资源简介

全国职业院校技能大赛
竞赛任务书 赛题三
赛项名称： 工业网络智能控制与维护
英文名称：Intelligent Control and Maintenance
of Industrial Networks
赛项组别： 高等职业教育（学生赛）
赛项编号： GZ016
2023年全国职业院校技能大赛高职组
“工业网络智能控制与维护”赛项（学生赛）
赛题三
选手须知：
1.任务书共 13页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判申请更换任务书。
2.竞赛过程配有两台编程计算机，参考资料（使用手册、使用说明书、IO变量表）以.pdf 格式放置在“E:\参考资料”文件夹下。
3.参赛团队应在 6 小时内完成任务书规定内容；选手在竞赛过程中创建的程序文件必须存储到“D:\赛位号”文件夹下，未存储到指定位置的运行记录或程序文件均不予给分。
4.选手提交的试卷不得出现学校、姓名等与身份有关的信息，否则成绩无效。
5.每一个任务的初始状态和具体测试要求根据评判要求在开赛时、任务评分前或任务评分时给定。
6.在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。
竞赛场次：第 场 赛位号：第 号
基于工业网络控制的汽车轮胎装配生产线
一、平台概述
本比赛项目需通过物理平台达成考察目标，平台为一条简易工业网络零部件装配检测生产线。整个生产线系统由四部分构成：工业控制网络、现场工作站、控制系统单元和感知执行单元，每个部分均配有通信系统接口，组网实现整个生产线的互联互通。现场感知执行单元配有人机交互模块（触摸屏），并应配有无线通信接口（如WIFI、FRID）或生物信息识别功能，可实现身份验证，保证系统安全和产品信息溯源。生产线软件系统包括用于生产线设计的工业网络控制架构设计系统、工业网络仿真软件和生产管理（MES）系统。控制系统单元集成包括PLC、变频器、伺服控制器、中间继电器等电气部件；感知执行单元包括各种传感器、执行部件、现场触摸控制屏、显示屏和物料仓等，集成于一个平台上，用于模仿生产制造车间现实环境。各类传感器用于感知监测物理量的状态，为系统决策与执行提供信息；各执行部件执行系统的控制命令，完成既定的动作。送料B中的工件内部植入FRID芯片，便于产品质量溯源，送料A、B模块均采用气缸推送方式，外观缺陷检测采用视觉检测，成品搬移采用三轴线性运动抓取机构。该系统能够完成送料、装配、尺寸（高度）检测和分拣、外观（视觉颜色、缺陷）检测分拣、FRID产品信息录入、合格成品搬移入库等功能。整个生产过程在生产管理（MES）系统监控下自动完成。生产线流程如图1所示。
图1工业网络零部件装配检测生产线流程
二、任务要求
根据任务书功能要求进行系统方案设计，完成后填写设备选型设计表，同时编写技术论证报告，保存到“D:\赛位号”。
总体任务是设计并利用现场提供设备组网完成一个汽车轮胎轮毂自动组装的生产线，其中轮毂上植入FRID产品信息，轮胎轮毂采用塑料金属模仿件。分项任务如下：
（1）采用工业网络控制架构设计软件进行设计能完成所要求功能的系统；
（2）采用工业网络控制仿真软件调试仿真设计的系统；
（3）采用现场各模块组网、编程，实现要求的功能。
（4）编写《竞赛总结》，保存到“D:\赛位号”。
具体要求如下：
具体要求如下：
通过启动现场触摸控制器，自动录入操作者信息，系统自检、待机；
根据生产任务，通过MES系统下达生产指令，启动系统运行；
轮胎通过送料模块A完成外料自动上料，并由输送带送至安装位置；
轮毂通过送料模块B完成内料自动上料，并将轮毂与轮胎组装，轮毂中提前植入产品信息的芯片；
组装好的产品由输送带送外观检测位置，进行外观检测；
外观检测后，进行分拣，合格产品进行FRID信息读入；
读入产品信息后的合格品，由输送带送至待搬移位置；
搬移机构将成品搬移并依次规划方式摆放九宫格仓库中。搬移过程中，搬移机构的两轴按照先Y轴后X轴次序，将产品按照ABCGHI顺序位置摆放；
生产信息能够显示于大屏之上。
三、竞赛内容
模块一：工业网络智能控制与维护系统工业网络设计
任务1：系统方案设计
根据任务需求设计系统方案，填写设计方案要素表，包括主要元件的选型、功能描述和位置布局，完成后填写设备选型设计表。
表1 系统元器件选型设计表
序号 设备名称 选用型号 功能描述 位置布局
任务2：绘制拓扑图
（1）采用工业网络控制设计软件进行绘制，包括根据设计方案中确定的设备进行选型、组网，完成虚拟系统的搭建。
（2）使用网络拓扑图设计软件设计整个网络架构拓扑图，完成智能生产系统的边缘层，包括设备层、控制层、数据接入层），应用层、网络层的绘制。同时，在网络拓扑图中标注各设备之间所采用的工业网络通讯总线，不同工业网络通讯总线采用不同颜色线条标注。并将绘制的文件保存。
任务3：配置IP地址表
根据系统网络结构，对远程服务器，工作站运维计算机，数据管理网络中主控PLC、触摸屏，生产线PLC、伺服驱动器、扫码器和搬移机械装置等网络设备IP地址进行规划和分配。
表2 系统IP地址分配表
序号 设备名称 IP地址
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
任务4：网络控制虚拟系统仿真设计与调试
（1）虚拟系统仿真设计采用虚拟仿真编程软件，并对各个模块进行编程，其中包括根据功能进行对象、信号定义，并将信号映射到PLC中；编写PLC程序将信号映射到仿真软件中，完成相关设备的自动运行；编写PLC和HMI程序，实现在HMI中下发数据到PLC，实现相关设备模拟自动运行，等等。同时还要求：
打开设备模型库，调用与实物机构相同的设备模型；
将调用的设备设置在安装位置，与设计方案中布局图安装位置相同；
设置各设备仿真模型的属性，并进行输入输出IO点关联，虚拟关联应对应实际PLC等设备的输入输出连接点。
（2）虚拟系统仿真调试在虚拟仿真编程开发环境中完成，要求：
设置虚拟仿真编程开发环境的可编程控制器模拟软件PLCSIM通讯参数；
通过通信参数设置控制相关设备，实现设备模型动作完成，虚拟设备模型动作应与实际设备的动作一致；
控制虚拟部件模型运动到指定位置，虚拟传感器模型能够正确检测并输出信号给可编程控制器模拟软件；
在仿真系统中，按照工艺流程，将各部件进行联机运行。
任务5： 物理系统的安装和组网
（1）设备安装
根据设计方案和仿真结果进行部件或设备选型，如根据检测物理量选择相应传感器；根据要求的气动上料要求，选择合适的气动执行设备；根据皮带传输功能要求，选择相应的电机；根据任务书中的要求视觉检测，选择满足需求的视觉检测设备，等等，并将这些设备安装固定，要求符合相关电气施工规范的国家和行业标准。
（2）系统组网
将相关设备采用对应的通信接口和线缆进行连接，完成系统组网，如电量计量表采用RS485通信接口进行连接； LPC与信息采集单元模拟量输出端、数字输出端、气动部件、电机部件之间，制作相应的连接线缆进行组网；同时，完成ProfiBus、ProfiNet总线的通讯电路连接。安装过程中，元部件、设备安装，线缆表示和固定、线段压线等均符合工业电气相关电气施工规范的国家和行业标准。
任务6：网络参数配置和测试
根据任务书要求和设计中的要求，需要完成相关网络系统参数设定，并填写相应参数，使系统能进行网络通讯测试，要求：
（1）智能电量采集表、变频器采用RS-485总线与PLC连接，使用Modbus协议通信（RTU），并填写“RS485通讯参数设定表”表格；使用“USB转RS485”将感知设备总线连接至计算机USB口。根据“通讯参数设定表”，使用串口调试工具检测设备的连通完好性，并保存测试结果。
（2）PLC之间通信可采用ProfiNet智能输入输出方式，根据设计中的要求对相关设备设定系统参数，并填写“ProfiNet通讯参数设定表”，使用相关通用性软件（设备厂商提供）将ProfiNet组态界面的“网络视图”界面和“操作模式-智能设备通信”界面保存。
（3）PLC与远程IO模块1、远程IO模块2、RFID网管控制、伺服驱动等设备部件之间采用ProfiNet的通讯方式，但要实现与远程IO模块2之间通讯，需对ProfiBus划分主站模块和从站模块，并要求对相关设备进行GSD文件添加，并进行设备组态，设置相关属性参数； PLC与视觉系统之间采用TCP/IP的通讯方式，根据任务书要求对相关设备并进行设备组态，设置相关属性参数。
模块二：工业网络智能控制与维护系统调试
人机交互界面上HMI设有运行和调试选项，调试选项包括各工序选项，如包括送料、输送带传送、组装、视觉检测与分拣、RFID录入和三轴线性运动直角搬移机构，还包括可视化单元、工业网络和系统联调选项，每一个子选项根据环节设置子项调试项目，如送料工序，包括气缸推料和输送至检测分拣位置，这两个部分均要能够单独手动调试，在每一个环节可设置相关参数。联调应该在各个单元完成后进行联调。
在每项子任务调试前，需要编写PLC和HMI程序（可在仿真程序的基础上修改），通过操作HMI控制自动供料单元、安装单元、检测分拣单元和搬移单元的手动和自动运行。
任务1：网络系统调试
（1）网络设备上电后，判定各设备指示器是否正常；
（2）使用网线测试工具进行信号联通性测试；
（3）通过三层交换机管理界面，将各三层交换机相关端口配置为组环网端口；
（4）完成各三层交换机环网参数配置，使数据能够在环网中传输
任务2：送料模块的调试
气缸手动调试。先选择送料模块A或B，当按下推料按钮时，气缸推出，当气缸到位时，指示灯亮；当按下回缩按钮时，气缸回缩，在触摸屏中的相应指示灯亮。
任务3：传输分拣模块调试
（1）电机手动调试。根据任务书所要求选择传输模块的驱动电机（步进电机驱动或变频器驱动）。在触摸屏中电机运行参数模块中，输入传输电机的传输速度、加速度、减速度参数；当按下输送带手动前进按钮时，输送带正常前进运行；当按下输送带手动后退按钮时，输送带正常后退运行；输送带运行同时，通过速度传感器检测输送带运行速度，并实施显示在触摸屏中。
（2）分拣装置手动调试。当按下分拣阻挡按钮时，当阻挡到位时，触摸屏中对应该阻挡的指示灯亮；当按下分拣放行按钮时，当放行到位时，在触摸屏中该放行到位指示灯亮。
任务4：装配单元调试
选择单机调试模式，进入手动调试界面，选择轮胎轮毂装配模块调试。调试过程与模块二子任务2类似过程类似。
任务5：RFID检测模块调试
选择单机调试模式，选择RFID检测模块调试。将带有电子标签的轮毂手动放置在该检测工位，当设置为读取模式时，按下RFID读取按钮时，触摸屏中输出该电子标签载码体的信息；当设置为写入模式时，按下RFID写入按钮时，系统将触摸屏中设置的信息写入到该电子标签载码体中。
任务6：外观检测单元调试
在调试状态下，选择视觉检测模式，当按下“视觉检测”按钮时，可以判定装配件的质量是否合格，产品合格绿灯亮，产品不合格红灯亮。
任务7：产品搬移单元调试
在调试状态下，选择产品搬移选项的取货模式，按下设置的“取货”按钮，机械搬移系统完成将货物“拾起”动作；当选择“仓储”模式，按下设置的“仓储”按钮，机械搬移系统可以实现将“拾起”的产品送到指定的仓储位置。搬移过程中，搬移机构的两轴安装先Y轴后X轴次序，将产品按照ABCGHI顺序位置摆放。
任务8：系统联调
在调试状态下，选择“系统联调”选项，操作员使用FRID卡或其生物信息（指纹、人脸识别）进行人机交互时，系统自检待机状态；操作人员通过触摸屏在MES中下达生产任务时，系统进入自动组装生产循环运行状态。首先，送料模块A将轮胎推到传送带上气缸回缩，传送带将轮胎送至安装位置，传感器检测到位后，停止输送带电机；接着送料模块B将轮毂与轮胎进行组装，送料模块B气缸回缩，完成组装工序；启动输送带将组件送至视觉检测后，再次进行外观分拣，外观合格的组装件被送到待搬移位置，经过FRID产品信息录入后，通过三轴线性运动控制搬移机构送到指定位置，搬移过程中，搬移机构的两轴安装先Y轴后X轴次序，将产品按照ABCGHI顺序位置摆放。
任务9：可视化系统调试
在调试状态下，选择“可视化”选项，系统能够在自动运行情况下，实现整个系统运行状态图和相关数据显示。还可实现能耗和二氧化碳排放显示。
任务10：故障诊断调试模拟故障调试
当在调试状态下，选择 “故障模拟”时，系统能够在可视化系统上显示“故障”。故障现象包括总电源故障、光电位置传感器失灵、推料气缸卡死、输送带电机掉电、搬移装置三轴电机人一个出现掉电，等等，在正常运行开始几个组装周期后，系统随机产生其中一个故障，系统停止运行，并进行声光报警，通知运维人员故障排除。
任务11：撰写《竞赛总结》。保存到“D:\赛位号”。
综合任务：职业素养
考查选手操作过程中的安全规范；设施设备、工具仪器使用情况；卫生清洁情况；穿戴规范；工作纪律，文明礼貌等。由现场裁判进行过程记录、现场评分、选手确认。
在任务施工过程中正确选择设备，安全可靠的使用工具，设备安装稳固、部件均匀排布、行列对齐、间距相等、整齐美观；布线合理、所有线都装入线槽。施工完成后需对地板卫生进行打扫、对桌面进行整理、对工具设备进行还原。全国职业院校技能大赛
竞赛任务书 赛题六
赛项名称： 工业网络智能控制与维护
英文名称：Intelligent Control and Maintenance
of Industrial Networks
赛项组别： 高等职业教育（学生赛）
赛项编号： GZ016
2023年全国职业院校技能大赛高职组
“工业网络智能控制与维护”赛项（学生赛）
赛题六
选手须知：
1.任务书共 8 页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判申请更换任务书。
2.参赛队应在 6 小时内完成任务书规定内容。
3.竞赛过程配有两台编程计算机，参考资料（使用手册、使用说明书、IO变量表）以.pdf 格式放置在“E:\第一赛程\参考资料”文件夹下。
4.选手在竞赛过程中创建的程序文件必须存储到“D:\第一赛程\赛位号”文件夹下，未存储到指定位置的运行记录或程序文件均不予给分。
5.选手提交的试卷不得出现学校、姓名等与身份有关的信息，否则成绩无效。
6.每一个任务的初始状态和具体测试要求根据评判要求在开赛时、任务评分前或任务评分时给定。
7.在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。
竞赛场次：第 场 赛位号：第 号
基于工业网络控制的液体自动罐装生产线
一、平台概述
本比赛项目需通过物理平台达成考察目标，平台为一条基于工业网络控制的液体自动罐装生产线。整个产线系统由四部分构成：工业控制网络、现场工作站、控制系统单元和感知执行单元，每个部分均配有通信系统接口，组网实现整个生产线的互联互通。现场感知执行单元配有人机交互模块（触摸屏），并应配有通信接口（如CCLINK、以太网、MODBUS等）保证系统安全和产品信息溯源，产线系统包括用于工艺设计的工业网络控制架构设计系统、工业网络仿真软件和生产管理监控系统（人机界面）。
控制系统单元集成包括PLC、变频器、伺服控制器、继电器等电气部件；感知执行单元包括各种传感器、执行部件、现场触摸控制屏和显示屏等，集成于一个平台上，用于模仿产线车间现实环境。各类传感器用于感知监测物理量的状态，为系统决策与执行提供信息；各执行部件执行系统的控制命令，完成既定的动作，包括的工序模块有：送料（送料模块采用履带传送方式）、固定、切割、同步误差检测与分拣等；现场触摸控制屏是现场控制重要组成部分，用于方便操作人员输入控制参量、控制现场执行部件完成各种动作；显示屏是用于显示整个生产车间（产线）的各个环节实时状态。
工业网络控制架构软件系统用于根据任务设计网络控制切料产线，并能用工业网络控制仿真软件进行仿真和验证；生产管理监控系统（人机界面）用于根据生产线任务制定相关必要的信息要素，并自动记录相关数据，比如操作者、加工任务、原料、成品等等信息。
二、任务要求
根据任务书功能要求进行系统方案设计，完成后填写设备选型设计表。
根据系统方案设计完成器件的选型、安装、电气线路连接并进行参数配置和测试。施工过程应符合相关电气施工规范的国家和行业标准。
根据任务要求操作虚拟仿真编程软件，对各个部件进行搭建，并按照工艺流程，将各部件进行联机运行。
根据任务要求编写PLC、触摸屏等程序完成下载至PLC、触摸屏并进行调试使其实现并达到任务要求。
根据系统报警或故障信息，检测到故障出处，并按规范排除故障使其恢复正常。
根据任务要求，通过MES系统下达任务指令完成任务内容。
编写《竞赛总结》，保存到“D:\第二赛程\赛位号”等等。
三、竞赛内容
模块一：工业网络智能控制与维护系统工业网络设计
任务1：系统方案设计
根据任务需求设计系统方案，填写设计方案要素表，包括主要元件的选型、功能描述和位置布局，完成后填写设备选型设计表。
表1 系统元器件选型设计表
序号 设备名称 选用型号 功能描述 位置布局
任务2：绘制拓扑图
（1）采用工业网络控制设计软件进行绘制，包括根据设计方案中确定的设备进行选型、组网，完成虚拟系统的搭建。
（2）使用网络拓扑图设计软件设计整个网络架构拓扑图，完成智能生产系统的边缘层，包括设备层、控制层、数据接入层），应用层、网络层的绘制。同时，在网络拓扑图中标注各设备之间所采用的工业网络通讯总线，不同工业网络通讯总线采用不同颜色线条标注。并将绘制的文件保存。
任务3：配置IP地址表
根据系统网络结构，对远程服务器，工作站运维计算机，数据管理网络中主控PLC、触摸屏，生产线PLC、伺服驱动器、扫码器和搬移机械装置等网络设备IP地址进行规划和分配。
表2 系统IP地址分配表
序号 设备名称 IP地址
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
任务4：物理系统的安装和组网
（1）设备安装
根据设计方案和仿真结果进行部件或设备选型，如根据检测物理量选择相应传感器；根据要求的气动上料要求，选择合适的气动执行设备；根据皮带传输功能要求，选择相应的电机；根据任务书中的要求视觉检测，选择满足需求的视觉检测设备，等等，并将这些设备安装固定，要求符合相关电气施工规范的国家和行业标准。
（2）系统组网
将相关设备采用对应的通信接口和线缆进行连接，完成系统组网，如触摸屏与PLC1采用以太网通信接口进行连接；PLC1、PLC2和PLC3与信息采集单元模拟量输出端、数字输出端、电机部件之间，制作相应的连接线缆进行连接组网；同时，完成总线的通讯电路连接。安装过程中，元部件、设备安装，线缆表示和固定、线段压线等均符合工业电气相关电气施工规范的国家和行业标准。
任务5：网络参数配置和测试
根据任务书要求和设计中的要求，需要完成相关网络系统参数设定，并填写相应参数，使系统能进行网络通讯测试，要求：
（1）触摸屏采用对应的通信接口与PLC连接，使用对应的通信协议通信，并填写“系统IP地址分配表”表格；使用“对应的通信协议”将感知设备总线连接至计算机对应通信协议口。根据“通讯参数设定表”，检测设备的连通完好性，并保存测试结果。
（2）PLC之间通信可采用对应通信协议智能输入输出方式，根据设计中的要求对相关设备设定系统参数，并填写“通讯参数设定表”，使用相关通用性软件（设备厂商提供）将组态界面的“网络视图”界面和“操作模式-智能设备通信”界面保存。
（3）PLC与远程IO模块1、远程IO模块2、RFID网管控制、伺服驱动等设备部件之间采用对应通信协议的通讯方式，但要实现与远程IO模块2之间通讯，需对应通信协议划分主站模块和从站模块，并进行设备组态，设置相关属性参数。
任务6：网络控制虚拟系统仿真设计与调试
（1）虚拟系统仿真设计采用虚拟仿真编程软件，并对各个模块进行编程，其中包括根据功能进行对象、信号定义，并将信号映射到PLC中；编写PLC程序将信号映射到仿真软件中，完成相关设备的自动运行；编写PLC和触摸屏程序，实现在触摸屏中下发数据到PLC，实现相关设备模拟自动运行等等。同时还要求：
①打开设备模型库，调用与实物机构相同的设备模型；
②将调用的设备设置在安装位置，与设计方案中布局图安装位置相同；
③设置各设备仿真模型的属性，并进行输入输出IO点关联，虚拟关联应对应实际PLC等设备的输入输出连接点。
（2）虚拟系统仿真调试在虚拟仿真编程开发环境中完成，要求：
①设置虚拟仿真编程开发环境的可编程控制器模拟软件通讯参数；
②通过通信参数设置控制相关设备，实现设备模型动作完成，虚拟设备模型动作应与实际设备的动作一致；
③控制虚拟部件模型运动到指定位置，虚拟传感器模型能够正确检测并输出信号给可编程控制器模拟软件；
④在仿真系统中，按照工艺流程，将各部件进行联机运行。
模块二：工业网络智能控制与维护系统调试
人机交互界面上设有运行和调试选项，调试选项包括各工序选项，如进料、罐装、检测与分拣，还包括可视化单元、工业网络和系统联调选项。每一个子选项根据环节设置子项调试项目，如罐装工序，包括同步跟随机构和罐装机构，这两个部分均要能够单独手动调试，在每一个环节可设置相关参数。联调应该在各个单元完成后进行。
在每项任务调试前，需要编写PLC和触摸屏程序（可在仿真程序的基础上修改），通过操作触摸屏控制自动进料单元、安装单元、检测分拣单元和搬移单元的手动和自动运行。
任务1：网络系统调试
（1）网络设备上电后，判定各设备指示器是否正常；
（2）编写PLC、触摸屏等相关程序进行信号联通性测试。
任务2：进料模块调试
选择单机调试模式，选择进料模块调试。
进料模块由变频器带动三相异步电动机拖动，该模块调试时HL1 以亮 2S 灭 1S 的周期闪烁。按下 SB1 按钮，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：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，电机停止。
任务3：罐装模块调试
（1）选择单机调试模式，选择罐装模块调试。
（2）罐装模块分为跟随单元(伺服电机)和罐装单元(步进电机)。跟随滑台会带动喷嘴在产线中移动。该环节的两个子环节可单独调试。
（3）当选择跟随单元时，HL1以2Hz闪烁。跟随机构伺服电机安装在丝杠位置上，（滑块模拟灌装喷嘴）。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 SB2 实现反向点动运转功能；选择开关SA1 指定 2级速度选择，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。
（4）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。
（5）选择罐装单元时，HL1以1Hz闪烁。按下启动按钮SB1后，步进电机以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，步进电机停止。
任务4：分拣模块调试
（1）选择单机调试模式，选择分拣模块调试。
（2）分拣模块分为正品分拣单元(三相异步电动机)和次品分拣单元(三相异步电动机)。
