2021山東省賽 第一階段競賽任務(wù)書-“通信與控制系統(tǒng)集成與維護”賽項

2021年山東省“通信與控制系統(tǒng)集成與維護”賽項競賽任務(wù)書24/332021年山東省“通信與控制系統(tǒng)集成與維護”賽項競賽任務(wù)書第一階段工位號______________

示意，更換任務(wù)書。。并且提請大賽組委會進行處罰。（4）任務(wù)中要求提交的截圖/照片、視頻資料中都不允許出現(xiàn)本工位或者其他工位參賽選手圖像、選手姓名、校名或者其他任何識別性的標記。一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，競賽試卷和作品作廢，比賽按零分處理，并且提請大賽組委會進行處罰。（5）競賽任務(wù)書、競賽答題卡、競賽工具、競賽器材及競賽材料等不得帶進行處罰。不予任何延時。（7）競賽過程中，參賽選手要遵守安全操作規(guī)程，確保人身及設(shè)備安全，并接（8）在競賽過程中，參賽選手如有舞弊、不服從裁判判決、擾亂賽場秩序為零分。特別注意：

任務(wù)一安裝布線及調(diào)試（150分）（一）系統(tǒng)設(shè)備安裝、內(nèi)部配線（100分）根據(jù)提供的“技術(shù)平臺接線圖”，完成PLC（可編程邏輯控制器）、EM231模擬量輸入模塊、直流24V正極電源接線端子排、直流24V負極電源接線端子排、速度表、風(fēng)機、報警燈、溫濕度傳感器、光照傳感器、煙霧傳感器、直流電壓表、開右側(cè)門按鈕、關(guān)右側(cè)門按鈕、右側(cè)門開啟指示燈、右側(cè)門關(guān)閉指示燈、緊急制動等模塊的安裝與接線。注意：1.安裝過程遵守《安全操作規(guī)范》。2.按照“技術(shù)平臺接線圖”安裝模塊，模塊的安裝位置正確牢固，螺絲、螺母、墊片選型正確。3.線號管與線對應(yīng)正確。4.冷壓端子選型合理，壓制牢固。5.嚴格按照“技術(shù)平臺接線圖”中的接線要求，正確選擇接線端子，且線序正確，布局合理。6.在整體上，線束布局合理牢固、長短適宜、美觀大方。7.提交試卷前，確保線槽蓋好。（二）功能調(diào)試（50分）1．利用提供的USB-PPI電纜連接電腦與PLC，使用“STEP7MicroWIN”編程軟件把U盤根目錄“YooDao\任務(wù)一”中的“PLC測試程序.mwp”下載到PLC中，并運行PLC，按照“圖1.1PLC拍照布局示意”的布局對PLC進行拍照，要求圖片中能看清PLC各輸入輸出口指示燈的亮滅狀態(tài)，將圖片命名為“圖1-1-PLC程序下載”，存放到U盤根目錄“提交資料\任務(wù)一”中，并將此圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。(注意：PLC測試程序.mwp已加密，但不影響下載)圖1.1PLC拍照布局示意2．利用提供的USB線連接電腦與人機交互界面設(shè)備，將U盤根目錄“YooDao\任務(wù)一”中的“HMI測試程序”下載到人機交互界面設(shè)備中。下載完成后對人機交互界面進行完整拍照，圖片命名為“圖1-2-HMI測試程序下載”，存放到U盤根目錄“提交資料\任務(wù)一”中，并將此圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。3．功能測試與記錄按照表1.1所示動作順序，測試開關(guān)門按鈕與指示燈功能，并記錄各指示燈的亮滅狀態(tài)。指示燈點亮狀態(tài)用“1”表示，指示燈熄滅狀態(tài)用“0”表示。表1.1功能測試記錄動作順序動作名稱右側(cè)門開啟指示燈右側(cè)門關(guān)閉指示燈左側(cè)門開啟指示燈左側(cè)門關(guān)閉指示燈1啟動PLC2按下開左側(cè)門按鈕3按下關(guān)左側(cè)門按鈕4按下開右側(cè)門按鈕5按下關(guān)右側(cè)門按鈕按照表1.2所示動作順序，在人機界面中查看測量數(shù)據(jù)、控制執(zhí)行器動作狀態(tài)，并記錄。風(fēng)機轉(zhuǎn)動/照明燈點亮/報警燈閃爍/有煙霧用“1”表示，風(fēng)機停轉(zhuǎn)/照明燈熄滅/報警燈熄滅/無煙霧用“0”表示。表1.2傳感器數(shù)據(jù)測量與控制器功能記錄動作順序動作名稱數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)3照明燈報警燈風(fēng)機煙霧1啟動PLC2按下煙霧模塊上黑色按鈕10S，松開前煙霧狀態(tài)//////3進入第二界面////4點擊X1////5點擊X2////6點擊X3////任務(wù)二通信配置及調(diào)試（100分）（一）平臺網(wǎng)絡(luò)配置（5分）1．