現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試賽項(xiàng)樣題（高職組）任務(wù)4.機(jī)床控制

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(xiàng)樣題庫

注意事項(xiàng)

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(yàn)收規(guī)范（GB50254-96）》驗(yàn)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(jì)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(shí)，每次扣參賽

隊(duì)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(jì)0分。

四、所編PLC、觸摸屏、PPT等程序必須保存到計(jì)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(gè)小時(shí)內(nèi)完成以下工作任務(wù)：

一、按“機(jī)床控制系統(tǒng)”，使用智能化電氣設(shè)計(jì)軟件，設(shè)計(jì)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(jì)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(gè)小時(shí)后提交。

二、按設(shè)計(jì)圖完成元件選型計(jì)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“機(jī)床控制系統(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“機(jī)床控制系統(tǒng)”結(jié)構(gòu)。

六、按“機(jī)床控制系統(tǒng)”編寫PPT，內(nèi)容包含設(shè)計(jì)思路，調(diào)試

流程，并能獨(dú)立講解，時(shí)間為5分鐘。PPT文件必須保存到計(jì)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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機(jī)床控制系統(tǒng)

一、機(jī)床控制系統(tǒng)運(yùn)行說明

機(jī)床電氣控制系統(tǒng)由主軸旋轉(zhuǎn)電機(jī)、刀架換刀電機(jī)、X軸進(jìn)給電機(jī)、Y軸

進(jìn)給電機(jī)、冷卻電機(jī)等組成。本系統(tǒng)是由plc精準(zhǔn)控制將木板材料加工成所

需要的特定三角形，對提高企業(yè)生產(chǎn)和管理自動(dòng)化水平有很大的幫助,同時(shí)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(dòng)。

機(jī)床電氣控制系統(tǒng)由以下電氣控制回路組成：主軸電機(jī)M1控制回路【M1

為三相異步電動(dòng)機(jī)，由變頻器實(shí)現(xiàn)模擬量控制，加減速時(shí)間分別為0.2S、0.8S】。

冷卻電機(jī)M2控制回路【M2為雙速電機(jī)，需要考慮過載、聯(lián)鎖保護(hù)，低速時(shí)熱

繼電器整定電流為0.3A,高速時(shí)熱繼電器整定電流為0.35A】。刀架換刀電機(jī)

M3控制回路【M3為三相異步電動(dòng)機(jī)，可實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行】。Y軸進(jìn)給電機(jī)M4

控制回路【M4為步進(jìn)電機(jī)，每轉(zhuǎn)需要2000脈沖】。X軸進(jìn)給電機(jī)M5控制回

路【M5為伺服電機(jī)，連接滾珠絲杠副系統(tǒng)。伺服電機(jī)參數(shù)設(shè)置如下：伺服電

機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周需要4000脈沖】。電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)以“順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正向，逆時(shí)針

旋轉(zhuǎn)為反向”為準(zhǔn)。

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系統(tǒng)控制要求如下：任意輸入三角形三邊長度，系統(tǒng)自動(dòng)分配三邊邊長

（a>b>c），對輸入的三邊能否構(gòu)成三角形進(jìn)行判定，如果符合，符合指示燈

亮，方可按下循環(huán)啟動(dòng)按鈕開始進(jìn)行三角形加工。加工時(shí)，主軸電機(jī)下降到

位開始進(jìn)行加工，先運(yùn)行至加工點(diǎn)（10,10）單位（mm），按a-b-c邊的順序

進(jìn)行加工如圖1所示，加工完成后回到原點(diǎn)（0,0）。

余弦定理：

圖1加工三角形示意圖

二、機(jī)床控制系統(tǒng)安裝方案要求

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

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主站，2臺(tái)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），見表1。

表1電機(jī)控制、I/O、HMI與PLC組合分配方案

方案三菱Q系列西門子S7-300西門子S7-1500

+FX3U系列方+S7-200Smart方案+S7-1200方案

電機(jī)