（3）选择正品分拣单元时，HL1以2Hz闪烁。按下SB1按钮，电机启动，3秒后停止，2秒后又自动启动，按此周期反复运行，可随时按下SB2 停止。
（4）选择次品分拣单元时，HL2以2Hz闪烁。按下启动按钮SB1后，延时5 秒后电机才启动运行，按下停止按钮SB2后，电机延时3秒后才停止。
任务5：系统联调
触摸屏画面主要包含：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。伺服灌装机系统工艺流程与控制要求：
（1）系统初始化状态
系统启动后通过触摸屏在MES系统中下达生产任务时，系统进入自动生产循环运行状态。自动模式时初始状态：开关 SQ1～SQ6 常开、所有电机停止，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
①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。主轴传送带电机送料正转启动，同时X轴跟随伺服跟随以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，即步进电机喷嘴 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；当跟随电机运行到 SQ1位置时，灌装液体结束，HL4指示灯灭，主轴传送带电机送料停止，反转3r后停止，然后跟随电机以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，跟随电机回到SQ3位置，系统停止（运行期间可增加需灌装瓶数量），HL2常亮。
②跟随电机在运行至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。液体量在450ml～500ml之间，是合格品；液体量小于450ml，是不合格品。若瓶装液体合格就启动正品传送带电机，正品传送带电机5s 后停止；否则机械手抓到次品传送带，次品传送带电机启动运行 5s后停止。
任务6：可视化系统调试
在调试状态下，选择“可视化”选项，系统能够在自动运行情况下，实现整个系统运行状态图和相关数据显示。
任务7：故障诊断调试模拟故障调试
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。
任务8：撰写《竞赛总结》。保存到“D:\第二赛程\赛位号”。
●贯穿整个赛项过程考核点：职业素养
考查选手操作过程中的团队协作与质量控制意识、工程思维与工匠精神等，具体包括安全规范；设施设备、工具仪器使用情况；卫生清洁情况；穿戴是否规范；工作纪律，文明礼貌等。
在任务施工过程中能正确选择设备，安全可靠地使用工具，设备安装稳固、部件均匀排布、行列对齐、间距相等、整齐美观；布线合理、所有线都装入线槽。施工完成后需对地板卫生进行打扫、对桌面进行整理、对工具设备进行还原等等。由现场裁判进行过程记录、现场评分、选手确认。
9 / 9全国职业院校技能大赛
竞赛任务书 赛题八
赛项名称： 工业网络智能控制与维护
英文名称：Intelligent Control and Maintenance
of Industrial Networks
赛项组别： 高等职业教育（学生赛）
赛项编号： GZ016
2023年全国职业院校技能大赛高职组
“工业网络智能控制与维护”赛项（学生赛）
赛题八
选手须知：
1.任务书共 9 页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判申请更换任务书。
2.参赛队应在 6 小时内完成任务书规定内容。
3.竞赛过程配有两台编程计算机，参考资料（使用手册、使用说明书、IO变量表）以.pdf 格式放置在“E:\第一赛程\参考资料”文件夹下。
4.选手在竞赛过程中创建的程序文件必须存储到“D:\第一赛程\赛位号”文件夹下，未存储到指定位置的运行记录或程序文件均不予给分。
5.选手提交的试卷不得出现学校、姓名等与身份有关的信息，否则成绩无效。
6.每一个任务的初始状态和具体测试要求根据评判要求在开赛时、任务评分前或任务评分时给定。
7.在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。
竞赛场次：第 场 赛位号：第 号
基于工业网络控制的物料自动定长切割生产线
一、平台概述
本比赛项目需通过物理平台达成考察目标，平台为一条基于工业网络控制的物料自动定长切割生产线。整个产线系统由四部分构成：工业控制网络、现场工作站、控制系统单元和感知执行单元，每个部分均配有通信系统接口，组网实现整个生产线的互联互通。现场感知执行单元配有人机交互模块（触摸屏），并应配有通信接口（如CCLINK、以太网、MODBUS等）保证系统安全和产品信息溯源，产线系统包括用于工艺设计的工业网络控制架构设计系统、工业网络仿真软件和生产管理监控系统（人机界面）。
控制系统单元集成包括PLC、变频器、伺服控制器、继电器等电气部件；感知执行单元包括各种传感器、执行部件、现场触摸控制屏和显示屏等，集成于一个平台上，用于模仿产线车间现实环境。各类传感器用于感知监测物理量的状态，为系统决策与执行提供信息；各执行部件执行系统的控制命令，完成既定的动作，包括的工序模块有：送料（送料模块采用履带传送方式）、固定、切割、同步误差检测与分拣等；现场触摸控制屏是现场控制重要组成部分，用于方便操作人员输入控制参量、控制现场执行部件完成各种动作；显示屏是用于显示整个生产车间（产线）的各个环节实时状态。
工业网络控制架构软件系统用于根据任务设计网络控制切料产线，并能用工业网络控制仿真软件进行仿真和验证；生产管理监控系统（人机界面）用于根据生产线任务制定相关必要的信息要素，并自动记录相关数据，比如操作者、加工任务、原料、成品等等信息。
二、任务要求
根据任务书功能要求进行系统方案设计，完成后填写设备选型设计表。
根据系统方案设计完成器件的选型、安装、电气线路连接并进行参数配置和测试。施工过程应符合相关电气施工规范的国家和行业标准。
根据任务要求操作虚拟仿真编程软件，对各个部件进行搭建，并按照工艺流程，将各部件进行联机运行。
根据任务要求编写PLC、触摸屏等程序完成下载至PLC、触摸屏并进行调试使其实现并达到任务要求。
根据系统报警或故障信息，检测到故障出处，并按规范排除故障使其恢复正常。
根据任务要求，通过MES系统下达任务指令完成任务内容。
编写《竞赛总结》，保存到“D:\第二赛程\赛位号”等等。
三、竞赛内容
模块一：工业网络智能控制与维护系统工业网络设计
任务1：系统方案设计
根据任务需求设计系统方案，填写设计方案要素表，包括主要元件的选型、功能描述和位置布局，完成后填写设备选型设计表。
表1 系统元器件选型设计表
序号 设备名称 选用型号 功能描述 位置布局
任务2：绘制拓扑图
（1）采用工业网络控制设计软件进行绘制，包括根据设计方案中确定的设备进行选型、组网，完成虚拟系统的搭建。
（2）使用网络拓扑图设计软件设计整个网络架构拓扑图，完成智能生产系统的边缘层，包括设备层、控制层、数据接入层），应用层、网络层的绘制。同时，在网络拓扑图中标注各设备之间所采用的工业网络通讯总线，不同工业网络通讯总线采用不同颜色线条标注。并将绘制的文件保存。
任务3：配置IP地址表
根据系统网络结构，对远程服务器，工作站运维计算机，数据管理网络中主控PLC、触摸屏，生产线PLC、伺服驱动器、扫码器和搬移机械装置等网络设备IP地址进行规划和分配。
表2 系统IP地址分配表
序号 设备名称 IP地址
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
任务4： 物理系统的安装和组网
（1）设备安装
根据设计方案和仿真结果进行部件或设备选型，如根据检测物理量选择相应传感器；根据要求的气动上料要求，选择合适的气动执行设备；根据皮带传输功能要求，选择相应的电机；根据任务书中的要求视觉检测，选择满足需求的视觉检测设备，等等，并将这些设备安装固定，要求符合相关电气施工规范的国家和行业标准。
（2）系统组网
将相关设备采用对应的通信接口和线缆进行连接，完成系统组网，如触摸屏与PLC1采用以太网通信接口进行连接；PLC1、PLC2和PLC3与信息采集单元模拟量输出端、数字输出端、电机部件之间，制作相应的连接线缆进行连接组网；同时，完成总线的通讯电路连接。安装过程中，元部件、设备安装，线缆表示和固定、线段压线等均符合工业电气相关电气施工规范的国家和行业标准。
任务5：网络参数配置和测试
根据任务书要求和设计中的要求，需要完成相关网络系统参数设定，并填写相应参数，使系统能进行网络通讯测试，要求：
（1）触摸屏采用对应的通信接口与PLC连接，使用对应的通信协议通信，并填写“系统IP地址分配表”表格；使用“对应的通信协议”将感知设备总线连接至计算机对应通信协议口。根据“通讯参数设定表”，检测设备的连通完好性，并保存测试结果。
（2）PLC之间通信可采用对应通信协议智能输入输出方式，根据设计中的要求对相关设备设定系统参数，并填写“通讯参数设定表”，使用相关通用性软件（设备厂商提供）将组态界面的“网络视图”界面和“操作模式-智能设备通信”界面保存。
（3）PLC与远程IO模块1、远程IO模块2、RFID网管控制、伺服驱动等设备部件之间采用对应通信协议的通讯方式，但要实现与远程IO模块2之间通讯，需对应通信协议划分主站模块和从站模块，并进行设备组态，设置相关属性参数。
任务6：网络控制虚拟系统仿真设计与调试
（1）虚拟系统仿真设计采用虚拟仿真编程软件，并对各个模块进行编程，其中包括根据功能进行对象、信号定义，并将信号映射到PLC中；编写PLC程序将信号映射到仿真软件中，完成相关设备的自动运行；编写PLC和触摸屏程序，实现在触摸屏中下发数据到PLC，实现相关设备模拟自动运行等等。同时还要求：
①打开设备模型库，调用与实物机构相同的设备模型；
②将调用的设备设置在安装位置，与设计方案中布局图安装位置相同；
③设置各设备仿真模型的属性，并进行输入输出IO点关联，虚拟关联应对应实际PLC等设备的输入输出连接点。
（2）虚拟系统仿真调试在虚拟仿真编程开发环境中完成，要求：
①设置虚拟仿真编程开发环境的可编程控制器模拟软件通讯参数；
②通过通信参数设置控制相关设备，实现设备模型动作完成，虚拟设备模型动作应与实际设备的动作一致；
③控制虚拟部件模型运动到指定位置，虚拟传感器模型能够正确检测并输出信号给可编程控制器模拟软件；
④在仿真系统中，按照工艺流程，将各部件进行联机运行。
模块二：工业网络智能控制与维护系统调试
人机交互界面上设有运行和调试选项，调试选项包括各工序选项，如进料、固定、切割与分拣，还包括可视化单元、工业网络和系统联调选项。每一个子选项根据环节设置子项调试项目，如切料工序，包括物料进料和传送至检测分拣位置，这两个部分均要能够单独手动调试，在每一个环节可设置相关参数。联调应该在各个单元完成后进行。
在每项任务调试前，需要编写PLC和触摸屏程序（可在仿真程序的基础上修改），通过操作触摸屏控制自动进料单元、安装单元、检测分拣单元和搬移单元的手动和自动运行。
任务1：网络系统调试
（1）网络设备上电后，判定各设备指示器是否正常；
（2）编写PLC、触摸屏等相关程序进行信号联通性测试。
任务2：进料模块调试
系统手动调试。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。
任务3：切割模块调试
（1）选择单机调试模式，选择切割模块调试。
（2）切割单元分为模拟滑台和锯片。滑台会带动锯片在产线中移动，以便完成不同的需求，该单元调试过程中，HL1以2Hz闪烁。
（3）通过触摸屏手动选择要调试的机构。
（4）选择滑台时，初始状态断电手动调节回原点SQ2，按下SB1按钮，滑台带动锯片以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，滑台停止。
（5）选择锯片时，按下SB1按钮，锯片电机以3秒间隔进行低速-高速-停止-低速-高速-停止-…，状态循环切换，锯片电机在低速运行时，HL2以2Hz闪烁点亮，锯片电机在高速运行时，HL2长亮，锯片电机停止时，HL2熄灭。按下停止按钮SB2，锯片电机停止，HL2灭。
任务4：分拣模块调试
选择单机调试模式，选择分拣模块调试。
按下SB1按钮，分拣电机启动，3秒后分拣电机停止，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。分拣模块调试过程中，HL1和HL2同时以2Hz闪烁。
任务5：系统联调
系统启动后通过触摸屏在MES系统中下达生产任务时，系统进入自动生产循环运行状态。在该状态下，选择“自动运行”选项，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。
⑥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。直到工料检测传感器检测不到物料，整个切料机系统停止。
任务6：可视化系统调试
在调试状态下，选择“可视化”选项，系统能够在自动运行情况下，实现整个系统运行状态图和相关数据显示。
任务7：故障诊断调试模拟故障调试
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”。
任务8：撰写《竞赛总结》。保存到“D:\第二赛程\赛位号”。
●贯穿整个赛项过程考核点：职业素养
考查选手操作过程中的团队协作与质量控制意识、工程思维与工匠精神等，具体包括安全规范；设施设备、工具仪器使用情况；卫生清洁情况；穿戴是否规范；工作纪律，文明礼貌等。
在任务施工过程中能正确选择设备，安全可靠地使用工具，设备安装稳固、部件均匀排布、行列对齐、间距相等、整齐美观；布线合理、所有线都装入线槽。施工完成后需对地板卫生进行打扫、对桌面进行整理、对工具设备进行还原等等。由现场裁判进行过程记录、现场评分、选手确认。
1 / 10全国职业院校技能大赛
竞赛任务书 赛题四
赛项名称： 工业网络智能控制与维护
英文名称：Intelligent Control and Maintenance
of Industrial Networks
赛项组别： 高等职业教育（学生赛）
赛项编号： GZ016
2023年全国职业院校技能大赛高职组
“工业网络智能控制与维护”赛项（学生赛）
赛题四
选手须知：
1.任务书共12页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判申请更换任务书。
2.竞赛过程配有两台编程计算机，参考资料（使用手册、使用说明书、IO变量表）以.pdf 格式放置在“E:\参考资料”文件夹下。
3.参赛团队应在 6 小时内完成任务书规定内容；选手在竞赛过程中创建的程序文件必须存储到“D:\赛位号”文件夹下，未存储到指定位置的运行记录或程序文件均不予给分。
4.选手提交的试卷不得出现学校、姓名等与身份有关的信息，否则成绩无效。
5.每一个任务的初始状态和具体测试要求根据评判要求在开赛时、任务评分前或任务评分时给定。
6.在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。
竞赛场次：第 场 赛位号：第 号
远程网络控制的农产品外观质量自动分拣
一、平台概述
本比赛项目需通过物理平台达成考察目标，平台为一条简易工业网络零部件装配检测生产线。整个生产线系统由四部分构成：工业控制网络、现场工作站、控制系统单元和感知执行单元，每个部分均配有通信系统接口，组网实现整个生产线的互联互通。现场感知执行单元配有人机交互模块（触摸屏），并应配有无线通信接口（如WIFI、FRID）或生物信息识别功能，可实现身份验证，保证系统安全和产品信息溯源。生产线软件系统包括用于生产线设计的工业网络控制架构设计系统、工业网络仿真软件和生产管理（MES）系统。控制系统单元集成包括PLC、变频器、伺服控制器、中间继电器等电气部件；感知执行单元包括各种传感器、执行部件、现场触摸控制屏、显示屏和物料仓等，集成于一个平台上，用于模仿生产制造车间现实环境。各类传感器用于感知监测物理量的状态，为系统决策与执行提供信息；各执行部件执行系统的控制命令，完成既定的动作。送料B中的工件内部植入FRID芯片，便于产品质量溯源，送料A、B模块均采用气缸推送方式，外观缺陷检测采用视觉检测，成品搬移采用三轴线性运动抓取机构。该系统能够完成送料、装配、尺寸（高度）检测和分拣、外观（视觉颜色、缺陷）检测分拣、FRID产品信息录入、合格成品搬移入库等功能。整个生产过程在生产管理（MES）系统监控下自动完成。生产线流程如图1所示。
图1工业网络零部件装配检测生产线流程
二、任务要求
根据任务书功能要求进行系统方案设计，完成后填写设备选型设计表，同时编写技术论证报告，保存到“D:\赛位号”。
总体任务是设计并利用现场提供设备组网完成一个远程网络控制下的柑橘外观质量自动检测分拣系统，其中柑橘采用塑料制品模拟件。分项任务如下：
（1）采用工业网络控制架构设计软件进行设计能完成所要求功能的系统；
（2）采用工业网络控制仿真软件调试仿真设计的系统；
（3）采用现场各模块组网、编程，实现要求的功能；
（4）编写《竞赛总结》，保存到“D:\赛位号”。
具体要求如下：
通过启动现场触摸控制器，自动录入操作者信息，系统自检、待机；
根据生产任务，通过MES系统下达生产指令，启动系统运行；
柑橘通过送料模块A和B轮流进行自动上料，并由输送带送至视觉检测位置；
视觉检测完成两个检测任务，一是缺陷检测、二是尺寸测量；
视觉检测后，柑橘通过输送带至待搬移位置；
将成品依次摆放的指定位置。搬移过程中，分别将合格大号柑橘放置在九宫仓库ABC位置，合格小号柑橘放置在GHI位置。
生产信息能够显示于大屏之上；
三、竞赛内容
模块一：工业网络智能控制与维护系统工业网络设计
任务1：系统方案设计
根据任务需求设计系统方案，填写设计方案要素表，包括主要元件的选型、功能描述和位置布局，完成后填写设备选型设计表。
表1 系统元器件选型设计表
序号 设备名称 选用型号 功能描述 位置布局
任务2：绘制拓扑图
（1）采用工业网络控制设计软件进行绘制，包括根据设计方案中确定的设备进行选型、组网，完成虚拟系统的搭建。
（2）使用网络拓扑图设计软件设计整个网络架构拓扑图，完成智能生产系统的边缘层，包括设备层、控制层、数据接入层），应用层、网络层的绘制。同时，在网络拓扑图中标注各设备之间所采用的工业网络通讯总线，不同工业网络通讯总线采用不同颜色线条标注。并将绘制的文件保存。
任务3：配置IP地址表
根据系统网络结构，对远程服务器，工作站运维计算机，数据管理网络中主控PLC、触摸屏，生产线PLC、伺服驱动器、扫码器和搬移机械装置等网络设备IP地址进行规划和分配。
表2 系统IP地址分配表
序号 设备名称 IP地址
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
任务4：网络控制虚拟系统仿真设计与调试
（1）虚拟系统仿真设计采用虚拟仿真编程软件，并对各个模块进行编程，其中包括根据功能进行对象、信号定义，并将信号映射到PLC中；编写PLC程序将信号映射到仿真软件中，完成相关设备的自动运行；编写PLC和HMI程序，实现在HMI中下发数据到PLC，实现相关设备模拟自动运行，等等。同时还要求：
打开设备模型库，调用与实物机构相同的设备模型；
将调用的设备设置在安装位置，与设计方案中布局图安装位置相同；
设置各设备仿真模型的属性，并进行输入输出IO点关联，虚拟关联应对应实际PLC等设备的输入输出连接点。
（2）虚拟系统仿真调试在虚拟仿真编程开发环境中完成，要求：
设置虚拟仿真编程开发环境的可编程控制器模拟软件PLCSIM通讯参数；
通过通信参数设置控制相关设备，实现设备模型动作完成，虚拟设备模型动作应与实际设备的动作一致；
控制虚拟部件模型运动到指定位置，虚拟传感器模型能够正确检测并输出信号给可编程控制器模拟软件；
在仿真系统中，按照工艺流程，将各部件进行联机运行。
任务5： 物理系统的安装和组网
（1）设备安装
根据设计方案和仿真结果进行部件或设备选型，如根据检测物理量选择相应传感器；根据要求的气动上料要求，选择合适的气动执行设备；根据皮带传输功能要求，选择相应的电机；根据任务书中的要求视觉检测，选择满足需求的视觉检测设备，等等，并将这些设备安装固定，要求符合相关电气施工规范的国家和行业标准。
（2）系统组网
将相关设备采用对应的通信接口和线缆进行连接，完成系统组网，如电量计量表采用RS485通信接口进行连接； LPC与信息采集单元模拟量输出端、数字输出端、气动部件、电机部件之间，制作相应的连接线缆进行组网；同时，完成ProfiBus、ProfiNet总线的通讯电路连接。安装过程中，元部件、设备安装，线缆表示和固定、线段压线等均符合工业电气相关电气施工规范的国家和行业标准。
任务6：网络参数配置和测试
根据任务书要求和设计中的要求，需要完成相关网络系统参数设定，并填写相应参数，使系统能进行网络通讯测试，要求：
（1）智能电量采集表、变频器采用RS-485总线与PLC连接，使用Modbus协议通信（RTU），并填写“RS485通讯参数设定表”表格；使用“USB转RS485”将感知设备总线连接至计算机USB口。根据“通讯参数设定表”，使用串口调试工具检测设备的连通完好性，并保存测试结果。
（2）PLC之间通信可采用ProfiNet智能输入输出方式，根据设计中的要求对相关设备设定系统参数，并填写“ProfiNet通讯参数设定表”，使用相关通用性软件（设备厂商提供）将ProfiNet组态界面的“网络视图”界面和“操作模式-智能设备通信”界面保存。
（3）PLC与远程IO模块1、远程IO模块2、RFID网管控制、伺服驱动等设备部件之间采用ProfiNet的通讯方式，但要实现与远程IO模块2之间通讯，需对ProfiBus划分主站模块和从站模块，并要求对相关设备进行GSD文件添加，并进行设备组态，设置相关属性参数； PLC与视觉系统之间采用TCP/IP的通讯方式，根据任务书要求对相关设备并进行设备组态，设置相关属性参数。
模块二：工业网络智能控制与维护系统调试
人机交互界面上HMI设有运行和调试选项，调试选项包括各工序选项，如包括送料、皮带传送、视觉检测与分拣和三轴线性运动直角搬移机构，还包括可视化单元、工业网络和系统联调选项，每一个子选项根据环节设置子项调试项目，如送料工序，包括气缸推料和输送至检测分拣位置，这两个部分均要能够单独手动调试，在每一个环节可设置相关参数。联调应该在各个单元完成后进行联调。
在每项子任务调试前，需要编写PLC和HMI程序（可在仿真程序的基础上修改），通过操作HMI控制自动供料单元、安装单元、检测分拣单元和搬移单元的手动和自动运行。
任务1：网络系统调试
（1）网络设备上电后，判定各设备指示器是否正常；
（2）使用网线测试工具进行信号联通性测试；
（3）通过三层交换机管理界面，将各三层交换机相关端口配置为组环网端口；