無線路由器的配置★路由器配置連接網(wǎng)址：★默認用戶名為“admin”，默認管理員密碼為“admin”本地局域網(wǎng)絡(luò)（LAN口）的搭建和配置：按照表2.1要求，對無線路由器進行本地局域網(wǎng)絡(luò)的搭建和配置。設(shè)置完畢后：將帶有Wi-Fi名稱、Wi-Fi密碼、頻段帶寬的“無線加密設(shè)置”配置界面進行截圖或拍照，圖片命名為“圖2-1-無線加密設(shè)置”，將帶有IP地址、子網(wǎng)掩碼的“LAN接口設(shè)置”配置界面進行截圖或拍照，圖片命名為“圖2-2-LAN接口設(shè)置”，并將圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。表2.1本地局域網(wǎng)配置要求序號設(shè)備參數(shù)值示例1Wi-Fi名稱YooDao_TXKZ_工位號99號工位：YooDao_TXKZ_99，工位號<10時，十位用0填充2Wi-Fi密碼去掉“不加密”勾選框，然后自行設(shè)置密碼（長度<=10位）3頻段帶寬20MHz4IP地址176.128.工位號.9999號工位：92．平臺局域網(wǎng)搭建在通信與控制系統(tǒng)集成與維護平臺中，搭建局域網(wǎng)，并對各終端設(shè)備的無線網(wǎng)絡(luò)進行連接和配置。按照表2.2所示IP地址規(guī)劃表，組建局域網(wǎng)絡(luò)。將控制中心有線網(wǎng)卡及無線網(wǎng)卡的“網(wǎng)絡(luò)連接詳細信息”窗口進行截圖，圖片命名為“圖2-3-控制中心有線網(wǎng)絡(luò)IP地址”“圖2-4-控制中心無線網(wǎng)絡(luò)IP地址”，將包含智能終端靜態(tài)IP地址的界面進行拍照，圖片命名為“圖2-5-智能終端IP地址”，將附加電腦“無線網(wǎng)絡(luò)連接詳細信息”進行截圖，圖片命名為“圖2-6-附加電腦IP地址”，將包含人機交互界面靜態(tài)IP地址的界面進行拍照，圖片命名為“圖2-7-人機交互界面IP地址”，存放到U盤根目錄“提交資料\任務(wù)二”中，并將圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。（要求圖片包含完整的IP地址信息）表2.2按照IP地址規(guī)劃組建局域網(wǎng)設(shè)備設(shè)備接口IP地址備注可編程邏輯控制器LAN02人機交互界面LAN01控制中心（有線網(wǎng)絡(luò)）LAN03控制中心（無線網(wǎng)絡(luò)）WIFI176.128.工位號.3工位號<10時，十位用0填充智能終端WIFI176.128.工位號.4附加電腦WIFI176.128.工位號.53．網(wǎng)絡(luò)通信測試分別在控制中心和附加電腦中的“命令提示符”界面下使用“ping”命令檢測控制中心與無線路由器、附加電腦與智能終端之間網(wǎng)絡(luò)通信是否正常，將正常通信測試結(jié)果分別進行截圖，分別以“圖2-8-控制中心與無線路由器”、“圖2-9-附加電腦與智能終端”命名，存放到U盤根目錄“提交資料\任務(wù)二”中，并將圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。（要求將命令提示符整個窗口截圖）（二）智能終端配置（5分）對智能終端進行配置（詳見表2.3），并成功連接控制中心，保證智能終端各項功能正常運行。在智能終端上對配置界面進行拍照截圖，命名為“圖2-10-列車通信串口號配置”“圖2-11-軌道電路串口號配置”“圖2-12-服務(wù)器IP地址配置”；在控制中心計算機上對連接成功界面截圖，命名為“圖2-13-連接成功”。將圖片存放到U盤根目錄“提交資料\任務(wù)二”中，并將圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。表2.3通信配置參數(shù)串口號波特率IP地址端口號軌道電路通信COM49600//列車通信COM5115200//服務(wù)器通信//自行設(shè)置8080（三）典型通信系統(tǒng)調(diào)試（70分）背景：某車站包含智能溫控系統(tǒng)，新風(fēng)室和回風(fēng)室安裝有管道溫濕度傳感器，以監(jiān)測室外新風(fēng)和車站內(nèi)的溫度以及濕度。車站同時包含智能照明系統(tǒng)，系統(tǒng)包括光線感應(yīng)器、照明設(shè)備等。