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2019年全国高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项12019年全国职业院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试（总时间：240分钟）工作任务书（样题）场次号工位号2019年全国高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项2注意事项一、本任务书共11页，如出现缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，进行任务书的更换。二、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。三、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。四、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3分；若因人为操作损坏器件，酌情扣5-10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。五、所编PLC、触摸屏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。六、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。七、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。2019年全国高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项3请按要求在4个小时内完成以下工作任务：一、按“灌装贴标系统控制要求”，设计电气控制原理图，制定相应的IO分配表，并按图完成器件选型计算、器件安装、电路连接（含主电路）和相关元件参数设置。二、按“灌装贴标系统控制要求”，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。三、根据赛场设备上所提供的故障考核装置，参考T68镗床/X62W铣床电气原理图，排除机床电气控制电路板上所设置的故障，使该电路能正常工作，同时完成维修工作票。本次工作任务请在YL-158GA1型现代电气控制系统安装与调试实训考核装置上完成，该装置的结构介绍及使用方法请参考用户说明书。2019年全国高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项4灌装贴标系统控制要求一、系统运行说明灌装贴标系统是将液体产品装入固体容器中，并在容器外贴上标签，此系统需高速高精确的灌装工艺、传输带连续给料、高速准确贴标等性能，一般应用于各种液体、膏体、半流体等物料的清洗、灌装、旋盖、贴标、喷码等，如图1所示。图1灌装贴标系统结构示意图灌装贴标系统由以下电气控制回路组成：灌装电机M1控制回路【M1为三相异步电机（不带速度继电器），只进行单向正转运行，需要考虑过载、联锁保护】。压盖电机M2控制回路【M2为双速电机】。贴标电机M3控制回路【M3为三相异步电机（不带速度继电器），只进行单向正转运行，需要考虑过载、联锁保护】。第二级传输带M4控制回路【M4为三相异步电动机（带速度继电器），由变频器进行多段速控制,第一段速为10Hz，第二段速为20Hz，第三段速为30Hz、第四段速为40Hz，第五段速为50Hz，加速/减速时间均为0.1秒】。第一级传输带M5控制回路【M5为伺服电机，丝杠运行速度10mm/秒～40mm/秒】。电动机旋转以“顺时针旋转为正向,逆时针旋转为反向”为准。2019年全国高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项5二、控制系统设计要求1、本系统使用三台PLC，网络指定QCPU/S7-300/S7-1500为主站，2台FX3U/S7-200Smart/S7-1200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HMIQ00UCPUCPU314C-2PN/DPCPU1511M1、M2、M3SB1～SB3HL1～HL5FX3U-48MRS7-200Smart6ES7288-1SR40-0AA0CPU1212C6ES7212-1BE40-0XB0M4、M5、编码器SQ1～SQ8FX3U-48MTS7-200Smart6ES7288-1ST30-0AA0CPU1212C6ES7212-1AE40-0XB04、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。参照所给定的图纸格式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。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2019年全国高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项6位置和线路。其余器件的安装位置请自行定义。三、系统控制要求灌装贴标系统设备具备两种工作模式，模式一：调试模式；模式二：加工模式。设备上电后设备自动进入调试模式。1、首界面要求首页界面是启动界面（如图2所示）。选择“进入测试”界面，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”，密码错误不能进入界面，调试完成后自动返回首页界面（也可在调试过程点击按钮返回）。选择“进入运行”界面，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“加工模式界面”，密码错误不能进入界面，加工完成后返回首页界面。