（4）完成各三层交换机环网参数配置，使数据能够在环网中传输
任务2：送料模块的调试
气缸手动调试。先选择送料模块A或B，当按下推料按钮时，气缸推出，当气缸到位时，指示灯亮；当按下回缩按钮时，气缸回缩，在触摸屏中的相应指示灯亮。
任务3：传输分拣模块调试
（1）电机手动调试。根据任务书所要求选择传输模块的驱动电机（步进电机驱动或变频器驱动）。在触摸屏中电机运行参数模块中，输入传输电机的传输速度、加速度、减速度参数；当按下输送带手动前进按钮时，输送带正常前进运行；当按下输送带手动后退按钮时，输送带正常后退运行；输送带运行同时，通过速度传感器检测输送带运行速度，并实施显示在触摸屏中。
（2）分拣装置手动调试。当按下分拣阻挡按钮时，当阻挡到位时，触摸屏中对应该阻挡的指示灯亮；当按下分拣放行按钮时，当放行到位时，在触摸屏中该放行到位指示灯亮。
任务3：外观检测单元调试
在调试状态下，选择视觉检测模式，当按下“视觉检测”按钮时，可以判定装配件的质量是否合格，产品合格绿灯亮，产品不合格红灯亮。
任务4：产品搬移单元调试
在调试状态下，选择产品搬移选项的取货模式，按下设置的“取货”按钮，机械搬移系统完成将货物“拾起”动作；当选择“仓储”模式，按下设置的“仓储”按钮，机械搬移系统可以实现将“拾起”的产品送到指定的仓储位置。搬移过程中，合格大号柑橘放置在九宫仓库ABC位置，合格小号柑橘放置在GHI位置。
任务5：系统联调
在调试状态下，选择“系统联调”选项，操作员使用FRID卡或其生物信息（指纹、人脸识别）进行人机交互时，系统自检待机状态；操作人员通过触摸屏在MES中下达生产任务时，系统进入自动组装生产循环运行状态。首先，送料模块A、B轮流将柑橘送到传送带上气缸回缩，传送带将柑橘送至视觉检测后，再次进行外观分拣，外观合格的柑橘被送到待搬移位置，通过三轴线性运动控制搬移机构送到指定位置，搬移过程中，合格大号柑橘放置在九宫仓库ABC位置，合格小号柑橘放置在GHI位置。
任务6：可视化系统调试
在调试状态下，选择“可视化”选项，系统能够在自动运行情况下，实现整个系统运行状态图和相关数据显示。还可实现能耗和二氧化碳排放显示。
任务7：故障诊断调试模拟故障调试
当在调试状态下，选择 “故障模拟”时，系统能够在可视化系统上显示“故障”。故障现象包括总电源故障、光电位置传感器失灵、推料气缸卡死、输送带电机掉电、搬移装置三轴电机人一个出现掉电，等等，在正常运行开始几个组装周期后，系统随机产生其中一个故障，系统停止运行，并进行声光报警，通知运维人员故障排除。
任务8：撰写《竞赛总结》。保存到“D:\赛位号”。
综合任务：职业素养
考查选手操作过程中的安全规范；设施设备、工具仪器使用情况；卫生清洁情况；穿戴规范；工作纪律，文明礼貌等。由现场裁判进行过程记录、现场评分、选手确认。
在任务施工过程中正确选择设备，安全可靠的使用工具，设备安装稳固、部件均匀排布、行列对齐、间距相等、整齐美观；布线合理、所有线都装入线槽。施工完成后需对地板卫生进行打扫、对桌面进行整理、对工具设备进行还原。全国职业院校技能大赛
赛项规程
赛项名称： 工业网络智能控制与维护
英文名称：Intelligent Control and Maintenance
of Industrial Networks
赛项组别： 高等职业教育（学生赛）
赛项编号： GZ016
一、赛项信息
赛项类别
每年赛 隔年赛（ 单数年/ 双数年）
赛项组别
中等职业教育 高等职业教育
学生赛（ 个人/ 团体） 教师赛（试点） 师生同赛（试点）
涉及专业大类、专业类、专业及核心课程
核心课程
专业大类 专业类 专业名称
（对应每个专业，明确涉及的专业核心课程）
460102数字化 生产线数字化仿真技术
设计与制造技术 数字化生产与管控技术应用
460104机械制 液压与气压传动
4601机械设计 造及自动化 工业机器人应用
制造类 460115智能光电 智能装备制造技术
制造技术 智能光电设备装调技术
460118机械装备 机电设备安装调试
制造技术 传感器与检测技术
机械装配工艺
液压与气压传动
电机与电气控制技术
可编程控制技术及应用
460201智能制
工业机器人操作与运维
造装备技术
智能制造装备安装与调试
46装备 智能装备故障诊断与维修
制造大类 智能制造单元集成应用
智能制造虚拟仿真
电气控制与可编程控制技术
4602机电设备
工业机器人编程与应用
类
机电设备装调与维护
460202机电设
机电设备故障诊断与维修
备技术
通用设备安装与维护
机电设备管理
工业网络与组态技术基础
传感器与检测技术
电气控制与可编程控制技术
460203电机与
变频与伺服控制技术
电器技术
智能制造与数字孪生技术
液压与气压传动
4603自动化类 460301机电一 液压与气动技术
1
体化技术 传感器与检测技术
电气控制线路安装与调试
机电设备装配与调试
可编程控制器技术与应用
运动控制技术与应用
机电设备故障诊断与维修
自动化生产线集成与应用
自动化生产线运行与维护
电气控制与可编程控制器
机器视觉与语音识别
智能机器人技术应用
460302智能机 工业机器人编程与操作
电技术 工业互联网与智能产线控制
物流设备智能化技术应用
数字孪生与虚拟调试
机电设备智能运维
可编程控制技术应用
变频器与伺服驱动应用
工业控制网络与通信
460303智能控
工业机器人编程与应用
制技术
机器视觉系统应用
工业数据采集与可视化
智能线数字化设计与仿真
可编程控制器技术与应用
460306电气自 自动控制系统
动化技术 工业网络与组态技术
工业机器人操作与编程
过程控制技术
集散控制系统
460307工业过
传感器及检测技术
程自动化技术
工业网络与组态技术
现场总线控制系统
对接产业行业、对应岗位（群）及核心能力
核心能力
产业行业 岗位（群）
（对应每个岗位（群），明确核心能力要求）
识读机械图、电气工程图及计算机绘图的能力
自动控制工程 机电设备机械安装与调试，电气系统选型、安装与调试
技术 能力
战略新兴
机电设备的故障诊断与维修维护能力
产业（高
生产线工程综合布线设计、施工与测试的能力
端装备）
智能制造网络 钳工操作、电工操作、常用机电设备操作、机械零部件
搭建与维护 拆装及工业网络线路布置、通信接口连接器的制作和测
试的基本技能
2
使用、维护和保养工量夹具、仪器仪表及辅助设备的能
力
正确选用继电器、接触器、开关按钮、气动元件等元器
件的能力
智能制造控制
编程调试可编程控制系统，调整变频器、步进与伺服控
系统安装调试
制系统参数的能力
与维护维修
典型云平台监控系统运行监控、数据备份与管理维护的
能力
使用计算机制图软件绘制控制原理图、简单机械图的能
力
智能制造工程 具有机器视觉系统搭建、射频识别技术应用、人机接口
技术 设置、制造执行系统运行、工业机器人应用系统集成能
力
使用手册、标准及其他与本专业有关技术资料的能力
搭建工业控制网络并实现典型通信协议转换的能力
工业互联网标识解析系统安装调试、数据采集应用、系
统运行监测的能力
工业传感器、智能控制系统、工业网络设备选型、安装、
调试与维护的能力
工业数据采集系统方案设计、数据采集分析与系统运维
工业网络集成 的能力
常用工业软件与工业互联网平台的设备管理、生产管理、
运营管理的能力
工业网络安全防护设备安装、策略配置、安全漏洞检测
及入侵检测的能力
工业互联网多场景集成应用的方案设计、安装调试、项
目管理与运行维护的能力
智能制造控制系统的设备选型、安装调试、维护维修、
系统集成等能力
智能制造产品检测、质量控制和生产过程管理的能力
智能制造单元
使用数字孪生等软件实现智能线的虚拟调试、虚实联调、
集成应用
工业数据采集与可视化应用的能力
安全生产、绿色制造、质量管理相关意识和数字技术、
信息技术的应用能力
3
二、竞赛目标
为贯彻党的“二十大”关于“推进新型工业化，加快建设制造强国、
网络强国”、“推动制造业高端化、智能化、绿色化发展”等精神，结
合国家“十四五”规划中关于“持续推进制造业数字化转型、网络化协
同、智能化变革，加快制造强国建设”等要求，特设立以工业网络智
能控制与维护所需核心技能为基础的竞赛项目，坚持立德树人根本任
务，通过“以赛促教”来推动职业教育高质量发展，增强职业教育适应
性。
赛项根据高等职业教育的教学要求和特点，发挥树旗、导航、定
标、催化作用，结合智能制造业涌现出的新技术、新产业、新业态、
新模式，精准对接装备制造业重点领域智能制造网络搭建与维护、智
能制造控制系统安装调试与维护维修、智能制造工程技术、工业网络
集成、智能制造单元集成应用等岗位教师的技术技能积累，检验高职
院校德智体美劳全面发展的高素质技术技能人才培养成效，促进装备
制造类专业教学改革，推动和深化“岗课赛证”综合育人体系建设，促
进职普融通、产教融合、科创融汇，满足产教协同育人目标，提高高
职院校学生对工业网络智能控制与维护的核心能力，推动高职院校专
业人才在培养目标、课程体系、教学条件、考核评价、师资队伍建设
上的持续改进。
三、竞赛内容
赛项以典型智能制造生产线的工业网络智能控制与维护为背景，
采用工业网络架构设计系统、自动控制和数据采集等技术完成生产线
4
系统的集成调试与维护。根据任务书要求，选手独立设计工业网络控
制系统的实施方案，包括防火墙、交换机、传感器、可编程控制器等
工业网络关键设备、安装、接线、配置与编程测试。根据不同的任务
需求，设备层能够完成供料、分拣、装配、检测、仓储等工作任务，
边缘层进行数据采集与传输，企业层利用系统运行状态图和数据看板
进行数字化监控与运维管理。
本赛项主要考察参赛选手对工业网络、自动控制、智能制造网络、
工业数据传输等知识的掌握，工业网络智能控制系统设计集成包括元
部件选型、搭建、组网、调试、数字化监控运维等的能力，以及安全
意识、工匠精神、质量与成本控制等的职业素养；考察参赛选手在工
程现场，针对实际问题的分析和处理能力、创新、创意、组织管理与
团队协调能力。
本赛项采用团体比赛方式，每支参赛队的 2名参赛选手在 6小时
内协作完成竞赛任务。主要竞赛内容如下：
任务一 工业网络智能控制与维护系统工业网络设计（5%）
根据任务书要求，设计系统的方案，采用资源可获得或共享的工
业网络架构设计软件系统，对工业网络智能控制与维护系统进行方案
设计，完成相关设备选型、网络拓扑图绘制、IP地址表编写。
任务二 工业网络组网搭建与测试（10%）
根据任务要求对工业网络智能控制与维护系统的工业网络关键
设备（智能网关、交换机、传感器、可编程控制器、伺服驱动器、电
脑工作站、远程服务器等）进行安装、布线和接线、参数配置及测试。
任务三 工业网络智能控制系统虚拟仿真与调试（30%）
5
根据任务要求对工业网络智能控制系统的各单元仿真，验证所设
计的系统是否达到任务要求。
任务四 工业网络智能控制系统调试（35%）
根据任务要求和仿真结果，对工业网络智能控制系统的各单元进
行联调，运用MES系统录入相关信息，使其按照工艺要求运行。
任务五 工业网络智能控制与维护系统智能运维（10%）
根据任务要求对工业网络智能控制与维护系统进行数据采集与
分析、显示、云端远程运维管理。
任务六 竞赛总结（5%）
梳理参赛过程，撰写竞赛总结，以 PDF格式提交，不用制作 PPT
汇报。考核选手逻辑思维与归纳总结能力等。
综合任务 职业素养（5%）
对参赛选手全过程的团队协作与质量控制意识、工程思维与工匠
精神等进行综合评价。
表 1 竞赛模块分配表
模块 主要内容 比赛时长 分值
1.工业网络架构方案设计
工业网络智
2.网络拓扑图绘制（网络设计包括安全因
能控制与维
素考虑）
护系统设
3.IP地址表编写
模块一 计、仿真和 180分钟 45分
4.工业网络智能控制系统仿真
物理系统的
5.工业网络各单元设备安装与测试
安装、组网
6.系统的布线与连接
与参数设置
7.工业网络各设备参数设置
模块二 工业网络智 1.工业网络智能控制系统编程与调试 180分钟 50分
6
能控制系统 2.工业网络智能控制系统联调
调试与智能 3.工业网络智能控制系统MES运用
运维 4.工业网络智能控制系统优化
5.工业网络智能控制系统数据采集与分析
6.工业网络智能控制系统云端远程运维管
理
7.撰写并提交竞赛总结
职业素养 5分
四、竞赛方式
（一）竞赛形式：
采用线下比赛的形式，考虑到设备购置成本，可采用多场次进行。
由赛项执委会按照竞赛流程组织各领队参加公开抽签，确定各参赛队
场次。参赛队按照抽签确定的参赛时段分批次进入比赛场地参赛。赛
场的赛位统一编制赛位号，参赛队比赛前 30分钟到赛项指定地点接
受检录，进场前 15分钟抽签决定赛位号，抽签结束后，按照抽取的
赛位号进场，然后在对应的赛位上完成竞赛规定的赛项任务。
(二）组队方式：
采用团体赛方式，每支参赛队由 2名比赛选手组成，性别不限，
选手须为高等职业院校或高等职业本科院校同校在籍学生，每队可配
指导老师 2名。原则上参赛选手经过各级选拔产生。凡在往届全国职
业院校技能大赛中获一等奖的选手，不再参加同一项目同一组别的赛
项。
（3）各省教育行政部门负责本地区参赛选手的资格审查工作，
并保存相关证明材料的复印件，以备查阅。
7
（4）2 名选手在大赛现场按照大赛任务要求，自行分工，相互
配合完成大赛任务。
五、竞赛流程
本赛项竞赛 3天，竞赛日程表如下表所示（具体的竞赛日期由全
国职业院校技能大赛执委会及赛区执委会统一规定），各参赛队按照
竞赛流程图完成竞赛，竞赛日程如下表所示。
注明：如果采用多场次，需要设计场次竞赛日程表。
表 2 竞赛日程表
日期 时 间 内 容 地 点 人 员
报到、酒店入住、赛事相关资
8:00-14:00 住宿酒店 参赛队
料领取
领队、专家组长、
第 14:30-15:30 领队会（领队必须参加） 学校报告厅 裁判、监督长
一
领队、专家组长、
天 15:30-16:00 比赛场次抽签 学校报告厅 裁判、监督长
参赛队伍前往比赛场地熟悉环
16:00-17:00 竞赛场地 裁判、参赛队境
17:00 封闭赛场 竞赛场地 裁判、监督长
7:30-8:00 竞赛相关人员到达竞赛场地并 一次加密裁判、竞赛场地
完成参赛队检录（一次加密） 工作人员、监督
竞赛队伍抽签（二次加密） 二次加密裁判、
8:00-8:20 竞赛场地赛前准备，进入赛场 工作人员、监督
题目发放、宣布竞赛注意事项、
裁判长、裁判、
8:20-8:30 选手进入赛位、检查赛位设备及 竞赛场地 工作人员、监督
第 耗材
二 裁判长、裁判、
8:30-11:30 竞赛选手完成竞赛任务 竞赛场地天 技术人员、监督
11:30-12:30 参赛队、裁判午餐及休息 竞赛场地
裁判长、裁判、
12:30-15:30 竞赛选手完成竞赛任务 竞赛场地 技术人员、监督
参赛选手在指定区域待命。裁判 裁判长、裁判、
15:30-18:30 竞赛场地组评分 监督、仲裁
20:30-22:30 恢复场地 竞赛场地 技术人员
8
日期 时 间 内 容 地 点 人 员
指导老师、参赛
第 9:30-10:30 队、裁判组、监大赛闭赛式 学校报告厅
三 督组、专家组、
天 工作人员等
12:00-17:00 返程 住宿酒店
竞赛流程如下图所示：
佩戴大赛组委会颁发的胸卡，在规定时间及指定地点，向检
录工作人员提供选手证（参赛证）、教师证、身份证证件，
通过检录进入赛场。
一次抽签加密确定参赛编号
二次抽签加密确定赛位号
参赛选手检查设备、任务要求，裁判长宣布比赛开始，
选手进行比赛
若竞赛过程中出现设备故障时，参赛选手应提请裁判及现场技术支持到比赛
赛位处确认原因，对于确因设备自身故障而耽误的时间，由大赛裁判组将该
参赛队的比赛时间酌情增补，补时时间最多不超过 5分钟；如非设备自身故
障，则不予考虑
比赛结束前 15分钟，裁判长提醒比赛即将结束
参赛队完成比赛结果提交后，参赛选手签字确认；在工作
人员引导下离开赛场，比赛结束
图 1竞赛流程
六、竞赛规则
（一）选手报名
9
1.参赛选手须为高等职业院校或高等职业本科院校同校在籍学
生。
2.各地区选手资格审查工作由省级教育行政部门负责。大赛执委
会办公室行使抽查的权利。
（二）熟悉场地
竞赛前一天，各参赛队在赛项承办校与裁判长的组织下有序熟悉
场地。
（三）入场规则
1.参赛队应提前 30分钟到达赛场检录，接受工作人员对选手身
份、资格和有关证件的核验，选手不得将手机、移动存储设备等与竞
赛无关的物品带入赛场。
2.比赛前参赛队二次加密确定的当前场次各参赛队赛位，不得擅
自变更、调整。
3.比赛开始 30分钟后不得入场。
（四）赛场规则
1.选手进入赛场后，必须听从现场裁判的统一指挥。
2.比赛过程中如有竞赛题目文字不清、软硬件环境故障的问题时，
可向裁判员询问。
3.比赛过程中，应对计算机数据实时保存，避免意外情况造成数
据丢失。
4.比赛过程中因故终止比赛或提前完成工作任务需要离场，应报
告现场裁判，在赛场记录表的相应栏目填写离场时间、离场原因并由
现场裁判签名和学生签赛位号确认。
10
5.比赛过程中，严重违反赛场纪律影响他人比赛者，违反操作规
程不听劝告者，有意损坏赛场设备或设施者，经现场裁判报告裁判长，
经赛区执委会主任同意后，由裁判长宣布取消其比赛资格。
（五）离场规则
1.比赛结束信号给出，由裁判长宣布终止比赛。
2.裁判长宣布终止比赛时，选手（包括需要补时的选手）除可进
行保存计算机数据的操作外，应停止完成工作任务的操作。现场裁判
组织、监督选手退出赛位。按裁判长指令，统一离开赛场。
（六）成绩评定
1.评分裁判叫到赛位号的选手，进入赛场，与评分裁判一起评定
任务完成情况。
2.完成成绩评定的选手，应整理赛位环境，使之符合职业规范。
3.完成成绩评定后的选手，离开赛场和指定休息场所。
（七）成绩公布
赛项成绩解密汇总后，经裁判长、监督仲裁组长签字，在赛项执
委会指定的地点，以纸质形式向全体参赛队进行公布。
（八）其他
1.其它未尽事宜，将在竞赛指南或领队会向各领队做详细说明。
七、技术规范
（一）专业知识及技能要求
应具备工业现场总线、网关数据采集技术、机电一体化技术、工
业机器人技术、电气自动化技术、智能制造装备技术、PLC 控制技
11
术、伺服控制技术、电机驱动技术、工业传感器技术、气压传动技术、
组态控制技术、智能识别技术、工业软件技术、云平台技术、MES
应用技术等方面的知识。
应具备根据项目需求，在规定的时间内利用专业工具和软件，对
竞赛现场环境中部署的网络项目进行分析、设计、连接、调试和维护；
对网络中的服务器和客户端进行相应配置，实现全网的互联互通，并
保障网络安全的能力。
应具备系统方案规划、设备安装、电气连接、程序编写、功能调
试、运行维护、故障排除、系统优化等方面分析问题和解决问题的能
力，以及应用新技术、新方法提升设备性能或功能的创新能力。
（二）技术标准和技术规范
1.技术标准
（1）电气技术用文件的编制（GB/T 6988.1-2008）
（2）电气简图用图形符号（GB/T 4728.1-2005）
（3）电气设备用图形符号（GB/T 5465.2-2008）
（4）物联网术语（GB/T 33745-2017）
（5）工业机器人编程和操作图形用户接口（GB/T 19399-2003）
（6）工业机器人用于机器人的中间代码 （GB/Z 20869-2007）
（7）装配钳工国家职业标准（职业编码 6-05-02-01）
（8）工具钳工国家职业标准（职业编码 6-05-02-02）
（9）维修电工国家职业标准（职业编码 6-07-06-05）
（10）机械设备安装工国家职业标准（职业编码 6-23-10-01）
（11）电气设备安装工国家职业标准（职业编码 6-23-10-02）
12
（12）电工国家职业标准（职业编码 6-31-01-03）
（ 13）物联网安装调试员国家职业技能标准（职业编码
6-25-04-09）
（14）物联网工程技术人员国家职业技术技能标准（职业编码
2-02-10-10）
（15）数字化管理师国家职业技术技能标准（职业编码 2-02-30-11）
（16）工业互联网工程技术人员国家职业技术技能标准（职业编
码 2-02-10-13）
2.技术规范
（ 1）电气装置安装工程低压电器施工及验收规范（GB
50254-2014）
（2）综合布线系统工程设计规范（GB 50311-2016）
（3）物联网总体技术智能传感器接口规范（GB/T 34068-2017）
（4）物联网参考体系结构（GB/T 33474-2016）
（5）基于以太网技术的局域网（LAN）系统验收测试方法（GB/T
21671-2018）
（ 6 ） 信 息 安 全 技 术 - 网 络 安 全 等 级 保 护 基 本 要 求
（GB/T22239-2019）
（7）工业环境用机器人安全要求（GB11291.1-2011）
（8）基于 PROFIBUS DP 和 PROFINET IO 的功能安全通信行
规-PROFIsafe （GB/Z 20830-2007）
（9）工业通信网络 现场总线规范 第 2部分: 物理层规范和服
务定义（GB/T 16657.2-2008）
13
（10）工业通信网络 现场总线规范 类型 10: PROFINET IO 规
范第 3部分: PROFINET IO 通信行规（GB/Z 25105.3-2010）
（11）制造业信息化技术术语（GB/T 18725-2008）
（三）其它
未尽事宜，将在竞赛指南或领队会向各领做详细说明。
八、技术环境
（一）竞赛环境
1.竞赛场地平整、明亮、通风良好，场地采光良好，四周无太阳
直射，照明条件优良，可保证赛位在比赛期间稳定的光源环境。
2.赛场规划独立参观通道和体验区域，不得影响竞赛正常进行。
3.赛项设置合理数量监控，保证无死角全覆盖所有赛位和人员活
动范围。
4.赛场设置裁判室、保密室、统分室、医疗站等工作场所。
5.赛场放置灭火器。
6.单个赛位的竞赛场地不小于 15m2（3m×5m），标明竞赛赛位
号，有明显区域划分，除了参赛赛位，还应准备 2个备用赛位、1个
裁判培训赛位。赛场面积应不低于 800m2。
7.每个竞赛赛位配备竞赛平台 1套，编程电脑 2台，凳子 2把，
网线制作及测试工具 1套，安全帽 2个，护目镜 2个，文具及清扫工
具 1套。
8.赛场设置备用电源，每个竞赛赛位分 2路独立电源供电，一路
是提供竞赛设备供电口 1个（220V-10kW），另一路是提供编程电脑
14
用供电口 2个（220V-1kW，提供 UPS）。
（二）技术平台
平台以工业网络智能控制为核心，主要由防火墙、无线路由器、
网管型交换机、非网管型交换机、工业级双频无线接入点、工业级双
频无线客户端、PLC、触摸屏、智能电表、温湿度传感器、工业传感
器、伺服电机、机械搬移装置、计算机、仿真软件等工业常用软硬件
模块组成。
主要模块参数如下：
1.防火墙：至少 3个 RJ45端口，支持安全等策略配置和 ARP防
护。
2.无线路由器：分布式WI-FI传输，支持 APP和WEB页面管理。
3.网管型交换机：兼容 Modbus-TCP、Ethernet/IP、PROFINET