利用智能溫控系統(tǒng)和智能照明系統(tǒng)可以實現(xiàn)對車站環(huán)境狀態(tài)的智能控制，使得車站環(huán)境始終處于較為舒適的環(huán)境之中，并最終實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。（管道溫濕度傳感器一般安裝在新風(fēng)室和回風(fēng)室的墻壁上）智能照明控制系統(tǒng)根據(jù)運營時段和自然光照強度對站廳層照明設(shè)備進行自動控制，用485模塊D1-D4指示燈模擬站廳層照明設(shè)備。在每天高峰運營時段，車站的客流量比較大，站廳層照明設(shè)備全部開啟；在一般運營時段，比較光照強度傳感器數(shù)據(jù)與系統(tǒng)預(yù)設(shè)值422Lux，現(xiàn)場實際光照強度值低于預(yù)設(shè)值時自動開啟D1-D4照明設(shè)備，現(xiàn)場實際光照強度值高于預(yù)設(shè)值時只開啟D1-D3照明設(shè)備；在每天停運前，需要清掃公共區(qū)，進入清掃模式后只打開D1照明設(shè)備；在深夜，車站進入停運狀態(tài)，所有照明設(shè)備關(guān)閉，即D1-D4熄滅。智能溫控系統(tǒng)采用滯回控制功能，當(dāng)回風(fēng)室溫度高于預(yù)設(shè)值32℃時，新風(fēng)系統(tǒng)開始送風(fēng)，以達到降溫的效果，當(dāng)回風(fēng)室溫度低于預(yù)設(shè)值31℃時，新風(fēng)系統(tǒng)停止送風(fēng)?，F(xiàn)場可以用提供的小風(fēng)扇對溫濕度芯片進行降溫。（假設(shè)，室外新風(fēng)溫度小于30℃）圖2.1485模塊任務(wù)：實現(xiàn)智能照明系統(tǒng)和智能溫控系統(tǒng)功能。主控制臺電腦作為車站監(jiān)控室，負責(zé)通過USB轉(zhuǎn)485線與485模塊進行數(shù)據(jù)通信；附加電腦作為監(jiān)控中心，通過網(wǎng)絡(luò)與車站監(jiān)控室（主控制臺電腦）進行通信。通信協(xié)議詳見U盤根目錄“競賽資料\模塊二\RS485模塊通訊協(xié)議用戶版.pdf”文件；相關(guān)軟件詳見U盤根目錄“競賽資料\模塊二”。注意：本題中涉及的通信接口為“通信485”接口；涉及的串口調(diào)試助手必須使用“競賽資料\模塊二”中提供的。1.配置與連接485模塊車站監(jiān)控室用USB轉(zhuǎn)485通信線連接485模塊，打開串口調(diào)試助手。利用撥碼開關(guān)設(shè)定模塊地址為0x0003，波特率為9600。然后發(fā)送建立通信協(xié)議，建立通信成功后，模塊會回復(fù)字符“MCU-OK”。將包含串口信息、發(fā)送數(shù)據(jù)和模塊回復(fù)數(shù)據(jù)（字符）的串口助手界面進行截圖，圖片命名為“圖2-14-建立通信”，并將圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.docx”指定位置。2.數(shù)據(jù)獲取利用串口助手給模塊發(fā)送數(shù)據(jù)獲取指令，發(fā)送成功后，模塊會每隔1S自動發(fā)送當(dāng)前溫度、濕度、光照數(shù)據(jù)、新風(fēng)系統(tǒng)打開狀態(tài)(ON/OFF/NUL)，數(shù)據(jù)為字符形式，每種數(shù)據(jù)之間以逗號隔開。將數(shù)據(jù)獲取成功后的串口助手界面進行截圖，圖片命名為“圖2-15-數(shù)據(jù)獲取”，并將圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.docx”指定位置。3.智能光照系統(tǒng)（1）高峰運營時段給485模塊發(fā)送進入高峰運營時段指令，站廳層四個公共區(qū)照明全部開啟，模塊D1-D4指示燈全亮。（2）一般運營時段給485模塊發(fā)送進入一般運營時段指令，并設(shè)置預(yù)設(shè)值422Lux。當(dāng)遮住光線感應(yīng)器，自然光低于422Lux時，站廳層四個公共區(qū)照明全部開啟，模塊D1-D4指示燈全亮；當(dāng)不遮擋光線感應(yīng)器時，自然光高于422Lux，打開D1-D3指示燈。（可使用usb小燈對光線感應(yīng)器進行照射）（3）清掃模式給485模塊發(fā)送進入清掃模式指令，此時只打開D1指示燈。（4）停運狀態(tài)給485模塊發(fā)送進入停運狀態(tài)指令，此時所有燈具關(guān)閉，即D1-D4熄滅。將以上高峰運營時段、一般運營時段、清掃模式、停運狀態(tài)四個功能進行演示，并用攝像頭進行錄像，將視頻命名為“視頻2-1-智能光照系統(tǒng)功能演示”保存于U盤根目錄“提交資料\模塊二”中。