2023年甘肅省現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試賽項任務書3

2023年甘肅省職業(yè)院校技能大賽（教師組）“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試”賽項

注意事項

一、本任務書共20頁，如出現(xiàn)缺頁、字跡不清等問題，請及時向裁判

示意，進行任務書的更換。

二、在完成工作任務的全過程中，嚴格遵守電氣安裝和電氣維修的安全

操作規(guī)程。電氣安裝中，低壓電器安裝按《電氣裝置安裝工程低壓電器施工

及驗收規(guī)范（GB50254-96）》驗收。

三、不得擅自更改設備已有器件位置和線路，若現(xiàn)場設備安裝調(diào)試有疑

問，須經(jīng)設計人員（賽場評委）同意后方可修改。

四、競賽過程中，參賽選手認定競賽設備的器件有故障，可提出更換，

器件經(jīng)現(xiàn)場裁判測定完好屬參賽選手誤判時，每次扣參賽隊3分；若因人

為操作損壞器件，酌情扣5-10分；后果嚴重者（如導致PLC、變頻器、伺

服等燒壞），本次競賽成績計0分。

五、所編PLC、觸摸屏等程序必須保存到計算機的“D:\場次號-工位

號”文件夾下，場次號和工位號以現(xiàn)場抽簽為準。

六、參賽選手在完成工作任務的過程中，不得在任何地方標注學校名稱、

選手姓名等信息。

七、比賽結束后，參賽選手需要將任務書以及現(xiàn)場發(fā)放的圖紙、資料、

草稿紙等材料一并上交，不得帶離考場。

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請按要求在4個小時內(nèi)完成以下工作任務：

一、按“系統(tǒng)控制要求”，設計電氣控制原理圖，制定相應的IO分配

表，并按圖完成器件選型計算、器件安裝、電路連接（含主電路）和相關元

件參數(shù)設置。

二、按“系統(tǒng)控制要求”，編寫PLC程序及觸摸屏程序，完成后下載至

設備PLC及觸摸屏，并調(diào)試該電氣控制系統(tǒng)達到控制要求。

三、根據(jù)給定的電氣設備原理圖及故障檢測要求，檢測出該電氣設備電

路板上的故障，并按要求在其電路圖紙的相應位置上標注故障類型符號。

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系統(tǒng)控制要求

一、系統(tǒng)運行說明

標簽打印系統(tǒng)是用于工業(yè)、商業(yè)、超市、零售業(yè)、物流、倉儲、圖書館

等需要的條形碼、二維碼等標簽制作，具有采用準確控制、高速運行、一體

制作等要求的系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1標簽打印系統(tǒng)結構示意圖

標簽打印系統(tǒng)由以下電氣控制回路組成：打碼電機M1控制回路

【M1為雙速電機，需要考慮過載、聯(lián)鎖保護】。上色電機M2控制回路【M2

為三相異步電機（不帶速度繼電器），只進行單向正轉運行】。傳送帶電機M3

控制回路【M3為三相異步電動機（帶速度繼電器），由變頻器進行多段速控

制,變頻器參數(shù)設置為第一段速為15Hz，第二段速為30Hz，第三段速為

40Hz、第四段速為50Hz，加速時間0.1秒,減速時間0.2秒】。熱封滾輪

電機M4控制回路【M4為三相異步電機（不帶速度繼電器），只進行單向正

轉運行】。上色噴涂進給電機M5控制回路【M5為伺服電機；伺服電機參數(shù)

設置如下：伺服電機旋轉一周需要1000個脈沖，正轉/反轉的轉速可為1

圈/秒～3圈/秒；正轉對應上色噴涂電機向下進給】。以電動機旋轉“順時

針旋轉為正向,逆時針旋轉為反向”為準。

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二、控制系統(tǒng)設計要求

1、本系統(tǒng)使用三臺PLC，網(wǎng)絡指定QCPU/S7-300/S7-1500為主站，

2臺FX3U/S7-200Smart/S7-1200為從站，分別以CC_Link或工業(yè)以太網(wǎng)