等协议，可实现透明数据传输。支持 ERPS环 协议、支持 RPL配
置。
4.工业级双频无线客户端：工作模式包含 Client、Client-Router。
5.PLC：支持 PROFINET、TCP/IP、Modbus-TCP、Modbus-RTU
等通信。
6.触摸屏：具有输入/输出字段、图形、趋势曲线、柱状图、文本
和位图等要素，支持Modbus-TCP、Ethernet/IP、PROFINET等协议。
7.伺服控制系统：支持 Ethernet/IP、PROFINET等协议。
8.仿真软件：支持 OPC、TCP/IP、PROFINET、Modbus-TCP等
多种常用工业通信协议，可将传感器数据与外部控制数据实现实时通
15
信。支持与 PLC、单片机、机器人控制器等多种真实控制设备的通信
与联调。
九、竞赛样题
本赛项采用实际操作的形式，在一套竞赛平台上，分两个阶段，
让参赛选手完成工业网络智能控制与维护系统的网络设计与仿真、组
网搭建与调试、运行和数据采集、存储和系统运行状态显示、运维等
比赛内容。竞赛样题题型如下：
表 3赛项技能模块汇总
Intelligent Control and
工业网络智能控制与
赛项名称 英语名称 Maintenance of
维护 Industrial Networks
赛项编号 GZ016 归属产业 高端装备
赛项组别
中等职业教育 高等职业教育
学生赛（ 个人/ 团体） 教师赛（试 学生赛（ 个人/ 团体） 教师赛
点） 师生同赛（试点） （试点） 师生同赛（试点）
模块数量
技
模 能 评
权重占 竞赛
块 竞 技术技能 专业知识能力要 对应核心课 分
比 时间
序 赛 要点 求 程
（%） （min 方）
号 内 法
容
工 根据任务
业 设计系统
网 方案，在工
智能制造装备技
络 业互联网
术、网关数据采 工业网络与 结
模 智 架构系统
集技术、网络安 组态技术基 果
块 能 上搭建虚 5% 180
1 全技术、物联网 础、现场总 评控 拟系统，对
平台技术、工业 线控制系统 分
制 工业网络
现场总线
与 相关设备
维 进行选型
护 并绘制网
16
系 络拓扑图，
统 编写 IP 地
工 址表
业
网
络
设
计
工 智能制造装备技
业 根据网络 术、网关数据采
工业网络与
网 拓扑图，对 集技术、物联网
组态技术基 结
络 系统中相 应用软件技术、
础、现场总 果
组 关设备进 网络工程技术、 10%
线 控 制 系 评
网 行安装、组 物联网平台技
统、机电设 分
与 网和参数 术、电工电子技
备安装调试
测 配置、测试 术、工业现场总
试 线
工
业
生产线数字
网
化 仿 真 技
络
对工业网 术、智能制
智 智能制造装备技
络智能控 造 虚 拟 仿
能 术、工业控制技 结
制系统进 真、智能制
控 术、工业传感器 果
行仿真，包 造与数字孪 30%
制 技术、组态控制 评
括仿真程 生技术、数
系 技术、数字孪生 分
序编写和 字孪生与虚
统 技术
调试 拟调试、智
虚
能线数字化
拟
设计与仿真
仿
真
机电一体化技 数字化生产
工 术、机电设备技 与管控技术
业 术、工业机器人 应用、液压
网 技术、智能制造 与 气 压 传
在仿真程
络 装备技术、工业 动、传感器
序的基础
智 控制技术、运动 与 检 测 技 结
模 上进行系
能 控制技术、伺服 术、电机与 果
块 统调试，包 35% 180
2 控 驱动技术、工业 电气控制技 评括程序优
制 传感器技术、气 术、可编程 分
化、联调等
系 压传动技术、组 控制技术及
工作。
统 态控制技术、智 应用、智能
调 能识别技术、工 制造装备安
试 业现场总线、 装与调试、
MES应用技术 智能制造单
17
元集成应用
工
业
网
络
对设计搭
智 机电一体化技 智能装备故
建的系统
能 术、机电设备技 障诊断与维
进行运行，
控 术、电气自动化 修、工业网
采集数据 结
制 技术、智能制造 络与组态技
并分析分 果
与 装备技术、工业 术基础、机 10%
析，同时进 评
维 控制技术、气压 电设备故障
行运行状 分
护 传动技术、智能 诊 断 与 维
态显示以
系 识别技术、物联 修、机电设
及远程维
统 网应用软件技术 备智能运维
护管理
智
能
运
维
竞 结
赛 参赛选手梳理整个比赛过程，归纳撰写总结 5% 果
总 报告，反思不足持续改进。 评
结 分
全过程的职业素
团队协作
养及其具备的生
与质量控 过
产安全规范性、 工程素养
职业 制意识、工 程
环境保护合理 课程 5% ——
素养 程思维与 评
性、设备操作规
工匠精神 分
范性等进行综合
等
评价
十、赛项安全
（一）比赛环境
1.执委会须在赛前对赛场、住宿和交通保障进行考察，并对安全
工作提出明确要求。承办单位赛前须按照执委会要求排除安全隐患。
2.赛场周围设立警戒线，要求所有参赛人员必须凭执委会印发的
有效证件进入场地，防止无关人员进入发生意外。
3.严格控制与参赛无关的各类危险品进入比赛场地。
18
（二）生活条件
1.比赛期间，原则上由执委会统一安排参赛选手食宿。
2.比赛期间安排的住宿地应具有宾馆/住宿经营许可资质。
3.大赛期间观摩活动安全由执委会负责。
（三）组队责任
1.参赛单位须为选手购买大赛期间的人身意外伤害保险。
2.各代表队组成后，须制定相关制度，对所有选手、指导教师进
行安全教育。
（四）应急处理
比赛期间发生意外事故，发现者应第一时间报告执委会，同时采
取措施避免事态扩大。执委会应立即启动预案予以解决并报告组委会。
赛项出现重大安全问题可以停赛，是否停赛由执委会决定。
（五）处罚措施
1.因参赛队原因造成重大安全事故的，取消其获奖资格。
2.参赛队有发生重大安全事故隐患，经工作人员提示、警告无效
的，可取消其继续比赛的资格。
3.工作人员违规的，按照相应制度追究责任。情节恶劣并造成重
大安全事故的，由司法机关追究相应法律责任。
十一、成绩评定
依据参赛选手完成的情况实施综合评定，采取裁判组与参赛选手
在竞赛结束后面对面的公开评分方式。评定依据结合国家及行业的相
19
关标准和规范，全面评价参赛选手职业能力的要求，本着“科学严谨、
公正公平、可操作性强”的原则制定评分标准。
（一）评分标准
根据赛题的竞赛内容设置评分标准，主要考察选手的基本知识，
职业技能和职业素养等，具体评分标准见表 4，评分细则以最终的赛
题评分表为准。
表 4 评分标准表
评分
竞赛内容 评分内容 配分 知识点、技能点
方式
工业网络智
工业网络设 工业网络智能控制与维护系统进行网络
能控制与维 结果
备选型与方 5 方案设计，工业网络设备选型，网络拓
护系统工业 评分
案设计 扑图绘制，IP地址表编写
网络设计
对工业网络智能控制与维护系统的工业
工业网络关 网络关键设备（智能网关、三层交换机、
键设备安装 5 智能传感器、可编程控制器、PLC 结果、伺
评分
与测试 服驱动器、电脑工作站、服务器）进行
工业网络组
安装、接线及测试
网搭建与测
对工业网络智能控制与维护系统的工业
试
工业网络关 网络关键设备（智能网关、三层交换机、
5 PLC 结果键设备参数 智能传感器、可编程控制器、 、伺
评分
设置与测试 服驱动器、电脑工作站、服务器）进行
参数配置及测试
工业网络智
对工业网络智能控制系统的各单元模型
能控制系统 10 结果进行仿真设计（调用 “机电对象”、生成
模型仿真设 “ 评分信号”）
计
工业网络智
工业网络智
能控制系统 对工业网络智能控制系统的各单元模型
能控制系统 10 PLC 结果虚拟仿真设 进行仿真程序编写和虚拟调试（ 、
仿真程序设 评分
计与调试 HMI和通讯程序的编写和调试）
计
工业网络智 对工业网络智能控制系统的模型进行仿
能控制系统 10 结果真调试，使其按照工艺要求仿真运行（联
评分
虚拟调试 调、优化）
工业网络智 对工业网络智能控制系统单元在仿真程
结果
工业网络智 能控制系统 10 序的基础上进行程序优化设计、调试，
评分
能控制系统 编程和调试 使其按照工艺要求运行
调试 工业网络智 10 对工业网络智能控制系统进行通讯程序 结果
能控制系统 设计、联调，使其按照工艺要求运行 评分
20
联调
工业网络智
7 对工业网络智能控制系统进行联调程序 结果能控制系统
优化，使其按照工艺要求运行效率更快 评分
优化
工业网络智
8 应用工业网络智能控制的MES系统， 结果能控制系统
MES 进行订单的下发和生产 评分应用
工业网络智
能控制系统 5 参赛选手根据任务要求对工业网络智能 结果
工业网络智 数据采集与 控制与维护系统进行数据的提取和分析 评分
能控制与维 分析
护系统智能 工业网络智
运维 能控制系统 5 参赛选手根据任务要求对工业网络智能 结果
云端智能运 控制与维护系统进行远程运维管理 评分
维管理
5 将参赛项目转化为教学项目，开发教学 结果案例开发
案例 评分
5 团队协作与质量控制意识、工程思维与 过程职业素养
工匠精神等 评分
（二）评分方式
1.裁判组成
裁判组由 35人组成，裁判长 1名，加密、解密裁判 2名，现场
裁判及评分裁判 32名。
加密裁判：负责组织参赛队伍（选手）抽签，对参赛队信息、抽
签代码等进行加密；
现场裁判：按规定做好赛场记录，维护赛场纪律，评定参赛队的
过程得分；
评分裁判：负责对参赛队提交的比赛结果按评分表评定成绩。
裁判要求见表 5。
表 5 裁判要求
序 专业技 专业技术职称（职
知识能力要求 执裁、教学、工作经历 人数
号 术方向 业资格等级）
熟悉 PLC、 具有省市级相关赛项执裁
1 自动化 HMI 副高及以上职称或、运动控 经历，从事自动化专业教学 8
类专业 技师及以上等级
制、传感器等 工作或企业工作经历
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知识
工业机 熟悉工业机器 具有省市级相关赛项执裁
2 副高及以上职称或器人专 人软硬件操作 经历，从事工业机器人专业 8
技师及以上等级
业 和仿真 教学工作或企业工作经历
具有省市级相关赛项执裁 副高及以上职称或
3 通信专 熟悉网络结 经历，从事通讯专业教学工 技师及以上等级 8
业 构，网络设备
作或企业工作经历
数字化 具有省市级相关赛项执裁
4 熟悉数字化设 副高及以上职称或设计相 经历，从事数字化专业教学 8
计软件，仿真 技师及以上等级
关专业 工作或企业工作经历
MES 具有省市级相关赛项执裁5 相 熟悉MES的部 经历，从事MES 副高及以上职称或工作或企 4
关专业 署和运行 技师及以上等级
业工作经历
2.成绩评分与产生方法
（1）评判记分采用纸质记分与信息化相结合方式，过程评分由
裁判在纸质文件进行评分记录，也可以利用竞赛信息系统作为竞赛评
价工具，选手信息、赛程安排、评分标准、分数统计、各项成绩排名，
均实现数字化。
（2）采取现场操作评价方式依据客观数据评判的，由裁判长按
3名裁判员一组组成评判小组，每名裁判员按照“0-3”4个分数等级（0
分为不符合技能要求，1分为基本符合技能要求，2分为符合技能要
求，3分为超出技能要求）独立评判，如 3名裁判员之间的评判结果
差距超出 1个分数等级，则重新进行评判。
（3）选手与裁判共同对功能实现部分的评价项目进行结果评分。
运行过程中不得用手帮忙；出现卡塞、掉落等情况，给予第二次评分
机会，否则评分到此结束。
（4）裁判按照评分表对各评价项目进行结果评分，职业素养部
分进行全过程评分。其中主观评分由多名评分裁判依据评分表，对参
赛选手提交的竞赛总结进行评分，去掉一个最高分和一个最低分后，
平均分为该部分得分。
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（5）在竞赛时段，参赛选手有不服从裁判、扰乱赛场秩序等行
为情节严重的，取消参赛队评奖资格。有作弊行为的，取消参赛队评
奖资格。裁判宣布竞赛时间到，选手仍强行操作的，取消参赛队奖项
评奖资格。
（6）选手有下列情形，需从比赛成绩中扣分：
①违反比赛规定，提前进行操作或比赛终止仍继续操作的，由现
场裁判员负责记录，并酌情扣 1-5分。
②在竞赛过程中，违反赛场纪律，由裁判员现场记录参赛选手违
纪情节，依据情节扣 1-5分。
③在完成工作任务的过程中违反操作规程或因操作不当，造成设
备损坏或影响其他选手比赛的，扣 5-10分；因操作不当导致人身或
设备安全事故，扣 10-20分；情况严重者报赛项执委会批准，由裁判
长宣布终止该选手的比赛，竞赛成绩以 0分计算。
④损坏赛场提供的设备，污染赛场环境等不符合职业规范的行为，
视情节扣分。
（三）成绩审核与公布
1.抽检复核
（1）为保障成绩评判的准确性，监督仲裁组对赛项总成绩排名
前 30%的所有参赛队伍（选手）的成绩进行复核；对其余成绩进行抽
检复核，抽检覆盖率不得低于 15%。
（2）监督仲裁组需将复检中发现的错误以书面方式及时告知裁
判长，由裁判长更正成绩并签字确认。
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（3）复核、抽检错误率超过 5%的，则认定为非小概率事件，裁
判组需对所有成绩进行复核。
2.解密
裁判长正式提交赛位（竞赛作品）评分结果并复核无误后，加密
裁判在监督人员监督下对加密结果进行逐层解密。各赛项可根据需要
采取正向解密或逆向解密。
以逆向解密为例：先根据二次加密记录表，以赛位号从小到大为
序，确定其对应的参赛编号，再根据一次加密记录表，确定对应的参
赛队。
赛位号 参赛编号 参赛队
1
2
3
4
5
3.公示
记分员将解密后的各参赛队成绩汇总成最终成绩单，经裁判长、
监督仲裁组长签字后进行公示。公示时间为 2两小时。成绩公示无异
议后，由仲裁组长在成绩单上签字，并在闭赛式上公布。
十二、奖项设置
（一）排名方式
按比赛成绩从高分到低分排列参赛队的名次。如竞赛成绩相同时，
工业网络智能控制与维护系统智能运维评分项的成绩高的名次在前；
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如果工业网络智能控制与维护系统智能运维评分项的成绩相同，则工
业网络智能控制系统调试评分项的成绩高的名次在前；如果以上两项
均相同时，则工业网络智能控制系统虚拟仿真设计与调试的成绩高的
名次在前；如果以上三项均相同时，工业网络组网搭建与测试的成绩
高的名次在前；如果以上四项均相同时，工业网络智能控制与维护系
统工业网络设计的成绩高的名次在前；如上述均相同时，比赛完成用
时少的名次在前。
（二）参赛选手奖励
本赛项设置团体一、二、三等奖，以赛项实际参赛队总数为基数，
一、二、三等奖获奖比例分别为 10%、20%、30%（小数点后四舍五
入）。获得一等奖的参赛队的指导教师授予“优秀指导教师奖”。
十三、赛项预案
（一）竞赛平台相关预案
1.竞赛前 1周，竞赛平台按照赛项专家组要求进入赛场，并进行
满负荷动作测试连续 24小时，确保零故障。
2.竞赛现场提供 2台备用设备，在竞赛设备出现故障无法短时间
恢复时，由裁判长确认启动备用设备。
3.竞赛现场为电脑提供专用 UPS电源，保证意外断电情况下电脑
可正常工作 10分钟以上。
4.赛位电脑配置统一，并在竞赛现场提供足够数量的备机。
5.竞赛现场确保提供充足技术人员，辅助裁判确认竞赛设备和电
脑状态，保障竞赛顺利进行。
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（二）赛场环境相关预案
1.竞赛现场配置专业电工维修人员，保障供电正常。
2.竞赛现场配置安全通道，当出现火情或其他灾害情况，工作人
员应立即向保卫组汇报，保卫组要火速到达现场指挥人员疏散到安全
区域并及时处置现场状况。
3.竞赛现场配置医保组，当出现人员受伤时做到及时救护。
4.发生突发事件时，全体人员必须听从指挥，不得顶撞、拖延或
临时逃脱。安全出口执勤人员，接到指令后立即打开出口门，疏导参
赛人员有序撤离现场。
5.比赛期间发生意外事故，发现者应在第一时间报告大赛执委会，
同时采取措施，避免事态扩大。大赛执委会应立即启动预案予以解决
并向大赛组委会报告。出现重大安全问题可以停赛，是否停赛由大赛
组委会决定。
十四、竞赛须知
（一）参赛队须知
1.各省在组织参赛队时，为参赛选手购买大赛期间的人身意外伤
害保险。
2.各省参赛队组成后，制定相关安全管理制度，落实安全责任制，
确定安全责任人，签订安全承诺书，与赛项责任单位一起共同确保参
赛期间参赛人员的人身财产安全。
3.参赛队按照大赛赛程安排，凭大赛执委会颁发的参赛证和有效
身份证件参加比赛及相关活动。
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4.参赛队应遵守赛项承办院校的疫情防控要求。未携带医院有效
证明的有发热症状的选手不得进入考场，并按规定报送防控办、后勤
保障组，及时送至当地发热门诊就诊。
（二）参赛选手须知
1.严格遵守技能竞赛规则、技能竞赛纪律和安全操作规程，尊重
裁判和赛场工作人员，自觉维护赛场秩序。
2.佩带参赛证件及穿着统一服装进入比赛场地，穿着具备绝缘标
志的电工鞋（自备），并接受裁判的检查，服装上不得有学校、省份
标识。
3.进入赛场前须将手机等通讯工具交赛场相关人员妥善保管。参
赛选手请勿携带与竞赛无关的电子设备、通讯设备及其他资料与用品
进入比赛场地。
4.严格遵守赛事时间规定，准时抵达检录区，提供参赛队选手的
身份证、参赛证，缺一不可，在开赛 30分钟后不准入场，开赛后未
经允许不得擅自离开赛场。
5.竞赛结束时间到，应立即停止一切竞赛内容操作，不得拖延。
竞赛完成后按裁判要求迅速离开赛场，不得在赛场内滞留。
6.参赛选手须在确认竞赛内容和现场设备等无误后开始竞赛。在
竞赛过程中，如有疑问、设备软件故障、身体不适等情况出现，参赛
选手应举手示意。
7.在比赛过程中，参赛选手由于操作失误导致设备不能正常工作，
或造成安全事故不能进行比赛的，将被终止比赛。
8.选手在比赛过程中、结束后均不得损毁、丢弃、销毁与比赛相
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关的原料、辅料、工具、图纸等，比赛结束后、评分期间以及评分结
束后也不得更改、删除、销毁机台设备中原有的及作答的程序、数据、
文件等一切影响评分结果的相关资料、以及经专家组认定的与比赛相
关的其他文档材料，以备成绩复核使用，否则取消选手比赛资格，比
赛成绩以零分计。
9.在竞赛期间，未经执委会的批准，参赛选手不得接受其他单位
和个人进行的与竞赛内容相关的采访。参赛选手不得将竞赛的相关信
息私自公布。
（三）工作人员须知
1.配合裁判完成竞赛过程相关工作，严格遵守竞赛规章制度，文
明礼貌，认真做好服务工作。
2.所有工作人员必须统一佩戴由大赛执委会签发的相应证件，着
装整齐，赛场除现场工作人员以外，其他人员未经允许不得进入赛场。
3.新闻媒体等进入赛场必须经过大赛执委会允许，并且听从现场
工作人员的安排和管理，不能影响竞赛进行。
十五、申诉与仲裁
（一）各参赛队对不符合赛项规程规定的设备、工具、材料、计
算机软硬件、竞赛执裁、赛场管理及工作人员的不规范行为等，可向
赛项仲裁工作组提出申诉。
（二）申诉主体为参赛队领队。
（三）申诉启动时，参赛队以该队领队亲笔签字同意的书面报告
的形式递交赛项仲裁工作组。报告应对申诉事件的现象、发生时间、
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涉及人员、申诉依据等进行充分、实事求是的叙述。非书面申诉不予
受理。
（四）提出申诉应在整个赛项比赛结束后 2小时内提出。超过 2
小时不予受理。
（五）赛项仲裁工作组在接到申诉报告后的 2小时内组织复议，
并及时将复议结果以书面形式告知申诉方。申诉方对复议结果仍有异
议，可由省领队向仲裁委员会提出申诉。仲裁委员会的仲裁结果为最
终结果。
（六）申诉方不得以任何理由拒绝接收仲裁结果；不得以任何理
由采取过激行为扰乱赛场秩序；仲裁结果由申诉人签收，不能代收；
如在约定时间和地点申诉人离开，视为自行放弃申诉。
十六、竞赛观摩
（一）观摩安排
1.采用现场观摩形式。
2.赛场开放时间、开放范围由裁判长根据现场实际情况决定。
3.比赛现场合理安装摄像头，实况转播比赛全过程，供领导、嘉
宾、领队、教练和部分学生代表在休息室收看。
（二）观摩现场要求
1.携带有效证件，听从工作人员指挥，遵守赛场秩序，服从赛场
工作人员的引导和安排。
2.观摩人员要在指定区域观摩，切忌越过设置的警戒线。
3.观摩人员不得携带通讯及录像设备。
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4.在赛场观摩比赛时不要大声喧哗，不要拥挤推搡，以免影响比
赛正常进行。
5.观摩人员不得同参赛选手、裁判交流，不得传递信息，不得采
录竞赛现场数据资料，不得影响比赛的正常进行。
6.赛场内严禁吸烟，严禁携带易燃易爆物品入场。如遇特殊情况，
服从大赛统一指挥。
十七、竞赛直播
1.直播方式：赛场内部署无盲点录像设备，实时录制并播送赛场
情况；赛场外设大屏幕或投影，同步显示赛场内竞赛状况；适当使用
网上直播系统。
2.直播安排：开、闭赛式安排专人完成采访及拍摄工作，竞赛过
程中安排专人保障竞赛过程直播正常运行。
3.直播内容：多机位拍摄开、闭赛式，制作优秀选手采访、优秀
指导教师采访、裁判专家点评和企业人士采访视频资料，突出赛项的
技能重点与优势特色。为宣传、监督仲裁、资源转化提供全面的信息
资料。
十八、赛项成果
参照《全国职业院校技能大赛制度汇编》的有关要求，制定赛项
赛后教学资源转化方案。在大赛执委会的领导与监督下，赛后 30日
内向大赛执委会办公室提交资源转化方案，在计划时间内完成资源转
化工作。大赛资源成果转化方案见表 6。
（一）资源转化的主要内容
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1.竞赛样题、试题库；
2.竞赛技能考核评分规则；
3.考核环境描述；
4.竞赛过程视频记录；
5.裁判、专家点评；
6.优秀选手、指导教师访谈；
7.企业人士采访；
8.竞赛设备相关技术资料；
9.竞赛教学用手册、课件等资源。
（二）资源转化基本方案与呈现形式
资源转化成果按照行业标准、契合课程标准、突出技能特色、展
现竞赛优势，形成满足职业教育教学需求、体现先进教学模式、反映
职业教育先进水平的共享性职业教育教学资源。资源转化成果包含基
本资源和拓展资源，充分体现本赛项技能考核特点。
1.基本资源
基本资源按照风采展示、技能概要、教学单元、教学整体资源四
大模块设置：
（1）风采展示。向大赛执委会提供专家点评视频、优秀选手/指
导教师访谈视频。向大赛执委会提供竞赛过程的全套音视频素材。赛
后即时制作画面精美、伴音动听、播放流畅、时长 15分钟左右的赛
项宣传片，以及时长 10分钟左右的获奖代表队（选手）的风采展示
片。供有影响力的媒体进行播放。