4.智能溫控系統(tǒng)（1）設(shè)定滯回控制預(yù)設(shè)值給485模塊發(fā)送設(shè)定滯回控制預(yù)設(shè)值指令，上限值32℃，下限值31℃。（2）滯回控制開關(guān)給485模塊發(fā)送開啟滯回控制指令，當(dāng)開關(guān)打開時，滯回控制預(yù)設(shè)值有效，新風(fēng)系統(tǒng)打開狀態(tài)(ON/OFF)才能生效，否則為“NUL”字樣。用手按住溫濕度傳感器，模擬溫度上升，當(dāng)溫度大于29℃時，模塊返回數(shù)據(jù)中新風(fēng)系統(tǒng)打開狀態(tài)變?yōu)镺N，把手從溫濕度傳感器上拿開，模擬溫度下降，當(dāng)溫度小于28℃時，模塊返回數(shù)據(jù)中新風(fēng)系統(tǒng)打開狀態(tài)變?yōu)镺FF。（可使用小風(fēng)扇對溫濕度傳感器進行降溫）將以上設(shè)定滯回控制預(yù)設(shè)值、滯回控制開關(guān)功能進行演示，并用攝像頭進行錄像，將視頻命名為“視頻2-2-智能溫控系統(tǒng)功能演示”保存于U盤根目錄“提交資料\模塊二”中。（如無法改變模塊溫度到28℃以下或29℃以上，也可自行設(shè)置上限值和下限值以實現(xiàn)滯回控制功能要求）（四）通信拓撲圖及設(shè)計（配置）方案（20分）U盤根目錄“YooDao\任務(wù)二\通信拓撲圖繪制”目錄下有控制中心、無線路由器、智能終端、PLC、人機交互界面、485模塊、CAN分析儀等設(shè)備的圖片，根據(jù)通信與控制系統(tǒng)集成與維護實訓(xùn)平臺功能，利用WPS軟件或visio軟件繪制如下拓撲圖，并對設(shè)計（配置）方案進行簡述。1.CAN通信網(wǎng)絡(luò)（1）通信拓撲圖根據(jù)U盤根目錄“YooDao\任務(wù)二\CAN通信\CAN通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)則要求說明”以及其他CAN資料，完成通信拓撲圖的繪制。將此拓撲圖截圖，命名為“圖2-16-CAN通信網(wǎng)絡(luò)拓撲”，并將圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。（2）設(shè)計（配置）方案根據(jù)U盤根目錄“YooDao\任務(wù)二\CAN通信\CAN通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)則要求說明”以及其他CAN資料，完成通信方案設(shè)計，并在U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置填寫。2.通信網(wǎng)絡(luò)一假設(shè)控制中心發(fā)送進出站指令到列控中心，點陣屏上顯示“允許進站”字樣，軌道電路相應(yīng)區(qū)段信號機變?yōu)榫G燈，繪制控制中心、無線路由器、列控中心、點陣屏、軌道電路的無線通信網(wǎng)絡(luò)拓撲圖。Wifi和短距離無線通信Zigbee劃線時采用虛線連線，箭頭需標注出允許進站的傳送方向，無粗細要求，并在線上標注通信方式。485通信屬于差分信號傳輸，具有A，B兩根信號線，劃線時采用實線連線，A線和B線均需要標注信號機變燈數(shù)據(jù)傳輸方向，且A線為紅色，B線為黑色，無粗細要求。將此拓撲圖截圖，命名為“圖2-17-通信網(wǎng)絡(luò)一拓撲”，并將圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.docx”指定位置。例如：A和B設(shè)備采用WIFI形式進行通信，A將數(shù)據(jù)發(fā)送給B，示意圖如圖2.2所示。圖2.2A和B設(shè)備通信示意圖例如：A和B設(shè)備采用485通信形式進行，A將數(shù)據(jù)發(fā)送給B，示意圖如圖2.3所示。圖2.3A和B設(shè)備通信示意圖3.通信網(wǎng)絡(luò)二假設(shè)控制中心通過無線獲取列控中心傳來的變燈和列車位置數(shù)據(jù)，同時控制中心通過串口給PLC發(fā)送查詢溫濕度和車門狀態(tài)指令，波特率115200。人機交互界面、PLC、控制中心通過網(wǎng)線連接到交換機。人機交互界面通過有線網(wǎng)絡(luò)獲取PLC中各個寄存器的狀態(tài)，控制中心可以通過有線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控PLC和人機交互界面實時狀態(tài)。繪制PLC、控制中心、人機交互界面、列控中心、交換機、無線路由器網(wǎng)絡(luò)拓撲圖。將此拓撲圖截圖，劃線時采用實線連線，無箭頭要求，無粗細要求，并在線上標注通信方式（串口、WIFI、網(wǎng)絡(luò)），串口需標注通信波特率，命名為“圖2-18-通信網(wǎng)絡(luò)二拓撲”，并將圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.docx”指定位置。