的形式組網(wǎng)。

2、MCGS觸摸屏應連接到系統(tǒng)中主站PLC上（三菱系統(tǒng)中觸摸屏連接

到QPLC的RS232端口；西門子系統(tǒng)中觸摸屏連接到S7-300/S7-1500的以

太網(wǎng)端口，不允許連接到交換機）。

3、電機控制、I/O、HMI與PLC組合分配方案（其余自行定義）：

方案三菱Q系列西門子S7-300西門子S7-1500

電機

+FX3U系列方案+S7-200Smart方案+S7-1200方案

HMIQ00UCPUCPU314C-2PN/DPCPU1511

M1、M2、M4

SB1～SB6FX3U-48MRS7-200SmartCPU1212C

HL1～HL36ES7288-1SR40-0AA06ES7212-1BE40-0XB0

M3、M5、編碼器S7-200SmartCPU1212C

SQ1～SQ5FX3U-48MT6ES7288-1ST30-0AA06ES7212-1AE40-0XB0

4、根據(jù)本控制要求設計電氣控制原理圖，根據(jù)所設計的電路圖連接電

路。參照所給定的圖紙格式把系統(tǒng)電氣原理圖以及各個PLC的I/O接線圖繪

制在標準圖紙上。參照所給定的IO分配表格式，將編程中所用到的各個PLC

的IO點以及主要的中間繼電器和存儲器填入IO分配表中。

5、三臺PLC和變頻器安裝位置要求如圖2所示,不允許自行定義位置，

不得擅自更改設備已有器件位置和線路，其余器件位置自行定義。

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（a）正面

（b）反面

圖2PLC和變頻器安裝位置示意圖

三、系統(tǒng)控制要求

標簽打印系統(tǒng)設備需具備三種工作模式。模式一：通訊測試模式；模式

二：設備調(diào)試模式；模式三：自動運行模式。設備調(diào)試模式/自動運行模式

切換開關（用控制柜正面SA1模擬）。設備上電后觸摸屏進入到“首頁界面”

如圖3所示，在用戶未登錄時，“首頁界面”中的“通信測試模式”、“設備

調(diào)試模式”和“自動運行模式”按鈕顯示為紅色，點擊上述三個按鈕沒有任

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何反應，當用戶名為Admin，輸入密碼2022后，可以進入通訊測試模式、

調(diào)試模式以及自動運行模式；當用戶名為User，輸入密碼2022后，觸摸

屏只能進入自動運行模式，不能進入通訊測試模式以及設備調(diào)試模式。

如果當前登錄用戶為“Admin”，首頁界面中的“通信測試模式”、“設備

調(diào)試模式”和“自動運行模式”按鈕由紅色變?yōu)榫G色。如果當前登錄用戶為

“User”，首頁界面中“自動運行模式”按鈕變?yōu)榫G色，其它按鈕變?yōu)榧t色。

如果未登錄或權限不夠按鈕為紅色時，點擊進入相應觸摸屏按鈕時彈出

“用戶權限不夠，禁止進入該界面”信息。

圖3首頁界面示意圖

1、通訊測試模式

觸摸屏進入通訊測試畫面后（界面如圖4所示），HL1以閃爍3次停

3秒的周期運行（閃爍頻率為2HZ）。此模式下可檢測觸摸屏與三臺PLC及

三臺PLC之間的通信情況。當三臺PLC上電后處于運行狀態(tài)時，若系統(tǒng)網(wǎng)

絡連接正常，則觸摸屏中對應的通信指示燈點亮。此外，每一臺PLC需自

由分配一個輸出點，作為通信測試燈。分兩種情況測試：

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圖4通訊測試模式界面

（1）三臺PLC之間通信測試

按下SB1按鈕，主站PLC輸出點的通信測試燈以2Hz閃爍；再按下SB1

按鈕，主站PLC輸出點的通信測試燈保持2Hz閃爍，從站二PLC輸出點的

通信測試燈以1Hz閃爍；再按下SB1按鈕，主站、從站二PLC輸出點的通

信測試燈2秒后熄滅，第一種通信測試完成。

（2）觸摸屏與三臺PLC之間通信測試

在觸摸屏測試框輸入（AA），觸摸屏通訊測試界面上顯示“主站正在測

試”，主站PLC輸出點的通信測試燈和觸摸屏上的主站指示燈同時以1Hz閃

爍，閃爍3秒后同時變?yōu)槌Ａ?，觸摸屏通訊測試界面上顯示“主站通訊正常”；

在觸摸屏測試框輸入（BB），觸摸屏通訊測試界面上顯示“從站一正在測試”，

主站指示燈和輸出點的通信測試燈保持常亮、從站一PLC輸出點的通信測

試燈和觸摸屏上的從站一的指示燈以1Hz閃爍，閃爍3秒后同時變?yōu)槌Ａ粒?/p>

觸摸屏通訊測試界面上顯示“從站一通訊正常”；在觸摸屏測試框輸入（CC），

觸摸屏通訊測試界面上顯示“從站二正在測試”，主站和從站一指示燈和輸

出點的通信測試燈保持常亮、從站二PLC輸出點的通信測試燈和觸摸屏上

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的從站二的指示燈以1Hz閃爍，閃爍3秒后同時變?yōu)槌Ａ?，觸摸屏通訊測試