（2）技能概要。包括技能介绍、训练大纲、技能要点、评价指
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标等。
（3）教学单元。按任务模块或技能模块组织设置，包括演示文
稿、操作流程演示视频等。
2.拓展资源
在原有竞赛资源转化的基础上，再增加并形成以下成果拓展资源，
拓展资源以反映技能特色为主，应用于各教学与训练环节，支持技能
教学和学习过程，较为成熟的多样性辅助资源，具体再增加并形成以
下成果内容：
（1）建立竞赛样题及试题题库、配分表、评分表，为各学校开
展项目实训提供参考。
（2）针对大赛所涉及到的技术技能点，及竞赛过程，邀请企业
专家进行针对性的点评和辅导，指导学生技能培养及相关专业课程的
建设。
（三）资源的转化的方法
将该竞赛项目竞赛内容、竞赛过程及竞赛指导教学等资料，通过
文本、课件、视频等形式，转化成相关资源，在大赛办指定网站上进
行发布，在全国职业院校中进行共享。
（四）预期成果
表 6 大赛资源成果转化方案见表
资源名称 表现形式 资源数量 资源要求 完成时间
赛项宣传
视频 600MB 15分钟以上 赛后 30日
基本 风采 片
资源 展示 风采展示
视频 400MB 10分钟以上 赛后 30日
片
32
技能介绍
技能 文本、PPT、 2 视频 10分钟以上，文技能要点 套 赛后 30日
概要 视频 本、PPT格式规范
评价指标
竞赛设备
文本 1本 格式规范 赛后 30日
技术手册
格式规范，能覆盖设
竞赛教学
文本、PPT 1份 备所涉及到的技术技 赛后 30日
文档、PPT
能点
教学
资源 能完整展示编程调试
竞赛成果 视频 1份 完成后，设备运行的 赛后 30日
完整过程
关键技术
技能操作 视频 600MB 5个技术技能点以上 赛后 30日
讲解
1 样题、赛题、测试要赛题库 文本 套 赛后 30日
求等
拓展 优秀选手访谈 视频 1套 获奖选手采访 赛后 30日
资源 优秀指导老师访 1 获奖队伍指导教师采视频 套 赛后 30日
谈 访
企业人士访谈 视频 1套 企业专业人士采访 赛后 30日
（五）资源的技术标准
资源转化成果以文本文档、演示文稿、视频文件、图形/图像素
材和网页型资源等形式呈现，技术标准按照《全国职业院校技能大赛
赛项资源转化工作办法》规定执行。
（六）资源转化的预计完成时间
本赛项资源转化工作由本赛项执委会与赛项承办校负责，于赛后
30日内向大赛执委会办公室提交资源转化方案，半年内完成资源转
化工作。
（七）资源的提交方式与版权
制作完成的资源上传：http://www.chinaskills-jsw.org/大赛网站。各
赛项执委会组织的公开技能比赛，其赛项资源转化成果的版权由技能
大赛执委会和赛项执委会共享。
33全国职业院校技能大赛
竞赛任务书 赛题五
赛项名称： 工业网络智能控制与维护
英文名称：Intelligent Control and Maintenance
of Industrial Networks
赛项组别： 高等职业教育（学生赛）
赛项编号： GZ016
2023年全国职业院校技能大赛高职组
“工业网络智能控制与维护”赛项（学生赛）
赛题五
选手须知：
1.任务书共 13页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判申请更换任务书。
2.竞赛过程配有两台编程计算机，参考资料（使用手册、使用说明书、IO变量表）以.pdf 格式放置在“E:\参考资料”文件夹下。
3.参赛团队应在 6 小时内完成任务书规定内容；选手在竞赛过程中创建的程序文件必须存储到“D:\赛位号”文件夹下，未存储到指定位置的运行记录或程序文件均不予给分。
4.选手提交的试卷不得出现学校、姓名等与身份有关的信息，否则成绩无效。
5.每一个任务的初始状态和具体测试要求根据评判要求在开赛时、任务评分前或任务评分时给定。
6.在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。
竞赛场次：第 场 赛位号：第 号
基于工业网络控制的工件自动装配生产线
一、平台概述
本比赛项目需通过物理平台达成考察目标，平台为一条简易工业网络零部件装配检测生产线。整个生产线系统由四部分构成：工业控制网络、现场工作站、控制系统单元和感知执行单元，每个部分均配有通信系统接口，组网实现整个生产线的互联互通。现场感知执行单元配有人机交互模块（触摸屏），并应配有无线通信接口（如WIFI、FRID）或生物信息识别功能，可实现身份验证，保证系统安全和产品信息溯源。生产线软件系统包括用于生产线设计的工业网络控制架构设计系统、工业网络仿真软件和生产管理（MES）系统。控制系统单元集成包括PLC、变频器、伺服控制器、中间继电器等电气部件；感知执行单元包括各种传感器、执行部件、现场触摸控制屏、显示屏和物料仓等，集成于一个平台上，用于模仿生产制造车间现实环境。各类传感器用于感知监测物理量的状态，为系统决策与执行提供信息；各执行部件执行系统的控制命令，完成既定的动作。送料B中的工件内部植入FRID芯片，便于产品质量溯源，送料A、B模块均采用气缸推送方式，外观缺陷检测采用视觉检测，成品搬移采用三轴线性运动抓取机构。该系统能够完成送料、装配、尺寸（高度）检测和分拣、外观（视觉颜色、缺陷）检测分拣、FRID产品信息录入、合格成品搬移入库等功能。整个生产过程在生产管理（MES）系统监控下自动完成。生产线流程如图1所示。
图1工业网络零部件装配检测生产线流程
二、任务要求
根据任务书功能要求进行系统方案设计，完成后填写设备选型设计表，同时编写技术论证报告，保存到“D:\赛位号”。
总体任务是设计并利用现场提供设备组网完成一个远程网络控制下的两个工件自动组装生产线，两个工件分别是外料和内料，内料植入FRID芯片记录产品信息。分项任务如下：
（1）采用工业网络控制架构设计软件进行设计能完成所要求功能的系统；
（2）采用工业网络控制仿真软件调试仿真设计的系统；
（3）采用现场各模块组网、编程，实现要求的功能；
（4）编写《竞赛总结》，保存到“D:\赛位号”。
具体要求如下：
通过启动现场触摸控制器，自动录入操作者信息，系统自检、待机；
根据生产任务，通过MES系统下达生产指令，启动系统运行；
送料模块A将外料送到传送带上，通过传送带送到装配位置，输送带停止；
送料B将内料送出，并与外料组装；
组装件由输送带送至尺寸检测位置进行高度测量，并根据高度尺寸是否合格进行分拣；
高度合格组件送至外观检测位置进行外观缺陷检测，根据外观检测结果分拣外观合格组件；
外观和高度尺寸都合格的合格产品，由传送带送至待搬移位置；
录入装配好的组件FRID产品信息；
成品依次摆放的指定位置，搬移过程中，搬移机构的水平两轴按X先Y后次序，将产品按ABCDE顺序位置摆放；
生产信息能够显示于大屏之上。
三、竞赛内容
模块一：工业网络智能控制与维护系统工业网络设计
任务1：系统方案设计
根据任务需求设计系统方案，填写设计方案要素表，包括主要元件的选型、功能描述和位置布局，完成后填写设备选型设计表。
表1 系统元器件选型设计表
序号 设备名称 选用型号 功能描述 位置布局
任务2：绘制拓扑图
（1）采用工业网络控制设计软件进行绘制，包括根据设计方案中确定的设备进行选型、组网，完成虚拟系统的搭建。
（2）使用网络拓扑图设计软件设计整个网络架构拓扑图，完成智能生产系统的边缘层，包括设备层、控制层、数据接入层），应用层、网络层的绘制。同时，在网络拓扑图中标注各设备之间所采用的工业网络通讯总线，不同工业网络通讯总线采用不同颜色线条标注。并将绘制的文件保存。
任务3：配置IP地址表
根据系统网络结构，对远程服务器，工作站运维计算机，数据管理网络中主控PLC、触摸屏，生产线PLC、伺服驱动器、扫码器和搬移机械装置等网络设备IP地址进行规划和分配。
表2 系统IP地址分配表
序号 设备名称 IP地址
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
任务4：网络控制虚拟系统仿真设计与调试
（1）虚拟系统仿真设计采用虚拟仿真编程软件，并对各个模块进行编程，其中包括根据功能进行对象、信号定义，并将信号映射到PLC中；编写PLC程序将信号映射到仿真软件中，完成相关设备的自动运行；编写PLC和HMI程序，实现在HMI中下发数据到PLC，实现相关设备模拟自动运行，等等。同时还要求：
打开设备模型库，调用与实物机构相同的设备模型；
将调用的设备设置在安装位置，与设计方案中布局图安装位置相同；
设置各设备仿真模型的属性，并进行输入输出IO点关联，虚拟关联应对应实际PLC等设备的输入输出连接点。
（2）虚拟系统仿真调试在虚拟仿真编程开发环境中完成，要求：
设置虚拟仿真编程开发环境的可编程控制器模拟软件PLCSIM通讯参数；
通过通信参数设置控制相关设备，实现设备模型动作完成，虚拟设备模型动作应与实际设备的动作一致；
控制虚拟部件模型运动到指定位置，虚拟传感器模型能够正确检测并输出信号给可编程控制器模拟软件；
在仿真系统中，按照工艺流程，将各部件进行联机运行。
任务5： 物理系统的安装和组网
（1）设备安装
根据设计方案和仿真结果进行部件或设备选型，如根据检测物理量选择相应传感器；根据要求的气动上料要求，选择合适的气动执行设备；根据皮带传输功能要求，选择相应的电机；根据任务书中的要求视觉检测，选择满足需求的视觉检测设备，等等，并将这些设备安装固定，要求符合相关电气施工规范的国家和行业标准。
（2）系统组网
将相关设备采用对应的通信接口和线缆进行连接，完成系统组网，如电量计量表采用RS485通信接口进行连接；PLC与信息采集单元模拟量输出端、数字输出端、气动部件、电机部件之间，制作相应的连接线缆进行组网；同时，完成ProfiBus、ProfiNet总线的通讯电路连接。安装过程中，元部件、设备安装，线缆表示和固定、线段压线等均符合工业电气相关电气施工规范的国家和行业标准。
任务6：网络参数配置和测试
根据任务书要求和设计中的要求，需要完成相关网络系统参数设定，并填写相应参数，使系统能进行网络通讯测试，要求：
（1）智能电量采集表、变频器采用RS-485总线与PLC连接，使用Modbus协议通信（RTU），并填写“RS485通讯参数设定表”表格；使用“USB转RS485”将感知设备总线连接至计算机USB口。根据“通讯参数设定表”，使用串口调试工具检测设备的连通完好性，并保存测试结果。
（2）PLC之间通信可采用ProfiNet智能输入输出方式，根据设计中的要求对相关设备设定系统参数，并填写“ProfiNet通讯参数设定表”，使用相关通用性软件（设备厂商提供）将ProfiNet组态界面的“网络视图”界面和“操作模式-智能设备通信”界面保存。
（3）PLC与远程IO模块1、远程IO模块2、RFID网管控制、伺服驱动等设备部件之间采用ProfiNet的通讯方式，但要实现与远程IO模块2之间通讯，需对ProfiBus划分主站模块和从站模块，并要求对相关设备进行GSD文件添加，并进行设备组态，设置相关属性参数； PLC与视觉系统之间采用TCP/IP的通讯方式，根据任务书要求对相关设备并进行设备组态，设置相关属性参数。
模块二：工业网络智能控制系统调试与智能运维
人机交互界面上HMI设有运行和调试选项，调试选项包括各工序选项，如包括送料、皮带传送、尺寸检测与分拣、视觉检测与分拣、FRID信息读入和三轴线性运动直角搬移机构，还包括可视化单元、工业网络和系统联调选项，每一个子选项根据环节设置子项调试项目，如送料工序，包括气缸推料和输送至检测分拣位置，这两个部分均要能够单独手动调试，在每一个环节可设置相关参数。联调应该在各个单元完成后进行联调。
在每项子任务调试前，需要编写PLC和HMI程序（可在仿真程序的基础上修改），通过操作HMI控制自动供料单元、安装单元、检测分拣单元和搬移单元的手动和自动运行。
任务1：网络系统调试
（1）网络设备上电后，判定各设备指示器是否正常；
（2）使用网线测试工具进行信号联通性测试；
（3）通过三层交换机管理界面，将各三层交换机相关端口配置为组环网端口；
（4）完成各三层交换机环网参数配置，使数据能够在环网中传输。
任务2：送料模块的调试
气缸手动调试。先选择送料模块A或B，当按下推料按钮时，气缸推出，当气缸到位时，指示灯亮；当按下回缩按钮时，气缸回缩，在触摸屏中的相应指示灯亮。
任务3：传输分拣模块调试
（1）电机手动调试。根据任务书所要求选择传输模块的驱动电机（步进电机驱动或变频器驱动）。在触摸屏中电机运行参数模块中，输入传输电机的传输速度、加速度、减速度参数；当按下输送带手动前进按钮时，输送带正常前进运行；当按下输送带手动后退按钮时，输送带正常后退运行；输送带运行同时，通过速度传感器检测输送带运行速度，并实施显示在触摸屏中。
（2）分拣装置手动调试。当按下分拣阻挡按钮时，当阻挡到位时，触摸屏中对应该阻挡的指示灯亮；当按下分拣放行按钮时，当放行到位时，在触摸屏中该放行到位指示灯亮。
任务4：装配单元调试
选择单机调试模式，进入手动调试界面，选择装配模块调试。调试过程与子任务2类似。
任务5：高度检测模块调试
选择单机调试模式，选择高度检测模块调试。
（1）当按下高度检测上升按钮时，动作正常，触摸屏中该上升到位指示灯亮；当按下高度检测下降按钮时，下降动作正常。
（2）分别将装配合格组件和装配不合格组件手动放置在该模块检测工位。设定测量次数（如10次），将测量平均值参数在触摸屏中进行设置，允许测量误差参数在触摸屏中设置为±2mm或其他，用于判定材料合格与否。
任务6：RFID检测模块调试
选择单机调试模式，选择RFID检测模块调试。将带有电子标签的内料手动放置在该检测工位，当设置为读取模式时，按下RFID读取按钮时，触摸屏中输出该电子标签载码体的信息；当设置为写入模式时，按下RFID写入按钮时，系统将触摸屏中设置的信息写入到该电子标签载码体中。
任务7：外观视觉检测单元调试
在调试状态下，选择视觉检测与分拣选项的检测模式，当按下“视觉检测”按钮时，产品合格绿灯亮，产品不合格红灯亮。
任务8：产品搬移单元调试
在调试状态下，选择产品搬移选项的取货模式，按下设置的“取货”按钮，机械搬移系统完成将货物“拾起”动作；当选择“仓储”模式，按下设置的“仓储”按钮，机械搬移系统可以实现将“拾起”的产品送到指定的仓储位置。搬移过程中，搬移过程中，搬移机构的水平两轴按X先Y后次序，将产品按ABCDE顺序位置摆放。
任务9：系统联调
在调试状态下，选择“系统联调”选项，操作员使用FRID卡或其生物信息（指纹、人脸识别）进行人机交互时，系统自检待机状态；操作人员通过触摸屏在MES中下达生产任务时，系统进入自动组装生产循环运行状态。首先，送料模块A将外料送到传送带上气缸回缩，传送带将外料送到装配位置，送料模块A将外料送到传送带上气缸回缩，并进行高度检测与分拣、视觉检测与分拣、FRID产品信息录入等，然后将合格产品送到九宫格仓储的指定位置。搬移过程中，搬移过程中，搬移机构的水平两轴按X先Y后次序，将产品按ABCDE顺序位置摆放。
任务10：可视化系统调试
在调试状态下，选择“可视化”选项，系统能够在自动运行情况下，实现整个系统运行状态图和相关数据显示。还可实现能耗和二氧化碳排放显示。
任务11：故障诊断调试模拟故障调试
当在调试状态下，选择 “故障模拟”时，系统能够在可视化系统上显示“故障”。故障现象包括总电源故障、光电位置传感器失灵、推料气缸卡死、输送带电机掉电、搬移装置三轴电机人一个出现掉电，等等，在正常运行开始几个组装周期后，系统随机产生其中一个故障，系统停止运行，并进行声光报警，通知运维人员故障排除。
任务12：撰写《竞赛总结》。保存到“D:\赛位号”。
综合任务：职业素养
考查选手操作过程中的安全规范；设施设备、工具仪器使用情况；卫生清洁情况；穿戴规范；工作纪律，文明礼貌等。由现场裁判进行过程记录、现场评分、选手确认。
在任务施工过程中正确选择设备，安全可靠的使用工具，设备安装稳固、部件均匀排布、行列对齐、间距相等、整齐美观；布线合理、所有线都装入线槽。施工完成后需对地板卫生进行打扫、对桌面进行整理、对工具设备进行还原。全国职业院校技能大赛
竞赛任务书 赛题一
赛项名称： 工业网络智能控制与维护
英文名称：Intelligent Control and Maintenance
of Industrial Networks
赛项组别： 高等职业教育（学生赛）
赛项编号： GZ016
2023年全国职业院校技能大赛高职组
“工业网络智能控制与维护”赛项（学生赛）
赛题一
选手须知：
1．任务书共 11 页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，并进行任务书的更换。
2．参赛队应在 6 小时内完成任务书规定内容。
3．任务书中只得填写竞赛相关信息，不得出现学校、姓名等与身份有关的信息或与竞赛过程无关的内容，否则成绩无效。
4. 选手在竞赛过程中利用电脑创建的软件程序文件必须存储到“D:\技能竞赛”文件夹中，其中PLC文件的命名格式为“PLC+场次号+工位号”，触摸屏文件的命名格式为“HMI+场次号+工位号”。未按要求保存的文件不予以评分。计算机编辑文件请实时存盘，建议10-15分钟存盘一次，客观原因断电情况下，酌情补时不超过十五分钟。
5．由于参赛选手人为原因导致竞赛设备损坏，以致无法正常继续比赛，将取消参赛队竞赛资格。
竞赛场次：第 场 赛位号：第 号
基于工业网络控制的轴承用滚珠智能分拣包装生产线
一、平台概述
本比赛项目需通过物理平台达成考察目标，平台为一条轴承滚珠智能分拣包装生产线。整个生产线系统由五部分构成：工业网络单元、控制单元、检测单元、执行单元和信息管理单元，每个单元均配有通信接口，通过组网能够实现整个生产线系统的互联互通。
工业网络单元利用以太网通信接口实现整个生产线系统的网络通信，能够实现与其他单元的数据、指令的网络通信与传输。控制单元包括PLC、伺服控制器、中间继电器等电气部件。用于接收来自检测单元的传感数据，发送控制指令，实现执行单元的动作执行，以及和信息管理单元实现数据可视化等信息化管理功能。
检测单元主要包括条码/二维码检测、称重检测等产品检测装置，以及对整个生产线系统的设备状态、环境参数实时监测的各类传感装置，包括温度、湿度、电能、电量、等环境监测。
执行单元包括机械手、伺服电动转盘、伺服传输带、气动元件等执行部件，能够实现整个生产线系统的物料出入库、物料中转、物料搬运、包装等生产执行环节。
信息管理单元配置了触摸屏、显示屏等人机交互部件，基于工业网络仿真软件和生产管理MES系统软件，能够实现工业网络及生产线系统的设计、分析、仿真及整个生产线系统生产状态、生产数据、工序工艺的数字化、信息化管理等功能。
二、任务要求
总体任务是设计并利用现场设备，组网完成对轴承滚珠智能分拣包装生产线的智能控制。分项任务如下：
1、采用工业网络控制架构设计软件实现对工业网络的设计规划；
2、采用工业网络各类通信接口、通信协议实现生产线系统的组网、联网；
3、采用工业网络控制仿真软件实现对生产线系统的调试仿真设计；
4、采用现场给定的传感器、可编程控制器、执行器，通过操作、编程、调试等手段实现对生产线系统各功能单元、部件装置的全流程自动化控制，实现对轴承滚珠智能分拣包装生产线的模拟；
5、采用生产管理MES系统软件实现对整个生产线系统各类生产信息、物料状态、环境数据的实时监测及信息化管理。
具体要求如下：
（1）操作人员（现场员工）启动整个系统，系统自检以后，进入待命状态；
（2）操作人员现场操作工业网络设计规划软件，实现工业互联网络的规划与设计；
（3）根据任务书功能要求进行系统方案设计，完成后填写设备选型设计表，同时编写技术论证报告，保存到“D:\第一赛程\赛位号”；
（4）操作人员根据生产任务，可以借助生产管理MES系统软件实现在线生成订单、在线派发订单、订单跟踪管理等功能；
（5）操作人员可以现场对控制单元进行操作、编程与调试，完成整个装配生产线系统的自动运行、自动监测和自动管理，并经过工业网络单元与生产管理MES系统软件实现数据互联互通及对生产过程的数字化和信息化管理功能；
（6）物料在生产全流程过程中，检测单元的各类传感器装置、检测装置能够实现对物料生产全流程的数据采集与感知；
（7）物料在生产全流程过程中所采集的传感数据、控制指令，能够经工业网络单元传输至执行单元、信息管理单元等终端，实现生产过程的网络化传输和信息化管理；
（8）整个装配生产线系统的生产数据、状态数据、环境数据，均可以通过工业网络单元实现与信息管理单元的MES系统软件的信息交互，所有数据信息能够显示于大屏之上等。
（9）编写《竞赛总结》，保存到“D:\赛位号”等等。
三、比赛内容
模块一：工业网络智能控制与维护系统设计、仿真和物理系统的安装、组网与参数设置
任务1：系统方案设计
根据任务需求设计系统方案，填写设计方案要素表，包括主要元件的选型、功能描述和位置布局，完成后填写设备选型设计表。
表1 系统元器件选型设计表
序号 设备名称 选用型号 功能描述 位置布局
任务2：绘制拓扑图
（1）采用工业网络控制设计软件进行绘制，包括根据设计方案中确定的设备进行选型、组网，完成虚拟系统的搭建。
（2）使用网络拓扑图设计软件设计整个网络架构拓扑图，完成智能生产系统的边缘层（包括设备层、控制层、数据接入层），应用层、网络层的绘制。同时，在网络拓扑图中标注各设备之间所采用的工业网络通讯总线。并将绘制的文件保存。
任务3：配置IP地址表
根据系统网络结构，对服务器，工作站运维计算机，数据管理网络中主控PLC、触摸屏，生产线PLC、伺服驱动器、扫码器和搬移机械装置等网络设备IP地址进行规划和分配。
表2 系统IP地址分配表
序号 设备名称 IP地址
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
任务4：工业网络虚拟仿真系统设计与调试
1、虚拟系统仿真设计采用虚拟仿真编程软件，并对各个模块进行编程，其中包括根据功能进行对象、信号定义，并将信号映射到PLC中；编写PLC程序将信号映射到仿真软件中，完成相关设备的自动运行；编写PLC和HMI程序，实现在HMI中下发数据到PLC，实现相关设备模拟自动运行等。要求：
（1）根据竞赛平台中实物布局完成各模块的设计和组装。
（2）模型中各模块与实物布局一一对应，根据竞赛平台中模块摆放位置调整模型中模块布局，使其与竞赛平台中的位置保持一致。
2、编程与调试
（1）根据竞赛平台中实物布局完成瓶体搬运模块、盒盖供料模块、盒盖搬运模块、称重模块、扫码器模块的设计与组装
（2）基于装配结构，定义机电对象、信号，并将信号映射到PLC中，制作HMI画面，通过操作HMI控制智能分拣单元模型完成手动测试功能。
（3）编写PLC程序，并将信号映射到仿真软件中来完成设备“智能分拣单元”的自动运行。
（4）基于装配结构，定义机电对象、信号，并将信号映射到PLC中，制作HMI画面，通过操作HMI控制智能分拣单元模型完成手动测试。