任務(wù)三故障檢測與維修（150分）站點副控制臺中有一個軌道繼電器模塊，共有8路繼電器控制電路，每一路軌道繼電器對應(yīng)軌道的一個區(qū)段。當(dāng)列車運行到某一區(qū)段時，對應(yīng)軌道繼電器觸點吸合，并且對應(yīng)軌道繼電器指示燈點亮，代表列車在此區(qū)段。沒有列車的區(qū)段，對應(yīng)的軌道繼電器觸點斷開，軌道繼電器指示燈是熄滅狀態(tài)。（一）硬件故障檢測與處理（120分）1.軌道繼電器電路板焊接根據(jù)提供的資料（U盤根目錄“YooDao\任務(wù)三\軌道繼電器原理圖.pdf、軌道繼電器裝配圖.pdf和軌道繼電器元器件清單.pdf”）把軌道繼電器電路焊接完成。2.電路板排故（1）任務(wù)描述背景：某軌道交通科技公司項目小組初步設(shè)計出了軌道繼電器模塊和RS485通信模塊兩款樣品?！盾壍览^電器模塊功能》：上電后指示燈LED1-LED8依次循環(huán)點亮（同一時刻只有一個燈亮，下同），同時，指示燈LED13-25也依次循環(huán)點亮?！?85模塊功能》：用于測試軌道電路信號燈是否工作正常。將485模塊“故障485”接口（電路板上已標注）與軌道電路485接口相連，實現(xiàn)485模塊控制軌道電路上面的信號燈循環(huán)點亮功能。485電路板設(shè)計中，為方便各種測試，ADM2483與單片機之間的TTL通信連接線設(shè)置了電阻跳線。（2）故障定位假如您是這個公司的一名測試工程師，現(xiàn)需要根據(jù)“YooDao\任務(wù)三”目錄下的文檔資料（原理圖中有些元器件參數(shù)丟失），對項目小組設(shè)計出的兩款電路板樣品進行測量、調(diào)試，找出電路板中的設(shè)計故障/元器件故障，并進行維修處理。將故障定位以及故障處理方法填寫到表3.1中。（提示：軌道繼電器有4處故障；485模塊有1處故障）表3.1軌道繼電器電路故障排查記錄表故障定位處理方法電路板名稱+元器件符號+故障（過大，過小，焊錯、空焊等）。示例：軌道繼電器模塊電路板R1電阻過大將故障定位的元器件修改為xxx或者添加或者重新焊接。示例：R1阻值修改成1K（3）故障處理調(diào)試選用相應(yīng)的電子元器件進行故障維修。將軌道繼電器正反面拍照，圖片分別命名為“圖3-1-軌道電路板排故正面”、“圖3-2-軌道電路板排故反面”。將485模塊電路板正面、反面拍照，圖片分別命名為“圖3-3-485模塊排故正面”、“圖3-4-485模塊排故反面”。將拍照圖片保存于U盤根目錄“提交資料\任務(wù)三”中，并粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。將《軌道繼電器模塊功能》進行演示，并用攝像頭進行錄像，將視頻命名為“視頻3-1-軌道繼電器功能演示.wmv”保存于U盤根目錄“提交資料\任務(wù)三”中。提示：參賽隊維修過程中使用的元器件全部在提供的元件包中，可能存在故障的元器件提供了備件，競賽過程中不得再申領(lǐng)元器件。（二）射頻標簽檢測與處理（30分）軌道電路分為八個區(qū)段，每個區(qū)段配備一個應(yīng)答器（射頻標簽），用于存儲當(dāng)前區(qū)段相關(guān)信息，如下圖3.1所示。運行列車從左至右進行區(qū)間行駛，當(dāng)列車行駛至對應(yīng)區(qū)段時，列車下方的讀寫器會讀取區(qū)段應(yīng)答器信息，并伴有“滴”的提示聲，表示讀卡成功。同時列車LCD屏幕中左側(cè)表盤會指向相應(yīng)的區(qū)段號，如下圖3.2所示，本圖片顯示的信息為列車位于區(qū)段1位置。圖3.1軌道電路區(qū)段及應(yīng)答器圖3.2列車區(qū)間行駛模式下LCD界面應(yīng)答器配置模塊如圖3.3所示，可用于檢測、修改應(yīng)答器中相關(guān)信息。圖3.3應(yīng)答器配置模塊站點副控制臺軌道電路區(qū)段應(yīng)答器存儲的狀態(tài)信息及通信協(xié)議如表3.2所示。校驗為從數(shù)組的第1個元素到第5個元素求和的值取低8位再取反，第1個元素到第5個元素數(shù)據(jù)在下表中已標黃。