX3U系列方案 西门子S7-300 +S7-200Smart方案 西门子S7-1500 +S7-1200方案
HMI、M1 Q00UCPU S7-300 CPU 1511
M5、SB1～SB4HL1～HL5SQ1～SQ4 FX3U-32MR S7-200Smart6ES7288-1SR40-0AA0 CPU 1212C6ES7212-1BE40-0XB0
M3、M4、SA1SQ11～SQ15 FX3U-32MT S7-200Smart6ES7288-1ST30-0AA0 CPU 1212C6ES7212-1AE40-0XB0
M2 FR-E840 G120C-PN G120C-PN
4.根据本说明书设计电气控制原理图，根据所设计的电路图连接电路，不允许借用机床考核单元电气回路。
5.三台PLC和变频器安装位置要求如图3所示,不允许自行定义位置，不得擅自更改设备已有器件位置和线路，其余器件位置自行定义。
（a）正面
（b）反面
图2 PLC和变频器安装位置示意图
三、码垛机器人包装系统控制要求
码垛机器人包装系统设备具备两种工作模式，模式一：手动调试检测模式；模式二：码垛机器人包装模式。设备上电后触摸屏进入欢迎界面，欢迎界面中需要显示触摸屏与PLC的通讯状态，如图3所示，点击“进入调试界面”按钮，设备进入调试检测模式。
图3 欢迎界面参考图
1.调试检测模式
设备进入手动调试检测模式后，触摸屏出现手动调试检测界面一，调试画面可参考图4进行制作。通过按下选择调试按钮，选择需要调试的电机，当前电机指示灯亮。按下SB1启动按钮，选中的电机将进行调试运行。每个电机调试完成后，对应的指示灯消失。
图4 手动调试模式参考界面
（1）货物传送带电机M1调试过程
按下启动按钮SB1后，电机M1启动低速旋转，SQ1检测到货物转为高速旋转，检测不到货物维持原速，整个过程中按下停止按钮SB2，M1停止。M1电机调试过程中，高速运行则HL1以1s的周期闪烁，低速运行则HL1长亮。
（2）码垛机器人变频电机M2调试过程
按下启动按钮SB1后，电机M2以5Hz启动，再按下SB1按钮M2电机10Hz运行，再按下SB1按钮M2电机20Hz运行，再按下SB1按钮M2电机30Hz运行，再按下SB1按钮M2电机40Hz运行，整个过程中按下停止按钮SB2，M2停止。M2电机调试过程中，HL1以亮2s灭1s的周期闪烁。（可自由选择控制方式）
码垛机器人步进电机M3调试过程
图5 Y轴步进电机安装示意图
步进电机安装在丝杠装置上，其安装示意图如图5所示，其中SQ13、SQ12、SQ11分别为直角坐标系Y轴的定位开关，各定位开关根据货物尺寸进行安装调整，SQ14、SQ15分别为极限位开关。步进电机开始调试前，手动将码货小车移动至SQ11位置，在触摸屏中设定步进电机的速度之后（速度范围应在60-150r/min之间），按下启动按钮SB1，沿丝杠向左行驶到定位开关SQ12处停止，触摸屏显示当前位置（滑块当前位置由编码器测定，由于Y轴轴向受丝杠长度限制，将实际测量长度放大2倍即为触摸屏中显示的位置），3s后开始返回，到SQ11处停止；2s后继续向左运行，至SQ13处停止，触摸屏显示当前位置，3s后开始返回，到SQ11处停止。当前位置的单位为厘米。然后重新设置步进电机速度，重复上面过程一次。整个过程中按下停止按钮SB2，M3停止，再次按下SB1，小车从当前位置开始继续运行。M3电机调试过程中，小车运行时HL2长亮，小车停止时HL2以2Hz闪烁。
（4）直角坐标系码垛机器人伺服电机M4调试过程
伺服电机不需要安装在丝杠装置上。伺服电机开始调试前，首先在触摸屏中设定伺服电机的速度之后（速度范围应在60-150r/min之间），按下启动按钮SB1，伺服电机M4以正转5s-停2s-反转5s-停2s的周期一直运行，按下停止按钮SB2，M4停止。M4电机调试过程中，HL2以亮2s灭1s的周期闪烁。
（5）送料小车电机M5调试过程
按下启动按钮SB1后，电机M5启动运行，3秒后停止，停2s后又开始运
行，直到按下停止按钮SB2，电机M5调试结束。M5电机调试过程中，HL1
图6 手动调试检测界面二示意图
长亮。
所有电机调试结束后，点击下一页，系统进入手动调试检测界面二，如图6所示。此时需要对货物的长度、宽度和高度分别进行测量，由电位器输出电流表示，按下启动按钮SB1后，开始旋转电位器记录货物长度，按下停止按钮SB2记录结束。再次按下启动按钮SB1后，开始旋转电位器记录货物宽度，按下停止按钮SB2记录结束。再次按下启动按钮SB1后，开始旋转电位器记录货物高度，按下停止按钮SB2记录结束。电位器与长度的对照如图7所示。例如测量货物的长×宽×高=12×8×10cm时，要求电位器输出电流分别为16、12、14mA。
图7 电位器与长度的对照图
此外，还需要对托盘码货要求进行设置：托盘码货要求的长宽高需要由触摸屏进行设定，例如可以将托盘码货要求设置为：长×宽×高=36×24×30，单位为厘米。
手动调试检测界面二设置完成后，按下SB3，系统将切换进入到码垛机器人码垛模式。在未进入码垛机器人码垛模式时，单台电机可以反复调试。
2.码垛机器人包装模式
码盘上堆砌货物要求：每层堆砌货物最多，托盘外围相邻层之间尽可能互相搭接，以防货物倒塌，内部不作要求，可参考码垛机器人码垛系统界图。本题Y轴轴向受丝杠长度限制，步进电机在触摸屏中的输出是在实际测量输出的基础上放大了2倍。
切换进入到码垛机器人包装模式后，触摸屏自动进入运行模式画面，出现“码垛机器人包装模式”字样。码垛机器人包装界面示意图如图8所示。画面要求：显示码垛机器人码垛各流程工作状态和码垛过程，竞赛使用设备应该对应动作。工作状态触摸屏中应该有当前运送货物的数量和完成一次托盘码货所需时间。码垛过程触摸屏画面托盘上应当有各层货物位置布置指示，布置指示要体现货物长宽放置状态；有货物进入时，对应位置显示已存放货物的顺序号。
图8 码垛机器人码垛界面示意图
码垛机器人包装工艺流程与控制要求：
（1）系统初始化状态
码垛机器人处于原点（SQ11检测有信号），气缸处于初始状态，货物传送带、纸箱码垛、运料小车、机器人和检测系统内无货物，有货物时相应流程显示工作状态。
（2）码垛机器人包装操作
①系统切换进入到码垛机器人包装模式后，货物传送带电机M1开始低速运行，当货物进入货物传送带（SQ1检测有信号），M1高速运行，到达SQ2时电机M1停止；等待5s（期间码垛机器人将货物取至原点位置，且货物刚好放在托盘的顶点上，货物长边与托盘长边方向一致，货物宽边与托盘宽边方向一致）后，码垛机器人根据“手动调试检测模式”所测定的货物体积以及所设定的托盘容积，将货物存放至相应位置。例如当货物体积为：长×宽×高为12 × 8 × 10，托盘容积为：长×宽×高为36×24×30时，则第一个货物直接由原点处放下至一层即可，已知每下放一层，Z轴电机以30Hz速度正向旋转5s，即X、Y轴电机不需旋转，Z轴电机正转10s后停止，至此第一个货物码放完成，等待2s后，X轴、Y轴、Z轴复位。码放第二个货物时，X轴电机正转12cm，Y轴电机不需旋转，Z轴电机正转10s后停止，至此第二个货物码放完成，等待2s后，X轴、Y轴、Z轴复位。。。。码放第四个货物时，X轴电机不需旋转，Y轴电机正转8cm，Z轴电机正转10s后停止，至此第四个货物码放完成，等待2s后，X轴、Y轴、Z轴复位。以此类推。（不能自动检测到货物体积的，可以手动输入，但检测部分不得分。）
②码垛机器人根据货物体积和托盘容积计算码放顺序，码盘上码放货物要求每层堆砌货物最多，托盘外围相邻层之间尽可能互相搭接，码放货物时不能撞倒已经码放好的货物。码垛机器人根据计算的码放顺序进行码放，例如在码放第二层货物时，当货物被送至原点位置后，机械手首先旋转90度（该动作由PLC的某个输出点来指示即可），然后再进行码货动作，以满足相邻层货物相互搭接的要求。码放过程中，在触摸屏中显示各层码放顺序数字和码放货物总量，并且显示数字的窗口要体现货物的长宽位置和码放位置。同时显示码垛机器人各组成部分的工作状态及完成一次托盘码货所需时间。
③托盘码货完成，则SQ3会被压下，对托盘进行码垛，码垛完成后，SQ4有信号后，M5电机启动正转5s后自动停止。
④一次码垛机器人包装过程完成时，报警指示灯HL3闪烁（周期为0.5S），系统可以循环运行，按下按钮SB2系统停止运行。
（3）停止操作
①码垛机器人包装过程中，按下停止按钮SB3，系统完成当前货物的工作后停止运行。当停止后再次启动运行，系统保持上次运行的记录。
②系统发生急停事件按下急停按钮时(SA1被切断)，系统立即停止。急停恢复后（SA1被接通），再次按下SB1，系统自动从之前状态启动运行。
（4）送料过程的动作要求连贯，执行动作要求顺序执行，运行过程不允许出现硬件冲突。
（5）系统状态显示
系统运行时绿灯HL4长亮，机器人码货时绿灯HL5闪（周期为1秒），系统停止时红灯HL3亮。
3.非正常情况处理
当测温仪表出现温度报警时，即温度显示35 0C以上时，则在触摸屏中自动弹出报警画面“电机温度报警，请检查电机”，直至报警信号消除，报警画面自动消除。。
故障检测
一、工作任务
请选手在设有故障（10个故障点）的装置上进行故障查找，并将故障点的位置与故障类型在图纸上标出。装置图纸见附件，符号具体要求如下：
二、操作要求
1.观察现象时，只能接通控制电路的电源，不能接通主回路电源；
2.故障检测时，必须在断电情况下测量，不能打开行线槽盖板、不能松卸端子；
3.必要时，可以打开开关面板和按钮盒进行检测；
4.请使用万用表、绝缘电阻测试仪、接地电阻测试仪等仪表进行故障检测；
5.故障点只需在图纸上标注符号，无需修复。
三、模块分值
本模块分值为10分，每正确找到一个故障点且标注正确得1.0分。
标注方法如下：
四、注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装安全操作规程。
数字化工业场景搭建
一、工作任务
请选手根据任务书“码垛机器人包装系统”的场景平面参考图进行工业场景搭建。
场景平面参考图
二、操作要求
1.在电脑上使用三维场景搭建软件进行操作，搭建三维场景图；
2.搭建所需的部件可在模型库中选择；
3.搭建的三维场景必须与场景平面参考图展现的场景一致。
三、模块分值
本模块分值为5分，每正确搭建一个区域得1分，区域搭建错误或不完整该区域不得分。
四、注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守赛场纪律。
应用办公软件制作汇报PPT
一.工作任务
请选手根据任务书 “定长切料系统”的控制要求制作PPT。
二．操作要求
1.在电脑上使用WPS软件进行操作；
2.内容包含设计思路，调试流程。
三.模块分值
本模块分值为8分，PPT制作3分，汇报5分。
四.注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守赛场纪律。
器件参数
序号 器件 型号 参数值
1 热继电器
2 变频器
3 步进电机
4 伺服电机
工位号：
附件1：现代电气控制系统安装与调试元件参考清单
序号 名称 型号及规格 数量 备注
1 指示灯 AD58B-22D 220V 6只 内置
2 紧急停止按钮 红色蘑菇头 1只 内置
3 按钮 LA68B-EA35 3只 内置
LA68B-EA45 3只 内置
4 漏电型空气开关 DZ47LE-32/D16 1只
5 熔断器 RT28-3P 1只
6 接触器 CJX2-0910 7只
7 辅助触头 F4-22 7只
8 时间继电器 ST3PF AC250V 1只
ST3PA-A AC220V 1只
9 中间继电器 DC24V 2只
10 热保护继电器 NR2-25 2只 0.63A(范围0.4~0.63A)2只
11 行程开关 LX19-001 4只 内置
12 选择开关 LA68B –ED25 4只 内置
13 三相交流异步电动机 YS5024(Y-△) 2台
14 三相交流异步电动机 YS5024(Y-△)带离心开关 1台
15 三相交流异步电动机（双速电机） YS502/4双速电机 1台
16 可编程控制器 PLC（二种品牌三种方案任选一种） 1套 见附表2
附表2 PLC、变频器配置：
方案一、西门子S7-300 +S7-200smart系统主要部件
序号 名称 型号 数量 单位 备注
1 西门子电源 6ES7 307-1BA01-0AA0 1 块
2 西门子可编程控制器 6ES7 314-6EH04-0AB0 1 块
3 CPU模块 6ES7 288-1SR40-0AA0 1 块
4 CPU模块 6ES7 288-1ST30-0AA0 1 块
5 西门子模拟量输入输出模块 6ES7 288-3AM06-0AA0 1 套
6 西门子安装导轨 160mm 1 条
7 西门子前连接器（螺钉型） 6ES7 392-1AM00-0AA0 1 套
8 内存卡 6ES7 953-8LG31-0AA0 1 张
9 交换机 5口 1 套
10 通信线缆 3米五类标准跳线 5 条
11 西门子变频器 G120C-PN 1 台 含BOP-2操作面板
三菱Q系列与FX系列系统主要部件
序号 名称 型号 数量 单位 备注
1 三菱模块 Q00UCPU 1 块
2 三菱单元基板 Q35B 1 条 5位基板
3 三菱电源模块 Q61P 1 块 输入100-200AC、输出DC5V、6A
4 三菱输入模块 QX40 1 块 DC16输入
5 三菱输出模块 QY10 1 块 AC16输出
6 三菱cclink通信模块 QJ61BT11N 1 块
7 三菱通讯线 TPC-Q 1 条
8 三菱可编程控制器 FX3U-32MR/ES-A 1 个
9 三菱主机 FX3U-32MT/ES-A 1 个
10 三菱模块 FX3U-3A-ADP 1 个
11 三菱cclink通信模块 FX3U-64CCL 2 个
12 FX系列下载线 RS-232 1 条
13 485通讯模块 FX3U-485-BD 2 个
14 三菱变频器 FR-E840-0.75K 1 台
15 Q系列通信线 miniUSB 1 条
16 变频器CCLINK通信板 FR-A8NC 1 块
西门子S7-1500 +S7-1200系统主要部件
1 S7-1500安装导轨 240mm 1 条 使用一半（需加工）
2 西门子1500PLC 6ES7 511-1AK02-0AB0 1 块
3 存储卡 6ES7 954-8LC03-0AA0 1 张 4M
4 西门子数字输入模组 6ES7521-1BH00-0AB0 1 块
5 前连接器 6ES7592-1BM00-0XB0 3 条 40 针
6 西门子数字量输出 6ES7522-5FF00-0AB0 2 块 DQ 8x230VAC/2A ST
7 西门子电源 6EP1332-4BA00 1 块 120/230 V AC，24 V DC，3 A
8 西门子数字输入/输出模组 6ES7223-1PL32-0XB0 2 块 16 DI，24V DC / 16 DO，继电器
9 西门子模拟输出模组 6ES7234-4HE32-0XB0 1 块 4输入/2输出
10 西门子1200PLC 6ES7 212-1BE40-0XB0 1 块 CPU 1212C（8 DI 24V DC；6 DO 继电器；2 AI），PS 230V AC
11 西门子1200PLC 6ES7 212-1AE40-0XB0 1 块 CPU 1212C（8 DI 24V DC；6 DO 24V DC；2 AI），PS 24V DC
12 通讯线缆 3米五类标准跳线 5 条
13 交换机 5口 1 套
14 西门子变频器 G120C-PN 1 台 含BOP-2操作面板
工位号:
变频器：三菱FR-E840/西门子G120C
从站：三菱FX3U-32MT
/西门子S7-200Smart（6ES7288-1ST30-0AA0）/ 西门子CPU1212C（6ES7212-1AE40-0XB0）
主站：三菱Q00UCPU/西门子S7-300/西门子S7-1500
从站：三菱FX3U-32MR
/西门子S7-200Smart（6ES7288-1SR40-0AA0）/西门子CPU1212C（6ES7212-1BE40-0XB0）
32022年全国职业院校技能大赛高职组现代电气控制系统安装与调试赛项样题库
2022年全国职业院校技能大赛
高职组现代电气控制系统安装与调试赛项
工
作
任
务
书
（样题）
高职组现代电气控制系统安装与调试赛项专家组
中国 XX
2022·XX
注意事项
一、在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装和电气维修的安全操作规程。电气安装中，低压电器安装按《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范（GB50254-96）》验收。
二、不得擅自更改设备已有器件位置和线路，若现场设备安装调试有疑问，须经设计人员（赛场评委）同意后方可修改。
三、竞赛过程中，参赛选手认定竞赛设备的器件有故障，可提出更换，器件经现场裁判测定完好属参赛选手误判时，每次扣参赛队1分；若因人为操作损坏器件，扣5分；后果严重者（如导致PLC、变频器、伺服等烧坏），本次竞赛成绩计0分。
四、所编PLC、触摸屏、PPT等程序必须保存到计算机的“D: \场次号-工位号”文件夹下，场次号和工位号以现场抽签为准。