界面上顯示“從站二通訊正?！?；在觸摸屏測試框輸入（DD），所有輸出點的

通信測試燈和觸摸屏上的指示燈以1Hz閃爍；3秒后所有通信測試燈熄滅，

觸摸屏通訊測試界面上顯示“全部通訊正?！?。此外，在通訊測試過程中，

斷開觸摸屏與PLC的連接線，觸摸屏通訊測試界面上顯示“通訊中斷，請檢

查網(wǎng)絡連接！”。

測試完成后，所有通信正常，按下“返回首頁界面”按鈕將觸摸屏切換

至首頁界面，模式指示燈HL1熄滅。

2、設備調(diào)試模式

當SA2位于左檔位時且進入設備調(diào)試模式后，觸摸屏出現(xiàn)調(diào)試畫面，

如圖5所示。通過點擊下拉框，隨意選擇需調(diào)試的電機，并當前電機指示

燈亮，按下SB1按鈕，選中的電機按下述要求進行調(diào)試運行。沒有調(diào)試順

序要求，每個電機調(diào)試完成后，對應的指示燈熄滅。

圖5設備調(diào)試模式界面

（1）打碼電機M1調(diào)試過程

按下啟動按鈕SB1后，打碼電機低速運行6秒后停止，再次按下啟動

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按鈕SB1后，高速運行4秒，打碼電機M1調(diào)試結束。M1電機調(diào)試過程中，

HL1以1Hz閃爍。

（2）上色噴涂電機M2調(diào)試過程

按下啟動按鈕SB1后，上色噴涂電機啟動運行4秒后停止，上色噴涂

電機M2調(diào)試結束。M2電機調(diào)試過程中，HL1長亮。

（3）傳送帶電機（變頻電機）M3調(diào)試過程

按下SB1按鈕，M3電動機以15Hz啟動，再按下SB1按鈕M3電動

機30Hz運行，再按下SB1按鈕M3電動機40Hz運行，再按下SB1按鈕

M3電動機50Hz運行，按下停止按鈕SB2，M3停止。運行過程中按下停止

按鈕SB2，M3立即停止（調(diào)試沒有結束），調(diào)試需重新啟動。M3電機調(diào)試

過程中，HL2以1Hz閃爍。

（4）熱封滾輪電機M4調(diào)試過程

按下SB1按鈕，電機M4啟動，3秒后M4停止，2秒后又自動啟動，

按此周期反復運行，4次循環(huán)工作后自動停止。可隨時按下SB2停止（調(diào)

試沒有結束），調(diào)試需重新啟動。電機M4調(diào)試過程中，HL2長亮。

（5）上色噴涂進給電機（伺服電機）M5調(diào)試過程

上色噴涂進給電機結構示意圖如圖6所示。初始狀態(tài)斷電手動調(diào)節(jié)回

原點SQ1，按下SB1按鈕，上色噴涂電機M5正轉向左移動，當SQ2檢測

到信號時，停止旋轉，停2秒后，電機M5反轉右移，當SQ1檢測到信號

時，停止旋轉，停2秒后，又向正轉左移動至SQ3后停2秒，電機M5反

轉右移回原點，至此上色噴涂電機M5調(diào)試結束。M5電機調(diào)試過程中，M5電

機正轉和反轉轉速均為1圈/秒，HL1和HL2同時以2Hz閃爍。

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圖6取料小車水平移動示意圖

所有電機（M1～M5）調(diào)試完成后將自動返回首頁界面。在未調(diào)試結束前，

單臺電機可以反復調(diào)試。調(diào)試過程不要切換選擇調(diào)試電機。

3、自動運行模式

當所有電機（M1-M5）都未運行時，將SA1切換到右檔位，同時進入觸

摸屏自動運行模式界面，觸摸屏自動運行界面可如圖7所示，觸摸屏畫面主

要包含：各個電機的工作狀態(tài)指示燈、按鈕、設置加工參數(shù)、當日生產(chǎn)數(shù)量

（停止或失電時都不會被清零）等信息。完成加工后，只能返回到首頁界面。

圖7自動運行模式界面

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自動運行模式時初始狀態(tài)：上色噴涂進給電機在原點SQ1、傳送帶上各