（5）编写PLC程序，并将信号映射到仿真软件中来完成设备“装配检测单元”的自动运行。
（6）编写PLC和HMI程序，在HMI中下发订单信息到PLC，实现模型中智能分拣单元和装配检测单元的自动运行。
流程为：将空料盒放置到智能分拣单元传输带左侧，订单下发后，模型中智能分拣单元对应的挡料机构动作，料盒随皮带移动到装料位置，由推料气缸把掉落的钢珠进行装盒；装载完成后，将底盒移动到扫码位置，延时2s后再次移动到末端，料盒到达后，模型中装配检测单元，取底盒机构伸出取底盒，同时称重气缸上升，取料完成后，滑台气缸右移，将底盒搬运到称重位置进行称重，1秒后称重结束称重气缸复位，盒盖供给装置将盒盖推出，由搬运盒盖装置进行搬运并完成组装，流程完成。
（7）编写PLC和HMI程序，在HMI中下发订单信息到PLC，在模型中实现工业网络智能控制系统的自动运行。
自动运行流程：
自动供料单元：订单下发后，模型中料盒供料气缸推出盒子到取料位，搬运机械手移动到取料位置进行取料，取料完成后再由搬运机械手将料盒搬运到智能分拣单元。
智能分拣单元：料盒到达后，对应的挡料机构动作，料盒随皮带移动到装料位置，由推料气缸把掉落的配方进行装盒；装载完成后将底盒移动到扫码位置，延时2s后再次移动到末端。
装配检测单元：料盒到达后，取底盒机构伸出取底盒，同时称重气缸上升，取料完成后，滑台气缸右移，将底盒搬运到称重位置进行称重后称重气缸复位，盒盖供给装置将盒盖推出，由搬运盒盖装置进行搬运并完成组装。
智能仓储单元：组装完成后，搬用机械手将物料搬运至指定仓位，搬运流程完成。
任务5：工业网络物理系统安装与组网
1、设备安装
根据设计方案和仿真结果进行部件或设备选型，如根据检测物理量选择相应传感器；根据要求的气动控制要求，选择合适的气动执行设备；根据运动控制要求，选择合适的驱动电机，等等。要求设备安装位置与布局图一致并将这些设备安装固定，要求符合相关电气施工规范的国家和行业标准。
2、系统组网
将相关设备采用对应的通信接口和线缆进行连接，完成系统组网，如工业以太网连接、现场总线设备连接、无线通信设备连接。安装过程中，元部件、设备安装，线缆表示和固定、线段压线等均符合工业电气相关电气施工规范的国家和行业标准。
任务6：工业网络参数配置与测试
需要完成相关网络系统参数设定，使系统能进行网络通讯测试，要求：
1、智能电量采集表采用RS-485总线与协议转换网关连接使用Modbus协议通信（RTU），并填写“RS485通讯参数设定表”表格；协议转换网关与PLC通过ProfiNet智能输入输出方式进行通信，；使用“USB转RS485”将感知设备总线连接至计算机USB口。根据“通讯参数设定表”，使用串口调试工具检测设备的连通完好性，并保存测试结果。
2、PLC之间通信可采用ProfiNet智能输入输出方式，根据设计中的要求对相关设备设定系统参数，并填写“ProfiNet通讯参数设定表”，使用相关通用性软件（设备厂商提供）将ProfiNet组态界面的“网络视图”界面和“操作模式-智能设备通信”界面保存。
3、PLC与人机界面、伺服驱动等设备部件之间采用ProfiNet的通讯方式；
4、PLC与称重传感器等检测设备部件之间采用Modbus RTU协议的通讯方式；
5、PLC与扫码器之间采用TCP的通讯方式。
模块二：工业网络智能控制系统调试与智能运维
任务1：网络系统调试
1、网络设备上电后，判定各设备指示器是否正常；
2、使用网线测试工具进行信号联通性测试；
3、通过三层交换机管理界面，将各三层交换机相关端口配置为组环网端口；
4、完成各三层交换机环网参数配置，使数据能够在环网中传输
任务2：智能分拣单元调试
1、手动模式调试
编写PLC和HMI程序（可在仿真程序的基础上修改），通过操作HMI控制智能分拣单元完成手动测试。
在传输带上放置料盒以此反应传输带运动状态；按住 “手动左行”按钮后，智能分拣单元中传输带上的料盒左行，松开此按钮料盒停止；按住 “手动右行”按钮后，智能分拣单元中传输带上的料盒右行，松开此按钮料盒停止；按下 “手动回原点”按钮后，智能分拣单元中传输带自动回到原点。
2、自动模式调试
编写PLC和HMI程序，完成设备“智能分拣单元”的自动运行。初始状态推料气缸、挡料气缸处于缩回状态。
从 “自动模式”处填写装配配方，按下“智能分拣单元手动测试”按钮后，智能分拣单元中相对应的挡料机构动作，料盒随皮带移动到装料位置，由推料气缸把掉落的滚珠进行装盒；装载完成后，将底盒移动到扫码位置，延时2s后再次移动到末端，等待下一单元搬运。
任务3：装配检测单元调试
1、手动模式调试
编写PLC和HMI程序（可在仿真程序的基础上修改），通过操作HMI控制智能分拣单元完成手动测试。
按下“取盒底伸缩控制”按钮后，装配检测单元中取盒底伸缩气缸伸出，再次按下此按钮取盒底伸缩气缸缩回。
按下“滑台控制”按钮后，装配检测单元中滑台气缸右行，再次按下此按钮滑台气缸左行；按下“夹爪控制”按钮后，装配检测单元中夹爪夹紧，再次按下此按钮夹爪松开；按下“称重抬升控制”按钮后，装配检测单元中称重气缸上升，再次按下此按钮称重气缸下降；按下“推盒盖控制”按钮后，装配检测单元中推盒盖气缸伸出，再次按下此按钮推盒盖气缸缩回；按下“搬运伸缩控制”按钮后，装配检测单元中搬运伸缩气缸伸出，再次按下此按钮搬运伸缩气缸缩回；按下“搬运升降控制”按钮后，装配检测单元中搬运升降气缸下降，再次按下此按钮搬运升降气缸上升；按下“盒盖吸取控制”按钮后，装配检测单元中盒盖被吸附到真空吸盘上，升降气缸升起物料随之上升，再次按下按钮盒盖随重力掉落。
2、自动模式调试
编写PLC和HMI程序，完成设备“装配检测单元”的自动运行。初始状态滑台气缸处于左侧位置，其余气缸全部处于缩回位置。
按下HMI“装配检测手动测试”按钮后，装配检测单元中取底盒机构伸出取底盒，同时称重气缸上升，取料完成后，滑台气缸右移，将底盒搬运到称重位置进行称重，1秒后称重结束称重气缸复位，盒盖供给装置将盒盖推出，由搬运盒盖装置进行搬运并完成组装。
任务4：智能分拣单元和装配检测单元的互联互通
编写PLC和HMI程序，在HMI中下发订单信息到PLC，实现智能分拣单元和装配检测单元的自动运行。
具体流程要求如下：自动运行流程：将空料盒放置到智能分拣单元传输带左侧，订单下发后，智能分拣单元对应的挡料机构动作，料盒随皮带移动到装料位置，由推料气缸把掉落的配方进行装盒；装载完成后，将底盒移动到扫码位置，延时2s后再次移动到末端，料盒到达后，配检测单元，取底盒机构伸出取底盒，同时称重气缸上升，取料完成后，滑台气缸右移，将底盒搬运到称重位置进行称重，1秒后称重结束称重气缸复位，盒盖供给装置将盒盖推出，由搬运盒盖装置进行搬运并完成组装，流程完成。
任务5：数据管理单元和智能分拣单元互联互通
1、建立数据管理单元和智能分拣单元的通讯连接，采集智能分拣单元的数据到数据管理单元中，并通过HMI界面显示，数据为：当前工作状态、物料供给时序、底盒传输时序、分拣单元总时序、订单号反馈、伺服当前位置、伺服当前速度、伺服当前状态、驱动器过载报警、驱动器超限报警。
2、数据管理单元和智能分拣单元的手自动旋钮全部旋到自动状态，按下数据管理单元中的复位按钮，实现对智能分拣单元的一键复位。
任务6:工业网络智能控制系统的节拍优化
根据工业网络智能控制系统的工艺要求，完PLC程序和MES通讯编写；通过MES进行订单下发，实现工业网络智能控制系统订单自动生产。在订单生产过程中，对各单元设备运行参数优化，提高工业网络智能控制系统工作流程的生产效率。
自动运行流程：
自动供料单元：MES订单下发后，模型中料盒供料气缸推出盒子到取料位，搬运机械手移动到取料位置进行取料，取料完成后再由搬运机械手将料盒搬运到智能分拣单元。
智能分拣单元：料盒到达后，对应的挡料机构动作，料盒随皮带移动到装料位置，由推料气缸把掉落的配方进行装盒；装载完成后将底盒移动到扫码位置，延时2s后再次移动到末端。
装配检测单元：料盒到达后，取底盒机构伸出取底盒，同时称重气缸上升，取料完成后，滑台气缸右移，将底盒搬运到称重位置进行称重，1秒后称重结束，称重气缸复位，盒盖供给装置将盒盖推出，由搬运盒盖装置进行搬运并完成组装。
智能仓储单元：组装完成后，六轴工业机器人将物料搬运至指定仓位，搬运完成后，机器人移动到HOME点，流程完成。
任务7：工业网络智能运维
1、工业网络智能控制系统的报警优化，根据生产工艺对供料单元、分拣单元的时效要求，设置各单元“运行时间预设值”；将各单元统计的运行时间与运行时间预设值进行数据分析，产生运行超时报警信息并在HMI显示。通过优化各单元电机参数，使设备在下次运行时规避掉该异常报警。
2、设备能耗统计和分析
通过数据管理单元采集设备的“能耗数据”，将当前电压、当前电流、总电能、功率因数、温度值、湿度值数据展示到HMI界面上。
任务8：撰写《竞赛总结》。保存到“D:\赛位号”。
综合任务：职业素养
考查选手操作过程中的团队协作与质量控制意识、工程思维与工匠精神等，具体包括安全规范；设施设备、工具仪器使用情况；卫生清洁情况；穿戴是否规范；工作纪律，文明礼貌等。
在任务施工过程中能正确选择设备，安全可靠地使用工具，设备安装稳固、部件均匀排布、行列对齐、间距相等、整齐美观；布线合理、所有线都装入线槽。施工完成后需对地板卫生进行打扫、对桌面进行整理、对工具设备进行还原等等。由现场裁判进行过程记录、现场评分、选手确认。
1 / 11全国职业院校技能大赛
竞赛任务书 赛题七
赛项名称： 工业网络智能控制与维护
英文名称：Intelligent Control and Maintenance
of Industrial Networks
赛项组别： 高等职业教育（学生赛）
赛项编号： GZ016
2023年全国职业院校技能大赛高职组
“工业网络智能控制与维护”赛项（学生赛）
赛题七
选手须知：
1.任务书共 10 页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判申请更换任务书。
2.参赛队应在 6 小时内完成任务书规定内容。
3.竞赛过程配有两台编程计算机，参考资料（使用手册、使用说明书、IO变量表）以.pdf 格式放置在“E:\第一赛程\参考资料”文件夹下。
4.选手在竞赛过程中创建的程序文件必须存储到“D:\第一赛程\赛位号”文件夹下，未存储到指定位置的运行记录或程序文件均不予给分。
5.选手提交的试卷不得出现学校、姓名等与身份有关的信息，否则成绩无效。
6.每一个任务的初始状态和具体测试要求根据评判要求在开赛时、任务评分前或任务评分时给定。
7.在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。
竞赛场次：第 场 赛位号：第 号
基于工业网络控制的仓库自动分拣系统
一、平台概述
本比赛项目需通过物理平台达成考察目标，平台为一条基于工业网络控制的仓库自动分拣系统。整个产线系统由四部分构成：工业控制网络、现场工作站、控制系统单元和感知执行单元，每个部分均配有通信系统接口，组网实现整个生产线的互联互通。现场感知执行单元配有人机交互模块（触摸屏），并应配有通信接口（如CCLINK、以太网、MODBUS等）保证系统安全和产品信息溯源，产线系统包括用于工艺设计的工业网络控制架构设计系统、工业网络仿真软件和生产管理监控系统（人机界面）。
控制系统单元集成包括PLC、变频器、伺服控制器、继电器等电气部件；感知执行单元包括各种传感器、执行部件、现场触摸控制屏和显示屏等，集成于一个平台上，用于模仿产线车间现实环境。各类传感器用于感知监测物理量的状态，为系统决策与执行提供信息；各执行部件执行系统的控制命令，完成既定的动作，包括的工序模块有：送料（送料模块采用履带传送方式）、固定、切割、同步误差检测与分拣等；现场触摸控制屏是现场控制重要组成部分，用于方便操作人员输入控制参量、控制现场执行部件完成各种动作；显示屏是用于显示整个生产车间（产线）的各个环节实时状态。
工业网络控制架构软件系统用于根据任务设计网络控制切料产线，并能用工业网络控制仿真软件进行仿真和验证；生产管理监控系统（人机界面）用于根据生产线任务制定相关必要的信息要素，并自动记录相关数据，比如操作者、加工任务、原料、成品等等信息。
二、任务要求
根据任务书功能要求进行系统方案设计，完成后填写设备选型设计表。
根据系统方案设计完成器件的选型、安装、电气线路连接并进行参数配置和测试。施工过程应符合相关电气施工规范的国家和行业标准。
根据任务要求操作虚拟仿真编程软件，对各个部件进行搭建，并按照工艺流程，将各部件进行联机运行。
根据任务要求编写PLC、触摸屏等程序完成下载至PLC、触摸屏并进行调试使其实现并达到任务要求。
根据系统报警或故障信息，检测到故障出处，并按规范排除故障使其恢复正常。
根据任务要求，通过MES系统下达任务指令完成任务内容。
编写《竞赛总结》，保存到“D:\第二赛程\赛位号”等等。
三、竞赛内容
模块一：工业网络智能控制与维护系统工业网络设计
任务1：系统方案设计
根据任务需求设计系统方案，填写设计方案要素表，包括主要元件的选型、功能描述和位置布局，完成后填写设备选型设计表。
表1 系统元器件选型设计表
序号 设备名称 选用型号 功能描述 位置布局
任务2：绘制拓扑图
（1）采用工业网络控制设计软件进行绘制，包括根据设计方案中确定的设备进行选型、组网，完成虚拟系统的搭建。
（2）使用网络拓扑图设计软件设计整个网络架构拓扑图，完成智能生产系统的边缘层，包括设备层、控制层、数据接入层），应用层、网络层的绘制。同时，在网络拓扑图中标注各设备之间所采用的工业网络通讯总线，不同工业网络通讯总线采用不同颜色线条标注。并将绘制的文件保存。
任务3：配置IP地址表
根据系统网络结构，对人机界面交互系统，工作站运维计算机，数据管理网络中主控PLC、分拣控制PLC和分拣传送装置等网络设备IP地址进行规划和分配。
表2 系统IP地址分配表
序号 设备名称 IP地址
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
任务4： 物理系统的安装和组网
（1）设备安装
根据设计方案和仿真结果进行部件或设备选型，如根据检测物理量选择相应传感器；根据要求的气动上料要求，选择合适的气动执行设备；根据皮带传输功能要求，选择相应的电机；根据任务书中的要求视觉检测，选择满足需求的视觉检测设备，等等，并将这些设备安装固定，要求符合相关电气施工规范的国家和行业标准。
（2）系统组网
将相关设备采用对应的通信接口和线缆进行连接，完成系统组网，如触摸屏与PLC1采用以太网通信接口进行连接；PLC1、PLC2和PLC3与信息采集单元模拟量输出端、数字输出端、电机部件之间，制作相应的连接线缆进行连接组网；同时，完成总线的通讯电路连接。安装过程中，元部件、设备安装，线缆表示和固定、线段压线等均符合工业电气相关电气施工规范的国家和行业标准。
任务5：网络参数配置和测试
根据任务书要求和设计中的要求，需要完成相关网络系统参数设定，并填写相应参数，使系统能进行网络通讯测试，要求：
（1）触摸屏采用对应的通信接口与PLC连接，使用对应的通信协议通信，并填写“系统IP地址分配表”表格；使用“对应的通信协议”将感知设备总线连接至计算机对应通信协议口。根据“通讯参数设定表”，检测设备的连通完好性，并保存测试结果。
（2）PLC之间通信可采用对应通信协议智能输入输出方式，根据设计中的要求对相关设备设定系统参数，并填写“通讯参数设定表”，使用相关通用性软件（设备厂商提供）将组态界面的“网络视图”界面和“操作模式-智能设备通信”界面保存。
（3）PLC与远程IO模块1、远程IO模块2、RFID网管控制、伺服驱动等设备部件之间采用对应通信协议的通讯方式，但要实现与远程IO模块2之间通讯，需对应通信协议划分主站模块和从站模块，并进行设备组态，设置相关属性参数。
任务6：网络控制虚拟系统仿真设计与调试
（1）虚拟系统仿真设计采用虚拟仿真编程软件，并对各个模块进行编程，其中包括根据功能进行对象、信号定义，并将信号映射到PLC中；编写PLC程序将信号映射到仿真软件中，完成相关设备的自动运行；编写PLC和触摸屏程序，实现在触摸屏中下发数据到PLC，实现相关设备模拟自动运行等等。同时还要求：
①打开设备模型库，调用与实物机构相同的设备模型；
②将调用的设备设置在安装位置，与设计方案中布局图安装位置相同；
③设置各设备仿真模型的属性，并进行输入输出IO点关联，虚拟关联应对应实际PLC等设备的输入输出连接点。
（2）虚拟系统仿真调试在虚拟仿真编程开发环境中完成，要求：
①设置虚拟仿真编程开发环境的可编程控制器模拟软件通讯参数；
②通过通信参数设置控制相关设备，实现设备模型动作完成，虚拟设备模型动作应与实际设备的动作一致；
③控制虚拟部件模型运动到指定位置，虚拟传感器模型能够正确检测并输出信号给可编程控制器模拟软件；
④在仿真系统中，按照工艺流程，将各部件进行联机运行。
模块二：工业网络智能控制与维护系统调试
人机交互界面上设有运行和调试选项，调试选项包括各工序选项，如取料、运货、搬运与货物分拣，还包括可视化单元、工业网络和系统联调选项。每一个子选项根据环节设置子项调试项目，如取料工序，包括取料机构的垂直取料和水平取料，这两个部分均要能够单独手动调试，在每一个环节可设置相关参数。联调应该在各个单元完成后进行。
在每项任务调试前，需要编写PLC和触摸屏程序（可在仿真程序的基础上修改），通过操作触摸屏控制取料单元、运货单元、搬移单元和分拣单元的手动和自动运行。
任务1：网络系统调试
（1）网络设备上电后，判定各设备指示器是否正常；
（2）编写PLC、触摸屏等相关程序进行信号联通性测试。
任务2：取料模块调试
（1）选择单机调试模式，选择取料模块调试。
（2）取料模块由取料小车水平取料(步进电机)和取料小车垂直取料(伺服电机)驱动。该环节的两个子环节可单独调试。
（3）当选择水平取料时，HL1 以 0.5Hz 的频率闪烁。水平取料电机（步进电机）安装在丝杠装置上。其中 SQ11、SQ12、SQ13 分别为立体仓库 A、B、C 三个区的定位开关，SQ14、SQ15 分别为左右极限位开关。步进电机开始调试前，先手动将取料小车移动至 SQ13 位置，首先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 ，取料小车开始向左运行，至 SQ12 处停止，2s 后继续向左运行，至 SQ11 处停止。然后重新设置步进电机速度，再次按下 SB1，取料小车开始右行，至 SQ12 处停止，整个调试过程结束。整个过程中按下停止按钮 SB2 ，步进电机停止，再次按下 SB1 ，小车从当前位置开始继续运行。
（4）当选择垂直取料时，HL2 以 0.5Hz 的频率闪烁。开始调试前，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 M2 以正转3 圈-停 2s-反转 3 圈-停 2s 的周期一直运行，按下停止按钮 SB2，伺服电机停止。
任务3：送货模块调试
选择单机调试模式，选择送货模块调试。
送货传送带由三相异步电机驱动，该模块调试时HL1 长亮。按下启动按钮 SB1 后，电机以星形运行3s — 三角形运行3s — 停止2s 的周期一直运行，直到按下停止按钮 SB2，电机停止。
任务4：搬运模块调试
选择单机调试模式，选择搬运模块调试。
运货传送带由触摸屏相应的指示灯来体现，该模块调试时HL2 长亮。按下启动按钮 SB1 后，搬运模块指示灯点亮 3S 后停止，表示搬运模块以将货物搬运至指定位置。
任务5：分拣模块调试
选择单机调试模式，选择分拣模块调试。
分拣模块由变频器控制三相异步电动机来驱动，HL2 以亮 1s 灭 0.5s 的周期闪烁。按下启动按钮 SB1 后，电机正转启动，且动作顺序为：15Hz 运行 3s— 25Hz 运行 3s — 35Hz 运行 3s — 停止；再次按下启动按钮 SB1 后，电机反转启动，且按照以下顺序循环运行：15Hz 运行 3s — 25Hz运行 3s — 35Hz 运行 3s，直到按下停止按钮SB2，电机停止。
任务6：系统联调
画面要求：触摸屏画面有主界面和复位按钮；有立体仓库取货区，每个仓位可以输入不同的货物取货顺序号（①-⑨，序号不得重复），实时显示取料小车的模拟位置；有平面仓库存货区，可以显示当前仓位货物数量以及各仓位对应的送货气缸动作状态；有运行状态显示区，可以实现推送气缸动作显示和机械手的运行
状态显示：M3 和 M4 电机的运行状态显示；有参数显示区，包括步进运行速度、伺服运行速度、当前运送货物类型以及 M4 运行的频率和时间显示。立体仓库工艺流程与控制要求：
（1）系统初始化状态
系统启动后通过触摸屏在MES系统中下达生产任务时，系统进入自动生产循环运行状态。按下复位按钮，系统自动回到初始化状态（取材小车处于一层 C 区（C1 仓位 SQ13），全部气缸处于缩回状态，转运传送带和分拣传送带处于停止状态）。初始化完成后 HL4 以 1HZ 闪烁。
（2）运行操作
①首先在触摸屏立体仓库取货区每个仓位中随机输入不同的货物取货号（①-⑨）（系统自动运行时，触摸屏中取货号不能更改）。然后按下启动按钮 SB1，系统开始自动运行，指示灯 HL4 长亮。
②立体仓库区取货流程：
系统开始运行，取货小车将按照货物取货号依次取出（①-⑨）货物，例如 B2 为①号取货仓位，M1、M2 的动作流程如下：M1 以 3r/s 的速度左移到 SQ12,同时 M2 以 3r/s 速度正转 10 圈到达第二层，等待 2 秒，把货取出，然后 M1、M2 回到 C1 位置（速度为取货的 70%），当小车回到原点 C1 处（SQ13），等待 3S（期间推料气缸将货物推到SQ1 处，触摸屏中显示推料气缸的动作情况）。至此取货完成，当机械手将货物从转运传送带放置到分拣传送带后，执行下一次取货。
③货物转运及货物类型检测流程：当 SQ1 检测到货物时，转运传送带 M3 电机正转降压启动（Y-△转换时间为 3S），期间经过货物类型传感器时（用控制柜正面的 0~10V电压模拟货物类型），将货物分成甲、乙、丙三种（0~4V 甲货，4~7V为乙货，7~10V 为丙货）；按下按钮 SB3，则确认货物类型，并在触摸屏上显示；当 SQ2 检测到货物时，转运传送带电机 M3 停止。
④平面存货区入库工作流程：
当 SQ2 有信号后等待 3 秒，期间机械手将货物从 SQ2 处抓起放置分拣传送带 SQ3 处，当 SQ3 检测到货物时，M4 电机正转启动，M4 运行速度与时间根据货物类型调整，当货物为甲货时，M4 电机以 35HZ运送 7 秒停下，对应送货气缸动作 2s，则甲仓位货物数量增加一。 当货物为乙货时，M4 电机以 25HZ 运送 5 秒停下，送货气缸动作 2s，则乙仓位货物数量增加一；当货物为丙货时，M4 电机以 15HZ 运送 3 秒停下，送货气缸动作 2s，则丙仓位货物数量增加一。触摸屏中应有气缸动作显示。
任务7：可视化系统调试
在调试状态下，选择“可视化”选项，系统能够在自动运行情况下，实现整个系统运行状态图和相关数据显示。
任务8：故障诊断调试模拟故障调试
