2022年全省高等職業(yè)院校技能大賽風光互補發(fā)電系統(tǒng)安裝與調試賽項試題A卷（高職）

2022年甘肅省高等職業(yè)院校技能大賽風光互補發(fā)電系統(tǒng)安裝與調試賽項A卷試題2022年2月 一、賽項任務書選手須知：（1）任務書正卷部分共10頁，如出現(xiàn)任務書缺頁、字跡不清等問題，請及時向裁判示意，進行任務書的更換。（2）競賽時間2.5小時。參賽選手應在規(guī)定時間內完成任務書內容，將各系統(tǒng)的運行記錄或程序文件存儲到指定的計算機的盤目錄下，未存儲到指定位置的運行記錄或程序文件不予給分。（3）參賽選手提交的試卷不得寫上姓名或與身份有關的信息，否則成績無效。（4）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，每次扣該參賽隊2分。（5）競賽過程中，參賽選手要遵守操作規(guī)程，確保人身及設備安全，并接受裁判員的監(jiān)督和警示。競賽過程中由于參賽選手人為原因造成的器件損壞，不予更換。競賽過程中由于參賽選手人為原因造成貴重器件損壞，停止該隊比賽，競賽成績作為零分。（6）在競賽過程中，參賽選手如有舞弊、不服從裁判判決、擾亂賽場秩序等行為，裁判長按照規(guī)定扣減相應分數(shù)。情節(jié)嚴重的取消競賽資格，競賽成績記為零分。（7）選手應愛惜設備，節(jié)約耗材。選手在競賽過程中，不得踩踏連接導線、走線槽蓋板等材料或工具。（一）競賽平臺競賽由光伏供電裝置、光伏供電系統(tǒng)、風力供電裝置、風力供電系統(tǒng)、逆變與負載系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)組成。1．光伏供電裝置光伏供電裝置主要由光伏電池組件、投射燈、光照度傳感器、光線傳感器、光線傳感器控制盒、水平方向和俯仰方向運動機構、擺桿、擺桿減速箱、擺桿支架、單相交流電動機、電容器、直流電動機、接近開關、微動開關、底座支架等設備與器件組成。光伏供電裝置的電站移動方向的定義和擺桿移動方向等的定義如圖1所示。圖1光伏供電裝置外形圖及方向定義光伏供電裝置所有部件和設備已安裝完成。僅將并聯(lián)的光伏電池的連接線拆開，分為4組獨立的連接線。2．光伏供電系統(tǒng)光伏供電系統(tǒng)主要由光伏電源控制單元、光伏輸出顯示單元、觸摸屏、光伏供電控制單元、DSP核心單元、信號處理單元、接口單元、S7-226PLC、PLC模擬量擴展模塊、調壓模塊、繼電器組、蓄電池組、可調電阻、開關電源、網(wǎng)孔架等組成。光伏供電系統(tǒng)的光伏供電控制單元連接線已拆除、S7-226PLC除了AC220V電源線和接地線外，其它接線已拆除；繼電器組接線已拆除。3．風力供電裝置風力供電裝置主要由水平軸永磁同步風力發(fā)電機、塔架和基礎、測速儀、測速儀支架、軸流風機、軸流風機支架、軸流風機框罩、單相交流電動機、電容器、風場運動機構箱、護欄、連桿、滾輪、萬向輪、微動開關和接近開關等設備與器件組成。如圖2所示是風力供電裝置示意圖，風場運動機構箱運動方向的定義已在圖2中標明。風力供電裝置已安裝完成。圖2風力供電裝置示意圖4．風力供電系統(tǒng)風力供電系統(tǒng)主要由風電電源控制單元、風電輸出顯示單元、觸摸屏、風力供電控制單元、DSP控制單元、接口單元、S7-224PLC、變頻器、繼電器組、可調電阻、斷路器、應用軟件、開關電源、接線排、網(wǎng)孔架等組成。風力供電系統(tǒng)的風力供電控制單元沒有接線、S7-224PLC、除了AC220V電源線、接地線外，其它接線已拆除，繼電器組上所有接線已拆除。5．