檢測點（SB3～SB6）常開、所有電機（M1～M5）停止等。加工過程按下列順

序執(zhí)行。

（1）設置加工數(shù)量后，按下啟動按鈕SB1，設備運行指示燈HL3閃爍

等待放入工件（0.5Hz），當入料傳感器（SB3）檢測到A點傳送帶上有標簽

工件，則HL3長亮，設備開始加工過程，M3電機正轉啟動，以50Hz運行，

帶動傳送帶上的工件移動。

（2）當工件移動到達B點（由SB4給出信號）后M3電機變換成15Hz

正轉運行，同時打碼電機M1高速正轉，4秒后變?yōu)榈退僬D，4秒后打碼

電機M1停止（代表第一次打碼結束）；傳送帶立即以30Hz反轉，傳送工

件重新回到B點，M3電機變換成15Hz正轉運行，打碼機進行第二次打碼，

同樣先高速正轉4秒后變?yōu)榈退僬D，4秒后打碼電機M1停止。

（3）兩次打碼結束后，傳送帶繼續(xù)以50Hz前行，當工件移動到達C點

（由SB5給出信號）后開始上色，傳送帶降為15Hz正轉運行；先上色噴

涂進給電機M5以3圈/秒速度從原點前進SQ2，此時上色電機M2啟動運

行；再以2圈/秒速度進給至SQ3位置后停止，3秒后M5反轉以3圈/

秒速度進給SQ2，上色電機M2停止運行，M5反轉以1圈/秒速度回到原

點，上色工作結束。

（4）上色工作結束后，傳送帶繼續(xù)以50Hz前行，同時開啟熱封滾輪

加熱（HL3代表加熱動作），當工件移動到達D點（由SB6給出信號）后

先檢測滾輪溫度（溫度控制器+熱電阻Pt100），溫度超過30℃開始熱封（否

則傳送帶停止運行），傳送帶以15Hz正轉運行，同時熱封滾輪電機M4運

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行2秒→停2秒，循環(huán)3次后熱封結束。至此一個標簽加工完成。

（5）一個標簽加工結束后，才能重新在入料口（A點）放入下一個標

簽工件，循環(huán)運行。在運行中按下停止按鈕SB2后，設備將完成當前工件

的加工后停止，同時HL3熄滅。在運行中按下急停按鈕后，各動作立即停

止（人工取走標簽后），設備重新啟動開始運行。

4、非正常情況處理

當上色噴涂進給電機M5出現(xiàn)越程（左、右超行程位置開關分別為兩側

微動開關SQ4、SQ5），伺服系統(tǒng)自動鎖住，并在觸摸屏自動彈出報警畫面“報

警畫面，設備越程”，解除報警后，系統(tǒng)重新從原點初始態(tài)啟動。

當工件移動到達D點（由SB6給出信號），10秒內(nèi)檢測滾輪溫度未超

過30℃，10秒后自動彈出報警畫面“加熱器損壞，請檢查設備”，手動關

閉窗口后再次自動進入10秒溫度檢測。

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器件參數(shù)

序號器件型號參數(shù)值

1熱繼電器

2

變頻器

3步進電機

4伺服電機

場次號：工位號：

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賽場情況記錄表

工位號（完成任務后將此評分表放工作臺上，不能將此表丟失）

（職業(yè)與安全意識根據(jù)此表記錄評分，計入比賽成績）

選手簽名及工位號確認

電路過載、短路情況

記錄

記錄工作人員簽名：選手簽名及工位號確認

賽場環(huán)境保護記錄

記錄工作人員簽名：選手簽名及工位號確認

違章操作情況記錄

選手簽名及工位號確認

記錄工作人員簽名：

材料更換及設備情況

記錄

記錄工作人員簽名：

選手簽名及工位號確認

賽場紀律情況記錄

記錄工作人員簽名：選手簽名及工位號確認

選手競賽中途離開賽

離開賽場原因

場起止時間記錄

選手簽名及工位號確認

選手完成任務，報告

結束競賽時間記錄

記錄工作人員簽名：

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PLCI/O分配表

PLC型號電氣元件符號IO地址功能說明

場次號：工位號：

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PLCI/O分配表

PLC型號電氣元件符號IO地址功能說明

場次號：工位號：

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PLCI/O分配表

PLC型號電氣元件符號IO地址功能說明

場次號：工位號：

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場次工位

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場次工位

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2023年甘肅省職業(yè)院校技能大賽

(教師組)

現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試

（總時間：240分鐘）

工

作

任

務