GZ016 工业网络智能控制与维护赛项赛题第6套

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1、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 Maintenanceof Industrial Networks赛项组别：高等职业教育（教师赛）赛项编号： GZ0162023 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（教师赛）赛题六选手须知：1任务书共竺页，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。2参赛队应在旦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、10变量表）以.pdf格式放置在“E:参考资料”文件夹下。4选手在竞赛过程

2、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。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。赛位号：第 号竞赛场次：第 场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， 平台为一条工业网 络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

3、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）

4、、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（1）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”。（2）根据系统方案设计完成器件的选型

5、、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。（3）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。（4）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。（5）根据任务要求，通过 MES 系统下达任务指令完成任务内 容。（ 6 ）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、

6、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（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

7、装置等网络设备 IP 地址进行规划和分配。表 2 系统 IP 地址分配表丨 10 丨 丨任务4系统方案的可行性分析及评价要求：根据项目背景和上述元器件选型、网络架构等技术方案， 从项目的可行性、技术性等维度进行分析，编写技术论证报告，保 存到“D:赛位号”。报告以文字、图片的形式呈现，报告应包含以 下内容，编写格式规范：（1）工业网络智能控制系统的组网方式简要说明；（2）数据传输与可视化运维方案；（3）工业网络可实施性论证。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

8、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 6：网络参数配置和测试 根据任务书要求和设

9、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

10、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 7：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： 打开设备模型库，调用与实物机构相同的设备模型；

11、 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。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

12、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

13、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，

14、 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

15、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。此时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）系统初始化状态自动模式时初始状态：开关SQ1SQ6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