五、参赛选手在完成工作任务的过程中，不得在任何地方标注学校名称、选手姓名等信息。
六、比赛结束后，参赛选手需要将任务书以及现场发放的图纸、资料、草稿纸等材料一并上交，不得带离考场。
请按要求在10个小时内完成以下工作任务：
一、按“自来水厂居民饮用水输送监控系统”，使用智能化电气设计软件，设计控制系统主电路、控制电路（含伺服、步进、变频器）、PLC控制电路；将设计完成的内容导出PDF格式并保存到硬盘指定位置和优盘中，比赛开始两个小时后提交。
二、按设计图完成元件选型计算、元件安装、电路连接（含主电路）和相关元件参数设置。
三、按“自来水厂居民饮用水输送监控系统”，编写PLC程序及触摸屏程序，完成后下载至设备PLC及触摸屏，并调试该电气控制系统达到控制要求。
四、根据给定的电气设备原理图及故障检测要求，检测出该电气设备电路板上的故障，并按要求在其电路图纸的相应位置上标注故障类型符号。
五、使用三维场景搭建软件进行工业场景的搭建，完成搭建后的场景能够完整的展示“自来水厂居民饮用水输送监控系统”结构。
六、按“自来水厂居民饮用水输送监控系统”编写PPT，内容包含设计思路，调试流程，并能独立讲解，时间为5分钟。PPT文件必须保存到计算机的“D:\工位号”文件夹下，工位号以现场抽签为准。
自来水厂居民饮用水输送监控系统
一、系统运行说明
自来水厂居民饮用水输送监控系统主要由以下电气控制回路组成：M2为变频器控制的不带离心开关的三相异步电机，M1为带离心开关的三相异步电机星三角启动控制回路【启动时，星型运行时间2秒（M1电机星型启动时间由时间继电器设置），间隔0.5秒后，自动转换为三角型运行】；M3为双速电机；M4步进电机控制回路【设置参数：步进电机旋转一周需要2000个脉冲】正转频率均为1000Hz，反转频率均为600HZ；M5伺服电机控制回路【设置参数：伺服电机旋转一周需要2000个脉冲】正反转频率均为1000Hz。
电动机旋转以“顺时针旋转为正向,逆时针旋转为反向”为准。如无特别说明，题目中的所有开关、按钮请使用控制柜正面元件。
二、控制系统设计要求
1.本系统使用三台PLC、一台变频器，网络指定QCPU/S7-300/S7-1500为主站，2台FX3U/S7-200Smart/S7-1200及变频器为从站，分别以CC_Link或工业以太网的形式组网。
2.MCGS触摸屏应连接到系统中主站PLC上（三菱系统中触摸屏连接到QPLC的RS232端口；西门子系统中触摸屏连接到S7-300/S7-1500的以太网端口，不允许连接到交换机）。
3.电机控制、I/O、HMI与PLC组合分配方案（其余自行定义）：
方案电机 三菱Q系列+FX3U系列方案 西门子S7-300 +S7-200Smart方案 西门子S7-1500 +S7-1200方案
HMI SB1～SB2、SA3 Q00UCPU CPU314C-2PN/DP CPU 1511
M4、M5、编码器SA1～SA2、SQ1～SQ4、SQ10、SQ11 FX3U-32MT S7-200Smart 6ES7288-1ST30-0AA0 CPU 1212C 6ES7212-1AE40-0XB0
M1、M3HL1～HL3 FX3U-32MR S7-200Smart 6ES7288-1SR40-0AA0 CPU 1212C 6ES7212-1BE40-0XB0
M2 FR-E840 G120C-PN G120C-PN
4.根据本说明书设计电气控制原理图，根据所设计的电路图连接电路，不允许借用机床考核单元电气回路。参照所给定的图纸把系统电气原理图以及各个PLC的I/O接线图绘制在标准图纸上，在“设计”栏中填入选手工位号，在“制图”栏中填入PLC品牌型号。
5.三台PLC和变频器安装位置要求如图1所示,不允许自行定义位置，不得擅自更改设备已有器件位置和线路，其余器件位置自行定义。
（a）正面
（b）反面
图 1 PLC 和变频器安装位置示意图
三、系统控制要求
（一）设备调试
1.M2 饮用水输出泵 1#电机调试
调试要求选择“M2 电机调试”后按下“调试按钮”，使用柜内左上角电压调节旋钮的 0V～10V 调速，使 PLC 驱动变频器输出频率从 0Hz～50Hz 不断变化的频率下正转启动。调试界面可实时显示变频器的当前转速(使用变频器输出模拟量端 口 AM 端口进行模拟转速实时显示)。再次按下“调试按钮”M2 调试完成，M2 电机 停止。M2 电机调试时 HL3 亮。
2.M1 饮用水输出泵 2#电机调试
调试要求选择“M1 电机调试”后按下“调试按钮”，M1 电机星型正转启动运行 2S（M1 电机星型启动时间由时间继电器设置）后间隔 0.5S 转为三角型全压正 转运行 4S 后停止，停止 2S 后 M1 电机星型反转启动运行 2S 后间隔 0.5S 转为三角 型全压反转运行 4S 后停止，完成调试。M1 电机调试时 HL2 亮。
3.M3 进水泵电机调试
调试要求选择“M3 电机调试”后按下“调试按钮”，M3 电机低速正转启动， 低速正转运行 2S 后间隔 0.5S 后转为高速正转，高速正转运行 4S 后停止，完成调 试。M3 电机调试时 HL2、HL3 亮。
4.M4 明矾投放电机调试
调试要求选择“M4 电机调试”后按下“调试按钮”，M4 电机正转 4 圈后停止，停止 2S 后，M4 电机反转 4 圈后停止。M4 电机调试时 HL1 亮。
5.M5 活性炭投放电机调试
调试要求选择“M5 电机调试”后按下“调试按钮”，M5电机正转到SQ11后停止， 停止 2S 后，M5 电机反转回SQ10后停止。M5 电机调试时 HL1、HL3 亮。
调试模式每次只可选择调试一个电机，如误选或错选（同时选择2个或2个以上电机）时，提示框内报警提示“调试过程中每次只可进行单一电机调试”字 样的红色字体，报警同时不可进行任何调试。调试电机时，提示框中提示当前调 试电机的名称如“XX 电机正在调试”的蓝色字样提示。
全部电机全部调试完毕时“进入运行界面”按钮才会显示（除此之外都是隐藏的）。触摸屏画面如图 2 所示：
图 2 调试模式画面
（二）工作方式
本次工作模拟自来水厂居民饮用水处理系统。 按下“进入运界
面”键进入运行界面出现“自来水厂居民饮用水处理系统”字样。如图3所示。
图 3 运行画面
按下“启动按钮”或 SB1 自来水厂居民饮用水输出系统启动。居民饮用水输送第一阶段：原水（河水）处理，M3 进水泵电机将待处理的原水抽入蓄水池，当蓄水池中的水位处于低水位或无水状态时（由 SA1 模拟给出信号,SA1 至右侧）M3 进水泵电机以高速工作快速将原水抽送至蓄水池，当蓄水池中 的水位处于高水位（由 SA1 模拟给出信号,SA1 至左侧）但蓄水池未满时，M3 进水 泵电机以低速工作将原水抽送至蓄水池直至注满蓄水池(由 SA2 模拟给出信号,SA2 至右侧)。蓄水池水满时(由 SA2 模拟给出信号,SA2 至左侧)此时 M3 电机立即停止， M4 明矾投放电机正转 4 圈向蓄水池中投放明矾，投放完成后，立即反转 4 圈复位， 当 M4 电机复位完成后，M5 活性炭投放电机正转到SQ11向蓄水池中投放活性炭，投放 完成后，等待 10S 后自动反转回到SQ10复位回收活性炭，复位完成后第一阶段结束。
居民饮用水输送第二阶段：饮用水输送，饮用水的输送情况由用户水压的情况决定（用户水压由电压输出调节旋钮的 0～10V 来模拟 0～10MPa 的水压）当水压为 0～5MPa(0～5V 时），居民饮用水以 M1 饮用水输出泵 2#电机输出，M1 电机 以星型正转启动运行 2S（M2 电机星型启动时间由时间继电器设置）后间隔 0.5S转为三角型全压正转运行以工频向用户输送饮用水。当水压为 5～8MPa（5～8V） 时（当水压到达 5MPa 10s 后），此时居民饮用水以 M2 饮用水输出泵 1#电机输出， M1 饮用水输出泵 2#电机停止，M2 电机起先以 50Hz 运行输出居民饮用水，随着用 户水压的继续提升 M2 电机逐步减小输送的频率直至减小到 40Hz 为止保持不变。 当水压超过 8MPa，在 9～10MPa(9～10V）时，M2 电机保持 30HZ 的频率输出。当蓄 水池中的水位再次处于低水位或无水状态时（由 SA1 模拟给出信号,SA1 至右侧）， 系统自动跳转到居民饮用水输送第一阶段。此时也可按下 SB2 或“停止按钮”设备立即停止。
（三）非正常情况处理
(1)过载
系统中的 M1 电机出现过载时，触摸屏自动切换到报警画面如图 4，画面出现 “报警画面，M1 电机过载”字样，当 M3 电机出现过载时，触摸屏自动切换到报警 画面如图5，画面出现“报警画面，M3 电机过载”字样。整个系统停止工作。报警画面保持，解除过载后（将 SA3 至左侧），系统直接恢复运行。
图 4 M1 电机过载画面 图 5M3电机过载画面
(2)超程
步进电机和伺服电机设有行程保护，当步进电机发生超程触动SQ1或SQ2（用控制柜正面行程开关模拟），M4电机立刻停止运行，触摸屏自动切换到报警画面如图6，画面出现“报警画面，M4 电机超程”字样；当伺服电机发生超程触动 SQ3 或 SQ4，触摸屏自动切换到报警画面如图 7画面出现“报警画面，M5 电机超程”字样，M5 电机立刻停止运行，但 此时系统其他部件不会停止。解除过载后（松开 SQ1、2、3、4），系统直接恢复运行。
图 6 M4 电机超程画面 图 7 M5 电机超程画面
故障检测
一、工作任务
请选手在设有故障（10个故障点）的装置上进行故障查找，并将故障点的位置与故障类型在图纸上标出。装置图纸见附件，符号具体要求如下：
二、操作要求
1.观察现象时，只能接通控制电路的电源，不能接通主回路电源；
2.故障检测时，必须在断电情况下测量，不能打开行线槽盖板、不能松卸端子；
3.必要时，可以打开开关面板和按钮盒进行检测；
4.请使用万用表、绝缘电阻测试仪、接地电阻测试仪等仪表进行故障检测；
5.故障点只需在图纸上标注符号，无需修复。
三、模块分值
本模块分值为10分，每正确找到一个故障点且标注正确得1.0分。
标注方法如下：
四、注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装安全操作规程。
数字化工业场景搭建
一、工作任务
请选手根据任务书 “自来水厂居民饮用水输送监控系统”的场景平面参考图进行工业场景搭建。
场景平面参考图（5个区域）
二、操作要求
1.在电脑上使用XX软件进行操作，搭建三维场景图；
2.搭建所需的部件可在模型库中选择；
3.搭建的三维场景必须与场景平面参考图展现的场景一致。
三、模块分值
本模块分值为5分，每正确搭建一个区域得1分，区域搭建错误或不完整该区域不得分。
四、注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守赛场纪律。
应用办公软件制作汇报PPT
一、工作任务
请选手根据任务书 “自来水厂居民饮用水输送监控系统”的控制要求制作PPT。
二、操作要求
1.在电脑上使用WPS软件进行操作；
2.内容包含设计思路，调试流程。
三、模块分值
本模块分值为8分，PPT制作3分，汇报5分。
四、注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守赛场纪律。
器件参数
序号 器件 型号 参数值
1 热继电器
2 变频器
3 步进电机
4 伺服电机
工位号：
附件1：现代电气控制系统安装与调试元件参考清单
序号 名称 型号及规格 数量 备注
1 指示灯 AD58B-22D 220V 6只 内置
2 紧急停止按钮 红色蘑菇头 1只 内置
3 按钮 LA68B-EA35 3只 内置
LA68B-EA45 3只 内置
4 漏电型空气开关 DZ47LE-32/D16 1只
5 熔断器 RT28-3P 1只
6 接触器 CJX2-0910 7只
7 辅助触头 F4-22 7只
8 时间继电器 ST3PF AC250V 1只
ST3PA-A AC220V 1只
9 中间继电器 DC24V 2只
10 热保护继电器 NR2-25 2只 0.63A(范围0.4~0.63A)2只
11 行程开关 LX19-001 4只 内置
12 选择开关 LA68B –ED25 4只 内置
13 三相交流异步电动机 YS5024(Y-△) 2台
14 三相交流异步电动机 YS5024(Y-△)带离心开关 1台
15 三相交流异步电动机（双速电机） YS502/4双速电机 1台
16 可编程控制器 PLC（二种品牌三种方案任选一种） 1套 见附表2
附表2 PLC、变频器配置：
方案一、西门子S7-300 +S7-200smart系统主要部件
序号 名称 型号 数量 单位 备注
1 西门子电源 6ES7 307-1BA01-0AA0 1 块
2 西门子可编程控制器 6ES7 314-6EH04-0AB0 1 块
3 CPU模块 6ES7 288-1SR40-0AA0 1 块
4 CPU模块 6ES7 288-1ST30-0AA0 1 块
5 西门子模拟量输入输出模块 6ES7 288-3AM06-0AA0 1 套
6 西门子安装导轨 160mm 1 条
7 西门子前连接器（螺钉型） 6ES7 392-1AM00-0AA0 1 套
8 内存卡 6ES7 953-8LG31-0AA0 1 张
9 交换机 5口 1 套
10 通信线缆 3米五类标准跳线 5 条
11 西门子变频器 G120C-PN 1 台 含BOP-2操作面板
三菱Q系列与FX系列系统主要部件
序号 名称 型号 数量 单位 备注
1 三菱模块 Q00UCPU 1 块
2 三菱单元基板 Q35B 1 条 5位基板
3 三菱电源模块 Q61P 1 块 输入100-200AC、输出DC5V、6A
4 三菱输入模块 QX40 1 块 DC16输入
5 三菱输出模块 QY10 1 块 AC16输出
6 三菱cclink通信模块 QJ61BT11N 1 块
7 三菱通讯线 TPC-Q 1 条
8 三菱可编程控制器 FX3U-32MR/ES-A 1 个
9 三菱主机 FX3U-32MT/ES-A 1 个
10 三菱模块 FX3U-3A-ADP 1 个
11 三菱cclink通信模块 FX3U-64CCL 2 个
12 FX系列下载线 RS-232 1 条
13 485通讯模块 FX3U-485-BD 2 个
14 三菱变频器 FR-E840-0.75K 1 台
15 Q系列通信线 miniUSB 1 条
16 变频器CCLINK通信板 FR-A8NC 1 块
西门子S7-1500 +S7-1200系统主要部件
1 S7-1500安装导轨 240mm 1 条 使用一半（需加工）
2 西门子1500PLC 6ES7 511-1AK02-0AB0 1 块
3 存储卡 6ES7 954-8LC03-0AA0 1 张 4M
4 西门子数字输入模组 6ES7521-1BH00-0AB0 1 块
5 前连接器 6ES7592-1BM00-0XB0 3 条 40 针
6 西门子数字量输出 6ES7522-5FF00-0AB0 2 块 DQ 8x230VAC/2A ST
7 西门子电源 6EP1332-4BA00 1 块 120/230 V AC，24 V DC，3 A
8 西门子数字输入/输出模组 6ES7223-1PL32-0XB0 2 块 16 DI，24V DC / 16 DO，继电器
9 西门子模拟输出模组 6ES7234-4HE32-0XB0 1 块 4输入/2输出
10 西门子1200PLC 6ES7 212-1BE40-0XB0 1 块 CPU 1212C（8 DI 24V DC；6 DO 继电器；2 AI），PS 230V AC
11 西门子1200PLC 6ES7 212-1AE40-0XB0 1 块 CPU 1212C（8 DI 24V DC；6 DO 24V DC；2 AI），PS 24V DC
12 通讯线缆 3米五类标准跳线 5 条
13 交换机 5口 1 套
14 西门子变频器 G120C-PN 1 台 含BOP-2操作面板
工位号:
变频器：三菱FR-E840/西门子G120C
从站：三菱FX3U-32MT
/西门子S7-200Smart（6ES7288-1ST30-0AA0）/ 西门子CPU1212C（6ES7212-1AE40-0XB0）
主站：三菱Q00UCPU/西门子S7-300/西门子S7-1500
从站：三菱FX3U-32MR
/西门子S7-200Smart（6ES7288-1SR40-0AA0）/西门子CPU1212C（6ES7212-1BE40-0XB0）
191 2 3 4 5 6 7 8 9 10
A A
1.故障检测时，不能打开行线槽盖板、不能松卸端子拆下导线;
2.必要时，可以打开开关面板和按钮盒进行检测;
3.请使用万用表、绝缘电阻测试仪、接地电阻测试仪进行故障检测; 工位号:
4.故障点只需在图纸上标注符号，无需修复。
B B
故障点标注符号
序号 符号 故障点名称
C C
1 短路
2 开路
3 低绝缘电阻
D D
4 极性/相序（交叉）
5 高电阻
E E
F F
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
A A
L1 2-1
L1 L2 L3 L1 L2 L3
1.0mm2 1.0mm2
