2020年河北省職業(yè)院校（高職）現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試技能大賽樣題-混料罐

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2020年河北省職業(yè)院校（高職）現(xiàn)代電氣控

制系統(tǒng)安裝與調(diào)試技能大賽

（總時間：240分鐘）

工

作

任

務(wù)

書

場次號工位號

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注意事項

一、本任務(wù)書共19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(wù)書的更換。

二、在完成工作任務(wù)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(shè)備已有器件位置和線路，若現(xiàn)場設(shè)備安裝調(diào)試有疑問，

須經(jīng)設(shè)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(shè)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(wù)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(jié)束后，參賽選手需要將任務(wù)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(wù)：

一、按“混料罐系統(tǒng)控制要求”，設(shè)計電氣控制原理圖，制定相應(yīng)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(guān)元件參數(shù)設(shè)置。

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

載至設(shè)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)賽場設(shè)備上所提供的故障考核裝置，參考T68鏜床電氣原理圖，

排除機床電氣控制電路板上所設(shè)置的故障，使該電路能正常工作，同時完

成維修工作票。

本次工作任務(wù)請在YL-158GA1型現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試實

訓考核裝置上完成，該裝置的結(jié)構(gòu)介紹及使用方法請參考用戶說明書。

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混料罐系統(tǒng)控制要求

一、系統(tǒng)運行說明

在煉油、化工、制藥、水處理等行業(yè)中,將不同液體混合是必不可少的

工序,而且這些行業(yè)中多為易燃易爆、有毒有腐蝕性的介質(zhì),不適合人工現(xiàn)

場操作。本混料罐系統(tǒng)借助PLC來控制混料罐,對提高企業(yè)生產(chǎn)和管理自

動化水平有很大的幫助,同時又提高了生產(chǎn)效率、使用壽命和質(zhì)量,減少了

企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的波動。

圖1混料罐系統(tǒng)

混料罐系統(tǒng)見圖1，該系統(tǒng)由以下電氣控制回路組成：進料泵1由

電機M1驅(qū)動【M1為三相異步電機，只進行單向正轉(zhuǎn)運行】。進料泵2

由電機M2驅(qū)動【M2為三相異步電動機由變頻器進行多段速控制,變頻

器參數(shù)設(shè)置為第一段速為10Hz，第二段速為30Hz，第三段速為40Hz,第

四段速為50Hz，加速時間1.2秒,減速時間0.5秒】。出料泵由電機M3

驅(qū)動【M3為三相異步電機（帶速度繼電器），只進行單向正轉(zhuǎn)運行】。

混料泵由電機M4驅(qū)動【M4為雙速電機，需要考慮過載、聯(lián)鎖保護】。

液料罐中的液位由M5電機通過絲杠帶動滑塊來模擬【M5為伺服電機；

伺服電機參數(shù)設(shè)置如下：伺服電機旋轉(zhuǎn)一周需要2000個脈沖】。

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二、控制系統(tǒng)設(shè)計要求

1、本系統(tǒng)使用三臺PLC，網(wǎng)絡(luò)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(yīng)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

HMI

Q00UCPUCPU314C-2PN/DPCPU1511

SB1～SB5

M1、M3、M4S7-200SmartCPU1212C

FX3U-32MR

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

M2、M5、編碼器S7-200SmartCPU1212C

FX3U-32MT

SQ1～SQ56ES7288-1ST30-0AA06ES7212-1AE40-0XB0

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

路，不允許借用機床考核單元電氣回路。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，在“設(shè)計”欄中填入選

手工位號，在“制圖”欄中填入PLC品牌型號。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、本次工作任務(wù)中用到的主要器件（如各個PLC和變頻器）已安裝好，