逆變與負載系統(tǒng)逆變與負載系統(tǒng)主要由逆變電源控制單元、逆變輸出顯示單元、DSP核心單元、DC-DC升壓單元、全橋逆變單元、變頻器、三相交流電機、發(fā)光管舞臺燈光模塊、警示燈、接線排、斷路器、繼電器、網(wǎng)孔架等組成。逆變與負載系統(tǒng)上，負載的連接線已拆除。6．監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)主要由計算機、工業(yè)交換機、串口服務器、智能無線終端、能源管理云平臺、組態(tài)軟件、接線排、網(wǎng)孔架等組成。計算機上的通訊線已拆除。7.連接導線及壓接端子的基本工藝要求（1)號碼管在套入時，所有接線方向垂直于地面的套管，號碼及字母組合讀序從遠離接線端至接線口，所有接線方向平行于地面的套管，號碼及字母組合讀序從左至右，如圖3所示。圖3接線套管方向示意圖（2)在壓接接線端子時，剝開的線芯插入接線端子套時，將所有的線芯全部插入端子中；采用壓線鉗壓接接線端子時，應使壓痕在接線端子套的底部（反面），壓接后，壓接部位不允許有導線外露。如圖4所示。圖4冷壓頭壓痕位置示意圖圖5U型冷壓頭與端子排連接示意圖(3)U型冷壓端子在插入端子排時，U型部分應充分插入，并保證正面朝外，如圖5所示。（二）競賽任務任務一：光伏供電系統(tǒng)的安裝、接線與調試（40%）1.控制單元的布線將PLC控制的繼電器組從左向右分別定義為KA1～KA11（其中KA9～KA11安裝于逆變與負載系統(tǒng)上）。其中繼電器KA1用于控制光伏電池組件向南偏轉及向南偏轉指示燈；繼電器KA2用于控制光伏電池組件向北偏轉及向北偏轉指示燈；繼電器KA3用于控制擺桿由西向東運動及西東運動指示燈；繼電器KA4用于控制擺桿由東向西運動及東西運動指示燈；繼電器KA5用于控制光伏電池組件向東偏轉及向東偏轉指示燈；繼電器KA6用于控制光伏電池組件向西偏轉及向西偏轉指示燈；繼電器KA7用于控制投射燈1和燈1按鈕指示燈；繼電器KA8用于控制投射燈2和燈2按鈕指示燈。KA9用于控制舞臺燈負載運行/停止；KA10用于控制報警燈負載運行/停止；KA11用于控制變頻器及電機負載運行。在不改變光伏供電控制單元的按鈕、旋鈕、急停按鈕的功能，按照表1配置表及表2要求，完成光伏供電控制單元的布線與接線。2.S7-226PLC的布線及接線（16分）根據(jù)表1S7-226PLC的配置表及表2的線徑和顏色要求表，完成S7-226PLC的布線與接線。表1S7-226PLC的輸入輸出配置表序號輸出配置序號輸入配置1Q0.0啟動指示燈23I0.0急停按鈕2Q0.1停止指示燈24I0.1停止按鈕3Q0.2繼電器KA1線圈25I0.2啟動按鈕4Q0.3繼電器KA2線圈26I0.3燈1按鈕5Q0.4繼電器KA3線圈27I0.4燈2按鈕6Q0.5繼電器KA4線圈28I0.5西東按鈕7Q0.6繼電器KA5線圈29I1.0東西按鈕8Q0.7繼電器KA6線圈30I1.1向北按鈕9Q1.0繼電器KA7線圈31I1.2向西按鈕10Q1.1繼電器KA8線圈32I1.3向南按鈕11Q1.2繼電器KA9線圈33I1.4向東按鈕12Q1.3繼電器KA10線圈34I1.5擺桿西東向限位開關13Q1.4繼電器KA11線圈35I1.6擺桿接近開關垂直限位14Q1.536I1.7擺桿東西向限位開關15Q1.637I2.0光伏組件向南限位開關16Q1.738I2.1光伏組件向北限位開關171M0V39I2.2光伏組件向東、向西限位開關181LDC24V40I2.3光線傳感器向東信號192LDC24V41I2.4光線傳感器向西信號203LDC24V42I2.5光線傳感器向北信號214LDC24V43I2.6光線傳感器向南信號2244I2.7旋轉開關自動擋表2S7-226PLC接線的線徑和顏色要求序號起始端結束端線型序號起始端結束端線型1L1接