B L1 L2 L3 -QF2 -QF3 B
DZ47-60 C10 DZ47-60 C10
小型断路器 小型断路器
L11 L12
L21
50 L22
L31 L32
-QF1 L31 L21 L11
L32 L22 L12
﹥ ﹥ ﹥
DZ47-60 C25
C 电源总开关 -KM1 -KM2 -KM3 -KM4 C-KM5
NC1-1210Z NC1-1210Z NC1-1210Z NC1-1210Z NC1-1210Z
交流接触器 交流接触器 交流接触器 交流接触器 交流接触器
-KH1 -KH2 -KH3 -KH4
热继电器 热继电器 热继电器 热继电器
1U
2W
1V 3U 3V 3W
1W 2V
2U N
R S T N 2-1
D PEPE 2-1 D
1.5mm2 PE PE
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
-XT1 -XT1
PE
三芯电源线 U1 V1 W1 PE W1 U2L N PE
V1 M V2
M
E 3~
AC220V 电源 3~ U1 W2
E
-M1
-M2
卷帘电动机 AC380V
风扇电机 AC380V
F F
描述： 电源电路 Rev: 页码：1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 2
3 4
5 6
2 1 2 1
4 3 4 3
6 5 6 5
2 1
4 3
6 5
1 2
3 4
5 6
2 1 2 1
4 3 4 3
6 5 6 5
2 1
4 3
6 5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
A A
L1
1-10 3-1
N
1-10 3-1
PE
1-10 3-1
N L1 N L1
-QF4
B DZ47-60 C10 B
小型断路器 N PE
-QF5 -QF6
DZ47LE-32 C20 DZ47LE-32 C20
漏电断路器 漏电断路器
17 18 19
-XT1
51
C C
51 51 N1 L13 PE N2 L14 PE
51
S3
86GC02-2 SB1
二位开关 LA68B-EA45
S1 S2 移动探测器
86GC01-2 86GC01-2 54
一位开关 一位开关
57 N 24 25 26 27 28 29
52 53 55 -XT1
D D
23 N1 L13 PE N2 L14 PE
20 21 S4
-XT1 86GC02-2 -XT1
二位开关
56
22
52 53 57 -XS1 -XS2
-XT1
插座1 插座2
-EL1 -EL2 -EL3 -EL4
220V 220V 220V 220V
E N N N E
灯1 灯2 灯3 灯4
F F
描述： 照明电路 Rev: 页码：2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
X2 X1 2 L 2 1
X2 X1 2 L
1 1
X2 X1 L L
2 2
X2 X1 4 3
N 4 3
L 2 1
PE
N 4 3
L 2 1
PE
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
A A
L1 101 101
2-10 4-1
2-10 N L1 103 103 103
2-10 PE -SB20
-KH2 -SB10 103 LA68B-EA45
热继电器 LA68B-EA45-QF7 104 104 115 115
DZ47-60 C6 102 104 115
B 小型断路器 B
-KH1 -SB11 -KM1 -KA2 -SB12 -KM2 -KA1
热继电器 LA68B-EA35 交流接触器 中间继电器 LA68B-EA35 交流接触器 中间继电器 -SB21 -KM3 -SB22 -KM4
LA68B-EA35 交流接触器 LA68B-EA35 交流接触器L15 101 105 110
N
116 120
-SB12 -SB11PE
LA68B-EA35
-U ~ 107
LA68B-EA35 112
= 106 111DRA-60-24
直流电源 -SB22 -SB21
C -KA1 -KA2 LA68B-EA35 LA68B-EA35 C
中间继电器 中间继电器
OV 24V 117 121
107 112
30 32
-QF8 -KH4 -KH3
-XT1 -XT1
DZ47-60 C5 热继电器 热继电器
小型断路器
-SQ1 -SQ2 118 122
YBLX-ME/8104 YBLX-ME/8104
101 行程开关 行程开关
31 33
D -KM4 -KM3 D
-XT1 -XT1 交流接触器 交流接触器
108 113
-KM2 -KM1
100 交流接触器 交流接触器
119 119 123
109 114
-KM1 -HL1 -KM2 -HL2 -KM3 -KM5 -HL3 -KM4 -HL4
NC1-1210Z DC24V NC1-1210Z DC24V NC1-1210Z NC1-1210Z DC24V NC1-1210Z DC24V
交流接触器 指示灯 交流接触器 指示灯 交流接触器 交流接触器 指示灯 交流接触器 指示灯
E 100 100 E
4-1
-KM1 卷帘UP -KM2 卷帘Down -KM3 -KM5 风扇高速 -KM4 风扇低速
F F
描述： 控制线路一 Rev: 页码：3
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2 1
4 3 2 1
96 95 96 95
A1 A2 62 61 2 1 10 2 2 1 4 3 2 1
54 53
X2 X1
9 5
A1 A2 62 61 2 1 10 2 2 1 4 3
54 53
X2 X1
9 5
A1 A2
A1 A2 62 61 96 95 2 1 4 3 2 1
X2 X1
54 53
A1 A2 62 61 96 95 2 1 4 3
X2 X1
54 53
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
A A
101 101
3-10
101 101
100
B B
34 35 37 38 101 101 101 101 101 101 101 101
-XT1
-KT1 -KT2 -KH1 -KH2 -KH3 -KH4 -KA1 -KA2
-SQ11 -SQ12
Fe Fe 时间继电器 时间继电器 热继电器 热继电器 热继电器 热继电器 中间继电器 中间继电器
HW7-D03PK HW7-D03PK
100
C 124 125 C
36 39 128 129 131 132
-XT1
40 41 42
-XT1
124 125 126 127
-HL6 -HL7 -HL8
DC24V DC24V DC24V
D 指示灯 指示灯 指示灯 D
-KT1 -KT2 -KA1 -KA2 -HL5 130 130 130
ST3PA-D 5S ST3PA-D 8S MY4NJ MY4NJ DC24V
时间继电器 时间继电器 中间继电器 中间继电器 指示灯
43
-XT1
100 100 100 100 100 100 100
3-10
-KT1 -KT2 -KA1 -KA2 -M1过载警示 -M2过载警示
E E
F F
描述： 控制线路二 Rev: 页码：4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2 7
2 7
14 13 3 1
14 13 3 1
X2 X1 98 97
98 97
98 97
X2 X1 98 97
X2 X1 11 7
X2 X1 11 72022年全国职业院校技能大赛高职组现代电气控制系统安装与调试赛项样题库
2022年全国职业院校技能大赛
高职组现代电气控制系统安装与调试赛项
工
作
任
务
书
（样题）
高职组现代电气控制系统安装与调试赛项专家组
中国 XX
2022·XX
注意事项
一、在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装和电气维修的安全操作规程。电气安装中，低压电器安装按《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范（GB50254-96）》验收。
二、不得擅自更改设备已有器件位置和线路，若现场设备安装调试有疑问，须经设计人员（赛场评委）同意后方可修改。
三、竞赛过程中，参赛选手认定竞赛设备的器件有故障，可提出更换，器件经现场裁判测定完好属参赛选手误判时，每次扣参赛队1分；若因人为操作损坏器件，扣5分；后果严重者（如导致PLC、变频器、伺服等烧坏），本次竞赛成绩计0分。
四、所编PLC、触摸屏、PPT等程序必须保存到计算机的“D: \场次号-工位号”文件夹下，场次号和工位号以现场抽签为准。
五、参赛选手在完成工作任务的过程中，不得在任何地方标注学校名称、选手姓名等信息。
六、比赛结束后，参赛选手需要将任务书以及现场发放的图纸、资料、草稿纸等材料一并上交，不得带离考场。
请按要求在10个小时内完成以下工作任务：
一、按“伺服灌装系统”，使用智能化电气设计软件，设计控制系统主电路、控制电路（含伺服、步进、变频器）、PLC控制电路；将设计完成的内容导出PDF格式并保存到硬盘指定位置和优盘中，比赛开始两个小时后提交。
二、按设计图完成元件选型计算、元件安装、电路连接（含主电路）和相关元件参数设置。
三、按“伺服灌装系统”，编写PLC程序及触摸屏程序，完成后下载至设备PLC及触摸屏，并调试该电气控制系统达到控制要求。
四、根据给定的电气设备原理图及故障检测要求，检测出该电气设备电路板上的故障，并按要求在其电路图纸的相应位置上标注故障类型符号。
五、使用三维场景搭建软件进行工业场景的搭建，完成搭建后的场景能够完整的展示“伺服灌装系统”结构。
六、按“伺服灌装系统”编写PPT，内容包含设计思路，调试流程，并能独立讲解，时间为5分钟。PPT文件必须保存到计算机的“D:\工位号”文件夹下，工位号以现场抽签为准。
伺服灌装机系统
一、系统运行说明
在现代社会中，灌装机广泛应用于食品、医药、日化等行业，灌装机产能水平的高低直接关系着产品的质量和生产的效率，要求伺服灌装系统提供更高精度的、更高自动化程度的控制工艺，来不断迎接市场的挑战！该系统由X轴跟随伺服、Y轴灌装步进、主轴传送带、正品检测装置、正品传送带和次品传送带等部分组成。
图1 伺服灌装机系统
伺服灌装机系统由以下电气控制回路组成：X轴跟随由伺服电机M1驱动，通过丝杠带动滑块来模拟灌装平台的左右移动【伺服电机M1参数设置如下：伺服电机M1旋转一周需要4000个脉冲】。Y轴灌装喷嘴上下移动由步进电机M2驱动【步进电机M2参数设置如下：步进电机M2旋转一周需要2000个脉冲】。主轴传送带由三相异步电机M3驱动【M3由变频器驱动，速度主要由模拟量4-20mA给定，可进行正反转运行，加速时间0.5秒，减速时间0.5秒】，正品传送带由三相异步电机M4驱动【需要考虑过载】，次品传送带由三相异步电机M5驱动【需要考虑过载】。
正品检测装置检测瓶装液体灌装是否合格，其体积0-500mL对应模拟量DC 0-10V，合格瓶装液体净含量大于450mL，小于450mL为次品。SQ1到SQ2之间的距离为灌装同步运行期间，此距离与两空物料瓶之间的距离相等。
电动机旋转以“顺时针旋转为正向,逆时针旋转为反向”为准。
二、控制系统设计要求
1.本系统使用三台PLC、一台变频器，网络指定QCPU/S7-300/S7-1500为主站，2台FX3U/S7-200Smart/S7-1200及变频器为从站，分别以CC_Link或工业以太网的形式组网。
2.MCGS触摸屏应连接到系统中主站PLC上（三菱系统中触摸屏连接到QPLC的RS232端口；西门子系统中触摸屏连接到S7-300/S7-1500的以太网端口，不允许连接到交换机）。
3.电机控制、I/O、HMI与PLC组合分配方案（其余自行定义）：
方案电机 三菱Q系列+FX3U系列方案 西门子S7-300 +S7-200Smart方案 西门子S7-1500 +S7-1200方案
HMISB1～SB4、SA1 Q00UCPU CPU314C-2PN/DP CPU 1511
M4、M5、SA2HL1～HL6 FX3U-32MR S7-200Smart6ES7288-1SR40-0AA0 CPU 1212C6ES7212-1BE40-0XB0
M1、M2、SA3SQ1～SQ6 FX3U-32MT S7-200Smart6ES7288-1ST30-0AA0 CPU 1212C6ES7212-1AE40-0XB0
M3 FR-E840 G120C-PN G120C-PN
4.根据本控制要求设计电气控制原理图，根据所设计的电路图连接电路，不允许借用机床考核单元电气回路。参照所给定的IO分配表格式，将编程中所用到的各个PLC的IO点以及主要的中间继电器和存储器填入IO分配表中。
5.本次工作任务中用到的主要器件（如各个PLC和变频器）已安装好，部分线路也已经安装好，选手不得擅自更改设备中已有器件的位置和线路。其余器件的安装位置请自行定义。
三、系统控制要求
伺服灌装机控制系统设备具备两种工作模式，模式一：调试模式；模式二：自动模式。设备上电后触摸屏显示欢迎界面，点击界面任一位置，触摸屏即进入启动选择画面。
1.启动选择画面要求
启动选择画面（如图2所示），选择“调试模式”，弹出“用户登入”窗口（如图3所示），用户名下拉选“负责人”，输入密码“123”方可进入“调试模式界面”，密码错误不能进入画面，调试完成后自动返回启动画面（也可在调试过程点击按钮返回）。
选择“自动模式”，弹出“用户登入”窗口，用户名下拉选“操作员”，输入密码“456”方可进入“自动运行模式”画面，密码错误不能进入画面。
图2 启动选择画面 图3 用户登录界面
2.调试模式
触摸屏进入调试画面后，设备进入调试模式后，触摸屏出现调试画面，如图4所示。通过点击下拉框，随意选择需调试的电机，并且当前电机指示灯亮，按下SB1按钮，选中的电机按下述要求进行调试运行。没有调试顺序要求，每个电机调试完成后，对应的指示灯熄灭。
图4 调试模式参考画面
（1）X轴跟随伺服电机M1调试过程
X轴跟随伺服电机M1安装在丝杠位置上，（滑块模拟灌装喷嘴）安装示意图如图6所示。初始状态断电手动调节回原点SQ3，按钮SB1实现正向点动运转功能，按钮SB3实现反向点动运转功能；选择开关SA1指定2个速度选择，SA1接通时速度要求为4mm/s，SA1断开时速度要求为12mm/s。在按下SB1或SB2实现点动运转时，应允许切换SA1，改变当前运转速度。调试中按下SB2后，伺服电机自动回原点SQ3，M1电机调试结束。M1电机调试过程中，HL1以2Hz闪烁，停止时HL1常亮。
触摸屏上滑动条位置刻度与实物钢尺相同（单位：厘米），显示实物滑动块当前位置。
图5 伺服电机安装示意图
（2）灌装步进电机M2调试过程
灌装步进电机M2不需要安装在丝杠位置上。按下启动按钮SB1后，步进电机M2以30r/min的速度正转5s-停2s-反转5s-停2s的周期一直运行，按下停止按钮SB2，步进电机M2停止。M2电机调试过程中，HL2以亮2S灭1S的周期闪烁。
（3）传送带电机M3（变频电机）调试过程
按下SB1按钮，M3电机以正转15Hz（运行3秒）-反转20Hz（运行2秒） -正转15Hz（运行3秒）-反转20Hz（运行2秒）的周期一直运行。【注：M3电机速度由PLC模拟量4-20mA给定。】整个过程中按下停止按钮SB2，M3电机停止。电机M3调试过程中，HL2以亮2S灭1S的周期闪烁。
（4）正品传送带电机M4调试过程
按下SB1按钮，电机M4启动，3秒后M4停止，2秒后又自动启动，按此周期反复运行，可随时按下SB2停止。电机M4调试过程中， HL2以2.5Hz闪烁。
（5）次品传送带电机M5调试过程
按下启动按钮SB1后，延时5秒后次品传送带电机M5才启动运行，按下停止按钮SB2后，次品传送带电机M5延时3秒后才停止，次品传送带电机M5调试结束。M5电机调试过程中，HL2以1Hz闪烁。
所有电机（M1～M5）调试完成后将自动返回启动选择界面。在未调试结束前，单台电机可以反复调试。调试过程不要切换选择调试电机。
3.自动模式
操作员登陆设备“进入自动模式”，触摸屏进入自动模式画面，如图7所示，触摸屏画面主要包含：自动切换进入到自动运行模式后，触摸屏随即进入自动运行模式画面，自动运行模式画面请参考图6所示，主要包含：各个电机的工作状态指示灯、返回启动选择画面按钮、设定主轴传送带速度、设定灌装物料瓶个数、显示跟随轴速度、显示合格灌装液体瓶数量、显示不合格灌装液体瓶数量等信息。
图6 自动运行模式参考画面
伺服灌装机系统工艺流程与控制要求：
系统初始化状态
自动模式时初始状态：开关SQ1～SQ6常开、所有电机（M1～M5）停止，SA2检测有液体。触摸屏上主轴传送带速度设定范围2.0～5.0mm/s(设定比例V=0.5*f)。自动运行前手动将丝杠滑块移动到SQ3位置。
（2）自动运行过程