限速數(shù)據(jù)均為十進制。數(shù)組第5個元素中，保留位默認為0，如果有相應(yīng)特殊指令，則對應(yīng)位置為1，否則為0。表3.2軌道區(qū)段應(yīng)答器狀態(tài)信息及通信協(xié)議應(yīng)答器名稱數(shù)據(jù)存儲含義幀頭編號（區(qū)段）區(qū)段最高限速值固定道岔直軌限速固定道岔側(cè)軌限速命令校驗幀尾01234567FB10010xCC0125、35、50、55、80km/h0、50km/h0、25km/h高4位低4位0xFFFB100302保留保留保留扣車命令跳停命令臨時限速列車位置校準列車通信升級VB100103VB100304FB100505VB100506FB100707FB100908圖3.4某地區(qū)站場圖上圖所示為某地區(qū)站場圖，表3.2中“應(yīng)答器名稱”一欄為編號（區(qū)段）01-08的應(yīng)答器。VB為有源應(yīng)答器，用于存儲最高限速、固定限速、扣車、跳停、臨時限速、列車位置校準、通信升級等信息；FB為無源應(yīng)答器，用于存儲最高限速、固定限速數(shù)據(jù)、列車位置校準。應(yīng)答器在圖中已標出（紅色字體），所有應(yīng)答器均位于下行軌道上。固定道岔直軌限速和固定道岔側(cè)軌限速值和道岔型號有關(guān)，此線路采用的型號要求所有無源應(yīng)答器和有源應(yīng)答器的固定道岔直軌通過限速為50km/h，固定道岔側(cè)軌限速為25km/h。FB+FB+VB排列時，組合中的VB有源應(yīng)答器應(yīng)包含列車通信升級命令，其他情況VB有源應(yīng)答器不包含升級命令。當(dāng)列車通過任意應(yīng)答器時，應(yīng)答器會向中心通信，表示此列車已處于該軌道區(qū)段，保證列車行駛安全。當(dāng)通過順位第二應(yīng)答器時，用于判定列車運行方向（根據(jù)列車讀取不同位置應(yīng)答器對應(yīng)的時間，可得知列車開行方向），當(dāng)判斷列車開行方向與運營規(guī)定的方向相同時，滿足列車升級條件。此時如果順位第三應(yīng)答器為有源應(yīng)答器此時，列車可升級。如不是有源應(yīng)答器，需繼續(xù)運行直到通過有源應(yīng)答器列車才能升級?？圮嚭吞Ｃ顬榛ユi關(guān)系，當(dāng)扣車命令有效時，跳停命令失效。VB1005所在區(qū)段需要扣車操作，VB1001和VB1003需要跳停操作。因為VB1003后要經(jīng)過彎道，臨時限速指令有效，其余VB有源應(yīng)答器臨時限速指令無效。彎道半徑為1500米，為了防止列車脫軌，要求區(qū)段最高限速值為55km/h。FB1001、FB1003、VB1001、FB1005區(qū)段最高限速為80km/h；VB1005、FB1007、FB1009因為要經(jīng)過道岔，區(qū)段最高限速值為50km/h。1．建立通信將應(yīng)答器配置模塊與上位機連接，已知應(yīng)答器配置模塊與上位機通信的數(shù)據(jù)位為8，停止位為1，無校驗，波特率未知，借助串口調(diào)試助手，發(fā)送十六進制數(shù)據(jù)CC0000000000FFFF測試出應(yīng)答器配置模塊與上位機通信的波特率，當(dāng)波特率符合要求時，模塊會回復(fù)字符串“MCU-OK”。將測試結(jié)果填寫至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.docx”指定位置。（注意：只有建立通信成功后，才可讀取寫入應(yīng)答器數(shù)據(jù)，否則刷卡不會伴有“滴”的提示聲）2．?dāng)?shù)據(jù)寫入與信息驗證利用串口調(diào)試助手，參看表3.2內(nèi)容和試題背景，完成對編號（區(qū)段）1-8應(yīng)答器狀態(tài)信息的寫入。（注意：只有建立通信成功后才可進行數(shù)據(jù)寫入與信息驗證，寫入成功應(yīng)答器會自動回復(fù)字符串“Write-OK”）利用U盤根目錄“競賽資料\模塊三\應(yīng)答器查詢軟件(2021年國賽版).exe”，配置正確的串口號，利用“1.建立通信”中測試的波特率，完成對區(qū)段1-8應(yīng)答器狀態(tài)信息的讀取。選手打開串口，將區(qū)段1-8應(yīng)答器依次讀取，軟件界面依次顯示出所有區(qū)段信息，將包含區(qū)段1-8信息的軟件界面截圖，以“圖3-5-射頻標簽檢測處理”命名，存放到U盤根目錄“提交資料\模塊三”中，并粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.docx”指定位置。

