2022年甘肅省職業(yè)院校技能大賽現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試-任務(wù)書B

2022年甘肅省職業(yè)院校技能大賽“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試”賽項年甘肅省職業(yè)院校技能大賽現(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(wù)書（B卷）場次號 工位號 注意事項一、本任務(wù)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(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。請按要求在4個小時內(nèi)完成以下工作任務(wù)：一、按“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“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)給定的電氣設(shè)備原理圖及故障檢測要求，檢測出該電氣設(shè)備電路板上的故障，并按要求在其電路圖紙的相應(yīng)位置上標注故障類型符號。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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(shè)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(zhuǎn)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(shè)置如下：伺服電機旋轉(zhuǎn)一周需要1000個脈沖，正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速可為1圈/秒～3圈/秒；正轉(zhuǎn)對應(yīng)上色噴涂電機向下進給】。以電動機旋轉(zhuǎn)“順時針旋轉(zhuǎn)為正向,逆時針旋轉(zhuǎn)為反向”為準。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)。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）。電機控制、I/O、HMI與PLC組合分配方案（其余自行定義）：方案電機三菱Q系列+FX3U系列方案西門子S7-300+S7-200Smart方案西門子S7-1500+S7-1200方案HMIQ00UCPUCPU314C-2PN/DPCPU1511M1、M2、M4SB1～SB6HL1～HL3FX3U-48MRS7-200Smart6ES7288-1SR40-0AA0CPU1212C6ES7212-1BE40-0XB0M3、M5、編碼器SQ1～SQ5FX3U-48MTS7-200Smart6ES7288-1ST30-0AA0CPU1212C6ES7212-1AE40-0XB04、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。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(shè)備已有器件位置和線路，其余器件位置自行定義。（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(shè)備需具備三種工作模式。模式一：通訊測試模式；模式二：設(shè)備調(diào)試模式；模式三：自動運行模式。設(shè)備調(diào)試模式/自動運行模式切換開關(guān)（用控制柜正面SA1模擬）。設(shè)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(shè)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何反應(yīng)，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(shè)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(shè)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(quán)限不夠按鈕為紅色時，點擊進入相應(yīng)觸摸屏按鈕時彈出“用戶權(quán)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(luò)連接正常，則觸摸屏中對應(yīng)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：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粒|摸屏通訊測試界面上顯示“主站通訊正?！?；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?，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“從站二通訊正常”；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“全部通訊正常”。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(luò)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(shè)備調(diào)試模式當SA2位于左檔位時且進入設(shè)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(yīng)的指示燈熄滅。圖5 設(shè)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，再次按下啟動按鈕SB1后，高速運行4秒，打碼電機M1調(diào)試結(jié)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(jié)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(jié)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(fù)運行，4次循環(huán)工作后自動停止?？呻S時按下SB2停止（調(diào)試沒有結(jié)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)向左移動，當SQ2檢測到信號時，停止旋轉(zhuǎn)，停2秒后，電機M5反轉(zhuǎn)右移，當SQ1檢測到信號時，停止旋轉(zhuǎn)，停2秒后，又向正轉(zhuǎn)左移動至SQ3后停2秒，電機M5反轉(zhuǎn)右移回原點，至此上色噴涂電機M5調(diào)試結(jié)束。M5電機調(diào)試過程中，M5電機正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速均為1圈/秒，HL1和HL2同時以2Hz閃爍。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(jié)束前，單臺電機可以反復(fù)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(shè)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(shè)置加工數(shù)量后，按下啟動按鈕SB1，設(shè)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(shè)備開始加工過程，M3電機正轉(zhuǎn)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(zhuǎn)運行，同時打碼電機M1高速正轉(zhuǎn)，4秒后變?yōu)榈退僬D(zhuǎn)，4秒后打碼電機M1停止（代表第一次打碼結(jié)束）；傳送帶立即以30Hz反轉(zhuǎn)，傳送工件重新回到B點，M3電機變換成15Hz正轉(zhuǎn)運行，打碼機進行第二次打碼，同樣先高速正轉(zhuǎn)4秒后變?yōu)榈退僬D(zhuǎn)，4秒后打碼電機M1停止。（3）兩次打碼結(jié)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(zhuǎn)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(zhuǎn)以3圈/秒速度進給SQ2，上色電機M2停止運行，M5反轉(zhuǎn)以1圈/秒速度回到原點，上色工作結(jié)束。（4）上色工作結(jié)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(zhuǎn)運行，同時熱封滾輪電機M4運行2秒→停2秒，循環(huán)3次后熱封結(jié)束。至此一個標簽加工完成。（5）一個標簽加工結(jié)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(shè)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(shè)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(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(shè)備”，手動關(guān)閉窗口后再次自動進入10秒溫度檢測。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：