現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試賽項樣題（高職組）任務(wù)2.定長切料

2022年江西省職業(yè)院校技能大賽高職組現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試賽項樣題庫

注意事項

一、在完成工作任務(wù)的全過程中，嚴(yán)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。

二、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。

三、競賽過程中，參賽選手認(rèn)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1分；若因人為操作損壞器件，扣5分；后果嚴(yán)重者（如導(dǎo)致PLC、

變頻器、伺服等燒壞），本次競賽成績計0分。

四、所編PLC、觸摸屏、PPT等程序必須保存到計算機(jī)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(zhǔn)。

五、參賽選手在完成工作任務(wù)的過程中，不得在任何地方標(biāo)注

學(xué)校名稱、選手姓名等信息。

六、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10個小時內(nèi)完成以下工作任務(wù)：

一、按“定長切料系統(tǒng)”，使用智能化電氣設(shè)計軟件，設(shè)計控制

系統(tǒng)主電路、控制電路（含伺服、步進(jìn)、變頻器）、PLC控制電路；

將設(shè)計完成的內(nèi)容導(dǎo)出PDF格式并保存到硬盤指定位置和優(yōu)盤中，

比賽開始兩個小時后提交。

二、按設(shè)計圖完成元件選型計算、元件安裝、電路連接（含主

電路）和相關(guān)元件參數(shù)設(shè)置。

三、按“定長切料系統(tǒng)”，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(dá)到控制要求。

四、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(biāo)注

故障類型符號。

五、使用三維場景搭建軟件進(jìn)行工業(yè)場景的搭建，完成搭建后

的場景能夠完整的展示“定長切料系統(tǒng)”結(jié)構(gòu)。

六、按“定長切料系統(tǒng)”編寫PPT，內(nèi)容包含設(shè)計思路，調(diào)試

流程，并能獨立講解，時間為5分鐘。PPT文件必須保存到計算機(jī)

的“D:\工位號”文件夾下，工位號以現(xiàn)場抽簽為準(zhǔn)。

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定長切料系統(tǒng)

一、系統(tǒng)運行說明

定長切料機(jī)的結(jié)構(gòu)及組成如圖1所示，包括底座、工作滑臺、工料、切

斷氣缸、進(jìn)料滾輪、滑臺電動機(jī)、編碼器、切斷壓板、壓緊氣缸、鋸片、次

品分揀汽缸、次品推板和正品傳送帶等，工料檢測傳感器。

定長切料系統(tǒng)主要由以下電氣控制回路組成，進(jìn)料電動機(jī)M1【M1為三相

異步電動機(jī)（帶速度繼電器），由變頻器進(jìn)行速度控制,變頻器速度采用模擬

量給定方式，已知進(jìn)料速度v與變頻器的運行頻率f之間的關(guān)系為：v=0.2×

f，進(jìn)料速度需要從觸摸屏設(shè)定，加速時間1秒，減速時間0.5秒，】?；_由

電機(jī)M2驅(qū)動【M2為伺服電機(jī)，伺服電機(jī)參數(shù)設(shè)置如下：伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周需

要1600個脈沖】。鋸片電動機(jī)由M3控制【M3為雙速電機(jī)，要求能進(jìn)行高、低

速運行，需要考慮過載、聯(lián)鎖保護(hù)】。正品傳送帶由電機(jī)M4控制【M4為三相

異步電機(jī)（不帶速度繼電器），只進(jìn)行單向正轉(zhuǎn)運行】。切斷氣缸4、壓緊氣缸

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9、次品分揀汽缸11分別由數(shù)字量輸出點控制，置位則推出，復(fù)位則返回（氣