部分線路也已經(jīng)安裝好，選手不得擅自更改設(shè)備中已有器件的位置和線路。其

余器件的安裝位置請自行定義。

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三、混料罐控制系統(tǒng)控制要求

混料罐控制系統(tǒng)設(shè)備具備三種工作模式，模式一：通訊測試模式；

模式二：調(diào)試模式；模式三：混料模式。設(shè)備上電后觸摸屏進入首頁

界面

1、登錄界面要求

“用戶登錄”窗口參照圖2和圖3進行設(shè)計。在圖2中點擊“進

入測試”或“進入運行”或“進入通訊測試”按鈕,可彈出圖3的登

錄界面,調(diào)試模式要求用戶以工號“XDDQTS”和密碼“2020”進行登

錄;自動運行模式要求用戶以工號“XDDQZD”和密碼“2019”進行登

錄；通訊測試模式要求用戶以工號“XDDQKZ”和密碼“2018”。若賬

號和密碼輸入正確,登錄界面關(guān)閉并自動跳轉(zhuǎn)到對應(yīng)頁面(進入測試

→調(diào)試模式畫面；進入運行→自動運行模式畫面；進入通訊測試→通

訊測試模式畫面）,若工號或密碼登入錯誤，則提示“工號或密碼錯

誤,您無權(quán)操作!”,需重新登錄。

圖2首頁界面圖3登錄界面

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2、通訊測試模式

圖4通訊測試模式

在此模式下檢測觸摸屏與三臺PLC之間、主站PLC和從站PLC

之間的通訊狀態(tài)，觸摸屏界面如圖4所示。

測試前必須將三臺PLC上電且處于運行狀態(tài)，每一臺PLC均需

要分配一個輸出點，作為通信測試燈，此測試指示燈無需接線但需要

在你設(shè)計的電氣原理圖上加以標注。

測試時必須將SA1置于左位，先進行觸摸屏與三臺PLC之間的

通訊測試。測試過程如下：

（1）在通訊測試界面上“觸摸屏與PLC通訊測試”區(qū)域中“觸

摸屏與主站通訊測試”右側(cè)的輸入框中輸入數(shù)字“11”，主站PLC

上通訊測試燈亮，輸入其他任意數(shù)字該通訊測試燈滅。

（2）在通訊測試界面上“觸摸屏與PLC通訊測試”區(qū)域中“觸

摸屏與從站1通訊測試”右側(cè)的輸入框中輸入數(shù)字“12”，從站1PLC

上通訊測試燈亮，輸入其他任意數(shù)字該通訊測試燈滅。

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（3）在通訊測試界面上“觸摸屏與PLC通訊測試”區(qū)域中“觸

摸屏與從站2通訊測試”右側(cè)的輸入框中輸入數(shù)字“13”，從站2PLC

上通訊測試燈亮，輸入其他任意數(shù)字該通訊測試燈滅。

完成觸摸屏與三臺PLC之間的通訊測試后，將SA1置于右側(cè)可

以進行三臺PLC之間的通訊測試，測試過程如下：

（1）主站PLC與從站1PLC通訊測試：按下按鈕SB1，主站

PLC和從站一PLC通訊測試燈亮、觸摸屏上“三臺PLC之間測試”

區(qū)域的“主站與從站1通訊測試”文本框背景色由白色變?yōu)辄S色；再

次按下按鈕SB1，主站PLC通訊測試燈滅、觸摸屏上“三臺PLC之

間測試”區(qū)域的“主站與從站1通訊測試”文本框背景色由黃色恢

復為白色。

（2）主站PLC與從站2PLC通訊測試：按下按鈕SB2，主站

PLC和從站二PLC通訊測試燈亮、觸摸屏上“三臺PLC之間測試”

區(qū)域的“主站與從站2通訊測試”文本框背景色由白色變?yōu)辄S色；再

次按下按鈕SB2，主站PLC通訊測試燈滅、觸摸屏上“三臺PLC之

間測試”區(qū)域的“主站與從站2通訊測試”文本框背景色由黃色恢

復為白色。

（3）從站1PLC與從站2PLC通訊測試：按下按鈕SB3，從

站1PLC和從站二PLC通訊測試燈亮、觸摸屏上“三臺PLC之間測

試”區(qū)域的“從站1與從站2通訊測試”文本框背景色由白色變?yōu)?/p>

黃色；再次按下按鈕SB3，從站1PLC通訊測試燈滅、觸摸屏上“三

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臺PLC之間測試”區(qū)域的“從站1與從站2通訊測試”文本框背