设定灌装物料瓶个数和主轴传送带速度后，按下自动模式启动按钮SB3,设备运行指示灯HL3闪烁（0.5Hz），当进料传感器SQ6初始检测到有空物料瓶进入主轴传送带，则HL3常亮。主轴传送带电机M3正转启动，同时X轴跟随伺服M1以2.5r/s的速度运行至SQ2处（SQ2-SQ1区间为同步区间），此时灌装喷嘴追上空物料瓶，然后灌装喷嘴向下移动，即步进电机M2以3r/s的速度正转3r停止，停止期间开始向物料瓶灌装液体，HL4以2Hz频率闪烁，代表液体正在灌装；当M1电机运行到SQ1位置时，灌装液体结束，HL4指示灯灭，主轴传送带电机M3停止，反转3r后停止，然后M1电机以3r/s的速度高速运行至SQ2处，然后为下一个空物料瓶灌装液体，依上述流程循环运行，直到需灌装物料瓶数数量为0，M1电机回到SQ3位置，系统停止（运行期间可增加需灌装瓶数量），HL5常亮。
M1电机在运行至SQ2期间，正品检测装置开始检测合格瓶装液体，并在触摸屏上显示合格和不合格数量。若瓶装液体合格就启动正品传送带电机M4，M4运行5s后停止；否则机械手抓到次品传送带，次品传送带电机M5启动运行5s后停止。
（3）停止操作
系统自动运行过程中，按下自动模式停止按钮SB4，系统完成当前这一个物料瓶灌装后，若有剩余需要灌装的空物料瓶，M1电机在SQ1位置停止；否则，M1电机回到SQ3位置停止，当停止后再次启动运行，系统保持上次运行的记录。
系统发生急停事件按下急停按钮时(SA3被切断)，系统立即停止。急停恢复后（SA3被接通），再次按下SB1，系统自动从之前状态启动运行。
4.非正常情况处理
当SA2检测不到液体，系统停止，触摸屏中自动弹出报警画面“储液罐无液体，请加入液体”；当SA2检测有信号时，报警画面自动解除。
故障检测
一、工作任务
请选手在设有故障（10个故障点）的装置上进行故障查找，并将故障点的位置与故障类型在图纸上标出。装置图纸见附件，符号具体要求如下：
二、操作要求
1.观察现象时，只能接通控制电路的电源，不能接通主回路电源；
2.故障检测时，必须在断电情况下测量，不能打开行线槽盖板、不能松卸端子；
3.必要时，可以打开开关面板和按钮盒进行检测；
4.请使用万用表、绝缘电阻测试仪、接地电阻测试仪等仪表进行故障检测；
5.故障点只需在图纸上标注符号，无需修复。
三、模块分值
本模块分值为10分，每正确找到一个故障点且标注正确得1.0分。
标注方法如下：
四、注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装安全操作规程。
数字化工业场景搭建
一、工作任务
请选手根据任务书“伺服灌装系统”的场景平面参考图进行工业场景搭建。
场景平面参考图
二、操作要求
1.在电脑上使用三维场景搭建软件进行操作，搭建三维场景图；
2.搭建所需的部件可在模型库中选择；
3.搭建的三维场景必须与场景平面参考图展现的场景一致。
三、模块分值
本模块分值为5分，每正确搭建一个区域得1分，区域搭建错误或不完整该区域不得分。
四、注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守赛场纪律。
应用办公软件制作汇报PPT
一.工作任务
请选手根据任务书 “伺服灌装系统”的控制要求制作PPT。
二．操作要求
1.在电脑上使用WPS软件进行操作；
2.内容包含设计思路，调试流程。
三.模块分值
本模块分值为8分，PPT制作3分，汇报5分。
四.注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守赛场纪律。
器件参数
序号 器件 型号 参数值
1 热继电器
2 变频器
3 步进电机
4 伺服电机
工位号：
附件1：现代电气控制系统安装与调试元件参考清单
序号 名称 型号及规格 数量 备注
1 指示灯 AD58B-22D 220V 6只 内置
2 紧急停止按钮 红色蘑菇头 1只 内置
3 按钮 LA68B-EA35 3只 内置
LA68B-EA45 3只 内置
4 漏电型空气开关 DZ47LE-32/D16 1只
5 熔断器 RT28-3P 1只
6 接触器 CJX2-0910 7只
7 辅助触头 F4-22 7只
8 时间继电器 ST3PF AC250V 1只
ST3PA-A AC220V 1只
9 中间继电器 DC24V 2只
10 热保护继电器 NR2-25 2只 0.63A(范围0.4~0.63A)2只
11 行程开关 LX19-001 4只 内置
12 选择开关 LA68B –ED25 4只 内置
13 三相交流异步电动机 YS5024(Y-△) 2台
14 三相交流异步电动机 YS5024(Y-△)带离心开关 1台
15 三相交流异步电动机（双速电机） YS502/4双速电机 1台
16 可编程控制器 PLC（二种品牌三种方案任选一种） 1套 见附表2
附表2 PLC、变频器配置：
方案一、西门子S7-300 +S7-200smart系统主要部件
序号 名称 型号 数量 单位 备注
1 西门子电源 PS307 1 块
2 西门子可编程控制器 CPU314C-2PN/DP 1 块 16DI/16DO
3 CPU模块 S7-200 SMART SR40 1 块 西门子继电器输出220VAC供电 24输入16输出
4 CPU模块 S7-200 SMART ST30 1 只 西门子晶体管输出24VDC供电 18输入12输出
5 西门子模拟量输入输出模块 S7-200Smart EM06 1 套 4输入/2输出 整体式I/O点数为小型
6 西门子安装导轨 S7-300导轨160mm 1 条
7 西门子前连接器（螺钉型） 40针 1 套
8 内存卡 MMC128K 1 张
9 交换机 5口 1 套
10 200Smart下载线 1 条
11 西门子变频器 G120C-PN 0.75KW 1 台
12 BOP操作面板 1 块
13 触摸屏 7寸 1 台
三菱Q系列与FX系列系统主要部件
序号 名称 型号 数量 单位 备注
1 三菱模块 Q00UCPU 1 块
2 三菱电源单元基板 Q35B 1 条 5位基板
3 三菱模块 Q61P 1 块 输入100-200AC、输出DC5V、6A
4 三菱模块 QX40 1 块 DC16输入
5 三菱输出模块 QY10 1 块 AC16输出
6 三菱cclink通信模块 QJ61BT11N 1 块
7 三菱通讯线 QC30R2 1 条
8 三菱可编程控制器 FX3U-32MT 1 个
9 三菱主机 FX3U-32MR 1 个
10 三菱模块 FX3U-3A-ADP 1 个
11 三菱cclink通信模块 FX3U-64CCL 2 个
12 FX系列下载线 RS-232 1 条
13 485通讯模块 FX3U-485-BD 2 个
14 三菱变频器 FR-E840-0.75K 1 台
15 触摸屏 7寸 1 台
西门子S7-1500 +S7-1200系统主要部件
1 S7-1500安装导轨 6ES7590-1AE80-0AA0 1 条 使用一半（需加工）
2 CPU 1511-1 PN 6ES7511-1AK01-0AB0 1 只
3 存储卡 6ES7954-8LC02-0AA0 1 张 4M
4 数字量输入，DI 16x24VDC HF 6ES7521-1BH00-0AB0 1 块
5 前连接器，直插式工艺 6ES7592-1BM00-0XB0 3 条 40 针
6 数字量输出 6ES7522-5FF00-0AB0 2 块 DQ 8x230VAC/2A ST
7 负载电源 PM 70W 6EP1332-4BA00 1 块 120/230 V AC，24 V DC，3 A
8 数字 I/O 6ES7223-1PL32-0XB0 2 块 16 DI，24V DC / 16 DO，继电器
9 模拟量输出 6ES7234-4HE32-0XB0 1 块 4输入/2输出
10 西门子1200PLC 6ES7212-1BE40-0XB0 1 块 CPU 1212C（8 DI 24V DC；6 DO 继电器；2 AI），PS 230V AC
11 西门子1200PLC 6ES7212-1AE40-0XB0 1 块 CPU 1212C（8 DI 24V DC；6 DO 24V DC；2 AI），PS 24V DC
12 网线 1 条
13 交换机 5口 1 套
14 西门子变频器 G120C-PN 0.75KW 1 只
15 BOP操作面板 1 只
16 触摸屏 7寸 1 台
工位号:
32022年全国职业院校技能大赛高职组现代电气控制系统安装与调试赛项样题库
(
工位号:
)
2022年全国职业院校技能大赛
高职组现代电气控制系统安装与调试赛项
工
作
任
务
书
（样题）
高职组现代电气控制系统安装与调试赛项专家组
中国 XX
2022·XX
注意事项
一、在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装和电气维修的安全操作规程。电气安装中，低压电器安装按《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范（GB50254-96）》验收。
二、不得擅自更改设备已有器件位置和线路，若现场设备安装调试有疑问，须经设计人员（赛场评委）同意后方可修改。
三、竞赛过程中，参赛选手认定竞赛设备的器件有故障，可提出更换，器件经现场裁判测定完好属参赛选手误判时，每次扣参赛队1分；若因人为操作损坏器件，扣5分；后果严重者（如导致PLC、变频器、伺服等烧坏），本次竞赛成绩计0分。
四、所编PLC、触摸屏、PPT等程序必须保存到计算机的“D: \场次号-工位号”文件夹下，场次号和工位号以现场抽签为准。
五、参赛选手在完成工作任务的过程中，不得在任何地方标注学校名称、选手姓名等信息。
六、比赛结束后，参赛选手需要将任务书以及现场发放的图纸、资料、草稿纸等材料一并上交，不得带离考场。
请按要求在10个小时内完成以下工作任务：
一、按“污水处理系统”，使用智能化电气设计软件，设计控制系统主电路、控制电路（含伺服、步进、变频器）、PLC控制电路；将设计完成的内容导出PDF格式并保存到硬盘指定位置和优盘中，比赛开始两个小时后提交。
二、按设计图完成元件选型计算、元件安装、电路连接（含主电路）和相关元件参数设置。
三、按“污水处理系统”，编写PLC程序及触摸屏程序，完成后下载至设备PLC及触摸屏，并调试该电气控制系统达到控制要求。
四、根据给定的电气设备原理图及故障检测要求，检测出该电气设备电路板上的故障，并按要求在其电路图纸的相应位置上标注故障类型符号。
五、使用三维场景搭建软件进行工业场景的搭建，完成搭建后的场景能够完整的展示“污水处理系统”结构。
六、按“污水处理系统”编写PPT，内容包含设计思路，调试流程，并能独立讲解，时间为5分钟。PPT文件必须保存到计算机的“D:\工位号”文件夹下，工位号以现场抽签为准。
污水处理控制系统
一、系统运行说明
在现代社会中合理的污水处理可用于净化污水、保护环境。污水处理控制系统包括设备含有格栅、栅渣输送、螺旋输送、闸门以及提升泵等组成，对闸门提升的高度、螺旋输送速度、格栅池液位高度、磁絮凝沉淀的配方进行科学的控制，最终实现污水处理的自动控制，将污水净化为可以排入河道的中水，起到保护环境的作用。对处理污水的自动控制如图1所示。
图1 污水处理系统结构示意图
闸门电机M1控制回路【M1为伺服电机，带动丝杠运行；已知丝杠的螺距为4mm，伺服电机旋转一周需要1600个脉冲,以丝杠运行位置代表闸门打开高度】。
格栅电机M2控制回路【M2为步进电机，步进电机旋转一周脉冲为2000】。
螺旋输送电机M3控制回路【M3为三相异步电动机（带速度继电器、需要考虑过载，热继电器电流整定为0.3A），只进行单向正转运行】。
栅渣输送电机M4控制回路【M4为双速电动机，只进行单向反转低速运行】。
提升泵电机M5控制回路，由2个三相异步电动机组成，采用一拖一的方式运行（1#电机可以实现变、工频自由切换，2#电机只有变频运行模式，且1#与2#电机不能同时使用变频运行模式；当1#电机由变频模式切换到工频模式时或由工频模式切换为变频模式时，电机应停止运行2s），1#与2#电机均只进行单向正转运行。【变频器采用PLC输出模拟量控制,加速/减速时间均为0.5秒】。
I:位置传感器---用前面板上电流调节旋钮模拟量来模拟，4-20mA对应伺服电机8~20cm。
II:浊度传感器检测---用后面板上电压调节旋钮模拟量来模拟，(0-10V对应0.1‰~0.5‰)。
III:液位传感器---用前面板上电压调节旋钮模拟量来模拟，0-10V对应0~5.0m。（注：项目中液位以地面为基准，高度用负值表示。）
IV:温度传感器---用PT100模拟电机温度（通过S7-300 PLC读取），由触摸屏显示温度（为便于检测，用1:2的比例模拟电机温度）。
面向电动机旋转，以“顺时针旋转为正，逆时针旋转为反”为准。
二、控制系统设计要求
1.本系统使用三台PLC、一台变频器，网络指定QCPU/S7-300/S7-1500为主站，2台FX3U/S7-200Smart/S7-1200及变频器为从站，分别以CC_Link或工业以太网的形式组网。
2.MCGS触摸屏应连接到系统中主站PLC上（三菱系统中触摸屏连接到QPLC的RS232端口；西门子系统中触摸屏连接到S7-300/S7-1500的以太网端口，不允许连接到交换机）。
3.电机控制、I/O、HMI与PLC组合分配方案（其余自行定义）：
方案 电机 三菱Q系列+FX3U系列方案 西门子S7-300 +S7-200Smart方案 西门子S7-1500 +S7-1200方案
HMI、十字开关、SB6、SB7、SA3 Q00UCPU S7-300 CPU 1511
M1、M2、编码器、 SB1～SB3、SB5、SQ1～SQ5、SA1 FX3U-32MT S7-200Smart 6ES7288-1ST30-0AA0 CPU 1212C 6ES7212-1AE40-0XB0
M3、M4、HL1～HL4、SB4、SA2、SA4 FX3U-32MR S7-200Smart 6ES7288-1SR40-0AA0 CPU 1212C 6ES7212-1BE40-0XB0
M5 FR-E840 G120C-PN G120C-PN
（注：SA4 伺服电机使能信号给定开关）
4.根据本说明书控制要求，设计电气控制原理图，根据所设计的电路图连接电路，不允许借用机床考核单元电气回路。
5.三台PLC和变频器安装位置要求如图2所示。不允许自行定义位置，不得擅自更改设备已有器件位置和线路，其余器件位置自行定义。
(
从站一：三菱FX3U-32MT
/西门子S7-200Smart（6ES7288-1ST30-0AA0）/ 西门子CPU1212C（6ES7212-1AE40-0XB0）
) (
变频器：三菱FR-E840/西门子G120C
)
（a）正面
(
主站：三菱Q00UCPU/西门子S7-300
/西门子S7-1500
) (
从站二：三菱FX3U-32MR
/西门子S7-200Smart（6ES7288-1SR40-0AA0）/西门子CPU1212C（6ES7212-1BE40-0XB0）
从站：三菱FX3U-32MR/西门子S7-200Smart（6ES7288-1SR40-0AA0）/西门子CPU1212C（6ES7212-1BE40-0XB0）
)
（b）背面
图2 PLC和变频器安装位置示意图
三、系统控制要求
污水处理控制系统设备具备三种工作模式，模式一：通信测试模式；模式二：设备调试模式；模式三：自动运行模式；模式四：其他模式。
设备上电后自动进入首界面，（参考图3所示）。
点击“通信测试模式”按钮，弹出“用户登录”窗口（参考图4所示），用户名下拉选“测试员”，输入密码“2022”方可进入“通信测试模式”界面，密码错误不能进入界面，调试完成后自动返回首页界面（也可在调试过程中点击按钮返回），调试过程中点击此界面下方其他界面切换按钮时应无反应。
点击“设备调试模式”按钮，弹出“用户登录”窗口，用户名下拉选“负责人”，输入密码“test”，进入闸门电机调试界面，密码错误不能进入调试界面。在调试过程中只能通过点击屏幕下方界面切换按钮进入“M1~M5电机”、“报警界面”相应调试界面，点击其他界面按钮无效，全部电机调试完成后自动返回首页界面（也可在某一电机调试完成后，点击返回首页界面按钮返回）。
点击“自动运行模式”按钮，弹出“用户登录”窗口，用户名下拉选“操作员”，输入密码为各自工位号“xx”，进入“自动运行模式”界面，密码错误不能进入调试界面。自动运行过程中可点击屏幕下方界面切换按钮进入“报警界面”界面，点击其他界面切换按钮无反应。
点击“其他模式”按钮，弹出“用户登录”窗口，用户名下拉选“其他”，单击“确定”按钮后进入自动运行界面，此模式下可以进入任意界面，但只可以随意切换画面没有设置参数和进行按钮操作的权限。按下任意操作按钮应没有任何反应，参数应无法设置，观察完成后可点击“返回首页界面”按钮返回首页。
图3首页界面图 4用户登录界面
1.通信测试模式
触摸屏进入通信测试画面后（界面参考图5所示），HL1 以闪烁3次停3秒的周期运行（闪烁频率为2Hz）。此模式下可检测触摸屏与三台 PLC 及三台 PLC 之间的通信情况。
图5通信测试模式界面