缸的置位復(fù)位狀態(tài)由觸摸屏顯示）。

系統(tǒng)輸入應(yīng)包含以下各點：滑臺電動機(jī)M2初始位置檢測傳感器SQ2、左

右限位（軟限位）保護(hù)傳感器SQ3和SQ1、左右極限位（硬限位、直接接到伺

服驅(qū)動器上）保護(hù)傳感器SQ5和SQ4，編碼器（雙相計數(shù)），啟動按鈕SB1、

停止按鈕SB2和急停按鈕SB3。工料檢測傳感器（由SA1模擬），切斷壓板的

初始位置和終點位置檢測傳感器（SQ11、SQ12），分揀推板12起始位置、終

點位置檢測傳感器（SQ13、SQ14）,鋸片氣缸原位檢測傳感器（SQ15）。注：

SQ11~SQ15的狀態(tài)由觸摸屏顯示。

電動機(jī)旋轉(zhuǎn)以“順時針旋轉(zhuǎn)為正向,逆時針旋轉(zhuǎn)為反向”為準(zhǔn)。二、控制

系統(tǒng)設(shè)計要求

1.本系統(tǒng)使用三臺PLC、一臺變頻器，網(wǎng)絡(luò)指定QCPU/S7-300/S7-1500為

主站，2臺FX3U/S7-200Smart/S7-1200及變頻器為從站，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(jī)）。

3.電機(jī)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(jī)

+FX3U系列方案+S7-200Smart方案+S7-1200方案

HMI

Q00UCPUCPU314C-2PN/DPCPU1511

SB1～SB3、SA1

M3、M4FX3U-32MRS7-200SmartCPU1212C

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HL1～HL46ES7288-1SR40-0AA06ES7212-1BE40-0XB0

M2、編碼器S7-200SmartCPU1212C

FX3U-32MT

SQ1～SQ36ES7288-1ST30-0AA06ES7212-1AE40-0XB0

M1FR-E740G120C-PNG120C-PN

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(jī)床考核單元電氣回路。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。

三、系統(tǒng)控制要求

定長切料系統(tǒng)設(shè)備具備兩種工作模式，模式一：調(diào)試模式；模式二：切

料模式。設(shè)備上電后觸摸屏顯示歡迎界面，點擊界面任一位置，觸摸屏即進(jìn)

入調(diào)試界面，設(shè)備開始進(jìn)入調(diào)試模式。

1.調(diào)試模式

觸摸屏的調(diào)試界面請參考圖2。觸摸屏進(jìn)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(jī)調(diào)試。觸摸屏調(diào)試界面可以參考圖進(jìn)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(jī)M1～M4，對應(yīng)電

機(jī)指示燈亮，觸摸屏提示信息變化為“××電機(jī)調(diào)試”（××為當(dāng)前調(diào)試電機(jī)

的名稱），HL1、HL2停止閃爍。按下調(diào)試啟動SB1按鈕，選中的電機(jī)將進(jìn)行調(diào)

試運行。每個電機(jī)調(diào)試完成后，對應(yīng)的指示燈消失。

此外，調(diào)試界面中應(yīng)配置有通訊測試功能，用于測試主站PLC、從站PLC

和觸摸屏之間的通訊。例如，測試主站與觸摸屏之間的通訊時，可在觸摸屏

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上設(shè)置指示燈，當(dāng)按下SB1時，觸摸屏上的指示燈亮。

圖2調(diào)試模式畫面

（1）進(jìn)料電動機(jī)M1調(diào)試過程

按一下SB1按鈕，M1電動機(jī)以15Hz啟動，再按下SB1按鈕，M1電動機(jī)

30Hz啟動，以此方式操作，可調(diào)試M1電動機(jī)分別在15Hz，30Hz，40Hz的頻

率下啟動，并不斷循環(huán)，按下停止按鈕SB2，M1停止。M1電動機(jī)在運行時，

HL1燈長亮。

（2）滑臺電動機(jī)M2調(diào)試過程

初始狀態(tài)斷電手動調(diào)節(jié)回原點SQ2，按下SB1按鈕，M2以8mm/s（已知滑

臺絲杠的螺距為4mm）的速度帶動滑塊向左移動，當(dāng)SQ3檢測到信號時，M2

停止旋轉(zhuǎn)，停2秒后，M2以12mm/s的速度反轉(zhuǎn)帶動滑塊右移，當(dāng)SQ1檢測

到信號時，停止旋轉(zhuǎn)，停2秒后，又以8mm/s的速度向左移動至原點SQ2后，

電機(jī)M2停止，至此電機(jī)M2調(diào)試結(jié)束。M2電機(jī)調(diào)試過程中，HL1以2Hz閃爍。

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圖3滑臺電動機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