景色由黃色恢復為白色。

3、調(diào)試模式

觸摸屏進入調(diào)試畫面后，指示燈HL1、HL2以0.5Hz頻率閃爍點

亮，等待電機調(diào)試。觸摸屏調(diào)試界面可以參考圖5進行制作：通過按

下“選擇調(diào)試按鈕”，可依次選擇需要調(diào)試的電機M1～M5，對應(yīng)電機

指示燈亮，HL1、HL2停止閃爍。按下調(diào)試啟動SB1按鈕，選中的電

機將進行調(diào)試運行。每個電機調(diào)試完成后，對應(yīng)的指示燈熄滅。

圖5調(diào)試模式參考畫面

（1）進料泵1對應(yīng)電機M1調(diào)試過程

按下啟動按鈕SB1后，電機M1啟動運行，6秒后M1停止，電機

M1調(diào)試結(jié)束。M1電機調(diào)試過程中，HL1長亮。

（2）進料泵2對應(yīng)電機（變頻電機）M2調(diào)試過程

按下啟動按鈕SB1后，電機M2以10Hz啟動，再按下SB1按鈕電

機M2以30Hz運行，再按下SB1按鈕，電機M2以40Hz運行，再按下

SB1按鈕電機M2以50Hz運行，按下停止按鈕SB2，電機M2停止。M2

電機調(diào)試過程中，HL1以亮2S滅1S的周期閃爍。

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（3）出料泵對應(yīng)電機M3調(diào)試過程

按下SB1按鈕，電機M3啟動，3秒后M3停止，再3秒后又自動

啟動，按此周期反復運行，可隨時按下SB2按鈕，M3停止。M3電機

調(diào)試過程中，HL2長亮。

（4）混料泵對應(yīng)電機M4調(diào)試過程

按下SB1按鈕，電機M4以低速運行，4秒后M4停止，再次按下

啟動按鈕SB1后，M4高速運行6秒，電機M4調(diào)試結(jié)束。電機M4調(diào)

試過程中，HL2以亮2S滅1S的周期閃爍。

（5）液位模擬電機（伺服電機）M5調(diào)試過程

系統(tǒng)上電前，首先手動將滑塊調(diào)節(jié)至高液位SQ1，按下SB1按鈕，

電機M5正轉(zhuǎn)帶動滑塊以10mm/s（已知滑臺絲杠的螺距為4mm）的速

度向左移動，當SQ2檢測到中液位信號時，M5停止旋轉(zhuǎn)，再次按下

SB1按鈕，電機M5正轉(zhuǎn)帶動滑塊以8mm/s的速度向左移動，當SQ3

檢測到低液位信號時，M5停止旋轉(zhuǎn)，至此電機M5調(diào)試結(jié)束。M5電機

調(diào)試過程中，按下SB2，電機M5立即停止，再按下SB1，電機M5繼

續(xù)行駛，另外，M5調(diào)試過程中HL1和HL2以2Hz交替閃爍。

圖6液位模擬電機結(jié)構(gòu)示意圖

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所有電機（M1～M5）調(diào)試完成后觸摸屏畫面將自動切換進入到混