任務(wù)四控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計（160分）（一）PLC順序功能圖繪制（10分）1.任務(wù)背景順序功能圖又稱流程圖。它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形，順序控制功能圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術(shù)，它是一種通用的技術(shù)語言。順序功能圖的詳細描述，請參看U盤根目錄“YooDao\任務(wù)四\PLC程序設(shè)計\順序功能圖說明.pdf”。2.功能描述某送料小車工作示意圖如圖所示。小車由電動機拖動，電動機正轉(zhuǎn)時小車前進；而電動機反轉(zhuǎn)時小車后退。小車初始位置如圖所示。通電時按下啟動按鈕自檢所處位置，如不在A點則自動后退，到達A點后自檢是否已裝滿料，如車內(nèi)料不滿則自動裝料，入料已滿則等待10秒后前行。小車具體工作過程如下：①當(dāng)按下啟動按鈕小車后退至A（SQ1）點，停止，并開始自動裝料。裝料達一定量后自動停止裝料（裝料用時約10秒），然后小車自動前進。②小車前進過程自動撒料，到B(SQ2)點小車撒完料，自動后退。③小車后退至A（SQ1）點又開始裝料，如此自動循環(huán)。④運行過程中按下停止按鈕，小車立即停止。注：不考慮如何裝料與撒料的過程。I/O分配如下表所示：輸入信號信號元件及作用I0.0I0.1I0.2I0.3SB1：啟動控制SB2：停止控制SQ1：后限位控制SQ2：前限位控制輸出信號控制對象及作用Q0.1Q0.2KM1：電機前進KM2：電機后退請利用WPS/Visio繪制順序功能圖，并將繪制完成的順序功能圖截圖。圖片命名為“圖4-1-順序功能圖”，保存在U盤根目錄“提交資料\任務(wù)四\PLC程序設(shè)計”中，并粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。（注意:順序功能圖顏色不做要求）（二）智能農(nóng)業(yè)大棚管理系統(tǒng)設(shè)計（100分）甲方為乙方設(shè)計智能農(nóng)業(yè)大棚管理系統(tǒng)用于對8個農(nóng)業(yè)大棚進行管理，并將信息匯總至控制室的人機交互界面。每個大棚分別種植了不同種類的果蔬?？稍诳刂剖覍r(nóng)業(yè)大棚實現(xiàn)遠程控制管理?？蓪崿F(xiàn)參觀采摘與作物管理功能。其中游客參觀采摘主要在人機交互界面實現(xiàn)，員工種植管理在樹莓派和人機交互界面都可實現(xiàn)。編寫相關(guān)程序，完成以下任務(wù)設(shè)計。邏輯功能可參照U盤根目錄“YooDao\任務(wù)四\應(yīng)用設(shè)計\智能農(nóng)業(yè)大棚管理系統(tǒng)演示視頻1和2.wmv”。提示：(1)本任務(wù)中涉及的應(yīng)答器數(shù)據(jù)與任務(wù)三中改寫的應(yīng)答器數(shù)據(jù)互不影響。(2)所需的圖片資源在U盤根目錄“YooDao\任務(wù)四\應(yīng)用設(shè)計\素材”中。所需的相關(guān)軟件在U盤根目錄“YooDao\任務(wù)四\應(yīng)用設(shè)計”中。系統(tǒng)登錄主界面如圖4.0所示。主界面右上角為5色星大賽標識，長按此標識5秒可進入系統(tǒng)鎖定界面進行設(shè)置。主界面右下方實時顯示當(dāng)前年月日時分秒。點擊“參觀采摘”或“作物管理”按鈕，可進入對應(yīng)界面頁面，其中點擊“作物管理”按鈕需輸入管理員密碼（111）方可進入。圖4.0系統(tǒng)登錄頁面長按5色星大賽標識5秒，進入如圖4.1系統(tǒng)鎖定設(shè)置界面。此界面可設(shè)置兩個時間節(jié)點，到達時間節(jié)點后系統(tǒng)不論處于任何狀態(tài)均自動鎖定，無法進行任何操作，如圖4.2系統(tǒng)鎖定界面所示。只有輸入甲方提供的一期密碼或二期密碼（此密碼請選手自主設(shè)置）后才可解鎖。此界面為甲方保護設(shè)計，以防為乙方提供系統(tǒng)后，乙方不按合同規(guī)定日期要求分期付款。如此界面時間節(jié)點設(shè)置成0，則系統(tǒng)不鎖定。請將此分期付款系統(tǒng)鎖定設(shè)計視頻錄制，并以“視頻4-1-PLC分期付款系統(tǒng)鎖定設(shè)計”保存至U盤根目錄“提交資料\任務(wù)四”。圖4.1系統(tǒng)鎖定設(shè)置界面圖4.2系統(tǒng)鎖定界面（1）系統(tǒng)登錄界面中點擊“參觀采摘”按鈕，系統(tǒng)進入如圖4.3參觀采摘界面。