（3）鋸片電動機(jī)M3調(diào)試過程

按下SB1按鈕，電機(jī)M3以3秒間隔進(jìn)行低速-高速-停止-低速-高速-停

止-….狀態(tài)循環(huán)切換，電機(jī)M3在低速運行時，HL2以2Hz閃爍點亮，M3在

高速運行時，HL2長亮，M3停止時，HL2熄滅。按下停止按鈕SB2，M3停止，

HL2滅。

（4）正品傳送帶電動機(jī)M4調(diào)試過程

按下SB1按鈕，電機(jī)M4啟動，3秒后M4停止，再3秒后又自動啟動，按

此周期反復(fù)運行，可隨時按下SB2停止。M4電機(jī)調(diào)試過程中，HL1和HL2同

時以2Hz閃爍。

所有電機(jī)（M1～M4）調(diào)試完成后觸摸屏畫面將自動切換進(jìn)入到定長切料

模式。在未進(jìn)入定長切料模式時，單臺電機(jī)可以反復(fù)調(diào)試。

2.定長切料模式

自動切換進(jìn)入到切斷分揀模式后，觸摸屏自動進(jìn)入切斷分揀模式畫面，

出現(xiàn)“切斷分揀模式”字樣，畫面自行設(shè)計，觸摸屏畫面要求：有各個電機(jī)、

氣缸、位置傳感器的標(biāo)識符號及工作狀態(tài)指示燈；滑臺當(dāng)前位置（由編碼器

測定）；設(shè)置預(yù)設(shè)值參數(shù)對話框（設(shè)置進(jìn)料速度、切料長度、工料類型選擇，

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誤差值等）。切斷分揀模式畫面參考圖4.

圖4畫面設(shè)計

切料機(jī)啟動前，首先需要在觸摸屏上選擇工料種類、設(shè)定進(jìn)料速度v

（4.0<v<6.0，單位mm/s）和切料長度L（120<L<160，單位mm）。

當(dāng)選擇不同的工料時，各個氣缸的運行時間不同：選擇工料一時，夾緊

氣缸的加緊時間和縮回時間分別為3s，切斷氣缸的切斷時間為4s、縮回時間

為1s；選擇工料二時，夾緊氣缸的夾緊時間和縮回時間分別為2s，切斷氣缸

的切斷時間為5s、縮回時間為1s；

切斷分揀工藝流程與控制要求：

（1）系統(tǒng)初始化狀態(tài)

滑臺電動機(jī)M2、切斷壓板8、分揀推板12均位于初始位置位于初始位置，

鋸片10在原位。

（2）定長切斷分揀工作流程

①觸摸屏設(shè)定完成后，系統(tǒng)位于初始化狀態(tài)，按下啟動按鈕SB1，進(jìn)料

電機(jī)M1啟動，工件連續(xù)擠出；

②當(dāng)工料檢測傳感器SA1檢測到有物料時，t1開始計時；

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③當(dāng)t1=L/v時，即工料已達(dá)到切料長度，滑臺電動機(jī)M2立即啟動，帶