線排L0.75mm2紅色25I2.0略0.3mm2藍色2N接線排N0.75mm2黑色26I2.1略0.3mm2藍色3GND接線排PE0.75mm2黃綠色27I2.2略0.3mm2藍色41M略0.3mm2白色28I2.3略0.3mm2藍色51L略0.3mm2紅色29I2.4略0.3mm2藍色62L略0.3mm2紅色30I2.5略0.3mm2藍色73L略0.3mm2紅色31I2.6略0.3mm2藍色84L略0.3mm2紅色32I2.7略0.3mm2藍色9I0.0略0.3mm2藍色33Q0.0略0.3mm2藍色10I0.1略0.3mm2藍色34Q0.1略0.3mm2藍色11I0.2略0.3mm2藍色35Q0.2略0.3mm2藍色12I0.3略0.3mm2藍色36Q0.3略0.3mm2藍色13I0.4略0.3mm2藍色37Q0.4略0.3mm2藍色14I0.5略0.3mm2藍色38Q0.5略0.3mm2藍色15I0.6略0.3mm2藍色39Q0.6略0.3mm2藍色16I0.7略0.3mm2藍色40Q0.7略0.3mm2藍色17I1.0略0.3mm2藍色41Q1.0略0.3mm2藍色18I1.1略0.3mm2藍色42Q1.1略0.3mm2藍色19I1.2略0.3mm2藍色43Q1.2略0.3mm2藍色20I1.3略0.3mm2藍色44Q1.3略0.3mm2藍色21I1.4略0.3mm2藍色45Q1.4略0.3mm2藍色22I1.5略0.3mm2藍色46Q1.5略0.3mm2藍色23I1.6略0.3mm2藍色47Q1.6略0.3mm2藍色24I1.7略0.3mm2藍色48Q1.7略0.3mm2藍色3.光伏電站的編程與調試（20分）光伏供電控制單元的選擇開關有兩個狀態(tài)，選擇開關撥向左邊時，PLC處在手動控制狀態(tài)下，可以完成光伏電池組件跟蹤、燈狀態(tài)、擺桿運動操作的手動控制，PLC處在自動控制狀態(tài)下，可以完成單循環(huán)控制。所有程序中光伏組件向東和向西、向南和向北偏轉必須體現(xiàn)互鎖，擺桿由東向西偏轉和由西向東偏轉時在程序中也必須體現(xiàn)互鎖。（一）手動調試（8分）（1）PLC處在手動控制狀態(tài)時，按下向東按鈕，光伏電池組件向東偏轉3秒后停止偏轉運動。在光伏電池組件向東偏轉的過程中，按下停止按鈕或急停按鈕或接觸到東限位位置開關，光伏電池組件停止偏轉運動。（2）PLC處在手動控制狀態(tài)時，按下向西按鈕，光伏電池組件向西偏轉3秒后停止偏轉運動。在光伏電池組件向西偏轉的過程中，按下停止按鈕或急停按鈕或接觸到西限位位置開關，光伏電池組件停止偏轉運動。（3）PLC處在手動控制狀態(tài)時，按下向北按鈕，光伏電池組件向北偏轉3秒后停止偏轉運動。在光伏電池組件向北偏轉的過程中，按下停止按鈕或急停按鈕或接觸到北限位位置開關，光伏電池組件停止偏轉運動。（4）PLC處在手動控制狀態(tài)時，按下向南按鈕，光伏電池組件向南偏轉3秒后停止偏轉運動。在光伏電池組件向南偏轉的過程中，按下停止按鈕或急停按鈕或到達南限位位置開關，光伏電池組件停止偏轉運動。（5）PLC處在手動控制狀態(tài)時，按下東西按鈕，擺桿由東向西偏轉3秒后停止偏轉運動。在擺桿由東向西偏轉的過程中，按下停止按鈕或急停按鈕或到達東西限位位置開關，擺桿停止偏轉運動。（6）PLC處在手動控制狀態(tài)時，按下西東按鈕，擺桿由西向東偏轉3秒后停止偏轉運動。在擺桿由西向東偏轉的過程中，按下停止按鈕或急停按鈕或到達西東限位位置開關，擺桿停止偏轉運動。（7）PLC處在手動控制狀態(tài)時，按下燈1按鈕，燈1按鈕指示燈及投射燈1亮3秒。在此過程中按下停止按鈕或急停按鈕，燈1按鈕指示燈及投射燈1熄滅。（8）PLC處在手動控制狀態(tài)時，按下燈2按鈕，燈2按鈕指示燈及投射燈2亮3秒。