当电机M1出现越程，则在触摸屏自动弹出报警画面。其中，左限位 SQ14有信号时，M1不能左行，报警画面显示“设备到达左限位，请向右行”；SQ15有信号时，M1不能右行，报警画面显示“设备到达右限位，请向左行”。
任务9：撰写《竞赛总结》。保存到“D:\第二赛程\赛位号”。
任务10：MES系统应用
系统所采集的运行数据，并上传至平台
●贯穿整个赛项过程考核点：职业素养
考查选手操作过程中的团队协作与质量控制意识、工程思维与工匠精神等，具体包括安全规范；设施设备、工具仪器使用情况；卫生清洁情况；穿戴是否规范；工作纪律，文明礼貌等。
在任务施工过程中能正确选择设备，安全可靠地使用工具，设备安装稳固、部件均匀排布、行列对齐、间距相等、整齐美观；布线合理、所有线都装入线槽。施工完成后需对地板卫生进行打扫、对桌面进行整理、对工具设备进行还原等等。由现场裁判进行过程记录、现场评分、选手确认。
1 / 10全国职业院校技能大赛
竞赛任务书 赛题十
赛项名称： 工业网络智能控制与维护
英文名称：Intelligent Control and Maintenance
of Industrial Networks
赛项组别： 高等职业教育（学生赛）
赛项编号： GZ016
2023年全国职业院校技能大赛高职组
“工业网络智能控制与维护”赛项（学生赛）
赛题十
选手须知：
1.任务书共 11 页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判申请更换任务书。
2.竞赛过程配有两台编程计算机，参考资料（使用手册、使用说明书、IO变量表）以.pdf 格式放置在“E:\模块一\参考资料”文件夹下。
3.参赛团队应在 3 小时内完成任务书规定内容；选手在竞赛过程中创建的程序文件必须存储到“D:\模块一\赛位号”文件夹下，未存储到指定位置的运行记录或程序文件均不予给分。
4.选手提交的试卷不得出现学校、姓名等与身份有关的信息，否则成绩无效。
5.每一个任务的初始状态和具体测试要求根据评判要求在开赛时、任务评分前或任务评分时给定。
6.在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。
竞赛场次：第 场 赛位号：第 号
平台概述
1.平台建设背景
随计算机科学技术、先进智能控制技术以及网络通信技术的发展，传统的工业控制领域正受到先进科学技术的冲击，传统的工业控制技术已经逐渐地被工业网络智能控制技术所替代。智能化、网络化和集成化特征明显，工业网络智能控制拓展了工业控制的发展空间，带来新的发展机遇。
工业网络智能控制与维护平台，面向装备制造业重点领域，支撑智能制造网络搭建与维护、智能制造控制系统安装调试与维护维修、智能制造工程技术、工业网络集成、智能制造单元集成应用等岗位的核心技术技能的人才培养和能工巧匠的选拔。
2.平台主要组成
平台主要包含工业防火墙、环网三层交换机、环网二层交换机、工业交换机、无线客户端及接入点、边缘计算网关、协议转换网关、工业云平台、无线移动客户端、多种类型工业传感器、伺服控制器、机械手臂、PLC、触摸屏、虚拟仿真软件等组成。
3.平台功能
（1）多种形式的工业网络架构设计、搭建与验证
（2）基于虚拟仿真软件的仿真测试、虚实结合、效率优化
（3）智能化产线的供料、装配、检测、分拣、搬移、仓储等工作任务流程执行、数据采集及可视化
（4）基于工业云平台的远程智能运维
功能要求
赛项以某颗粒物料生产包装智能生产线的工业网络智能控制与维护为背景，采用工业网络、智能控制和数据采集等技术完成工业网络智能产线的集成调试与维护。
该平台能够实现系统工业网络方案设计，完成工业网络设备选型、网络拓扑图绘制、IP地址表编写；平台能实现工业网络组网搭建与测试，能对系统的工业网络关键设备进行安装、接线、参数配置及测试；平台能实现系统虚拟仿真设计与调试，完成系统的供料、装配、检测、分拣、搬移、仓储等进行仿真、调试、测试；该平台能够完成物理平台的供料、装配、检测、分拣、搬移、仓储等单元的程序控制、调试及整条产线的联调，符合智能产线的产品生产；该物理平台能够实现系统的智能运维，可完成关键设备载体的数据采集与分析、远程运维与管理。
赛题内容
模块一：工业网络智能控制与维护系统设计、仿真和物理系统的安装、组网与参数设置
根据客户基于工业网络数字化运维的需求，需在原有网络架构基础上增加工业网络设备，为数据的采集与传输打造稳定高效的网络环境。请按照上述要求完成工业网络设备选型、网络拓扑图绘制、IP地址表编写。
任务1 系统工业网络方案设计
根据任务需求设计系统方案，填写设计方案要素表，包括主要元件的选型、功能描述和位置布局，完成后填写设备选型设计表。
表1 系统元器件选型设计表
序号 设备名称 选用型号 功能描述 位置布局
任务2 网络拓扑图绘制
根据任务要求，按照网络地址规划表中各功能网络的结构原理，使用绘图软件完成工业网络控制系统网络拓扑图的绘制；并生成PDF版本，以“赛位号+网络拓扑图”为文件名，保存在“D:\模块一\赛位号”文件夹下。
任务3 IP地址表编写
根据系统网络结构原理，将各网络设备划分到不同功能网络中；请按照功能网络完成各网络设备的IP地址规划，将IP地址规划结构填入网络地址规划表中。
表2 系统IP地址分配表
序号 设备名称 IP地址
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
任务4 工业网络组网搭建与测试
在采集设备数据的工作中，搭建工业网络以满足数据流通的物理层需求；请完成工业网络选型设备的安装接线、网线制作、网络关键设备参数设置等工作。
1.工业网络智能控制系统的工业网络关键设备安装与测试
（1）工业网络关键设备安装：根据电气布局标准及实际安装空间，完成通讯模块和智能传感器设备的安装。
（2）工业网络关键设备接线：通讯模块和智能传感器设备安装完成后，根据各自设备手册，完成设备的安装接线，使设备上电后能正常工作。
（3）网线制作：根据T568B网线制作标准，完成通讯模块到交换机的网线制作，并使用网线测试工具进行信号联通性测试。
2.工业网络智能控制系统的工业网络关键设备参数设置
（1）三层交换机VLAN配置：根据网络地址规划表中各种功能网络的要求，在三层交换机中完成不同网络的功能划分，实现不同网络间的互联互通。
（2）通讯模块参数配置：根据任务要求完成通讯模块采集智能传感器参数配置，并通过PLC、HMI程序编写，使实时环境数据在HMI界面上显示。
任务5 工业网络智能控制系统虚拟仿真设计与调试
1.工业网络智能控制系统模型仿真设计
根据竞赛平台中实物布局完成自动供料单元（供料模块、机械手搬运模块、扫码器模块）和智能分拣单元（传输模块、旋转料仓A模块、旋转料仓B模块、扫码器模块）的虚拟场景中模型设计。
模型中各模块与实物布局一一对应，根据竞赛平台中模块摆放位置调整模块布局，使其与竞赛平台中的位置保持一致（要求模型尺寸与实际尺寸偏差小于5mm）。
2.自动供料单元仿真程序设计与手动调试
基于装配结构，定义机电对象、信号，并将信号映射到PLC中，制作HMI画面，通过操作HMI控制自动供料单元模型完成手动测试功能。
功能测试：按下“推料盒控制”按钮后，模型中料盒供料气缸伸出，再次按下此按钮供料气缸缩回。按下“升降控制”按钮后，模型中升降气缸伸出，再次按下此按钮升降气缸缩回。按住“手动左行”按钮后，模型中搬运机械手左行，松开此按钮搬运机械手停止。按住“手动右行”按钮后，模型中搬运机械手右行，松开此按钮搬运机械手停止。按下“手动回原点”按钮，模型中机械手自动回到原点，并从HMI显示伺服当前位置为“0.0”或者“0.00” 。操作HMI按钮使模型中真空吸盘接触料盒，按下“吸盘控制”按钮后，物料被吸附到真空吸盘上，升降气缸升起物料随之上升，再次按下按钮物料随重力掉落。
3.智能分拣单元仿真程序设计与手动调试
基于装配结构，定义机电对象、信号，并将信号映射到PLC中，制作HMI画面，通过操作HMI控制智能分拣单元模型完成手动测试功能。
测试准备：在传输带上放置料盒以此反应传输带运动状态。
功能测试：按住“手动左行”按钮后，模型中传输带上的料盒左行，松开此按钮料盒停止。按住“手动右行”按钮后，模型中传输带上的料盒右行，松开此按钮料盒停止。按下“手动回原点”按钮后，模型中传输带自动回到原点，并从HMI显示伺服当前位置为“0.0”或者“0.00” 。
4.工业网络智能控制系统虚拟调试
编写PLC和HMI程序，在HMI中下发订单信息，实现模型中自动供料和智能分拣单元的自动运行。
订单信息如下：
序号 下单模式 配料1数量 配料2数量 仓位选择
1 HMI 2 3 -
具体流程要求如下：（自动运行开始后，选手不能干预运行流程）
自动运行流程：订单下发后，模型中料盒供料气缸推出盒子到取料位，搬运机械手到取料位置进行取料；取料完成后，搬运机械手将料盒搬运到智能分拣单元；料盒到达后，智能分拣单元对应的挡料机构动作，料盒被输送到装料位置装料；装载完成后，将底盒移动到扫码位置，延时2s后再次移动到末端，流程结束。
模块二、工业网络智能控制系统调试与智能运维
任务1 工业网络智能控制系统编程与调试
1.工业网络智能控制系统编程和调试
（1）伺服驱动器编程调试：根据任务要求完成伺服2-1参数配置和PLC、HMI程序编写；在HMI中通过“手动正转”和“手动反转”按钮，能控制伺服电机2-1点动运动。
（2）扫码器编程调试：根据任务要求完成扫码器2-1参数配置和PLC、HMI程序编写；手动放置料盒至扫码位置，在HMI中显示料盒条形码数据。
（3）机器人编程调试：根据任务要求完成工业机器人参数配置和PLC、HMI程序编写；在HMI中实时显示工业机器人各关节数据。
2.装配检测单元的程序编写与调试
编写PLC和HMI程序，通过操作HMI控制智能分拣单元完成手动测试。
功能测试：按下“取盒底伸缩控制”按钮后，装配检测单元中取盒底伸缩气缸伸出，再次按下此按钮取盒底伸缩气缸缩回。 按下“滑台控制”按钮后，装配检测单元中滑台气缸右行，再次按下此按钮滑台气缸左行。按下“夹爪控制”按钮后，装配检测单元中夹爪夹紧，再次按下此按钮夹爪松开。按下“称重抬升控制”按钮后，装配检测单元中称重气缸上升，再次按下此按钮称重气缸下降。按下“推盒盖控制”按钮后，装配检测单元中推盒盖气缸伸出，再次按下此按钮推盒盖气缸缩回。 按下“搬运伸缩控制”按钮后，装配检测单元中搬运伸缩气缸伸出，再次按下此按钮搬运伸缩气缸缩回。 按下“搬运升降控制”按钮后，装配检测单元中搬运升降气缸下降，再次按下此按钮搬运升降气缸上升。 操作按钮使真空吸盘接触盒盖，按下“盒盖吸取控制”按钮后，装配检测单元中盒盖被吸附到真空吸盘上，升降气缸升起物料随之上升，再次按下按钮盒盖随重力掉落。
3.智能仓储单元的程序编写与调试
编写PLC、HMI和工业机器人程序，通过操作HMI控制智能仓储单元完成手动测试。
功能测试：将料盒放到机器人取料位，在HMI中输入仓位号（裁判指定）后，按下“仓储单元流程启动”按钮，机器人将料盒搬运到指定仓位（裁判指定；搬运完成后，HMI中对应仓位显示有料。
4.工业网络智能控制系统联调及优化
根据工业网络智能控制系统的工艺要求，编写PLC与MES的数据交互程序完成基于MES订单系统开发；通过MES订单系统创建订单、下发订单，实现工业网络智能控制系统订单自动生产。在订单生产过程中，根据生成的时序图和功率曲线图，对各单元设备运行参数优化，编写系统优化方案，提高工业网络智能控制系统工作流程的生产效率;并生成PDF版本，以“赛位号+系统优化方案”为文件名，保存在“D:\模块一\赛位号”文件夹下。
具体流程要求如下：（自动运行开始后，选手不能干预运行流程）
（1）自动供料单元：自动供料单元接收到订单信息后，底盒供料模块推出料盒；扫码器读取料盒信息并与订单信息绑定；搬运机械手将料盒搬运至智能分拣单元。
（2）智能分拣单元：料盒到达智能分拣单元后，扫码器读取料盒信息；扫码完成后，输送带将料盒输送至配料位置，并根据此料盒绑定的订单信息配料；配料完成后，输送带将料盒输送至机器人抓取位置。
（3）装配检测单元：料盒到达后，取底盒机构伸出取底盒，同时称重气缸上升，取料完成后，滑台气缸右移，将底盒搬运到称重位置进行称重，1秒后称重结束，称重气缸复位，盒盖供给装置将盒盖推出，由搬运盒盖装置进行搬运并完成组装。
（4）智能仓储单元：组装完成后，机器人或者机械臂将物料搬运至指定仓位，搬运完成后，机器人移动到HOME点，流程完成。
任务2 工业网络智能控制系统云端远程运维管理
1.工业网络智能控制系统数据采集与分析
以自动供料单元为例，数据管理单元采集自动供料单元设备状态（运行状态、停止状态、复位状态、故障状态、料仓有无状态）通过边缘计算网关上传至云平台，在云平台的web界面上绘制并展示相关状态；
数据管理单元统计自动供料单元设备运行时间进行数据分析，通过边缘计算网关上传至云平台，在云平台的web界面上生成图表，当设备运行时间超过维保时间时，进行报警提示，并在APP端显示相关报警。
2.工业网络智能控制系统故障诊断与排除
智能化产线生产过程中，自动供料单元供料气缸无法推料，导致产线运行流程无法继续进行。
（1）通过远程监控程序查找相关故障点并由现场工作人员进行现场确认，排除故障。
（2）编写《故障诊断与排除工作报告》，包括但不限于故障时间、故障描述、故障原因（需附图说明）、故障解决方案、故障排除结果等，并生成PDF版本，以“赛位号+故障诊断与排除工作报告”为文件名，保存在“D:\模块二\赛位号”文件夹下。
3.工业网络智能控制系统预测性维护与运维
通过云平台web界面设置气缸理论工作寿命，数据管理单元采集自动供料单元所有气缸当前工作次数。
（1）当气缸工作次数到达工作寿命的80%时，在web中进行三级预警提示，本地黄色指示灯以0.5HZ频率闪烁；经现场工作人员确认气缸工作状态良好后，按下复位按钮消除所有预警信息，设备继续正常工作。
（2）当气缸工作次数到达工作寿命的90%时，在web界面中进行二级预警提示，本地黄色指示灯以1HZ频率闪烁；经现场工作人员确认气缸工作状态依然良好后，按下复位按钮消除所有预警信息，设备继续正常工作；
（3）当气缸工作次数到达工作寿命的100%时，在web界面中进行一级预警提示，本地黄色指示灯以2HZ频率闪烁；现场工作人员进行更换，完成后长按复位按钮3S消除所有预警，该气缸当前工作次数清零，设备继续正常工作。
任务3 竞赛总结
梳理竞赛过程，撰写竞赛总结，并生成PDF版本，以“赛位号+竞赛总结”为文件名，保存在“D:\模块一\赛位号”文件夹下
综合任务：职业素养
考查选手操作过程中的安全规范；设施设备、工具仪器使用情况；卫生清洁情况；穿戴规范；工作纪律，文明礼貌等。由现场裁判进行过程记录、现场评分、选手确认。
在任务施工过程中正确选择设备，安全可靠的使用工具，设备安装稳固、部件均匀排布、行列对齐、间距相等、整齐美观；布线合理、所有线都装入线槽。施工完成后需对地板卫生进行打扫、对桌面进行整理、对工具设备进行还原。
1.赛位区域地板、桌面等处卫生打扫;
2.使用的工具还原规整、设备摆放工整、设备手提箱的规整等;
3.工位设备安装整齐、设备部件均匀排布、布线合理美观等;
4.操作的安全规范;
5.现场工作纪律。
7 / 11全国职业院校技能大赛
竞赛任务书 赛题二
赛项名称： 工业网络智能控制与维护
英文名称：Intelligent Control and Maintenance
of Industrial Networks
赛项组别： 高等职业教育（学生赛）
赛项编号： GZ016
2023年全国职业院校技能大赛高职组
“工业网络智能控制与维护”赛项（学生赛）
赛题二
选手须知：
1．任务书共 13 页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，并进行任务书的更换。
2．参赛队应在 6 小时内完成任务书规定内容。
3．任务书中只得填写竞赛相关信息，不得出现学校、姓名等与身份有关的信息或与竞赛过程无关的内容，否则成绩无效。
4. 选手在竞赛过程中利用电脑创建的软件程序文件必须存储到“D:\技能竞赛”文件夹中，其中PLC文件的命名格式为“PLC+场次号+工位号”，触摸屏文件的命名格式为“HMI+场次号+工位号”。未按要求保存的文件不予以评分。计算机编辑文件请实时存盘，建议10-15分钟存盘一次，客观原因断电情况下，酌情补时不超过十五分钟。
5．由于参赛选手人为原因导致竞赛设备损坏，以致无法正常继续比赛，将取消参赛队竞赛资格。
竞赛场次：第 场 赛位号：第 号
基于工业网络控制的轴承用滚珠智能分拣包装生产线
一、平台概述
本比赛项目需通过物理平台达成考察目标，平台为一条轴承滚珠智能分拣包装生产线。整个生产线系统由五部分构成：工业网络单元、控制单元、检测单元、执行单元和信息管理单元，每个单元均配有通信接口，通过组网能够实现整个生产线系统的互联互通。
工业网络单元利用以太网通信接口实现整个生产线系统的网络通信，能够实现与其他单元的数据、指令的网络通信与传输。控制单元包括PLC、伺服控制器、中间继电器等电气部件。用于接收来自检测单元的传感数据，发送控制指令，实现执行单元的动作执行，以及和信息管理单元实现数据可视化等信息化管理功能。
检测单元主要包括条码/二维码检测、称重检测等产品检测装置，以及对整个生产线系统的设备状态、环境参数实时监测的各类传感装置，包括温度、湿度、电能、电量等环境监测。
执行单元包括机械手、伺服电动转盘、伺服传输带、气动元件等执行部件，能够实现整个生产线系统的物料出入库、物料中转、物料搬运、包装等生产执行环节。
信息管理单元配置了触摸屏、显示屏等人机交互部件，基于工业网络仿真软件和生产管理MES系统软件，能够实现工业网络及生产线系统的设计、分析、仿真及整个生产线系统生产状态、生产数据、工序工艺的数字化、信息化管理等功能。
二、任务要求
总体任务是设计并利用现场设备，组网完成对轴承滚珠智能分拣包装生产线的智能控制。分项任务如下：
1、采用工业网络控制架构设计软件实现对工业网络的设计规划；
2、采用工业网络各类通信接口、通信协议实现生产线系统的组网、联网；
3、采用工业网络控制仿真软件实现对生产线系统的调试仿真设计；
4、采用现场给定的传感器、可编程控制器、执行器，通过操作、编程、调试等手段实现对生产线系统各功能单元、部件装置的全流程自动化控制，实现对轴承滚珠智能分拣包装生产线的模拟；
5、采用MES系统软件实现对整个生产线系统各类生产信息、物料状态、环境数据的实时监测及信息化管理。
具体要求如下：
（1）操作人员（现场员工）启动整个系统，系统自检以后，进入待命状态；
（2）操作人员现场操作工业网络设计规划软件，实现工业互联网络的规划与设计；
（3）根据任务书功能要求进行系统方案设计，完成后填写设备选型设计表，同时编写技术论证报告，保存到“D:\赛位号”；
（4）操作人员根据生产任务，可以借助MES系统软件实现在线生成订单、在线派发订单、订单跟踪管理等功能；
（5）操作人员可以现场对控制单元进行操作、编程与调试，完成整个装配生产线系统的自动运行、自动监测和自动管理，并经过工业网络单元与生产管理MES系统软件实现数据互联互通及对生产过程的数字化和信息化管理功能；
（6）物料在生产全流程过程中，检测单元的各类传感器装置、检测装置能够实现对物料加工全流程的数据采集与感知；
（7）物料在生产全流程过程中所采集的传感数据、控制指令，能够经工业网络单元传输至执行单元、信息管理单元等终端，实现生产加工过程的网络化传输和信息化管理；
（8）整个装配生产线系统的生产数据、状态数据、环境数据，均可以通过工业网络单元实现与信息管理单元的生产管理MES系统软件的信息交互，所有数据信息能够显示于大屏之上；
（9）编写《竞赛总结》，保存到“D:\赛位号”等等。
三、比赛内容
模块一：工业网络智能控制与维护系统设计、仿真和物理系统的安装、组网与参数设置
任务1：系统方案设计
根据任务需求设计系统方案，填写设计方案要素表，包括主要元件的选型、功能描述和位置布局，完成后填写设备选型设计表。
表1 系统元器件选型设计表
序号 设备名称 选用型号 功能描述 位置布局
任务2：绘制拓扑图
（1）采用工业网络控制设计软件进行绘制，包括根据设计方案中确定的设备进行选型、组网，完成虚拟系统的搭建。
（2）使用网络拓扑图设计软件设计整个网络架构拓扑图，完成智能生产系统的边缘层（包括设备层、控制层、数据接入层），应用层、网络层的绘制。同时，在网络拓扑图中标注各设备之间所采用的工业网络通讯总线，不同工业网络通讯总线采用不同颜色线条标注。并将绘制的文件保存。
任务3：配置IP地址表
根据系统网络结构，对服务器，工作站运维计算机，数据管理网络中主控PLC、触摸屏，生产线PLC、伺服驱动器、扫码器和搬移机械装置等网络设备IP地址进行规划和分配。
表2 系统IP地址分配表
序号 设备名称 IP地址
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
任务4：工业网络虚拟仿真系统设计与调试
1、虚拟系统仿真设计采用虚拟仿真编程软件，并对各个模块进行编程，其中包括根据功能进行对象、信号定义，并将信号映射到PLC中；编写PLC程序将信号映射到仿真软件中，完成相关设备的自动运行；编写PLC和HMI程序，实现在HMI中下发数据到PLC，实现相关设备模拟自动运行，等等。
2、自动供料单元仿真设计
（1）根据竞赛平台中实物布局完成供料模块、机械手搬运模块、扫码器模块的设计和组装。
（2）模型中各模块与实物布局一一对应，根据竞赛平台中模块摆放位置调整模型中模块布局，使其与竞赛平台中的位置保持一致（要求尺寸与实际尺寸偏差小于5mm）。
3、装配检测单元仿真设计
（1）根据竞赛平台中实物布局完成瓶体搬运模块、盒盖供料模块、盒盖搬运模块、称重模块、扫码器模块的设计和安装。
（2）模型中各模块与实物布局一一对应，根据竞赛平台中模块摆放位置调整模型中模块布局，使其与竞赛平台中的位置保持一致（要求与尺寸与实际尺寸偏差小于5mm）。
4、自动供料单元模型手动模式程序编程和调试
基于装配结构，定义机电对象、信号，并将信号映射到PLC中，制作HMI画面，通过操作HMI控制自动供料单元模型完成手动测试功能。
（1）按下 “推盒盖控制”按钮后，模型中盒盖供料气缸伸出，再次按下此按钮供料气缸缩回；按下 “升降控制”按钮后，模型中升降气缸伸出，再次按下此按钮升降气缸缩回；按住 “手动左行”按钮后，模型中搬运机械手左行，松开此按钮搬运机械手停止；按住 “手动右行”按钮后，模型中搬运机械手右行，松开此按钮搬运机械手停止；按下 “手动回原点”按钮，模型中机械手自动回到原点。
（2）操作HMI按钮使模型中真空吸盘接触料盒，按下“吸盘控制”按钮后，物料被吸附到真空吸盘上，升降气缸升起物料随之上升，再次按下按钮物料随重力掉落。
5、装配检测单元模型手动模式程序编程和调试
基于装配结构，定义机电对象、信号，并将信号映射到PLC中，制作HMI画面，通过操作HMI控制智能分拣单元模型完成手动测试。