動滑臺向右跟隨工料同步運行，同時壓緊氣缸開始伸出將工料壓緊，鋸片電

動機(jī)M3帶動鋸片開始低速旋轉(zhuǎn)（壓緊氣缸與鋸片均固定在滑臺上）；

④當(dāng)工料壓緊后，鋸片電動機(jī)開始高速旋轉(zhuǎn)，并且鋸片氣缸伸出開始切

料；工料被切斷后，夾緊氣缸縮回，鋸片氣缸開始縮回，同時判斷同步誤差

（誤差由觸摸屏給定），若誤差值小于5，則說明所切的工料長度符合要求，

則啟動正品傳送帶電機(jī)，5s后將正品工料運出，否則則說明所切料不符合要

求，則啟動次品分揀氣缸將次品推出側(cè)面（氣缸的推出和縮回各需要2s）；

⑤當(dāng)夾緊氣缸和鋸片氣缸縮回到位后，鋸片電動機(jī)停止，滑臺電動機(jī)帶

動滑臺快速（10mm/s）向左回到原點SQ1，同時編碼器復(fù)位。至此一次切料完

成。等待工料再次達(dá)到切料長度，滑臺再次同步向右運行完成下一次切料、

分揀等。

⑥直到工料檢測傳感器檢測不到物料，整個切料機(jī)系統(tǒng)停止。

（3）停止操作

a)按下停止按鈕SB2，系統(tǒng)完成一個動作周期后滑臺電動機(jī)M2回到初始

位置停止運行。

b)系統(tǒng)發(fā)生急停事件按下急停按鈕時(SA2被切斷)，系統(tǒng)立即停止。急

?；謴?fù)后（SA2被接通），再次按下SB1，系統(tǒng)自動從之前狀態(tài)啟動運行。

（4）系統(tǒng)狀態(tài)顯示

系統(tǒng)運行時綠燈HL4亮，系統(tǒng)停止時紅燈HL3亮，系統(tǒng)發(fā)生急停、故

障時紅燈HL3閃（周期為1秒）。

3.非正常情況處理

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在切料模式下，當(dāng)電機(jī)M2出現(xiàn)越程，則在觸摸屏自動彈出報警畫面。其

中，左限位SQ3有信號時，M2不能左行，報警畫面顯示“設(shè)備到達(dá)左限位，

請向右行”；SQ1有信號時，M2不能右行，報警畫面顯示“設(shè)備到達(dá)右限位，

請向左行”。

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故障檢測

一、工作任務(wù)

請選手在設(shè)有故障（10個故障點）的裝置上進(jìn)行故障查找，并將故障點的

位置與故障類型在圖紙上標(biāo)出。裝置圖紙見附件，符號具體要求如下：

二、操作要求

1.觀察現(xiàn)象時，只能接通控制電路的電源，不能接通主回路電源；

2.故障檢測時，必須在斷電情況下測量，不能打開行線槽蓋板、不能松卸

端子；

3.必要時，可以打開開關(guān)面板和按鈕盒進(jìn)行檢測；

4.請使用萬用表、絕緣電阻測試儀、接地電阻測試儀等儀表進(jìn)行故障檢測；

5.故障點只需在圖紙上標(biāo)注符號，無需修復(fù)。

三、模塊分值

本模塊分值為10分，每正確找到一個故障點且標(biāo)注正確得1.0分。

標(biāo)注方法如下：

四、注意事項

在完成工作任務(wù)的全過程中，嚴(yán)格遵守電氣安裝安全操作規(guī)程。

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數(shù)字化工業(yè)場景搭建

一、工作任務(wù)

請選手根據(jù)任務(wù)書“定長切料系統(tǒng)”的場景平面參考圖進(jìn)行工業(yè)

場景搭建。

場景平面參考圖

二、操作要求

1.在電腦上使用三維場景搭建軟件進(jìn)行操作，搭建三維場景圖；

2.搭建所需的部件可在模型庫中選擇；

3.搭建的三維場景必須與場景平面參考圖展現(xiàn)的場景一致。

三、模塊分值

本模塊分值為5分，每正確搭建一個區(qū)域得1分，區(qū)域搭建錯誤或不完整該

區(qū)域不得分。

四、注意事項

在完成工作任務(wù)的全過程中，嚴(yán)格遵守賽場紀(jì)律。

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應(yīng)用辦公軟件制作匯報PPT

一.工作任務(wù)

請選手根據(jù)任務(wù)書“定長切料系統(tǒng)”的控制要求制作PPT。

二．操作要求

1.在電腦上使用WPS軟件進(jìn)行操作；

2.內(nèi)容包含設(shè)計思路，調(diào)試流程。

三.模塊分值

本模塊分值為8分，PPT制作3分，匯報5分。

四.注意事項

在完成工作任務(wù)的全過程中，嚴(yán)格遵守賽場紀(jì)律。

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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(jìn)電機(jī)

4伺服電機(jī)

工位號：

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工位號:

2022年江西省職業(yè)院校技能大賽

高職組現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試

賽項

工

作

任

務(wù)

書

（樣題）

高職組現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試賽項專家組

中國江西

2022·12

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請按要求在10個小時內(nèi)完成以下工作任務(wù)：

