2023年全国职业院校技能大赛工业网络智能控制与维护赛项（学生赛）赛题第6套公开课教案教学设计课件资料.docx

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1、全国职业院校技能大赛竞赛任务书XXX赛项名称：工业网络智能控制与维护英文名称：IntelIigentContrOlandMaintenanCeOflndUStrialNetWOrkS赛项组别：高等职业教育（学生赛）GZ016赛项编号: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a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 .参赛队应在上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

2、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。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

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）、固定、切割、同步误差检测与

4、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。2、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。3、

5、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、根据系统报警或故障信息，检测到故隙出处，并按规范排除故障使其恢复正常。6、根据任务要求，通过MES系统下达任务指令完成任务内容。7、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

6、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

7、址分配表序号设备名称IP地址12345678910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PLCI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

8、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。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

9、，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，

10、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；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

11、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

12、、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HLl以亮2S灭IS的周期闪烁。按下SBl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

13、选择跟随单元时，HLl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SBl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SAl指定2级速度选择，SAl接通时速度要求为4uns,SAl断开时速度要求为12mms在按下SBl或SB2实现点动运转时，应允许切换SAl,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，HLl以IHZ闪烁。按下启动按钮SBl后，步进电机以30rmin的速度正转5s-停2s-反转

14、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，HLl以2Hz闪烁。按下SBl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SBl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

15、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SQISQ6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2.05.0mms（设定比例V=0.5*f）o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。主轴传送带电机送料正转启动，同时X轴跟随伺服跟随以2.5rs的速度运行至SQ2处（SQ2SQI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3rs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