如图5 所示，当三台 PLC上电后处于运行状态时，若系统网络连接正常，则触摸屏中对应的通信指示灯点亮。此外，每一台 PLC需自由分配一个输出点，作为通信测试灯。（通信提示信息中指示灯，当正常时闪烁，若从站网线断开时，对应指示灯熄灭；若主站网线断开时，所有指示灯熄灭。）分两种通信模式，当切换按钮为左侧档位时进行“三台PLC之间通信测试”，右侧档位时进行“触摸屏与三台PLC之间的通信”。
（1）三台 PLC 之间通信测试
按下 SB4（从站二）按钮，主站PLC 输出点的通信测试灯以2Hz闪烁；按下 SB5（从站一）按钮，主站 PLC 输出点的通信测试灯保持2Hz闪烁，从站二 PLC 输出点的通信测试灯以1Hz闪烁；按下 SB6（主站）按钮，主站 PLC 输出点的通信测试灯保持2Hz闪烁，从站二 PLC 输出点的通信测试灯保持1Hz闪烁,从站一 PLC输出点的通信测试灯以0.5Hz闪烁；按下 SB7（主站）按钮，主站、从站一、从站二 PLC 输出点的通信测试灯 2 秒后熄灭，第一种通信测试完成。当触摸屏中的模式选择开关不在左端位置时，此模式操作无效，如需重新测试该模式可将模式开关切换至右端再切换至左端重新开始测试。
（2）触摸屏与三台PLC 之间通信测试
按下触摸屏“测试按钮”，触摸屏上通信状态显示区显示“主站正在测试”，主站 PLC 输出点的通信测试灯和触摸屏上的主站指示灯同时以1Hz闪烁，闪烁3秒后同时变为常亮，触摸屏上通信状态显示区显示“主站通信正常”；再次按下触摸屏“测试按钮”，触摸屏上通信状态显示区显示“从站一正在测试”，主站指示灯和输出点的通信测试灯保持常亮、从站一PLC 输出点的通信测试灯和触摸屏上的从站一的指示灯以1Hz闪烁，闪烁4秒后同时变为常亮，触摸屏上通信状态显示区显示“从站一通信正常”；第三次按下触摸屏“测试按钮”，触摸屏上显示“从站二正在测试”，主站和从站一指示灯和输出点的通信测试灯保持常亮、从站二 PLC 输出点的通信测试灯和触摸屏上的从站二的指示灯以1Hz闪烁，闪烁5秒后同时变为常亮，触摸屏上通信状态显示区显示“从站二通信正常”；第四次按下触摸屏“测试按钮”，所有输出点的通信测试灯和触摸屏上的指示灯以1Hz闪烁；3 秒后所有通信测试灯熄灭，触摸屏上通信状态显示区显示“全部通信正常”。当触摸屏中的模式选择开关不在右端位置时，此模式操作无效，如需重新测试该模式可将模式开关切换至左端再切换至右端重新开始测试。
此外，在通信测试过程中，断开触摸屏与PLC的连接线，触摸屏中通信状态显示区显示“通信中断，请检查网络连接！”。
测试完成后，若所有通信正常，按下“首页界面”按钮将触摸屏切换至首页界面，模式指示灯 HL1 熄灭。
2.设备调试模式
设备进入调试模式后，触摸屏出现闸门电机调试画面（界面参考图6所示）。通过点击界面切换按钮，任意切换“M1-M5电机调试界面”及“报警界面”，M1~M5电机对应从左到右5个指示灯，当电机为未调试状态时指示灯为红色，按下SB1按钮确认调试电机，电机调试过程中指示灯变为绿色，选中的电机按相应要求进行调试运行。没有调试顺序要求，每个电机调试完成后，对应的指示灯为蓝色，当电机正在调试时，点击其他界面的按钮无反应，直到电机调试完成后才可以切换至其他电机调试界面。当电机运行时，运行显示区显示“××电机正在调试”，当电机调试完成后，显示“××电机调试完成”。
闸门电机M1调试过程（如图6所示）
进入M1电机调试界面后，按下SB1电机进入调试状态，模式指示灯 HL1 以闪烁1次（闪烁频率为2HZ）停1秒的周期运行。要求SQ1安装在实物钢尺的20cm刻度处，SQ2安装在SQ1与SQ3之间的任意位置，SQ3安装在实物钢尺的8cm刻度处。
闸门电机分点动和位置匹配两种调试模式。首先将SA4转到右档位，通过PLC输出点控制伺服电机使能。
图6 闸门电机调试画面
点动模式：按下点动模式按钮，按钮SB2实现正向点动运转功能，按下按钮SB3实现反转点动功能；用选择开关SA1选择2种运行速度，第一种速度要求为5mm/s，第二种速度要求为12mm/s。在按下SB2或SB3实现点动运行时，应允许切换SA1，在SA1切换速度的基础上可通过触摸屏速度控制按钮来加减速度（每次按动按钮速度变化量为1mm/s），并且通过实时速度显示区显示当前速度，速度最高为16mm/s，最低为2mm/s，当超出速度范围时速度不再改变，按下SB4后，闸门关闭（以当前速度自动返回原点SQ3处）。
位置匹配模式：设定M1电机速度为3~12mm/s，利用前面板电流模拟量控制闸门高度，当电流模拟量调到20mA时，点击位置匹配按钮，电机开始向右运行，电机运行至钢尺20cm处，电机到位后停止，再将电流值调到4mA，等待2s后，电机运行至8cm（SQ3）处，电机停止，M1电机调试结束。M1电机向右运行过程中，将SA4转回左档位（断开使能），闸门电机立即停止，经手动将滑块移动到SQ3、SQ2之间，再将SA4转到右档位，按下位置匹配按钮后从当前位置继续运行直至调试结束。
(
SQ3
SQ2
SQ1
SQ4
SQ5
)M1电机调试过程中，运行指示与实际状态对应，在电机运行过程中运行显示区会实时当前运行状态，同时显示实时位置、断开使能后滑块运行距离以及通过钢尺（8~20cm）对应显示闸门实际距离（0~4m），电机调试指示灯随状态过程变化。数值保留2位小数。
格栅电机M2调试过程（如图7所示）
进入M2电机调试界面后，按下SB1电机进入调试状态，模式指示灯 HL1 以闪烁2次（闪烁频率为2Hz）停2秒的周期运行。已知污水格栅池的底面积为50㎡，格栅电机转一圈，可以过滤出10kg的杂质，格栅池液位范围为（0~-4.0m），格栅速度范围（1~2r/s），而杂质在污水中的浓度范围为0.1‰~0.5‰（0.1‰=0.1g/L）。
首先从触摸屏上设定格栅的速度（单位：r/s）、格栅池的液位（单位：m）和杂质在污水中的浓度（单位：‰），根据上述已知参数计算格栅电机所需的运行时间以及回转次数，并在触摸屏中显示，然后按下SB2，格栅电机M2以当前速度正转运行，将杂质从污水中去除，当格栅电机运行时间到达后自动停止。调试中在触摸屏中将开关转到右档位“激活脱机使能”，格栅电机立即停止，触摸屏中将开关转到左档位“关闭脱机使能”，再次按下SB2，格栅电机M2继续将剩余杂质清除，一次过滤完成，调试结束。
图7 格栅电机调试画面
M2电机调试过程中，运行指示与实际状态对应，在电机运行过程中运行显示区会实时当前运行状态，同时显示栅渣总重量、当前污水总量、格栅电机实时运行时间、电机回转次数，以及电机调试指示灯随状态过程变化。数值保留2位小数。
螺旋/栅渣输送电机M3/M4调试过程（如图8所示）
进入M3电机调试界面后，按下SB1电机进入调试状态，模式指示灯 HL1 以闪烁3次（闪烁频率为2Hz）停3秒的周期运行。手动输入运行时间和运行周期数量，全部设置完成后，按下SB2按钮，电机M3以输入时间3:1的比例分配正转和停止的运行时间，时间向上取整。（例设定10S，实际运行时间为正转8s,停止3s），当M3电机运行结束后，等待3秒M4电机运行。电机M4以输入时间3:2的比例分配反转和停止的运行时间，时间向上取整。当前周期与触摸屏相等时调试结束。
图8螺旋/栅渣输送调试画面
M3/M4电机调试过程中，运行指示与实际状态对应，在电机运行过程中运行显示区会实时当前运行状态，同时显示电机运行时间以及当前运行剩余周期数，并通过温度传感器实时显示栅渣电机M4的运行温度（通过S7-300 PLC读取），当温度高于60摄氏度（1:2的比例模拟电机温度），电机立即停止，报警界面切换按钮开始以红色闪烁，报警界面显示“电机温度异常，请停止运行”，解除警报后，报警界面切换按钮停止闪烁并恢复为原来颜色及状态，继续当前状态运行。数值保留2位小数。
提升泵电机M5调试过程（如图9所示）
进入M5电机调试界面后，按下SB1电机进入调试状态，模式指示灯 HL1 以闪烁4次（闪烁频率为2HZ）停4秒的周期运行。
触摸屏中设置1#电机变频运行时间t1、1#电机工频运行时间t2、1#电机工频+2#电机变频运行时间t3以及两个电机变频运行时的频率。设定完成后按下SB2按钮，1#电机变频运行t1时间后，切换为工频运行（在切换过程中需停止2s）；以工频状态运行t2时间后，切换为1#电机工频+2#电机变频状态；运行t3时间后， 2#电机停止，1#电机工频运行；运行t2时间后，切换为1#电机变频运行（在切换过程中需停止2s）；运行t1秒后停止，M5电机调试结束。在调试过程中任意时间按下SB3按钮，提升泵电机立即停止动作，再次按下SB2后，继续当前状态运行直至结束。
图9 提升泵调试画面
M5电机调试过程中，运行指示与实际状态对应，在电机运行过程中运行显示区会实时当前运行状态，同时显示累计运行时间、两个电机实时频率以及电机运行时对应指示灯亮灭。数值保留2位小数。
所有电机（M1～M5）调试完成后触摸屏上五个电机调试指示灯均为蓝色，并在下方显示“所有电机调试完成”，保持3秒后将自动返回首页界面；也可在所有电机未调试完成时，点击“返回首页”按钮手动返回；在未调试结束前，单台电机可以反复调试。
3.自动运行模式
操作员登陆设备“自动运行模式”，触摸屏进入自动运行模式画面（界面参考图10所示），触摸屏画面主要包含：
各个流程的状态指示灯、返回首页界面按钮、查看报表按钮。
参数设置区：设定闸门电机速度、格栅电机运行速度、污水PH值以及预设总水量。
参数显示区：显示闸门电机高度、格栅电机运行时间、污水类型、絮凝池液位、污水中栅渣浓度等信息，数据精度保留一位小数。
图10 自动运行模式画面
（1）自动运行模式时初始状态
初始状态：行程开关SQ1～SQ3常开、十字开关SQ6～SQ9常开、SA1~SA4转至左档位，所有电机（M1～M5）停止。
参数设置：设定闸门电机速度（10mm/s～20mm/ s）、污水PH值（4.0~8.5）、格栅速度（1r/s~2r/s），预设总进水量（150m3~180m3），参数设定完成后将SA4转动右档位接通使能，指示灯HL4以1Hz闪烁，等待自动运行开始，将SA3转到右档位，闸门电机回到初始位置SQ3处。同时设备运行指示灯HL4常亮。
污水种类确认：依据触摸屏中污水PH值，将污水分为四类。其中A:PH=4.0~5.0（SQ6）、B:PH=5.0~6.0（SQ7）， C:PH=6.0~7.0（SQ8）、D:PH=7.5~8.5（SQ9），通过十字开关确认污水种类,当确认完成后触摸屏显示污水种类。
图9确认各检测点元件（十字开关）
格栅池进水流程
格栅池进水流程指示灯1HZ闪烁状态下
当污水种类确认后，按下启动按钮SB1，将调整前面板电流模拟量从4~20mA,使滑块从SQ3运行至SQ1，表明闸门完全打开。到位后，停止2秒，再调整模拟量从20~4mA，使滑块从SQ1运行至SQ3，此时闸门完全关闭，完成一次进水流程。
格栅池进水流程结束后指示灯变为常亮。触摸屏实时显示闸门电机高度
（3）格栅池排渣流程
格栅池排渣流程指示灯1HZ闪烁状态下
已知格栅电机转一圈，可以过滤出10kg的杂质，而浊度传感器检测到杂质在污水中的浓度范围为0.1‰~0.5‰（0.1‰=0.1g/L），当检测到浓度值时向上取整（例：浓度为0.12‰，则向上取整后为0.2‰）。通过触摸屏设定格栅电机速度（1r/s~2r/s），计算电机运行时间。
例：完成一次进水流程后（回原点SQ3），等待1S，螺旋输送电机开始运行，2S后格栅电机以设定速度开始运行，同时栅渣输送机以转2s停1s的周期运行，当格栅电机过滤完成后，栅渣输送电机继续运行3s把剩余栅渣输送后关闭，同时螺旋输送电机停止。
格栅池排渣流程结束后指示灯变为常亮。触摸屏实时显示格栅电机运行时间、溶液中杂质浓度（向上取整）。
（4）磁絮凝池供水流程
磁絮凝池供水流程指示灯1HZ闪烁状态下
M2格栅电机运行完成后，污水磁絮凝池供水电机（以触摸屏上供水电机指示灯代替）打开。已知污水磁絮凝池总水量为格栅池的90%，从而计算出磁絮凝池总水量与液位（水池底面积为50m ）。手动调节前面板电压值，使HMI显示的液位高度与计算值相等（误差±0.1m）。
当磁絮凝池的液位在-4~-2m之间指示灯以亮2s灭1s闪烁，在-2~0m之间指示灯以亮1s灭2s闪烁。当液位到达计算值时供水电机停止运行。
磁絮凝池供水流程结束后指示灯变为常亮。
（5）磁絮凝池净化流程
磁絮凝池净化流程指示灯1HZ闪烁状态下
供水完成后开始进行沉淀净化，以下为各类水质的沉淀净化时间以及指示灯的颜色，如表2所示：
表2各类水质处理时间
(
沉淀过程
)水质 沉淀净化时间 对应指示灯
A类 3s 蓝
B类 5s 黑
C类 4s 黄
D类 2s 绿
磁絮凝池净化流程结束后指示灯变为常亮。
（6）磁絮凝池排水流程
磁絮凝池排水流程指示灯1HZ闪烁状态下
净化完成后，由提升泵系统将水排入河道。提升泵系统由1#、2#两个电机配合运行。
当液位在（0.0~-2.0m）时1#电机工频运行，2#电机变频运行（0~50Hz），在（-2.0~-4.0m）时1#电机变频运行（0~50 Hz）。（注：当1#电机变频转工频或工频转变频停2s）。
当液位在（0~-2m）之间时，计算2#电机频率公式如下：
ii) 当液位在（-2~-4m）之间时，计算1#电机频率公式如下：
（注：当液位在-2m的±0.1之间时，1#电机停止2s后，切换为变频运行。）
排水过程液位逐渐下降（手动调节电压模拟量值），当液位下降到-4.0m提升泵停止运行，排水流程结束。结束后HL4熄灭。
磁絮凝池排水流程结束后指示灯变为常亮。触摸屏实时显示磁絮凝池的液位。
（7）循环结束
完成污水处理后，流程指示灯全部常亮。同时可以重新设置参数，也可以不重新设置参数，但需要将SA3转回左挡位，再次按下启动按钮SB1，流程灯全部熄灭以继续下次污水处理流程。
（8）报表分析
为了跟踪净化水质的情况，将上述的磁絮凝池的实时液位用曲线表示（根据触摸屏采样周期自动更新），将提升泵运行时间、PH值、净化后累计总水量、杂质累计总重量用历史表格（每30s存盘一次数据）的形式显示，实时曲线的横、纵坐标格式以及历史表格如图12所示：
图12 报表曲线分析
（9）急停处理
在运行过程中按下急停按钮SA2后，各动作立即停止。再次启动时，全部参数清零，需重新进行设定后再次运行。
4.非正常情况处理
图13 报警画面
当闸门电机M5出现越程（左、右超行程位置开关分别为两侧微动开关SQ3、SQ4），伺服系统自动停止，报警界面切换按钮开始以红色闪烁，并在报警条中显示（如图13所示）“请注意，设备越程”，解除报警后，报警界面切换按钮停止闪烁并恢复为原来颜色及状态，系统重新开始运行。停止时HL2以0.5Hz闪烁。
在系统自动运行模式下：当磁絮凝池液位高于-0.2m时，报警界面切换按钮开始以红色闪烁，并在报警条中显示（如图13所示）“磁絮凝池超出最高液位”，同时供水电机停止动作；解除报警后，报警界面切换按钮停止闪烁并恢复为原来颜色及状态，系统重新开始运行。停止时HL2以1Hz闪烁。
故障检测
一、工作任务
请选手在设有故障（10个故障点）的装置上进行故障查找，并将故障点的位置与故障类型在图纸上标出。装置图纸见附件，符号具体要求如下：
二、操作要求
1.观察现象时，只能接通控制电路的电源，不能接通主回路电源；
2.故障检测时，必须在断电情况下测量，不能打开行线槽盖板、不能松卸端子；
3.必要时，可以打开开关面板和按钮盒进行检测；
4.请使用万用表、绝缘电阻测试仪、接地电阻测试仪等仪表进行故障检测；
5.故障点只需在图纸上标注符号，无需修复。
三、模块分值
本模块分值为10分，每正确找到一个故障点且标注正确得1.0分。
标注方法如下：
四、注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装安全操作规程。
2022年全国职业院校技能大赛高职组现代电气控制系统安装与调试赛项样题库
24
数字化工业场景搭建
一、工作任务
请选手根据任务书“污水处理系统”的场景平面参考图进行工业场景搭建。
场景平面参考图
二、操作要求
1.在电脑上使用三维场景搭建软件进行操作，搭建三维场景图；
2.搭建所需的部件可在模型库中选择；
3.搭建的三维场景必须与场景平面参考图展现的场景一致。
三、模块分值
本模块分值为5分，每正确搭建一个区域得1分，区域搭建错误或不完整该区域不得分。
四、注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守赛场纪律。
应用办公软件制作汇报PPT
一.工作任务
请选手根据任务书 “污水处理系统”的控制要求制作PPT。
二．操作要求
1.在电脑上使用WPS软件进行操作；
2.内容包含设计思路，调试流程。
三.模块分值
本模块分值为8分，PPT制作3分，汇报5分。
四.注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守赛场纪律。
31
器件参数
序号 器件 型号 参数值
1 热继电器
2 变频器
3 步进电机
4 伺服电机
工位号：
附件1：现代电气控制系统安装与调试元件参考清单
序号 名称 型号及规格 数量 备注
1 指示灯 AD58B-22D 220V 6只 内置
2 紧急停止按钮 红色蘑菇头 1只 内置
3 按钮 LA68B-EA35 3只 内置
LA68B-EA45 3只 内置
4 漏电型空气开关 DZ47LE-32/D16 1只
5 熔断器 RT28-3P 1只
6 接触器 CJX2-0910 7只
7 辅助触头 F4-22 7只
8 时间继电器 ST3PF AC250V 1只