料模式。在未進入混料模式時，單臺電機可以反復調(diào)試。

4、混料模式

自動切換進入到混料模式后，觸摸屏隨即進入混料模式畫面，混

料模式畫面請參考圖7所示，主要包含：（1）各個泵的工作狀態(tài)指示；

（2）液位檢測開關(guān)SQ1-SQ3的狀態(tài)指示燈；（3）畫面中的液位跟隨

M5電機的實際運行位置（編碼器檢測）連續(xù)變化；（4）畫面中包含

配方選擇開關(guān)S07，以及循環(huán)方式選擇開關(guān)S08；（5）畫面中包含系

統(tǒng)已循環(huán)運行次數(shù)（停止或失電時都不會被清零）等信息。

圖7混料模式參考畫面

混料模式時初始狀態(tài)：指示燈HL3開始以1Hz頻率閃爍，液位模

擬電機M5所帶動的滑塊位于低位SQ3(滑塊左側(cè)位于5cm位置處)，

混料模式啟動按鈕SB3、停止按鈕SB4、急停按鈕SB5全部位于初始

狀態(tài)、所有電機（M1～M5）停止等。SQ1至SQ3之間的距離為12cm。

（1）開始混料之前，首先應(yīng)對系統(tǒng)的循環(huán)方式以及配方進行選

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擇：循環(huán)選擇開關(guān)為0時，系統(tǒng)為連續(xù)循環(huán)模式，為1時，系統(tǒng)為單

次循環(huán)模式；配方選擇按鈕打在左邊時，選擇配方1，在中間時，選

擇配方2，在右邊時，選擇配方3。

（2）選擇配方1時：混料罐的工藝流程如下：按下SB3，進料

泵M1打開，液位增加（M5電機以8mm/s速度右行）；當SQ2檢測到

達中液位時，記錄進料泵M1打開時間T1，進料泵M2以40Hz運行，

液位加速上升（M5電機以12mm/s速度右行）；當SQ1檢測到達高液

位時，記錄進料泵M2打開時間T2，進料泵M1、M2均關(guān)閉，液位不

再上升（M5停止），同時混料泵M4以低速運行T1時間-停2S-高速運

行T2時間-停2S的周期運行5次后M4停止；此時開始檢測液體溫度

（溫度控制器+熱電阻Pt100），溫度超過30℃時，出料泵M3開始運

行，液位開始下降（M5電機以20mm/s速度左行）；當SQ3檢測到達

低液位時，M3停止，液位不再下降（M5停止）。至此，混料罐完成一

個周期的運行。整個混料過程中，HL3長亮。

（3）選擇配方2時：混料罐的工藝流程如下：按下SB3，進料

泵M1打開，進料泵M2以10Hz運行，液位增加（M5電機以10mm/s

速度右行）；當SQ2檢測到達中液位時，進料泵M1關(guān)閉，進料泵M2

以30Hz運行，液位繼續(xù)上升（M5電機以8mm/s速度右行），同時混

料泵M4開始低速運行；當SQ1檢測到達高液位時，進料泵M2關(guān)閉，

液位不再上升（M5停止），同時混料泵M4開始高速運行，持續(xù)5s后，，

出料泵M3開始運行，液位開始下降（M5電機以10mm/s速度左行），

當SQ2檢測到達中液位時，混料泵M4停止；當SQ3檢測到達低液位

時，M3停止，液位不再下降（M5停止）。至此，混料罐完成一個周期

的運行，整個混料過程中，HL3長亮。

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（4）選擇配方3時：需先在觸摸屏內(nèi)設(shè)置進料泵M1所提供原料