界面中有“游客參觀”、“游客采摘”、“員工采摘”、“商店購買”等按鈕。右下方實時顯示當(dāng)前年月日時分秒，左下方點擊首頁按鈕后可回到圖4.0系統(tǒng)登錄界面。圖4.3參觀采摘界面①參觀采摘界面中點擊“游客參觀”按鈕后，進入如圖4.4游客參觀界面。界面左上方為返回上級界面按鈕圖標，右上方為游客參觀倒計時（倒計時固定為2分鐘），倒計時清零后自動返回到參觀采摘界面，倒計時下方為加時按鈕及密碼，輸入加時密碼333，點擊加時按鈕，游客觀賞倒計時可增加一分鐘，若密碼非333，則加時按鈕操作無反應(yīng)。通過運行軌道電路小車的所處區(qū)段位置來對應(yīng)八種水果的大棚的顯示界面，小車區(qū)段及對應(yīng)大棚表格如下：大棚名稱對應(yīng)區(qū)段蘋果大棚區(qū)段1香蕉大棚區(qū)段2火龍果大棚區(qū)段3西紅柿大棚區(qū)段4黃瓜大棚區(qū)段5茄子大棚區(qū)段6土豆大棚區(qū)段7西瓜大棚區(qū)段8小車在每個區(qū)段停留1s后顯示文字即將進入***種植區(qū)域，2s后彈出窗口，顯示作物環(huán)境介紹，右方顯示其生長環(huán)境溫濕度和光照，當(dāng)環(huán)境溫度高于作物適宜溫度最高值時，散熱風(fēng)扇開啟。如圖4.5作物介紹，蔬菜水果環(huán)境介紹詳見YooDao\任務(wù)四\素材。小車運行到某一區(qū)段時，對應(yīng)軌道電路指示燈由綠燈轉(zhuǎn)紅燈閃爍，3S之后紅燈常亮。將本功能以“視頻4-2-PLC游客參觀設(shè)計”命名，保存至U盤根目錄“提交資料\任務(wù)四\應(yīng)用設(shè)計”中。圖4.4游客參觀界面圖4.5作物介紹②參觀采摘界面中點擊“游客采摘”按鈕，進入游客采摘并購買界面。如圖4.6游客采摘購買界面，游客可以自行設(shè)定采摘kg或個數(shù)并進行購買，按照對應(yīng)價格結(jié)算。點擊離開按鈕，當(dāng)前界面會自動關(guān)閉，并返回上級界面。點擊結(jié)算按鈕彈出付款窗口，付款窗口如圖4.7付款界面，點擊確認付款，彈出圖4.8交易成功界面。將本功能以“視頻4-3-PLC游客采摘設(shè)計”命名，保存至U盤根目錄“提交資料\任務(wù)四\應(yīng)用設(shè)計”中。圖4.6游客采摘購買界面圖4.7付款界面圖4.8交易成功界面③參觀采摘界面中點擊“員工采摘”按鈕，進入圖4.9員工采摘界面。采摘界面進入時需要輸入密碼111，密碼正確后方可進入，進入員工采摘面后，各類蔬菜水果下方可輸入采摘的kg或個數(shù)，點擊入庫按鈕，進入圖4.10入庫成功界面入庫完成。點擊離開按鈕，當(dāng)前界面會自動關(guān)閉，并返回上級界面。將本功能以“視頻4-4-PLC員工采摘設(shè)計”命名，保存至U盤根目錄“提交資料\任務(wù)四\應(yīng)用設(shè)計”中。（每種作物請選手以自己工位號數(shù)量采摘并入庫）圖4.9員工采摘界面圖4.10入庫成功界面④參觀采摘界面中點擊“商店購買”按鈕，進入圖4.11商店界面。初始狀態(tài)庫存為零，商店庫存=員工采摘數(shù)量，游客在商店購買商品打九折，并且成功購買后庫存會隨之購買數(shù)量減少，總消費精確到第三位小數(shù)值。付款界面如圖4.12，點擊確認付款按鈕，彈出交易成功界面；再點擊關(guān)閉按鈕，復(fù)位交易成功界面以及付款界面。交易成功界面如圖4.13交易成功頁面。點擊離開按鈕，當(dāng)前界面會自動關(guān)閉，并返回上級界面。將本功能以“視頻4-5-PLC商店購買設(shè)計”命名，保存至U盤根目錄“提交資料\任務(wù)四\應(yīng)用設(shè)計”中。注：視頻錄制購買時請選手任選2種作物，以自己工位號數(shù)量購買。圖4.11商店界面圖4.12付費界面圖4.13交易成功頁面（2）系統(tǒng)登錄界面中點擊“作物管理”按鈕，并輸入密碼（密碼為111）后，進入圖4.14作物管理界面。界面中需包含作物環(huán)境溫度、濕度、光照等實時數(shù)據(jù)。界面需有手動按鈕可直接開啟/關(guān)閉散熱、取暖、灌溉等功能。點擊取暖按鈕則加熱燈（照明燈代替）開啟，再次點擊加熱燈（照明燈代替）關(guān)閉；點擊散熱按鈕則風(fēng)扇開啟，再次點擊風(fēng)扇關(guān)閉；點擊灌溉按鈕則報警燈閃爍，再次點擊報警燈熄滅。界面還可模擬環(huán)境進行溫度與濕度的升降功能：如大棚溫度高于作物適宜生長溫度，則風(fēng)扇自動開啟；如大棚溫度低于作物適宜生長溫度，則加熱燈（照明燈代替）自動開啟；如果大棚濕度低于作物適宜生長濕度，則灌溉功能開