在此過程中按下停止按鈕或急停按鈕，燈2按鈕指示燈及投射燈2熄滅。（二）單循環(huán)調試調試（12）PLC處于自動狀態(tài)時，按下啟動后，啟動指示燈工作；擺桿回到東限位位置（初始位置），投射燈1點亮，光伏電站對光跟蹤，跟蹤到位后，擺桿由東向西斷續(xù)運動，即擺桿先移動6s停止，同時光伏電站對光跟蹤（在此過程中，擺桿與光伏電站對光跟蹤同時進行，下同），跟蹤到后，擺桿再次移動6s停止，光伏電站再次對光跟蹤，直至擺桿到達東西限位后，擺桿停止移動，光伏電站對光跟蹤，跟蹤到后，擺桿由西向東連續(xù)移動到垂直位置后停止,同時光伏電站跟蹤，跟蹤到位后擺桿隨即再次由西向東連續(xù)移動到西東限位后，光伏電站對光跟蹤。跟蹤結束2s后，自動過程結束。在此過程中如果按下停止或急停按鈕時，所有動作立即停止。4.觸摸屏組態(tài)與通訊設置（4分）設計電站調試界面要求：設計控制舞臺燈、報警燈、變頻器及電機負載的調試按鈕。當PLC處在手動控制狀態(tài)時，按下相應按鈕啟動相應負載；在此過程中，按下停止按鈕或急停按鈕，對應負載停止運行。任務二:風電場的安裝、接線與調試（30%）1.控制單元的布線與接線在不改變風力供電控制單元的按鈕、旋鈕、急停按鈕的功能，按照表3配置表及表4要求，完成風力供電控制單元的布線與接線。S7-224PLC的布線及接線（14分）S7-224PLC的輸入輸出配置如表3所示。根據(jù)表3S7-224PLC的配置，完成S7-224PLC的布線與接線，接線的線徑和顏色要求見表4。表3S7-224PLC的輸入輸出配置表序號輸入輸出配置序號輸入輸出配置1Q0.0繼電器KA15線圈15I0.0旋轉開關自動擋2Q0.1繼電器KA16線圈16I0.1啟動按鈕3Q0.2繼電器KA17線圈17I0.2停止按鈕4Q0.3繼電器KA18線圈18I0.3急停按鈕5Q0.4啟動按鈕指示燈19I0.4側風偏航按鈕6Q0.5停止按鈕指示燈20I0.5恢復按鈕7Q0.6順時按鈕指示燈21I0.6順時按鈕8Q0.7逆時按鈕指示燈22I0.7逆時按鈕9Q1.0側風偏航按鈕指示燈23I1.0風場機構順時到位開關10Q1.1恢復按鈕指示燈24I1.1風場機構逆時到位開關111M0V25I1.2側風偏航45°到位開關122M0V26I1.3側風偏航90°到位開關131L+24V27I1.4側風偏航初始位開關142L+24V28I1.5風速檢測信號表4S7-224PLC接線的線徑和顏色要求序號起始端結束端線型序號起始端結束端線型1L1接線排L0.75mm2紅色17I1.1略0.3mm2藍色2N接線排N0.75mm2黑色18I1.2略0.3mm2藍色3GND接線排PE0.75mm2黃綠色19I1.3略0.3mm2藍色41M略0.3mm2白色20I1.4略0.3mm2藍色51L略0.3mm2紅色21I1.5略0.3mm2藍色62L略0.3mm2紅色22Q0.0略0.3mm2藍色73L略0.3mm2紅色23Q0.1略0.3mm2藍色8I0.0略0.3mm2藍色24Q0.2略0.3mm2藍色9I0.1略0.3mm2藍色25Q0.3略0.3mm2藍色10I0.2略0.3mm2藍色26Q0.4略0.3mm2藍色11I0.3略0.3mm2藍色27Q0.5略0.3mm2藍色12I0.4略0.3mm2藍色28Q0.6略0.3mm2藍色13I0.5略0.3mm2藍色29Q0.7略0.3mm2藍色14I0.6略0.3mm2藍色30Q1.0略0.3mm2藍色15I0.7略0.3mm2藍色31Q1.1略0.3mm2藍色16I1.0略0.3mm2藍色323.風電場的編程與調試（16）風力供電控制單元的選擇開關有兩個狀態(tài)，選擇開關撥向手動控制狀態(tài)時，可以進行風場運動和側風偏航運動的手動調試；PLC處在自動控制狀態(tài)下，可以完成單循環(huán)控制。