A和進料泵M2所提供原料B的配比，配比可設(shè)置為1:1、1:2、1:3、

2:1、3:1五種模式，混料罐的總?cè)萘繛?20KG。進料泵2有低（10HZ）、

中(20HZ)、高（30HZ）三種進料速度，進料泵2在10HZ運行時，進

料速度與進料泵1進料速度相同，在20HZ運行時候進料速度為進料

泵1進料速度的2倍，在30HZ運行時候進料速度為進料泵1進料速

度的3倍。（進料泵1的進料速度均為5KG/s,出料泵電機M3的出料

速度為10KG/s）

自設(shè)配方的混料罐的工藝流程如下：原料配比及進料泵M2進料

速度設(shè)置完成后，按下啟動按鈕SB1，進料泵M1打開，液位增加（M5

電機與所對應(yīng)進料速度右行）至所需原料A容量的0.5倍時，進料泵

1關(guān)閉；5S后進料泵M1重新打開，液位增加（M5電機與所對應(yīng)進料

速度右行）至原料A所設(shè)需容量時，進料泵M1關(guān)閉；6S后，進料泵

M2開啟，進料泵M2以所設(shè)置速度運行進行進料，液位繼續(xù)上升（M5

電機以與所對應(yīng)進料速度右行），同時混料泵M4開始低速運行；當

SQ1檢測到達高液位時，進料泵M2關(guān)閉，液位不再上升（M5停止），

同時混料泵M4開始高速運行，持續(xù)8s，出料泵M3開始運行，液位

開始下降（M5電機與所對應(yīng)進料速度左行），當SQ2檢測到達中液位

時，混料泵M4停止；當SQ3檢測到達低液位時，M3停止，液位不再

下降（M5停止）。至此，混料罐完成一個周期的運行，整個混料過程

中，HL3長亮。

（5）若混料罐為單次循環(huán)模式，則每完成一個周期，混料罐自

動停止，同時指示燈HL3以1Hz頻率閃爍；若混料罐為連續(xù)循環(huán)模式，

則混料罐將連續(xù)作3次循環(huán)后自動停止，期間按急停按鈕SB5,混料

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罐立即停止；直至SB5恢復，再次按下啟動按鈕SB3，混料罐繼續(xù)運

行；期間按停止按鈕SB4，則混料罐完成當前循環(huán)后才能停止。

（6）加工模式結(jié)束后，可以通過觸摸屏查看液位的歷史變化曲

線（由編碼器計數(shù)測出）。

（7）當系統(tǒng)意外失電，當系統(tǒng)再次啟動時，若按下確認按鈕SB6，

系統(tǒng)可按失電前狀態(tài)繼續(xù)運行，若按下錯誤按鈕SB7，則出料泵M3

開始運行，液位開始下降（M5電機以10mm/s速度左行），當SQ3檢

測到達低液位時，M3停止，液位不再下降（M5停止），該次運行不計

入循環(huán)次數(shù)。

4、非正常情況處理

當電機M5出現(xiàn)越程（左、右超行程位置開關(guān)分別為兩側(cè)微動開

關(guān)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(shè)備越程”，解除報警后，系統(tǒng)重新從原點初始狀態(tài)啟動。

在選擇配方1時，當混料泵停止，開始檢測液體溫度時，若10

秒內(nèi)檢測液體溫度未超過30℃，則自動彈出報警畫面“加熱器損壞，

請檢測設(shè)備”，手動關(guān)閉窗口后再次進行10秒溫度檢測。

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維修工作票

工作票編號N0：

發(fā)單日期：20年月日

工位號

工作任務(wù)T68鏜床電氣線路故障檢測與排除

工作時間自年月日時分至年月日時分

登陸學號：（即兩位數(shù)的工位號，如：01、10、20等）

工作條件

登陸密碼：無

觀察故障現(xiàn)象和排除故障后試機通電；檢測及排故過程停電。

工作許可人簽名

．在工作許可人簽名后方可進行檢修；

維1

2．對電氣線路進行檢測，確定線路的故障點并排除調(diào)試填寫下列表格；

修

3．嚴格遵守電工操作安全規(guī)程；

要

4．不得擅自改變原線路接線，不得更改電路和元件位置；

求

5．完成檢修后能恢復該銑床各項功能。

故障

現(xiàn)象

描述

故障

檢測

和排

除過

程

故障

點描

述

注：選手在“工位號”欄簽工位號，裁判在“工作許可人簽名”欄簽名。

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鏜床

SQ6

SQ4

80

76777879

75

SQ5

18

KM7

動

T68

反轉(zhuǎn)

74

444

型

6869

7071

72

快速移

17

KM6

73

67

444

正轉(zhuǎn)

YL-ZT.0-6

YL-ZT

13

63

SQ1

61

626465

KT

16

66

14

電路故障點電氣原理圖

KM2

浙江亞龍教儀有限公司

3

M5

15

K

60

11

59

高速

KM3

13

KT

比列

頁

5358

14

KM4

545557

56

222

KT

第

重量

KM4

14

KM1

13

3

45

52

KM3

SQ2

464748495051

222

44

12

數(shù)量

43

低速