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2首页界面图3用户登录界面2、调试模式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，当前电机指示灯亮，按下SB12019年全国高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项7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。此外，调试模式中应配置有通讯测试、I/O测试功能界面。通讯测试用于测试主站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。I/O测试用系统Plc的I/O状态及数值。图4调试模式画面（1）灌装电机M1调试过程按下启动按钮SB1后，延时4秒后灌装电机才启动运行，按下停止按钮SB2后，灌装电机延时4秒后才停止，灌装电机M1调试结束。M1电机调试过程中，HL1以1Hz闪烁。（2）压盖电机M2调试过程按下启动按钮SB1后，压盖电机低速运行，6秒后切换为高速运行，再8秒后M2自动停止，压盖电机M2调试结束。M2电机调试过程中，HL1长亮。（3）第二级传输带（变频电机）M3调试过程2019年全国高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项8按下SB1按钮，M3电动机以20Hz正转启动，再按下SB1按钮M3电动机40Hz正转运行，再按下SB1按钮M3电动机停止，2秒后自动以10Hz反转启动，再按下SB1按钮M3电动机30Hz反转运行，再按下SB1按钮M3电动机50Hz反转运行，按下停止按钮SB2，M3电动机停止，M3调试结束。M3电机调试过程中，HL2以1Hz闪烁。（4）贴标电机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长亮。（5）第一级传输带电机（伺服电机）M5调试过程第一级传输带（伺服电机）结构示意图如图5所示。初始状态断电手动调节回原点SQ1，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档速度选择，第1档速度要求为20mm/s，第2档速度要求为40mm/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SB3后，传输带自动回原点SQ1，M5电机调试结束。M5电机调试过程中，传输带前进或后退中，HL3同时以2Hz闪烁，传输带停止时HL3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。2019年全国高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项9图5第一级传输带电机结构示意图所有电机（M1～M5）调试完成后将自动返回首页界面。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、加工模式操作员登陆设备“进入运行”，触摸屏进入加工模式画面，如图6所示，触摸屏画面主要包含：各个电机的工作状态指示灯、起停按钮、返回首页界面按钮、设定产量（套量）、显示已压盖产量、显示装箱套量、设定第一级传输带速度（mm/秒）、显示第二级传输带速度（Hz）等信息。2019年全国高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项10图6加工模式画面产品套件每套有3个物料瓶。加工模式时初始状态：行程开关SQ1～SQ8常开、所有电机（M1～M5）停止。第一级传输带速度设定范围10mm/秒～40mm/秒，设定数值为10的整数倍，其他数值无效并四舍五入取值。初始位置在SQ1，处，当运行至SQ2处会自动返回原点SQ1，默认当前传输带动作完成。第二级传输带速度显示为整数，正转为正值，反转为负值。图7传送带上各检测点元件2019年全国高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项11（1）设定生产套量和第一级传输带速度后，按下启动按钮SB1，设备运行指示灯HL4闪烁等待放入工件（0.5Hz），当入料传感器（SQ5）检测到A点传送带上有物料瓶，则HL4长亮，设备开始加工过程，M5电机正转启动，以设定速度为前进至B点（由SQ6给出信号），传输带停止，同时灌装电机自动启动，运行5秒后自动停止（灌装结束）。（2）灌装结束后传输带自动重启，前进40mm后传输带再停止，同时压盖电机自动低速启动，3秒后转为高速运行，再3秒后压盖电机停止；然后由机械手抓取物料瓶搬运至物料平台（此处用指示灯HL5得电4秒钟代表此机械手动作）。（3）第一个物料瓶搬运至物料平台后，才允许放入第二个物料瓶（SQ5检测到信号），重复上述灌装、压盖、搬运动作流程。再放入第三个物料瓶，重复上述灌装、压盖、搬运动作流程。入料口再放入物料瓶无效。（4）三个物料瓶都搬运至物料平台后，先检测贴标温度（温度控制器+热电阻Pt100实现），温度超过30℃开始贴标（否则传输带停止运行）。（5）贴标温度检测满足后，自动启动第二级传输带M4（正转频率40HZ，三个物料瓶同时进入贴标工作），物料瓶到C点（SQ7检测到信号），M4传输带降速为正转20HZ进入贴标区域，同时启动贴标机M3，当物料瓶到D点（SQ8检测到信号），M4传输带变为反转20HZ，物料瓶再次回到C点，M4传输带又变为正转20HZ，当物料瓶再次到D点，M4传输带继续正转10HZ，5秒钟后M4传输带自动停止（表示三个物料瓶也已自动装箱完成）。（6）至此一套物料瓶完成灌装贴标，此时才允许继续入料（SQ5），2019年全国高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项12循环运行。在运行中按下停止按钮SB2后，设备将完成当前工件的加工流程后停止，同时HL4熄灭。在运行中按下急停按钮SB3后，各动作立即停止（人工取走物料瓶后），设备重新启动开始运行。4、非正常情况处理当第一级传输带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。当三个物料瓶都搬运至物料平台后，开始检测贴标温度时，10秒内检测贴标温度未超过30℃，10秒后自