ST3PA-A AC220V 1只
9 中间继电器 DC24V 2只
10 热保护继电器 NR2-25 2只 0.63A(范围0.4~0.63A)2只
11 行程开关 LX19-001 4只 内置
12 选择开关 LA68B –ED25 4只 内置
13 三相交流异步电动机 YS5024(Y-△) 2台
14 三相交流异步电动机 YS5024(Y-△)带离心开关 1台
15 三相交流异步电动机 （双速电机） YS502/4双速电机 1台
16 可编程控制器 PLC（二种品牌三种方案任选一种） 1套 见附表2
附表2 PLC、变频器配置：
方案一、西门子S7-300 +S7-200smart系统主要部件
序号 名称 型号 数量 单位 备注
1 西门子电源 PS307 1 块
2 西门子可编程控制器 CPU314C-2PN/DP 1 块 16DI/16DO
3 CPU模块 S7-200 SMART SR40 1 块 西门子继电器输出220VAC供电 24输入16输出
4 CPU模块 S7-200 SMART ST30 1 只 西门子晶体管输出24VDC供电 18输入12输出
5 西门子模拟量输入输出模块 S7-200Smart EM06 1 套 4输入/2输出 整体式I/O点数为小型
6 西门子安装导轨 S7-300导轨160mm 1 条
7 西门子前连接器（螺钉型） 40针 1 套
8 内存卡 MMC128K 1 张
9 交换机 5口 1 套
10 200Smart下载线 1 条
11 西门子变频器 G120C-PN 0.75KW 1 台
12 BOP操作面板 1 块
13 触摸屏 7寸 1 台
三菱Q系列与FX系列系统主要部件
序号 名称 型号 数量 单位 备注
1 三菱模块 Q00UCPU 1 块
2 三菱电源单元基板 Q35B 1 条 5位基板
3 三菱模块 Q61P 1 块 输入100-200AC、输出DC5V、6A
4 三菱模块 QX40 1 块 DC16输入
5 三菱输出模块 QY10 1 块 AC16输出
6 三菱cclink通信模块 QJ61BT11N 1 块
7 三菱通讯线 QC30R2 1 条
8 三菱可编程控制器 FX3U-32MT 1 个
9 三菱主机 FX3U-32MR 1 个
10 三菱模块 FX3U-3A-ADP 1 个
11 三菱cclink通信模块 FX3U-64CCL 2 个
12 FX系列下载线 RS-232 1 条
13 485通讯模块 FX3U-485-BD 2 个
14 三菱变频器 FR-E840-0.75K 1 台
15 触摸屏 7寸 1 台
西门子S7-1500 +S7-1200系统主要部件
1 S7-1500安装导轨 6ES7590-1AE80-0AA0 1 条 使用一半（需加工）
2 CPU 1511-1 PN 6ES7511-1AK01-0AB0 1 只
3 存储卡 6ES7954-8LC02-0AA0 1 张 4M
4 数字量输入，DI 16x24VDC HF 6ES7521-1BH00-0AB0 1 块
5 前连接器，直插式工艺 6ES7592-1BM00-0XB0 3 条 40 针
6 数字量输出 6ES7522-5FF00-0AB0 2 块 DQ 8x230VAC/2A ST
7 负载电源 PM 70W 6EP1332-4BA00 1 块 120/230 V AC，24 V DC，3 A
8 数字 I/O 6ES7223-1PL32-0XB0 2 块 16 DI，24V DC / 16 DO，继电器
9 模拟量输出 6ES7234-4HE32-0XB0 1 块 4输入/2输出
10 西门子1200PLC 6ES7212-1BE40-0XB0 1 块 CPU 1212C（8 DI 24V DC；6 DO 继电器；2 AI），PS 230V AC
11 西门子1200PLC 6ES7212-1AE40-0XB0 1 块 CPU 1212C（8 DI 24V DC；6 DO 24V DC；2 AI），PS 24V DC
12 网线 1 条
13 交换机 5口 1 套
14 西门子变频器 G120C-PN 0.75KW 1 只
15 BOP操作面板 1 只
16 触摸屏 7寸 1 台2022年全国职业院校技能大赛高职组现代电气控制系统安装与调试赛项样题库
2022年全国职业院校技能大赛
高职组现代电气控制系统安装与调试赛项
工
作
任
务
书
（样题）
高职组现代电气控制系统安装与调试赛项专家组
中国 XX
2022·XX
注意事项
一、在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装和电气维修的安全操作规程。电气安装中，低压电器安装按《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范（GB50254-96）》验收。
二、不得擅自更改设备已有器件位置和线路，若现场设备安装调试有疑问，须经设计人员（赛场评委）同意后方可修改。
三、竞赛过程中，参赛选手认定竞赛设备的器件有故障，可提出更换，器件经现场裁判测定完好属参赛选手误判时，每次扣参赛队1分；若因人为操作损坏器件，扣5分；后果严重者（如导致PLC、变频器、伺服等烧坏），本次竞赛成绩计0分。
四、所编PLC、触摸屏、PPT等程序必须保存到计算机的“D: \场次号-工位号”文件夹下，场次号和工位号以现场抽签为准。
五、参赛选手在完成工作任务的过程中，不得在任何地方标注学校名称、选手姓名等信息。
六、比赛结束后，参赛选手需要将任务书以及现场发放的图纸、资料、草稿纸等材料一并上交，不得带离考场。
请按要求在10个小时内完成以下工作任务：
一、按“卧式自动燃煤蒸汽锅炉控制系统”，使用智能化电气设计软件，设计控制系统主电路、控制电路（含伺服、步进、变频器）、PLC控制电路；将设计完成的内容导出PDF格式并保存到硬盘指定位置和优盘中，比赛开始两个小时后提交。
二、按设计图完成元件选型计算、元件安装、电路连接（含主电路）和相关元件参数设置。
三、按“卧式自动燃煤蒸汽锅炉控制系统”说明书，编写PLC程序及触摸屏程序，完成后下载至设备PLC及触摸屏，并调试该电气控制系统达到控制要求。
四、根据给定的电气设备原理图及故障检测要求，检测出该电气设备电路板上的故障，并按要求在其电路图纸的相应位置上标注故障类型符号。
五、使用三维场景搭建软件进行工业场景的搭建，完成搭建后的场景能够完整的展示“卧式自动燃煤蒸汽锅炉控制系统”结构。
六、按“卧式自动燃煤蒸汽锅炉控制系统”说明书编写PPT，内容包含设计思路，调试流程，并能独立讲解，时间为5分钟。PPT文件必须保存到计算机的“D:\工位号”文件夹下，工位号以现场抽签为准。
卧式自动燃煤蒸汽锅炉控制系统
一、卧式自动燃煤蒸汽锅炉控制系统运行说明
卧式自动燃煤蒸汽锅炉控制系统是用利用燃煤产生热能对水 进行加热生产蒸汽的设备，在机关、事业企业及各行各业广泛使用。 由于锅炉具有高温、高压的特点，是危险而又特殊的设备。本系统设计借助 PLC 来控制锅炉运行，大大提高了工作安全性。系统结构如图1所示。
图1、卧式自动燃煤蒸汽锅炉控制系统
卧式自动燃煤蒸汽锅炉控制系统由以下电气控制回路组成： 要求上煤电机 M1 进行单向正转运行【M1 为三相异步电机（不带速度继电器）】； 链条式炉排由电机 M2 驱动，其运行位置由电机 M2 通过丝杠带动滑台进行指示【M2 为伺服电机，要求伺服电机能进行正反转，且伺服电机参数设置如下： 伺服电机旋转一周需要 1000 个脉冲，已知直线导轨的螺距为 4mm】；鼓风机由电机 M3 驱动【M3 为三相异步电机（不带速度继电器），只进行单向正转运行，由变频器控制，要求变频器速度由 PLC 输出模拟量电压进行给定，已知鼓风速度 v 与变频器的运行频率f 之间的关系为：v=0.2×f，鼓风速度需要从触摸屏设定，M3 从0mm/s加速到 5mm/s 需要用时 1 秒，从 5mm/s 减速到 0mm/s 需要用时 0. 1秒】； 运渣传送带由电机 M4 驱动【M4 为三相异步电机（带速度继电器），只进行单向正转运行】； 引风机由电机 M5 驱动【M5 为双速电机，要求能△-YY 自动切换运行，切换时间为 3s ，并且需要 考虑过载保护，低速时热继电器的整定电流为 0.25A ，高速时热继电 器的整定电流为 0.3A】。电机旋转以“顺时针旋转为正向,逆时针旋转 为反向”为准。
系统输入应包含以下各点： 电动机 M2 位置检测传感器 SQ1、 SQ2 和 SQ3、左右极限位（硬限位、直接接到伺服驱动器上） 保护传感器 SQ5 和 SQ4； 调试启动按钮 SB4、调试停止按钮 SB1，运行启动按钮 SB5、 运行停止按钮 SB2，工作模式选择开关 SA1,急停按钮（由 SA2 模拟）。
所有的按钮和开关请使用控制柜正面元件。
系统的输出指示灯应该包含： 系统停止指示灯（红灯 HL1） 、系统 调试指示灯（红灯 HL2） 、系统运行指示灯（绿灯 HL4） 。所有的指示灯请使用控制柜正面元件。
二、卧式自动燃煤蒸汽锅炉控制系统安装方案要求
1.本系统使用三台PLC、一台变频器，网络指定QCPU/S7-300/S7-1500为主站，2台FX3U/S7-200Smart/S7-1200及变频器为从站，分别以CC_Link或工业以太网的形式组网。
2.MCGS触摸屏应连接到系统中主站PLC上（三菱系统中触摸屏连接到QPLC的RS232端口；西门子系统中触摸屏连接到S7-300/S7-1500的以太网端口，不允许连接到交换机）。
3.电机控制、I/O、HMI与PLC组合分配方案（其余自行定义）：
方案电机 三菱Q系列+FX3U系列方案 西门子S7-300 +S7-200Smart方案 西门子S7-1500 +S7-1200方案
HMI、SB1～SB5 Q00UCPU S7-300 CPU 1511
M1、M4HL1～HL5 FX3U-32MR S7-200Smart6ES7288-1SR40-0AA0 CPU 1212C6ES7212-1BE40-0XB0
M2、M5、编码器SQ1～SQ5 FX3U-32MT S7-200Smart6ES7288-1ST30-0AA0 CPU 1212C6ES7212-1AE40-0XB0
M3 FR-E840 G120C-PN G120C-PN
4.根据本说明书设计电气控制原理图，根据所设计的电路图连接电路，不允许借用机床考核单元电气回路。参照所给定的图纸把系统电气原理图以及各个PLC的I/O接线图绘制在标准图纸上，在“设计”栏中填入选手工位号，在“制图”栏中填入PLC品牌型号。
5.三台PLC和变频器安装位置要求如图3所示,不允许自行定义位置，不得擅自更改设备已有器件位置和线路，其余器件位置自行定义。
（a）正面
（b）反面
图2 PLC和变频器安装位置示意图
三、卧式自动燃煤蒸汽锅炉控制系统控制要求
卧式自动燃煤蒸汽锅炉控制系统设备具备两种工作模式，模式一： 调试模式； 模式二： 运行模式。设备上电后触摸屏显示欢迎界面，点 击界面任一位置，触摸屏即进入调试界面，设备开始进入调试模式。
1.调试模式
触摸屏进入调试画面后，控制柜正面的红色指示灯 HL1 熄灭，绿色指示灯 HL4 保持 0.5Hz 频率闪烁，直到调试模式结束。选手根据控制要求自己设计调试模式下触摸屏的画面： 通过按下“选择调试按钮”， 可依次选择需要调试的电机 M1～M5，触摸屏中对应电机指示灯亮。按下控制柜正面绿色按钮 SB4，选中的电机将进行调试运行。
（1） 上煤电机 M1 调试过程
按下 SB4 按钮，电机 M1 启动，5 秒后 M1 停止，可随时按下 SB1 按钮，M1 停止。M1 电机调试过程中，红灯 HL2 长亮。
（2） 链条式炉排电机（伺服电机） M2 调试过程
系统上电前，先手动将滑块调节至位置 Ⅰ（原点） SQ1，按下 SB4按钮，电机 M2 正转带动滑块以 10mm/s 的速度向左移动，当 SQ2 检测 到位置Ⅱ信号时，M2 停止旋转，再次按下 SB4 按钮，电机 M2 正转带动滑块以 10mm/s 的速度向左移动，当 SQ3 检测到位置Ⅲ信号时，M2 停止旋转，至此电机 M2 调试结束。M2 电机调试过程中，按下 SB1， 电机 M2 立即停止。M2 电机调试过程中，红灯 HL2 以 1Hz 闪烁。
图3 位置检测传感器分布示意图
（3） 鼓风电机 M3（变频电机） 调试过程
首先在触摸屏中设置鼓风机的速度（速度v 的范围4.0—6.0mm/s， 精确到小数点后 1 位），然后按下 SB4 启动按钮，M3 电动机按照所设 置的速度正向运行，6 秒后 M3 停止。M3 电动机调试过程中，红灯 HL2 长亮。
（4） 运渣传送带电机 M4 调试过程
按下 SB4 按钮，电机 M4 启动，5 秒后 M4 停止。M4 电机调试过程中，红灯 HL2 长亮。
（5） 引风电机 M5（双速电机） 调试过程
按下 SB4 按钮，M5 电机以△低速运行 3 s 后切换至 YY 高速运行状态，6 s 后停止，电机 M5 调试结束。电机 M5 在低速运行时， 指示灯 HL2 以 2Hz 闪烁点亮，电机 M5 在高速运行时，指示灯 HL2 长亮。
所有电机（M1～M5） 调试完成后触摸屏画面将自动切换进入到运 行模式。在未进入运行模式时，单台电机可以反复调试。
2.运行模式
自动切换进入到运行模式后，触摸屏随即进入运行模式画面，选手根据控制要求自己设计运行模式下触摸屏的画面。画面主要包含： 工作模式指示，各个电机的工作状态指示，滑台位置检测开关 SQ1-SQ3 的状态指示，鼓风机速度显示等信息。速度的显示值应精确到小数点后一位。
（1） 运行模式初始状态： 滑台位于初始位置 SQ1，运行模式启动 按钮 SB5、停止按钮 SB2、工作模式选择开关 SA1、急停按钮 SA2 全部 位于初始状态（SA1 初始状态为左档位），所有电机（M1～M5）停止。
（2） 运行工作流程：
①拨动工作模式选择开关 SA1，选择工作模式。当开关 SA1 选到 左档位时为单周期模式，开关 SA1 选到右档位时为多周期连续运行模式。
②按下启动按钮SB5，位置传感器SQ1检测到滑台位于位置 Ⅰ（原点） 后，上煤电机 M1 开始运行，5s 后 M1 停止，由 PLC 发出单脉冲 信号控制点火器点火。单脉冲信号如图 4 所示：
图 4 单脉冲信号示意图
③电机 M1 停止后，链条式炉排电机 M2 开始正转，同时引风电 机 M5 开始低速运行，3s 后 M5 切换至高速运行状态，4s 后鼓风机电 机 M3 开始运行。
④当滑台运行至位置传感器 SQ2 处（位置Ⅱ）时，链条式炉排 电机 M2 停止运行，10s 后 M2 再次开始运行。
⑤当滑台运行至位置传感器 SQ3 处（位置Ⅲ）时，链条式炉排 电机 M2 、鼓风机电机 M3 均停止运行，1s 后运渣传送带机 M4 开始 运行，同时链条式炉排电机 M2 开始反转，M4 运行 5s 后停止运行。
⑥ 当滑台运行至位置传感器 SQ2 处（位置Ⅱ）时，引风电机 M5 停止运行。
⑦当滑台运行至位置传感器 SQ1 处（位置 Ⅰ） 时， M2 停止运行，完成一次工作过程。若拨动工作模式选择开关 SA1 处于左档位（单周期模式），此时系统结束工作； 若处于 SA1 处于右档位（多周期连 续运行模式），则 3s 后自动开始下一个工作过程。
（3）停止操作
a) 按下控制柜正面红色停止按钮 SB2，系统完成一个动作周期后 停止运行。
b) 系统发生急停事件按下急停按钮时(用 SA2 模拟实现，即 SA2 被切断) ，系统立即停止。急停恢复后（SA2 被接通），再次按下 SB5， 系统自动从急停之前状态启动运行。
（4）系统状态显示
系统运行时控制柜正面绿灯 HL4 长亮， 系统停止时红灯 HL1 长
亮，系统发生急停时红灯 HL1 闪（频率为 2Hz）。
3.非正常情况处理
当运煤炉排电机 M2 出现越程（左、右超行程位置开关分别为两侧微动开关 SQ4、SQ5），伺服系统自动锁住，并在触摸屏自动弹出报 警画面“报警画面，设备越程”， 解除报警后，系统重新从原点初始 态启动。
故障检测
一、工作任务
请选手在设有故障（10个故障点）的装置上进行故障查找，并将故障点的位置与故障类型在图纸上标出。装置图纸见附件，符号具体要求如下：
二、操作要求
1.观察现象时，只能接通控制电路的电源，不能接通主回路电源；
2.故障检测时，必须在断电情况下测量，不能打开行线槽盖板、不能松卸端子；
3.必要时，可以打开开关面板和按钮盒进行检测；
4.请使用万用表、绝缘电阻测试仪、接地电阻测试仪等仪表进行故障检测；
5.故障点只需在图纸上标注符号，无需修复。
三、模块分值
本模块分值为10分，每正确找到一个故障点且标注正确得1.0分。
标注方法如下：
四、注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装安全操作规程。
数字化工业场景搭建
一、工作任务
请选手根据任务书“卧式自动燃煤蒸汽锅炉控制系统”的场景平面参考图进行工业场景搭建。
场景平面参考图
二、操作要求
1.在电脑上使用三维场景搭建软件进行操作，搭建三维场景图；
2.搭建所需的部件可在模型库中选择；
3.搭建的三维场景必须与场景平面参考图展现的场景一致。
三、模块分值
本模块分值为5分，每正确搭建一个区域得1分，区域搭建错误或不完整该区域不得分。