（1）按下HMI上“取盒底伸缩控制”按钮后，模型中取盒底伸缩气缸伸出，再次按下此按钮取盒底伸缩气缸缩回；按下“滑台控制”按钮后，模型中滑台气缸右行，再次按下此按钮滑台气缸左行；按下“夹爪控制”按钮后，模型中夹爪夹紧，再次按下此按钮夹爪松开；按下“称重抬升控制”按钮后，模型中称重气缸上升，再次按下此按钮称重气缸下降；按下“推盒盖控制”按钮后，模型中推盒盖气缸伸出，再次按下此按钮推盒盖气缸缩回；按下“搬运伸缩控制”按钮后，模型中搬运伸缩气缸伸出，再次按下此按钮搬运伸缩气缸缩回；按下“搬运升降控制”按钮后，模型中搬运升降气缸下降，再次按下此按钮搬运升降气缸上升。
（2）操作HMI按钮使模型中真空吸盘接触盒盖，按下“盒盖吸取控制”按钮后，模型中盒盖被吸附到真空吸盘上，升降气缸升起物料随之上升，再次按下按钮盒盖随重力掉落。
6、自动供料单元模型自动模式程序编程和调试
编写PLC程序，并将信号映射到仿真软件中来完成设备“自动供料单元”的自动运行。初始状态供料气缸伸出、升降气缸处于抬升状态。
按下 “自动供料手动测试“按钮后，模型中料盒供料气缸推出盒子到取料位，搬运机械手移动到取料位置进行取料，取料完成后再由搬运机械手将料盒搬运到下一个单元。
7、装配检测单元模型自动模式程序编程和调试
编写PLC程序，并将信号映射到仿真软件中来完成设备“装配检测单元”的自动运行。初始状态滑台气缸处于左侧位置，其余气缸全部处于缩回位置。
按下“装配检测手动测试”按钮后，模型中取底盒机构伸出取底盒，同时称重气缸上升，取料完成后，滑台气缸右移，将底盒搬运到称重位置进行称重，1秒后称重结束称重气缸复位，盒盖供给装置将盒盖推出，由搬运盒盖装置进行搬运并完成组装。
8、自动供料单元和装配检测单元模型的联调
编写PLC和HMI程序，在HMI中下发订单信息到PLC，实现模型中自动供料和装配检测单元的自动运行。
自动运行流程：订单下发后，模型中料盒供料气缸推出盒子到取料位，搬运机械手移动到取料位置进行取料，取料完成后，再由搬运机械手将料盒搬运到智能分拣单元，料盒到达后，料盒随皮带移动到检测单元，取底盒机构伸出取底盒，同时称重气缸上升，取料完成后，滑台气缸右移将底盒搬运到称重位置进行称重，1秒后称重结束称重气缸复位，盒盖供给装置将盒盖推出，由搬运盒盖装置进行搬运并完成组装，流程完成。
9、工业网络智能控制系统模型的联调
编写PLC和HMI程序，在HMI中下发订单信息到PLC，在模型中实现工业网络智能控制系统的自动运行。
自动运行流程：
自动供料单元：订单下发后，模型中料盒供料气缸推出盒子到取料位，搬运机械手移动到取料位置进行取料，取料完成后再由搬运机械手将料盒搬运到智能分拣单元。
智能分拣单元：料盒到达后，对应的挡料机构动作，料盒随皮带移动到装料位置，由推料气缸把掉落的配方进行装盒；装载完成后将底盒移动到扫码位置，延时2s后再次移动到末端。
装配检测单元：料盒到达后，取底盒机构伸出取底盒，同时称重气缸上升，取料完成后，滑台气缸右移，将底盒搬运到称重位置进行称重，1秒后称重结束称重气缸复位，盒盖供给装置将盒盖推出，由搬运盒盖装置进行搬运并完成组装。
智能仓储单元：组装完成后，六轴工业机器人将物料搬运至指定仓位，搬运完成后工业机器人移动到HOME点，流程完成。
任务5：工业网络物理系统安装与组网
1、设备安装
根据设计方案和仿真结果进行部件或设备选型，如根据检测物理量选择相应传感器；根据要求的气动控制要求，选择合适的气动执行设备；根据运动控制要求，选择合适的驱动电机，等等。要求设备安装位置与布局图一致并将这些设备安装固定，要求符合相关电气施工规范的国家和行业标准。
2、系统组网
将相关设备采用对应的通信接口和线缆进行连接，完成系统组网，如工业以太网连接、现场总线设备连接、无线通信设备连接。安装过程中，元部件、设备安装，线缆表示和固定、线段压线等均符合工业电气相关电气施工规范的国家和行业标准。
任务6：工业网络参数配置与测试
需要完成相关网络系统参数设定，使系统能进行网络通讯测试，要求：
1、智能电量采集表采用RS-485总线与协议转换网关连接使用Modbus协议通信（RTU），并填写“RS485通讯参数设定表”表格；协议转换网关与PLC通过ProfiNet智能输入输出方式进行通信；使用“USB转RS485”将感知设备总线连接至计算机USB口。根据“通讯参数设定表”，使用串口调试工具检测设备的连通完好性，并保存测试结果。
2、PLC之间通信可采用ProfiNet智能输入输出方式，根据设计中的要求对相关设备设定系统参数，并填写“ProfiNet通讯参数设定表”，使用相关通用性软件（设备厂商提供）将ProfiNet组态界面的“网络视图”界面和“操作模式-智能设备通信”界面保存。
3、PLC与人机界面、伺服驱动等设备部件之间采用ProfiNet的通讯方式；
4、PLC与称重传感器等检测设备部件之间采用Modbus RTU协议的通讯方式；
5、PLC与扫码器之间采用 TCP的通讯方式。
模块二：工业网络智能控制系统调试与智能运维
任务1：网络系统调试
1、网络设备上电后，判定各设备指示器是否正常；
2、使用网线测试工具进行信号联通性测试；
3、通过三层交换机管理界面，将各三层交换机相关端口配置为组环网端口；
4、完成各三层交换机环网参数配置，使数据能够在环网中传输
任务2：自动供料单元手动模式调试
编写PLC和HMI程序（可在仿真程序的基础上修改），通过操作HMI控制自动供料单元完成手动测试。
按下HMI上“推盒盖控制”按钮后，自动供料单元中供料气缸伸出，再次按下此按钮供料气缸缩回；按下“升降控制”按钮后，自动供料单元中升降气缸伸出，再次按下此按钮升降气缸缩回；按住“手动左行”按钮后，自动供料单元中搬运机械手左行，松开此按钮搬运机械手停止；按住“手动右行”按钮后，自动供料单元中搬运机械手右行，松开此按钮搬运机械手停止；按下“手动回原点”按钮，自动供料单元中机械手自动回到原点，并从HMI显示伺服当前位置为“0.0”或者“0.00” 。操作HMI按钮使自动供料单元中真空吸盘接触料盒，按下“吸盘控制”按钮后，物料被吸附到真空吸盘上，升降气缸升起物料随之上升，再次按下按钮物料随重力掉落。
任务3：装配检测单元手动模式调试
编写PLC和HMI程序（可在仿真程序的基础上修改），通过操作HMI控制智能分拣单元完成手动测试。
按下“取盒底伸缩控制”按钮后，装配检测单元中取盒底伸缩气缸伸出，再次按下此按钮取盒底伸缩气缸缩回；按下“滑台控制”按钮后，装配检测单元中滑台气缸右行，再次按下此按钮滑台气缸左行；按下“夹爪控制”按钮后，装配检测单元中夹爪夹紧，再次按下此按钮夹爪松开；按下“称重抬升控制”按钮后，装配检测单元中称重气缸上升，再次按下此按钮称重气缸下降；按下“推盒盖控制”按钮后，装配检测单元中推盒盖气缸伸出，再次按下此按钮推盒盖气缸缩回；.按下“搬运伸缩控制”按钮后，装配检测单元中搬运伸缩气缸伸出，再次按下此按钮搬运伸缩气缸缩回；按下“搬运升降控制”按钮后，装配检测单元中搬运升降气缸下降，再次按下此按钮搬运升降气缸上升；操作HMI按钮使真空吸盘接触盒盖，按下“盒盖吸取控制”按钮后，装配检测单元中盒盖被吸附到真空吸盘上，升降气缸升起物料随之上升，再次按下按钮盒盖随重力掉落。
任务4：自动供料单元自动模式调试
编写PLC和HMI程序，完成设备“自动供料单元”的自动运行。初始状态供料气缸伸出、升降气缸处于抬升状态。
按下HMI“自动供料手动测试”按钮后，自动供料单元中料盒供料气缸推出盒子到取料位，搬运机械手移动到取料位置进行取料，取料完成后再由搬运机械手将料盒搬运到下一个单元。
任务5：装配检测单元自动模式调试
编写PLC和HMI程序，完成设备“装配检测单元”的自动运行。初始状态滑台气缸处于左侧位置，其余气缸全部处于缩回位置。
按下HMI“装配检测手动测试”按钮后，装配检测单元中取底盒机构伸出取底盒，同时称重气缸上升，取料完成后，滑台气缸右移，将底盒搬运到称重位置进行称重，1秒后称重结束称重气缸复位，盒盖供给装置将盒盖推出，由搬运盒盖装置进行搬运并完成组装。
任务6：自动供料单元和装配检测单元的互联互通
编写PLC和MES通讯程序，在MES中下发订单信息到PLC，实现智能自动供料单元和装配检测单元的自动运行。
自动运行流程：订单下发后，料盒供料气缸推出盒子到取料位，搬运机械手移动到取料位置进行取料，取料完成后再由搬运机械手将料盒搬运到智能分拣单元，料盒到达后，料盒随皮带转动移动到检测单元，取底盒机构伸出取底盒，同时称重气缸上升，取料完成后，滑台气缸右移，将底盒搬运到称重位置进行称重，1秒后称重结束称重气缸复位，盒盖供给装置将盒盖推出，由搬运盒盖装置进行搬运并完成组装。
任务7：数据管理单元和自动供料单元的互联互通
1、建立数据管理单元和自动供料单元的通讯连接，采集自动供料单元的数据到数据管理单元中，并通过HMI界面显示，数据为：当前工作状态、自动供料时序、自动搬运时序、供料单元总时序、订单号反馈、伺服当前位置、伺服当前速度、伺服当前状态、驱动器过载报警、驱动器超限报警。
2、数据管理单元和自动供料单元的手自动旋钮全部旋到自动状态，按下数据管理单元中的复位按钮，实现对自动供料单元的一键复位。
任务8：数据管理单元和自动供料单元的互联互通
1、建立数据管理单元和装配检测单元的通讯连接，采集装配检测单元的数据到数据管理单元中，并通过HMI界面显示，数据为：当前工作状态、盒盖供给时序、底盒搬运时序、盒盖装配时序、装配单元总时序、订单号反馈、称重当前数据、称重状态、气压异常报警。
2、数据管理单元和装配检测单元的手自动旋钮全部旋到自动状态，按下数据管理单元中的复位按钮，实现对装配检测单元的一键复位。
任务9：工业网络智能运维
1、工业网络智能控制系统的报警优化
根据生产工艺对供料单元、分拣单元的时效要求，设置各单元“运行时间预设值”；将各单元统计的运行时间与运行时间预设值进行数据分析，产生运行超时报警信息并在HMI显示。通过优化各单元电机参数，使设备在下次运行时规避掉该异常报警。
2、设备能耗统计和分析
通过数据管理单元采集设备的“能耗数据”，将当前电压、当前电流、总电能、功率因数、温度值、湿度值数据展示到HMI界面上。
任务10：撰写《竞赛总结》。保存到“D:\赛位号”。
综合任务：职业素养
考查选手操作过程中的团队协作与质量控制意识、工程思维与工匠精神等，具体包括安全规范；设施设备、工具仪器使用情况；卫生清洁情况；穿戴是否规范；工作纪律，文明礼貌等。
在任务施工过程中能正确选择设备，安全可靠地使用工具，设备安装稳固、部件均匀排布、行列对齐、间距相等、整齐美观；布线合理、所有线都装入线槽。施工完成后需对地板卫生进行打扫、对桌面进行整理、对工具设备进行还原等等。由现场裁判进行过程记录、现场评分、选手确认。
10 / 13全国职业院校技能大赛
竞赛任务书 赛题九
赛项名称： 工业网络智能控制与维护
英文名称：Intelligent Control and Maintenance
of Industrial Networks
赛项组别： 高等职业教育（学生赛）
赛项编号： GZ016
2023年全国职业院校技能大赛高职组
“工业网络智能控制与维护”赛项（学生赛）
赛题九
选手须知：
1．任务书共 9 页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，并进行任务书的更换。
2．参赛队应在 6 小时内完成任务书规定内容。
3．任务书中只得填写竞赛相关信息，不得出现学校、姓名等与身份有关的信息或与竞赛过程无关的内容，否则成绩无效。
4. 选手在竞赛过程中利用电脑创建的软件程序文件必须存储到“D:\技能竞赛”文件夹中，其中PLC文件的命名格式为“PLC+场次号+工位号”，触摸屏文件的命名格式为“HMI+场次号+工位号”。未按要求保存的文件不予以评分。计算机编辑文件请实时存盘，建议10-15分钟存盘一次，客观原因断电情况下，酌情补时不超过十五分钟。
5．由于参赛选手人为原因导致竞赛设备损坏，以致无法正常继续比赛，将取消参赛队竞赛资格。
竞赛场次：第 场 赛位号：第 号
基于工业网络控制的发动机部件装配生产线
一、平台概述
本比赛项目需通过物理平台达成考察目标，平台为一条新能源汽车发动机部件装配生产线。整个生产线系统由五部分构成：工业网络单元、控制单元、检测单元、执行单元和信息管理单元，每个单元均配有通信接口，通过组网能够实现整个生产线系统的互联互通。
工业网络单元利用以太网通信接口实现整个生产线系统的网络通信，能够实现与其他单元的数据、指令的网络通信与传输。控制单元包括PLC、变频器、伺服控制器、中间继电器等电气部件。用于接收来自检测单元的传感数据，发送控制指令，实现执行单元的动作执行，以及和信息管理单元实现数据可视化等信息化管理功能。
检测单元主要包括视觉检测、材质检测、条码/二维码检测、称重检测、速度检测、RFID读写等产品检测装置，以及对整个生产线系统的设备状态、环境参数实时监测的各类传感装置，包括温度、湿度、电能、电量、噪声等环境监测。
执行单元包括机械手、变频电机、步进电动转盘、伺服导轨、气动元件等执行部件，能够实现整个生产线系统的物料出入库、物料中转、物料搬运、装配等生产执行环节。
信息管理单元配置了触摸屏、显示屏等人机交互部件，基于工业网络仿真软件和生产管理MES系统软件，能够实现工业网络及生产线系统的设计、分析、仿真及整个生产线系统生产状态、生产数据、工序工艺的数字化、信息化管理等功能。
二、任务要求
总体任务是设计并利用现场设备，组网完成对新能源汽车发动机部件装配生产线的智能控制。分项任务如下：
1、采用工业网络控制架构设计软件实现对工业网络的设计规划；
2、采用工业网络各类通信接口、通信协议实现生产线系统的组网、联网；
3、采用工业网络控制仿真软件实现对生产线系统的调试仿真设计；
4、采用现场给定的传感器、可编程控制器、执行器，通过操作、编程、调试等手段实现对生产线系统各功能单元、部件装置的全流程自动化控制，实现对新能源汽车发动机部件装配生产线的模拟；
5、采用生产管理MES系统软件实现对整个生产线系统各类生产信息、物料状态、环境数据的实时监测及信息化管理。
具体要求如下：
（1）操作人员（现场员工）启动现场触摸屏，通过扫码枪或RFID电子芯片装置能够实现操作人员身份信息、工序工艺信息、物料状态信息的自动录入，启动整个系统，系统自检以后，进入待命状态；
（2）操作人员现场操作工业网络设计规划软件，实现工业互联网络的规划与设计；
（3）操作人员根据生产任务，可以借助生产管理MES系统软件实现在线生成订单、在线派发订单、订单跟踪管理等功能；
（4）操作人员可以现场对控制单元进行操作、编程与调试，完成整个装配生产线系统的自动运行、自动监测和自动管理，并经过工业网络单元与生产管理MES系统软件实现数据互联互通及对生产过程的数字化和信息化管理功能；
（5）物料通过上下料装置实现自动上下料，经过步进电动转盘实现物料检测筛选，配合移载伺服机械手实现装配、检测、分拣、仓储、RFID溯源等功能；
（6）物料在加工全流程过程中，检测单元的各类传感器装置、检测装置能够实现对物料加工全流程的数据采集与感知；
（7）物料在加工全流程过程中所采集的传感数据、控制指令，能够经工业网络单元传输至执行单元、信息管理单元等终端，实现生产加工过程的网络化传输和信息化管理；
（8）整个装配生产线系统的生产数据、状态数据、环境数据，均可以通过工业网络单元实现与信息管理单元的生产管理MES系统软件的信息交互，所有数据信息能够显示于大屏之上；
（9）编写《竞赛总结》，保存到“D:\第二赛程\赛位号”等等。
三、比赛内容
模块一：工业网络智能控制与维护系统设计
任务1：系统方案设计
根据任务需求设计系统方案，填写设计方案要素表，包括主要元件的选型、功能描述和位置布局，完成后填写设备选型设计表。
表1 系统元器件选型设计表
序号 设备名称 选用型号 功能描述 位置布局
任务2：绘制拓扑图
（1）采用工业网络控制设计软件进行绘制，包括根据设计方案中确定的设备进行选型、组网，完成虚拟系统的搭建。
（2）使用网络拓扑图设计软件设计整个网络架构拓扑图，完成智能生产系统的边缘层，包括设备层、控制层、数据接入层），应用层、网络层的绘制。同时，在网络拓扑图中标注各设备之间所采用的工业网络通讯总线，不同工业网络通讯总线采用不同颜色线条标注。并将绘制的文件保存。
任务3：配置IP地址表
根据系统网络结构，对远程服务器，工作站运维计算机，数据管理网络中主控PLC、触摸屏，生产线PLC、伺服驱动器、扫码器和搬移机械装置等网络设备IP地址进行规划和分配。
表2 系统IP地址分配表
序号 设备名称 IP地址
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
任务4：工业网络虚拟仿真系统设计与调试
1、模型仿真设计
（1）完成自动供料模块模型的机械/电气行为定义；
（2）完成智能分拣检测模块模型的机械/电气行为定义；
（3）完成装配模块模型的机械/电气行为定义；
（4）完成仓储模块模型的机械/电气行为定义；
（5）完成仿真场景所需的外部变量配置与信号映射。
2、虚拟仿真程序设计
（1）完成虚拟仿真PLC程序编写，实现控制自动供料模块、分拣模块、装配模块、仓储模块；
（2）设计触摸屏界面，编写通信程序，实现触摸屏可控制分拣检测模块的气缸手动测试；
（3）触摸屏界面可启动、停止虚拟仿真流程。
3、工业网络智能控制系统的虚拟调试
（1）完成对控制单元中的PLC模块的程序编写；
（2）完成对信息管理单元中的触摸屏模块的HMI程序编写；
（3）按照料块供料、料块在转盘上各工位检测、料芯装配、料块分拣、工艺信息RFID写入的工艺流程，将虚拟仿真模型配合PLC程序与HMI程序，实现3个料芯完整的工艺流程联调运行。
任务5：工业网络物理系统安装与组网
（1）设备安装
根据设计方案和仿真结果进行部件或设备选型，如根据检测物理量选择相应传感器；根据要求的气动控制要求，选择合适的气动执行设备；根据运动控制要求，选择合适的驱动电机，等等，并将这些设备安装固定，要求符合相关电气施工规范的国家和行业标准。
（2）系统组网
将相关设备采用对应的通信接口和线缆进行连接，完成系统组网，如工业以太网连接、现场总线设备连接、无线通信设备连接。安装过程中，元部件、设备安装，线缆表示和固定、线段压线等均符合工业电气相关电气施工规范的国家和行业标准。
任务6：工业网络参数配置与测试
需要完成相关网络系统参数设定，使系统能进行网络通讯测试，要求：
（1）智能电量采集表采用RS-485总线与PLC连接，使用Modbus协议通信（RTU），并填写“RS485通讯参数设定表”表格；使用“USB转RS485”将感知设备总线连接至计算机USB口。根据“通讯参数设定表”，使用串口调试工具检测设备的连通完好性，并保存测试结果。
（2） PLC与人机界面、伺服驱动等设备部件之间采用ProfiNet的通讯方式。
（3）PLC与金属传感器、颜色传感器等检测设备部件之间采用IO-Link协议的通讯方式。
（4）PLC与RFID读写器之间采用Modbus TCP的通讯方式。
模块二：工业网络智能控制与维护系统集成与调试
任务1：网络系统调试
（1）网络设备上电后，判定各设备指示器是否正常；
（2）使用网线测试工具进行信号联通性测试；
（3） 通过三层交换机管理界面，将各三层交换机相关端口配置为组环网端口；
（4）完成各三层交换机环网参数配置，使数据能够在环网中传输。
任务2：物料转运模块调试
（1）电机手动调试。根据任务书所要求选择传输模块的驱动电机（步进电机驱动或变频器驱动）。在触摸屏中电机运行参数模块中，输入转盘电机的旋转速度、加速度、减速度参数；当按下转盘手动正转按钮时，转盘正常正转；当按下转盘手动反转按钮时，转盘正常反转；转盘旋转的同时，通过速度传感器检测输转盘运行速度，并实时显示在触摸屏中。
（2）料井供料装置手动调试。可通过按下“料井推料气缸”按钮控制气缸伸出与缩回，并在触摸屏中用指示灯显示对应气缸限位位置。
任务3：物料装配模块调试
（1）料芯推料装置手动调试。可通过按下“推料气缸”按钮控制气缸伸出与缩回，并在触摸屏中用指示灯显示对应气缸限位位置。
（2）料芯冲压装置手动调试。可通过按下“冲压气缸”按钮控制气缸伸出与缩回，并在触摸屏中用指示灯显示对应气缸限位位置。
（3）在自动调试模式下，可配合物料运转完成料芯装配任务。
任务4：物料检测模块调试
编程实现物料重量检测，可在触摸屏显示对于重量值。
编程实现物料信息RFID读取，可手动在触摸屏进行读写信息。
编程实现物料材质、颜色等信息获取，可在触摸屏显示对应信息。
编程实现扫码器数据读取，可在触摸屏显示对应信息。
任务5：物料搬运模块调试
（1）完成导轨伺服电机手动调试。在触摸屏中电机运行参数模块中，输入转盘电机的速度、加速度、减速度参数；当按下手动前进按钮时，正常向前运动；当按下手动后退按钮时，正常向后运动。
（2）机械手手动调试。可控制机械手正常取料、放料。
任务6：系统联调
（1）完成无线Lora通信程序编写，实现远程控制三色灯状态功能程序。
（2）完成初始化程序编写，要求系统联调下，按下“复位”按钮，实现电机回原点、气缸复位等初始化动作。
（3）完成系统联调启动、停止等功能控制，要求按下“启动”按钮，三色灯亮绿灯，按下停止按钮，三色灯亮黄灯，触碰安全光栅，生产线暂停，三色灯以1s周期频率闪烁，离开安全光栅，生产线恢复正常。
（4）系统联调料块供料、料块在转盘上各工位检测、料芯装配、料块分拣、工艺信息RFID写入的工艺流程，实现工业网络智能控制与维护系统的全功能集成调试。
任务7：可视化系统调试
（1）通过工业网关，采集控制系统的PLC数据，数据包含产品信息（材质、重量、RFID读取数值）。
（2）通过工业网关，采集控制系统的现场环境数据（产线电压、电流、气压表数值信息）。
（3）完成MES系统的业务流程制定，生产订单下发等任务；
（4）根据网关采集的数据，在MES系统完成数据关联配置，在可视化大屏设计绘制界面，实现数据监控、合格率显示。
任务8：故障诊断与排除
根据电气接线图纸及变频器参数手册，完成生产线中某一电机的故障诊断与排除，最终要求实现“自定义按钮1”自锁接通，点动“自定义按钮3”电机反转，按下“自定义按钮1”自锁断开，电机停止运动。
（1）硬件故障诊断与排除；
（2）电机参数故障诊断与排除；
（3）将出现的故障描述及解决方法填写到下表3中。
表3 故障描述及解决方法
序号 故障点描述 解决方法
1
2
任务9：撰写《竞赛总结》。保存到“D:\第二赛程\赛位号”。
●贯穿整个赛项过程考核点：职业素养
考查选手操作过程中的团队协作与质量控制意识、工程思维与工匠精神等，具体包括安全规范；设施设备、工具仪器使用情况；卫生清洁情况；穿戴是否规范；工作纪律，文明礼貌等。
在任务施工过程中能正确选择设备，安全可靠地使用工具，设备安装稳固、部件均匀排布、行列对齐、间距相等、整齐美观；布线合理、所有线都装入线槽。施工完成后需对地板卫生进行打扫、对桌面进行整理、对工具设备进行还原等等。由现场裁判进行过程记录、现场评分、选手确认。
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