一、按“定長切料系統(tǒng)”，使用智能化電氣設(shè)計軟件，設(shè)計控制

系統(tǒng)主電路、控制電路（含伺服、步進(jìn)、變頻器）、PLC控制電路；

將設(shè)計完成的內(nèi)容導(dǎo)出PDF格式并保存到硬盤指定位置和優(yōu)盤中，

比賽開始兩個小時后提交。

二、按設(shè)計圖完成元件選型計算、元件安裝、電路連接（含主

電路）和相關(guān)元件參數(shù)設(shè)置。

三、按“定長切料系統(tǒng)”，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(dá)到控制要求。

四、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(biāo)注

故障類型符號。

五、使用三維場景搭建軟件進(jìn)行工業(yè)場景的搭建，完成搭建后

的場景能夠完整的展示“定長切料系統(tǒng)”結(jié)構(gòu)。

六、按“定長切料系統(tǒng)”編寫PPT，內(nèi)容包含設(shè)計思路，調(diào)試

流程，并能獨立講解，時間為5分鐘。PPT文件必須保存到計算機(jī)

的“D:\工位號”文件夾下，工位號以現(xiàn)場抽簽為準(zhǔn)。

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定長切料系統(tǒng)

一、系統(tǒng)運行說明

定長切料機(jī)的結(jié)構(gòu)及組成如圖1所示，包括底座、工作滑臺、工料、切

斷氣缸、進(jìn)料滾輪、滑臺電動機(jī)、編碼器、切斷壓板、壓緊氣缸、鋸片、次

品分揀汽缸、次品推板和正品傳送帶等，工料檢測傳感器。

定長切料系統(tǒng)主要由以下電氣控制回路組成，進(jìn)料電動機(jī)M1【M1為三相

異步電動機(jī)（帶速度繼電器），由變頻器進(jìn)行速度控制,變頻器速度采用模擬

量給定方式，已知進(jìn)料速度v與變頻器的運行頻率f之間的關(guān)系為：v=0.2×

f，進(jìn)料速度需要從觸摸屏設(shè)定，加速時間1秒，減速時間0.5秒，】。滑臺由

電機(jī)M2驅(qū)動【M2為伺服電機(jī)，伺服電機(jī)參數(shù)設(shè)置如下：伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周需

要1600個脈沖】。鋸片電動機(jī)由M3控制【M3為雙速電機(jī)，要求能進(jìn)行高、低

速運行，需要考慮過載、聯(lián)鎖保護(hù)】。正品傳送帶由電機(jī)M4控制【M4為三相

異步電機(jī)（不帶速度繼電器），只進(jìn)行單向正轉(zhuǎn)運行】。切斷氣缸4、壓緊氣缸

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2022年江西省職業(yè)院校技能大賽高職組現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試賽項樣題庫

9、次品分揀汽缸11分別由數(shù)字量輸出點控制，置位則推出，復(fù)位則返回（氣

缸的置位復(fù)位狀態(tài)由觸摸屏顯示）。

系統(tǒng)輸入應(yīng)包含以下各點：滑臺電動機(jī)M2初始位置檢測傳感器SQ2、左

右限位（軟限位）保護(hù)傳感器SQ3和SQ1、左右極限位（硬限位、直接接到伺

服驅(qū)動器上）保護(hù)傳感器SQ5和SQ4，編碼器（雙相計數(shù)），啟動按鈕SB1、

停止按鈕SB2和急停按鈕SB3。工料檢測傳感器（由SA1模擬），切斷壓板的

初始位置和終點位置檢測傳感器（SQ11、SQ12），分揀推板12起始位置、終

點位置檢測傳感器（SQ13、SQ14）,鋸片氣缸原位檢測傳感器（SQ15）。注：

SQ11~SQ15的狀態(tài)由觸摸屏顯示。

電動機(jī)旋轉(zhuǎn)以“順時針旋轉(zhuǎn)為正向,逆時針旋轉(zhuǎn)為反向”為準(zhǔn)。二、控制

系統(tǒng)設(shè)計要求

1.本系統(tǒng)使用三臺PLC、一臺變頻器，網(wǎng)絡(luò)指定QCPU/S7-300/S7-1500為

主站，2臺FX3U/S7-200Smart/S7-1200及變頻器為從站，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(jī)）。

3.電機(jī)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