四、注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守赛场纪律。
应用办公软件制作汇报PPT
一.工作任务
请选手根据任务书 “定长切料系统”的控制要求制作PPT。
二．操作要求
1.在电脑上使用WPS软件进行操作；
2.内容包含设计思路，调试流程。
三.模块分值
本模块分值为8分，PPT制作3分，汇报5分。
四.注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守赛场纪律。
器件参数
序号 器件 型号 参数值
1 热继电器
2 变频器
3 步进电机
4 伺服电机
工位号：
附件1：现代电气控制系统安装与调试元件参考清单
序号 名称 型号及规格 数量 备注
1 指示灯 AD58B-22D 220V 6只 内置
2 紧急停止按钮 红色蘑菇头 1只 内置
3 按钮 LA68B-EA35 3只 内置
LA68B-EA45 3只 内置
4 漏电型空气开关 DZ47LE-32/D16 1只
5 熔断器 RT28-3P 1只
6 接触器 CJX2-0910 7只
7 辅助触头 F4-22 7只
8 时间继电器 ST3PF AC250V 1只
ST3PA-A AC220V 1只
9 中间继电器 DC24V 2只
10 热保护继电器 NR2-25 2只 0.63A(范围0.4~0.63A)2只
11 行程开关 LX19-001 4只 内置
12 选择开关 LA68B –ED25 4只 内置
13 三相交流异步电动机 YS5024(Y-△) 2台
14 三相交流异步电动机 YS5024(Y-△)带离心开关 1台
15 三相交流异步电动机（双速电机） YS502/4双速电机 1台
16 可编程控制器 PLC（二种品牌三种方案任选一种） 1套 见附表2
附表2 PLC、变频器配置：
方案一、西门子S7-300 +S7-200smart系统主要部件
序号 名称 型号 数量 单位 备注
1 西门子电源 6ES7 307-1BA01-0AA0 1 块
2 西门子可编程控制器 6ES7 314-6EH04-0AB0 1 块
3 CPU模块 6ES7 288-1SR40-0AA0 1 块
4 CPU模块 6ES7 288-1ST30-0AA0 1 块
5 西门子模拟量输入输出模块 6ES7 288-3AM06-0AA0 1 套
6 西门子安装导轨 160mm 1 条
7 西门子前连接器（螺钉型） 6ES7 392-1AM00-0AA0 1 套
8 内存卡 6ES7 953-8LG31-0AA0 1 张
9 交换机 5口 1 套
10 通信线缆 3米五类标准跳线 5 条
11 西门子变频器 G120C-PN 1 台 含BOP-2操作面板
三菱Q系列与FX系列系统主要部件
序号 名称 型号 数量 单位 备注
1 三菱模块 Q00UCPU 1 块
2 三菱单元基板 Q35B 1 条 5位基板
3 三菱电源模块 Q61P 1 块 输入100-200AC、输出DC5V、6A
4 三菱输入模块 QX40 1 块 DC16输入
5 三菱输出模块 QY10 1 块 AC16输出
6 三菱cclink通信模块 QJ61BT11N 1 块
7 三菱通讯线 TPC-Q 1 条
8 三菱可编程控制器 FX3U-32MR/ES-A 1 个
9 三菱主机 FX3U-32MT/ES-A 1 个
10 三菱模块 FX3U-3A-ADP 1 个
11 三菱cclink通信模块 FX3U-64CCL 2 个
12 FX系列下载线 RS-232 1 条
13 485通讯模块 FX3U-485-BD 2 个
14 三菱变频器 FR-E840-0.75K 1 台
15 Q系列通信线 miniUSB 1 条
16 变频器CCLINK通信板 FR-A8NC 1 块
西门子S7-1500 +S7-1200系统主要部件
1 S7-1500安装导轨 240mm 1 条 使用一半（需加工）
2 西门子1500PLC 6ES7 511-1AK02-0AB0 1 块
3 存储卡 6ES7 954-8LC03-0AA0 1 张 4M
4 西门子数字输入模组 6ES7521-1BH00-0AB0 1 块
5 前连接器 6ES7592-1BM00-0XB0 3 条 40 针
6 西门子数字量输出 6ES7522-5FF00-0AB0 2 块 DQ 8x230VAC/2A ST
7 西门子电源 6EP1332-4BA00 1 块 120/230 V AC，24 V DC，3 A
8 西门子数字输入/输出模组 6ES7223-1PL32-0XB0 2 块 16 DI，24V DC / 16 DO，继电器
9 西门子模拟输出模组 6ES7234-4HE32-0XB0 1 块 4输入/2输出
10 西门子1200PLC 6ES7 212-1BE40-0XB0 1 块 CPU 1212C（8 DI 24V DC；6 DO 继电器；2 AI），PS 230V AC
11 西门子1200PLC 6ES7 212-1AE40-0XB0 1 块 CPU 1212C（8 DI 24V DC；6 DO 24V DC；2 AI），PS 24V DC
12 通讯线缆 3米五类标准跳线 5 条
13 交换机 5口 1 套
14 西门子变频器 G120C-PN 1 台 含BOP-2操作面板
工位号:
变频器：三菱FR-E840/西门子G120C
从站：三菱FX3U-32MT
/西门子S7-200Smart（6ES7288-1ST30-0AA0）/ 西门子CPU1212C（6ES7212-1AE40-0XB0）
主站：三菱Q00UCPU/西门子S7-300/西门子S7-1500
从站：三菱FX3U-32MR
/西门子S7-200Smart（6ES7288-1SR40-0AA0）/西门子CPU1212C（6ES7212-1BE40-0XB0）
32022年全国职业院校技能大赛高职组现代电气控制系统安装与调试赛项样题库
2022年全国职业院校技能大赛
高职组现代电气控制系统安装与调试
赛项
工
作
任
务
书
（样题）
高职组现代电气控制系统安装与调试赛项专家组
中国 XX
2022·XX
注意事项
一、在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装和电气维修的安全操作规程。电气安装中，低压电器安装按《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范（GB50254-96）》验收。
二、不得擅自更改设备已有器件位置和线路，若现场设备安装调试有疑问，须经设计人员（赛场评委）同意后方可修改。
三、竞赛过程中，参赛选手认定竞赛设备的器件有故障，可提出更换，器件经现场裁判测定完好属参赛选手误判时，每次扣参赛队1分；若因人为操作损坏器件，扣5分；后果严重者（如导致PLC、变频器、伺服等烧坏），本次竞赛成绩计0分。
四、所编PLC、触摸屏、PPT等程序必须保存到计算机的“D: \场次号-工位号”文件夹下，场次号和工位号以现场抽签为准。
五、参赛选手在完成工作任务的过程中，不得在任何地方标注学校名称、选手姓名等信息。
六、比赛结束后，参赛选手需要将任务书以及现场发放的图纸、资料、草稿纸等材料一并上交，不得带离考场。
请按要求在10个小时内完成以下工作任务：
一、按“自动打孔攻丝系统”，使用智能化电气设计软件，设计控制系统主电路、控制电路（含伺服、步进、变频器）、PLC控制电路；将设计完成的内容导出PDF格式并保存到硬盘指定位置和优盘中，比赛开始两个小时后提交。
二、按设计图完成元件选型计算、元件安装、电路连接（含主电路）和相关元件参数设置。
三、按“自动打孔攻丝系统”，编写PLC程序及触摸屏程序，完成后下载至设备PLC及触摸屏，并调试该电气控制系统达到控制要求。
四、根据给定的电气设备原理图及故障检测要求，检测出该电气设备电路板上的故障，并按要求在其电路图纸的相应位置上标注故障类型符号。
五、使用三维场景搭建软件进行工业场景的搭建，完成搭建后的场景能够完整的展示“自动打孔攻丝系统”结构。
六、按“自动打孔攻丝系统”编写PPT，内容包含设计思路，调试流程，并能独立讲解，时间为5分钟。PPT文件必须保存到计算机的“D:\工位号”文件夹下，工位号以现场抽签为准。
自动打孔攻丝系统
一、自动打孔攻丝系统运行说明
在工件螺纹孔加工过程中，由于手动定位精度差，容易造成螺纹孔定位出现偏差，同时由于打孔与攻丝需要分为两个工序进行加工，两个工序手动定位中心重复性很差，经常造成螺纹孔内部螺纹深度不均的情况。很大程度上影响了工件加工以及装配质量。本系统设计借助PLC来控制待加工工件移动以及打孔工序、倒角工序和攻丝工序的工作。对提高企业生产和管理自动化水平有很大的帮助,同时又提高了生产效率、使用寿命和质量,减少了企业产品质量的波动。
自动打孔攻丝系统的结构及组成如图1所示，滑台平移电机、加工滑台升降电机、钻孔电机、倒角电机、攻丝电机、顶料气缸、推料阀、出料仓、吹渣电机等。
由图1可知，自动打孔攻丝系统整体由三部分组成，分别为待加工工件的固定与平移部分，打孔、倒角以及攻丝工序组成的加工部分和完成加工后对加工工件产生料渣的清理系统部分。系统自动运行过程如下：首先将工件置于工件紧固区域，并将工件向后用力压下，位于工件安装区域后方的压力传感器(0~10V电压模拟量输入)感应值达到要求后，工件夹紧电磁阀动作，工件处于夹紧状态。工件夹紧后，工件平移滑台带动工件前往钻孔工位，到达钻孔工位位置后，加工滑台(加工滑台同时安装有钻孔装置、倒角装置以及攻丝机，三个加工装置间距固定；加工滑台水平位置固定，仅作上下竖直运动)带动钻孔电机向下移动进行钻孔作业；完成钻孔作业后，工件平移滑台带动工件继续前行至倒角工位，加工滑台带动倒角装置对之前钻孔作业得到的孔上端面进行倒角作业；倒角作业完成后，工件平移滑台带动工件继续前行至攻丝工位，加工滑台带动攻丝机对前工序加工过的深孔进行攻丝作业。全部加工工序完成后，工件平移滑台带动工件继续前行至出料口，到达出料位置后，夹紧电磁阀松开，推料气缸动作将加工完毕的工件从出料口推出。工件被推出后，工件平移滑台返回原点，在返回过程中，吹渣气泵电动机运行，将加工过程中产生的料渣吹至下方废料槽中。当工件推送至出料仓后，称重工件重量(4~20mA电流模拟量输入)并根据规则提示取走货物。
自动打孔攻丝系统由以下电气控制回路组成：
1.工件平移滑台由平移电机M1驱动【M1为步进电机带动丝杠运行，已知直线导轨的螺距为4mm，并使用旋转编码器对滑台位置进行检测步进电机参数设置如下：步进电机旋转一周需要2000个脉冲】。
2.加工滑台由加工电机M2驱动【M2为伺服电机，伺服电机参数设置为:需要考虑伺服电机减速比为31:18伺服电机旋转一周需要脉冲自行定义，螺距8mm】。
3.钻孔机由钻孔电机M3驱动【M3为双速电机】。
4.倒角机由倒角电机M4驱动【M4为三相异步电动机，只进行单向正转】。
5.攻丝机由攻丝电机M5驱动【M5为三相异步电动机（带速度继电器）由变频器进行无级调速控制；钻孔过程中变频器输出频率与工件打孔直径对应关系如下:未接触工件时，电机按照额定功率运行，钻头与工件接触后钻孔时的转速S=1000×V÷（π×D），V：钻孔速度取值25m/min，D为工件钻孔直径（取值为10mm≤D≤25mm之间）由HMI输入，变频器输出频率根据电机参数以及工件直径自行计算,加速时间1.2s、减速时间0.5s】。
6.吹渣机由气泵电机M6驱动【M6电机为三相异步电动机，只进行单向正转】。
工件紧固区域所安装的压力传感器用来感应工件放置位置是否夹紧到位，（有效量程为0~8Kgf，用控制柜正面的模拟量0~10V模拟，精度保留一位小数）。出料仓所安装的称重传感器用来测量每个工件重量，工件一般在25~30Kg之间（用控制柜正面的模拟量4~20mA模拟转换为0~30Kg，精度保留一位小数）。工件平移滑台的初始位置以及出料位置由两个位置预置点确定（SQ1与SQ2，SQ1安装于传感器安装位置的最左侧，SQ2安装于传感器安装位置的最右侧）。
面向电动机旋转时以“顺时针旋转为正向,逆时针旋转为反向”为准。
二、控制系统安装方案要求
1.本系统使用三台PLC、一台变频器，网络指定QCPU/S7-300/S7-1500为主站，2台FX3U/S7-200Smart/S7-1200及变频器为从站，分别以CC_Link或工业以太网的形式组网。
2.MCGS触摸屏应连接到系统中主站PLC上（三菱系统中触摸屏连接到QPLC的RS232端口；西门子系统中触摸屏连接到S7-300/S7-1500的以太网端口，不允许连接到交换机）。
方案 电机 三菱Q系列+FX3U系列方案 西门子S7-300 +S7-200Smart方案 西门子S7-1500 +S7-1200方案
HMI、SB1～SB4 SA1 Q00UCPU CPU314C-2PN/DP CPU 1511
M3、M4、M6 HL1、HL2、HL4 FX3U-32MR S7-200Smart 6ES7288-1SR40-0AA0 CPU 1212C 6ES7212-1BE40-0XB0
M1、M2、编码器 SQ1～SQ4 SA2 FX3U-32MT S7-200Smart 6ES7288-1ST30-0AA0 CPU 1212C 6ES7212-1AE40-0XB0
M5 FR-E840 G120C-PN G120C-PN
3.电机控制、I/O、HMI与PLC组合分配方案（其余自行定义）：
变频器无极调速需使用电压形式进行控制，所有按钮及指示灯应使用控制柜正面元件。
4.根据本控制要求设计电气控制原理图，根据所设计的电路图连接电路，不允许借用机床考核单元电气回路。参照所给定的IO分配表格式，将编程中所用到的各个PLC的IO点填入IO分配表中。
5.三台PLC和变频器安装位置要求如图2所示,不允许自行定义位置，不得擅自更改设备已有器件位置和线路，其余器件位置自行定义。
（a）正面
（b）背面
图2 PLC和变频器安装位置示意图
三、系统控制要求
自动打孔攻丝系统设备需具备三种工作模式，可参考图3、图4进行设计。模式一：通讯测试模式；模式二：调试模式；模式三：自动运行模式。设备上电后触摸屏显示欢迎界面，点击画面任意位置后进入用户登录界面。
当输入用户名及密码后，触摸屏进入模式选择界面。当输入用户名Admin及密码2022后，可以进入通讯测试模式、调试模式以及自动运行模式；当输入用户名User及密码2022后，触摸屏只能进入自动运行模式，不能通讯测试模式以及调试模式。当输入密码错误时，弹出“密码错误，请重新输入”提示对话框。
图3 用户登录界面
图4 用户操作界面
1.通讯测试模式
图5 通讯测试模式界面参考图
此模式为检测触摸屏与三台PLC之间通信情况，如图5所示，当三台PLC上电后处于运行状态时，若系统网络通讯正常，则触摸屏中对应的通信指示灯点以1HZ闪烁，若某网线异常如断线发生导致通讯中断时，对应PLC指示灯停止闪烁。此外，每一台PLC需要分配一个输出点，作为通信测试灯。按照如下两种情况测试：
（1）三台PLC之间通信测试：按下SB1按钮，主站PLC输出点的通信测试灯亮，再按下SB1按钮、主站PLC输出点的通信测试灯保持点亮，从站一PLC输出点的通信测试灯亮；再按下SB1按钮，主站、从站一PLC输出点的通信测试灯保持点亮，从站二PLC输出点的通信测试灯点亮；再按下SB1按钮，主站、从站一、从站二PLC输出点的通信测试灯灭，第一种通讯测试完成。
（2）触摸屏与三台PLC之间通信测试：初始状态为空白状态，在触摸屏测试框中通过下拉菜单进行选择（可选项应包含“主站PLC”、“从站一PLC”、“从站二PLC”、“全部从站PLC”以及“全部PLC”），进行下拉菜单选择后，对应PLC输出点的通讯测试灯亮，其余测试灯应熄灭，第二种通讯测试完成。
2.调试运行模式
触摸屏进入调试画面后，指示灯HL4以1Hz频率闪烁点亮，等待选择电机调试。触摸屏调试界面可以参考图6进行制作：通过按下“调试选择按钮”，可依次选择需要调试的电机M1～M6，对应电机指示灯亮，HL4停止闪烁。按下调试启动按钮SB1，被选中的电机进入调试状态。每个电机调试完成后，触摸屏上对应的指示灯熄灭。（M1～M6电机未调试完，“自动模式”按钮处于红色状态，即无法进入自动模式）。
图6 调试模式参考画面
（1）平移电机M1(步进电机)调试过程
平移电机M1安装在丝杠位置上，安装示意图如图7示，其中SQ1、SQ2分别为平移电机左右移动限位开关，SQ3、SQ4分别为极限位开关。平移电机M1开始调试前，滑块位于SQ1与SQ2之间由触摸屏输入平移电机速度(设定范围为4.0~12.0mm/s，精确到小数点后一位),按平移电机复位按钮使平移电机回到左侧原点位置SQ1（此时显示位置为0mm），按下SB1，平移电机M1由原点SQ1开始向右运行，向右运行3cm后停止2秒；再向右运行4cm后停止2秒；再向右以0.5倍设定速度运行至SQ2位置，停止3秒后以1.5倍速度反向运行8cm后停止，整个调试过程结束。整个过程中按下停止按钮SB2，平移电机M1停止，再次按下SB1，电机从当前位置开始继续运行。运行过程中，当平移电机复位回到原点时HL1长亮，电机运行过程中HL1以1Hz的频率闪烁，电机暂停运行时HL1以0.5Hz的频率闪烁，当调试完成后HL1熄灭。