風場順時針和逆時針運行時程序中必須體現(xiàn)互鎖，風力發(fā)電機側風偏航和恢復時程序中也要體現(xiàn)互鎖。（一）手動調試（6分）（1）PLC處在手動控制狀態(tài)時，按下順時按鈕，風場運動機構箱順時移動3秒后停止移動，同時順時按鈕指示燈亮3秒，在此過程中按下停止按鈕或急停按鈕或風場運動機構箱順時移動到限位開關時，順時按鈕指示燈熄滅，風場運動機構箱停止移動。（2）PLC處在手動控制狀態(tài)時，按下逆時按鈕，風場運動機構箱逆時移動3秒后停止移動，同時逆時按鈕指示燈亮3秒，在此過程中按下停止按鈕或急停按鈕或風場運動機構箱逆時移動到限位開關時，逆時按鈕指示燈熄滅，風場運動機構箱停止移動。PLC處在手動控制狀態(tài)時，按下偏航按鈕，風力發(fā)電機作側風偏航動作3秒后停止移動，同時偏航按鈕指示燈亮3秒，在此過程中按下停止按鈕或急停按鈕或側風偏航90°到位開關時，偏航按鈕指示燈熄滅，側風偏航動作停止。PLC處在手動控制狀態(tài)時，按下恢復按鈕，風力發(fā)電機作撤銷側風偏航動作3秒后停止移動，同時恢復按鈕指示燈亮3秒，在此過程中按下停止按鈕或急停按鈕或側風偏航運動到初始位置停止時，恢復按鈕指示燈熄滅，撤銷側風偏航停止。（二）單循環(huán)調試（10分）（1）PLC處在自動控制狀態(tài)時，按下順時按鈕，風場運動機構箱連續(xù)順時移動，同時順時按鈕指示燈常亮，直至到順時限位開關，順時移動停止，在此過程中按下停止按鈕或急停按鈕，順時按鈕指示燈熄滅，風場運動機構箱停止移動。（2）PLC處在自動控制狀態(tài)時，按下逆時按鈕，風場運動機構箱連續(xù)逆時移動，同時逆時按鈕指示燈常亮，直至到逆時限位開關，逆時移動停止，在此過程中按下停止按鈕或急停按鈕，逆時按鈕指示燈熄滅，風場運動機構箱停止移動。（3）PLC處在自動控制狀態(tài)時，按下偏航按鈕，風力發(fā)電機連續(xù)作側風偏航動作，同時偏航按鈕指示燈常亮，到達側風偏航45°到位開關位置時，偏航按鈕指示燈熄滅，側風偏航動作停止；在此過程中按下停止按鈕或急停按鈕，偏航按鈕指示燈熄滅，偏航動作停止。（4)PLC處在自動控制狀態(tài)時，按下恢復按鈕，風力發(fā)電機連續(xù)作撤銷側風偏航動作，同時恢復按鈕指示燈常亮，當運動到初始位置時，恢復按鈕指示燈熄滅，撤銷側風偏航停止。在此過程中按下停止按鈕或急停按鈕，恢復偏航按鈕指示燈熄滅，恢復偏航動作停止。任務三、風光互補發(fā)電系統(tǒng)實時監(jiān)控（25%）要求上位機各界面名稱與所要求設計的名稱一致，用中文標識。各界面中相關按鈕控件、位置控件、指示燈控件、下拉菜單等的名稱必須用中文名稱，圖表、曲線、顯示控件也應有中文名稱及單位。各界面中有關底框顏色、按鈕框底色、指示燈顏色等與給定樣圖一致。1.身份登錄管理界面（7分）圖6身份登陸管理界面圖7管理員登陸后界面設計身份登陸界面，如圖6所示。要求能按照管理員（用戶名為administrator，密碼為admin1234）身份登陸風光互補發(fā)電系統(tǒng)運營管理界面、電站設備檢測與控制界面、特性測試界面。以管理員身份登陸后示意圖參見圖7；當用戶名或密碼錯誤時，要求顯示用戶不存在或密碼錯誤。在圖7中，點擊相關按鈕框，即能進入對應操作界面。在有關操作界面下，按下其他界面按鈕或返回按鈕，應能進入其他界面或返回登陸界面。2.電站設備檢測與控制（18分）設計電站設備檢測與控制界面，如圖8（畫圖）所示，在該界面中要求完成以下功能：1.設計光伏供電系統(tǒng)、風力供電系統(tǒng)的面板操作控件、位置控件以及它們的指示燈顯示控件，以實現(xiàn)控制要求。界面上的面