在运行过程中旋转SA2,使用步进控制器脱机信号使步进电机在当前位置停止运行，手动滑动使滑块移动到SQ1、SQ2中间，此时触摸屏中应实时显示位置变化情况（误差±5mm），SA2恢复，M1电机若没有调试完成，需重新调试。
平移电机M1运行速度及距原点距离应在触摸屏相应位置显示(精度保留一位小数)。
图7 平移电机安装示意图
（2）加工电机M2（伺服电机）调试过程
由触摸屏输入加工电机速度(设定范围为4.0~12.0mm/s，精确到小数点后一位)。按下SB1，加工电机M2正向运行8mm，停止2s，继续正向运行16mm，停止2秒后，以设定速度的0.75倍反向运行24mm，停止3秒后，再以设定速度再正向运行16mm，停止3秒后加工电机反向运行12mm后停止运行，加工电机调试结束。调试过程中，HL1、HL2以亮1s灭1秒的周期闪烁，调试结束后HL1、HL2熄灭。
加工电机运行速度及距原点距离应在触摸屏相应位置显示(精度保留一位小数)。
（3）钻孔电机M3(双速电机)调试过程
按下启动按钮SB1，钻孔M3电机以低速运行，再按下SB1后转换到高速运行，高速状态运行5秒后停止，停止3秒后以低速运行，运行3秒后切换到高速运行，直至按下SB2后钻孔电机M3停止运行，电机调试结束。钻孔电机M3调试过程中，当钻孔电机M3处于低速状态时，HL2以1Hz的频率闪烁；当钻孔电机M3处于高速状态时，HL2以2Hz的频率闪烁；当调试结束后HL2熄灭。
（4）攻丝电机M5(变频+电机)调试过程
首先在触摸屏上设置攻丝直径（设定范围为10mm≤D≤25mm之间之间，精确到小数点后一位），按下启动按钮SB1，攻丝电机M5以40%的额定转速运行，3秒后转速切换至S=1000×V÷（π×D），V：钻孔速度取值25m/min，7秒后切换到100%额定转速运行直至按下SB2停止，攻丝电机M5调试结束。攻丝电机M5调试过程中，当电机运行转速为S=1000×V÷（π×D）时，HL4以亮1Hz的周期闪烁，其余速度运行时HL4长亮，调试结束后HL4熄灭。
变频器的实时输出频率应在触摸屏中显示(精度保留一位小数、单位：Hz）。
（5）倒角电机M4与气泵电机M6调试过程
按下启动按钮SB1，倒角电机M4电机正转运行3秒后停止，气泵电机M6开始正转运行，5秒后停止，倒角电机M4开始正转运行...以倒角电机M4正转运行3秒—气泵电机M6正转运行5秒为周期进行运行直至按下SB2停止运行，调试结束。调试过程中，当倒角电机M4电机处于运行状态时HL2以1Hz的频率闪烁，当气泵电机M6处于运行状态时HL4以2Hz的频率闪烁，调试结束后所有灯熄灭。
所有电机（M1～M6）调试完成后（此时触摸屏中“自动运行”按钮由红变绿），然后按下“自动运行”按钮，将进入自动运行模式。在未进入自动运行模式前，单台电机可以反复调试。
3.自动运行模式
进入自动运行模式后，触摸屏进入自动打孔攻丝运行模式画面，可参考图8、图9进行设计，画面要求：
触摸屏画面有主界面和复位按钮；
参数设置区，设置电机运行速度，设置工件打孔直径、钻头到代加工工件上表面距离以及打孔深度等参数，参数设置精度保留一位小数；
参数显示区，显示电机实时运行速度、工件压紧传感器压力值、攻丝电机实时转速、加工工具距离工件表面距离以及当前工序加工深度，称重货品重量及总重量等数据，数据显示精度保留一位小数。
运行状态显示区，实时显示各电机以及电磁阀的工作情况。
滑台位置显示区，实时显示工件平移滑台的位置。
图8 自动运行模式参考画面-1
图9 自动运行模式参考画面-2
自动打孔攻丝系统工艺流程与控制要求:
（1）系统初始化状态：
进入自动模式后，按下复位按钮，工件平移滑台应自动回到初始位置SQ1，触摸屏所有输入及显示参数清零，压力传感器感应压力值为零，每个工件重量、总重量显示均为零，各电动机（M1~M6）处于停止状态，及电磁阀处于停止状态。完成以上动作后HL1以1Hz的频率闪烁表示系统已满足自动运行的初始条件。
要求用SB2模拟重量检测传感器确认按钮，自动运行启动按钮SB3、自动运行停止按钮SB4、自动运行急停按钮SA1全部处于初始状态。
（2）运行操作：
HL1以1Hz的频率闪烁的状态下进行参数设置：输入平移电机运行速度（输入值应在4~10mm/s之间）、输入加工台电机运行速度（输入值应10~40mm/s之间，电机运行过程中每旋转一周的直线进给距离为8mm，需要考虑电机减速比为31:18）、工件加工孔直径（输入值应在10~25mm之间）、钻头到工件上表面距离（输入值应在120~200mm之间）以及打孔深度（输入值应在40~160mm之间）。输入完成后按下启动按钮SB3，HL1灯灭，系统开始自动运行，自动运行过程中指示灯HL4以1Hz频率闪烁。
（3）装料及工料固定工序：
将代加工物料水平放在工件平移滑台上并用力向后压紧，当压力传感器感应到压力值大于5kgf时（压力传感器以电压模拟量模拟输入，以0~10V表示压力值0~8Kgf），电磁阀动作，滑台上安装的物料紧固气缸将物料固定在滑台制定位置。当物料正常固定后，工件平移滑台开始带动代加工工件进行水平移动。
（4）工件打孔攻丝工序
I:工件平移滑台带动代加工工件正向移动（SQ1→SQ2），待移动到相应加工工序位置时停止运行并进行相应加工，分别需要依次进行打孔、倒角以及攻丝三个工序的加工。三个加工设备均固定在同一个升降式加工平台上，且加工设备工具下端面到待加工工件的垂直距离均相等，在加工时需要加工平台带动同时升降，但每次仅有一台设备进行加工操作。工件平移滑台运行到打孔工位(距离滑台原点位置3米，此次由于设备限制，所有平移距离均按照1:100计算)停止运行，1s后钻孔电机开始低速运行，同时加工平台开始以1.5倍设定速度下降；当钻头接触待加工工件时钻孔电机切换至高速运行，同时加工平台切换至设定速度继续下降；当钻孔深度达到HMI输入数值要求后，加工平台开始以设定速度上升，钻孔电机继续保持高速运行状态；(温度控制器+热电阻Pt100来检测钻孔电机的温度)当钻头离开加工工件上表面后，钻孔电机切换为低速运行，同时加工平台以1.5倍速度返回初始位置，回到初始位置后钻孔电机停止运行。
在此过程中，当打孔电机钻头高于待加工工件上表面时，HL2保持长亮状态；当打孔电机钻头低于待加工工件上表面时，即处于打孔状态时，HL2保持以1Hz闪烁的状态。
II:待打孔工序完成后，工件平移滑台继续带动工件正向运行，到达倒角工序(距离滑台原点位置5米，此次由于设备限制，所有平移距离均按照1:100计算)停止运行，1s后倒角电机开始运行，同时加工平台开始以1.5倍设定速度下降，当倒角刀具到达待加工工件上表面时，加工平台切换至设定速度下降，倒角深度为C=0.15D（D为打孔直径），完成倒角后加工平台直接以1.5倍设定速度上升返回起始点，当加工平台回到起始点后，倒角电机停止运行。
在此过程中，当倒角电机钻头高于待加工工件上表面时，HL2以1Hz闪烁；当钻头低于待加工工件上表面时，即处于倒角状态时，HL2保持以2Hz闪烁的状态。
III:待倒角工序完成后，工件平移滑台继续带动工件正向运行，到达攻丝工序(距离滑台原点位置8米，此次由于设备限制，所有平移距离均按照1:100计算)停止运行，1s后攻丝电机额定转速开始运行，同时加工平台开始以1.5倍设定速度下降，当攻丝刀具到达待加工工件上表面时，加工平台切换至设定速度80%下降，攻丝电机速度切换为S=1000×V÷（π×D），V：钻孔速度取值25m/min，D为工件钻孔直径（取值为10mm≤D≤25mm之间）由HMI输入，变频器输出频率根据电机参数以及工件直径自行计算。当攻丝深度达到H=打孔深度-0.7D时，攻丝电机和加工平台电机同时停止运行，1s后攻丝电机按照同样的速度开始反转，同时加工平台电机以设定速度上升，待攻丝刀具离开待加工工件上表面后，攻丝电机停止运行，加工平台电机以1.5倍设定速度上升至初始位置。
在此过程中，当攻丝电机钻头运行时，HL2保持常亮；当攻丝电机钻头停止运行时，HL2保持以2Hz闪烁的状态。
（5）成品出荷：
当三个工序均加工完毕后，工件平移滑台继续正向运行至出料位置SQ2，到达SQ2后电磁阀控制气缸松开对被加工物料的固定，即压力值小于1kgf时，1s后推料气缸动作(动作时间：1s)，将完成加工的工件推至出料仓。等待2s后，工件滑台电机反向以1.5倍设定速度返回原点，在返回原点工程中，吹渣电机运行直至工件滑台电机返回至原点SQ1后停止。若满足下一次运行条件，且在物料被压紧后进行加工流程。
在此过程中，HL1、HL2以亮1秒灭1秒交替闪烁。
（6）料仓承重判断
当有加工完成的工件推至出料仓时，触摸屏上显示每个工件重量，货物重量一般在25~30Kg之间，经称重模块称重后(用控制柜正面的模拟量4~20mA模拟转换为0~30Kg，精度保留一位小数)，按下SB2确认货物重量并显示，已知出料仓最大承重110Kg，若当前的货物总重量未超过80Kg,则可以继续进行工件加工。若超过80Kg,不能进行下次工件加工。当总重量超过80Kg时，触摸屏应弹出出料仓达到出货要求，请取走工件的对话框,点击触摸屏任意位置，此时每个工件与出料仓重量显示清零，按下SB3按钮系统可以继续加工。
此过程中电磁阀，推料气缸，各电机动作状态，其中平移电机、工作台电机与攻丝电机的运行速度、位置，以及工件重量、出料仓总重量等数据应在触摸屏中实时显示，精度保留一位小数。
（7）停止操作
I：系统自动运行过程中，按下停止按钮SB4，系统完成当前加工工序后停止运行，停止后HL1长亮。当停止后再次启动运行时，HL1熄灭，系统保持上次运行的记录。
II：当钻孔电机M3运行温度超过30℃，出现高温报警，所有电机停止运行，此时在触摸屏中自动弹出报警画面“钻孔电机M3高温报警”；当温度低于30℃，报警画面自动解除，按下启动按钮SB3系统继续运行。
（8）非正常情况处理
I：在运行时系统发生紧急事件旋转急停按钮时(SA1闭合)，系统立即停止加工（所有电机立即停止），恢复SA1，点击复位按钮，加工平台首先回到原点位置，工件平移滑台在带动正在加工中的工件返回原点，回到原点后电磁阀控制固定气缸解除对工件的固定；在返回过程中，吹渣电机持续运行至滑台回到原点。滑台回到原点后触摸屏显示强制退料的对话框，待人为处理更换有问题工件后，点击触摸屏的任意位置，系统恢复就绪状态，等待下次加工运行。
II：当电机M1出现越程（左、右超行程位置开关分别为两侧微动开关SQ3、SQ4），步进电机自动锁住，其余电机均停止，并在触摸屏自动弹出报警画面“报警画面，设备越程”，点击触摸屏上任意位置解除报警后，系统重新恢复到自动界面，点复位按钮后所有设置参数置零且全部电机恢复到初始状态（平移滑台电机返回到SQ1处），需重新在HMI上设置参数后再次加工运行。
故障检测
一、工作任务
请选手在设有故障（10个故障点）的装置上进行故障查找，并将故障点的位置与故障类型在图纸上标出。装置图纸见附件，符号具体要求如下：
二、操作要求
1.观察现象时，只能接通控制电路的电源，不能接通主回路电源；
2.故障检测时，必须在断电情况下测量，不能打开行线槽盖板、不能松卸端子；
3.必要时，可以打开开关面板和按钮盒进行检测；
4.请使用万用表、绝缘电阻测试仪、接地电阻测试仪等仪表进行故障检测；
5.故障点只需在图纸上标注符号，无需修复。
三、模块分值
本模块分值为10分，每正确找到一个故障点且标注正确得1.0分。
标注方法如下：
四、注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装安全操作规程。
数字化工业场景搭建
一.工作任务
请选手根据任务书 “自动打孔攻丝系统”的场景平面参考图进行工业场景搭建。
场景平面参考图（5个区域）
二．操作要求
1.在电脑上使用XX软件进行操作，搭建三维场景图；
2.搭建所需的部件可在模型库中选择；
3.搭建的三维场景必须与场景平面参考图展现的场景一致。
三.模块分值
本模块分值为5分，每正确搭建一个区域得1分，区域搭建错误或不完整该区域不得分。
四.注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守赛场纪律。
应用办公软件制作汇报PPT
一.工作任务
请选手根据任务书 “自动打孔攻丝系统”的控制要求制作PPT。
二．操作要求
1.在电脑上使用WPS软件进行操作；
2.内容包含设计思路，调试流程。
三.模块分值
本模块分值为8分，PPT制作3分，汇报5分。
四.注意事项
在完成工作任务的全过程中，严格遵守赛场纪律。
器件参数
序号 器件 型号 参数值
1 热继电器
2 变频器
3 步进电机
4 伺服电机
工位号：
附件1：现代电气控制系统安装与调试元件参考清单
序号 名称 型号及规格 数量 备注
1 指示灯 AD58B-22D 220V 6只 内置
2 紧急停止按钮 红色蘑菇头 1只 内置
3 按钮 LA68B-EA35 3只 内置
LA68B-EA45 3只 内置
4 漏电型空气开关 DZ47LE-32/D16 1只
5 熔断器 RT28-3P 1只
6 接触器 CJX2-0910 7只
7 辅助触头 F4-22 7只
8 时间继电器 ST3PF AC250V 1只
ST3PA-A AC220V 1只
9 中间继电器 DC24V 2只
10 热保护继电器 NR2-25 2只 0.63A(范围0.4~0.63A)2只
11 行程开关 LX19-001 4只 内置
12 选择开关 LA68B –ED25 4只 内置
13 三相交流异步电动机 YS5024(Y-△) 2台
14 三相交流异步电动机 YS5024(Y-△)带离心开关 1台
15 三相交流异步电动机 （双速电机） YS502/4双速电机 1台
16 可编程控制器 PLC（二种品牌三种方案任选一种） 1套 见附表2
附表2 PLC、变频器配置：
方案一、西门子S7-300 +S7-200smart系统主要部件
序号 名称 型号 数量 单位 备注
1 西门子电源 PS307 1 块
2 西门子可编程控制器 CPU314C-2PN/DP 1 块 16DI/16DO
3 CPU模块 S7-200 SMART SR40 1 块 西门子继电器输出220VAC供电 24输入16输出
4 CPU模块 S7-200 SMART ST30 1 只 西门子晶体管输出24VDC供电 18输入12输出
5 西门子模拟量输入输出模块 S7-200Smart EM06 1 套 4输入/2输出 整体式I/O点数为小型
6 西门子安装导轨 S7-300导轨160mm 1 条
7 西门子前连接器（螺钉型） 40针 1 套
8 内存卡 MMC128K 1 张
9 交换机 5口 1 套
10 200Smart下载线 1 条
11 西门子变频器 G120C-PN 0.75KW 1 台
12 BOP操作面板 1 块
13 触摸屏 7寸 1 台
三菱Q系列与FX系列系统主要部件
序号 名称 型号 数量 单位 备注
1 三菱模块 Q00UCPU 1 块
2 三菱电源单元基板 Q35B 1 条 5位基板
3 三菱模块 Q61P 1 块 输入100-200AC、输出DC5V、6A
4 三菱模块 QX40 1 块 DC16输入
5 三菱输出模块 QY10 1 块 AC16输出
6 三菱cclink通信模块 QJ61BT11N 1 块
7 三菱通讯线 QC30R2 1 条
8 三菱可编程控制器 FX3U-32MT 1 个
9 三菱主机 FX3U-32MR 1 个
10 三菱模块 FX3U-3A-ADP 1 个
11 三菱cclink通信模块 FX3U-64CCL 2 个
12 FX系列下载线 RS-232 1 条
13 485通讯模块 FX3U-485-BD 2 个
14 三菱变频器 FR-E840-0.75K 1 台
15 触摸屏 7寸 1 台
西门子S7-1500 +S7-1200系统主要部件
1 S7-1500安装导轨 6ES7590-1AE80-0AA0 1 条 使用一半（需加工）
2 CPU 1511-1 PN 6ES7511-1AK01-0AB0 1 只
3 存储卡 6ES7954-8LC02-0AA0 1 张 4M
4 数字量输入，DI 16x24VDC HF 6ES7521-1BH00-0AB0 1 块
5 前连接器，直插式工艺 6ES7592-1BM00-0XB0 3 条 40 针
6 数字量输出 6ES7522-5FF00-0AB0 2 块 DQ 8x230VAC/2A ST
7 负载电源 PM 70W 6EP1332-4BA00 1 块 120/230 V AC，24 V DC，3 A
8 数字 I/O 6ES7223-1PL32-0XB0 2 块 16 DI，24V DC / 16 DO，继电器
9 模拟量输出 6ES7234-4HE32-0XB0 1 块 4输入/2输出
10 西门子1200PLC 6ES7212-1BE40-0XB0 1 块 CPU 1212C（8 DI 24V DC；6 DO 继电器；2 AI），PS 230V AC
11 西门子1200PLC 6ES7212-1AE40-0XB0 1 块 CPU 1212C（8 DI 24V DC；6 DO 24V DC；2 AI），PS 24V DC
12 网线 1 条
13 交换机 5口 1 套
14 西门子变频器 G120C-PN 0.75KW 1 只
15 BOP操作面板 1 只
16 触摸屏 7寸 1 台
2

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