案

HMIQ00UCPUCPU314C-2PN/DPCPU1511

M4、M5、M6、

S7-200SmartCPU1212C

編碼器、FX3U-32MT

6ES7288-1ST30-0AA06ES7212-1AE40-0XB0

SB1～SB3、SA1

M2、M3

S7-200SmartCPU1212C

SQ1～SQ8FX3U-32MR

6ES7288-1SR40-0AA06ES7212-1BE40-0XB0

HL1～HL4

M1FR-E740G120C-PNG120C-PN

4.根據(jù)本說明書設(shè)計(jì)電氣控制原理圖，根據(jù)所設(shè)計(jì)的電路圖連接電路，

不允許借用機(jī)床考核單元電氣回路。在標(biāo)準(zhǔn)圖紙上繪制5臺(tái)電動(dòng)機(jī)主電路，

以及3臺(tái)PLC電氣原理圖，并標(biāo)注I/O定義功能和變頻器、伺服驅(qū)動(dòng)器主要

參數(shù)及功能。在設(shè)計(jì)欄填寫場次及工位信息。

5.三臺(tái)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。

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從站：三菱FX3U-32MT

/西門子S7-200Smart

（6ES7288-1ST30-0AA0）

西門子CPU1212C

（6ES7212-1AE40-0XB0）

變頻器：三菱FR-E840/

西門子G120C

（a）正面

從站：三菱FX3U-32MR/

西門子S7-200Smart

（6ES7288-1SR40-0AA0）

/西門子CPU1212C

（6ES7212-1BE40-0XB0）

主站：三菱Q00UCPU/西門

子S7-300

（b）反面

圖2PLC和變頻器安裝位置示意圖

三、機(jī)床控制系統(tǒng)控制要求

機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)備具備兩種工作模式：

模式一：調(diào)試模式；模式二：工作模式。

1.首界面要求

首頁界面是用戶登錄界面（如圖3所示）。

點(diǎn)擊用戶登錄，彈出“用戶登入”窗口（如圖4所示），用戶名下拉選

“工程師”，輸入密碼“123”登錄出現(xiàn)密碼輸入框（如圖5所示），輸入“135”

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進(jìn)入調(diào)試模式，輸入“246”進(jìn)入運(yùn)行模式，如果是“操作員”輸入密碼“abc”

登錄，登錄后只能輸入“246”進(jìn)入運(yùn)行模式。

如出現(xiàn)報(bào)警，跳出報(bào)警窗口，解除報(bào)警后返回當(dāng)前窗口，繼續(xù)調(diào)試或運(yùn)行。

圖3首頁界面

圖4用戶登錄圖5窗口切換

2.調(diào)試模式

設(shè)備自動(dòng)進(jìn)入調(diào)試模式后，觸摸屏出現(xiàn)調(diào)試畫面，如圖6。在選擇調(diào)試電

機(jī)前，先進(jìn)行通訊測試，按下SB1按鈕，觸摸屏通訊指示燈，HL1指示燈亮，

表示通訊成功。通過下拉框，選擇需要調(diào)試的電機(jī)，當(dāng)前電機(jī)指示燈亮,每臺(tái)

電機(jī)只能單獨(dú)調(diào)試。按下SB1啟動(dòng)按鈕，選中的電機(jī)將進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行。每個(gè)

電機(jī)調(diào)試完成后，對應(yīng)的指示燈以2.5Hz頻率閃爍。

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圖6調(diào)試模式觸摸屏畫面

（1）主軸電機(jī)M1的調(diào)試

按下啟動(dòng)按鈕SB1后，M1電機(jī)運(yùn)行，頻率從10Hz連續(xù)變化到50Hz,每秒

增加4Hz，再次按下SB1后，M1電機(jī)以當(dāng)前的頻率運(yùn)行，再次按下SB1，調(diào)試

結(jié)束。M1調(diào)試過程中，HL1以1Hz的周期閃爍。

（2）冷卻電機(jī)M2調(diào)試過程

按下啟動(dòng)按鈕SB1后，冷卻電機(jī)高速啟動(dòng)，3S后M2停止，2S

后低速運(yùn)行，3S后低速運(yùn)行，如此循環(huán)3次后自動(dòng)停止。M2電機(jī)調(diào)試過程

中，HL2指示燈高速時(shí)以1Hz閃爍，低速時(shí)常亮，停止時(shí)熄滅。

（3）刀架換刀電機(jī)M3調(diào)試過程

觸摸屏調(diào)試畫面上顯示當(dāng)前刀號（初值為1），在選擇刀號后輸入1～8

任何一個(gè)與當(dāng)前刀號不同的刀號后，按下觸摸屏開始換刀按鈕，換刀電機(jī)M3

開始換刀。選刀機(jī)構(gòu)如圖7所示。要求按最近的旋轉(zhuǎn)方向?qū)崿F(xiàn)換刀動(dòng)作。換

刀機(jī)構(gòu)每轉(zhuǎn)過一個(gè)刀位就會(huì)發(fā)出一個(gè)刀位到位信號，該信號由SB1按鈕手動(dòng)

按下給出。當(dāng)轉(zhuǎn)過相應(yīng)刀位數(shù)后，電機(jī)停止，當(dāng)前刀號變?yōu)檫x刀刀號，選刀

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結(jié)束。當(dāng)選刀電機(jī)M3順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，指示燈HL1以2Hz閃亮；逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，

指示燈HL2常亮。若輸入的選刀刀號與當(dāng)前刀號相同時(shí)，則換刀電機(jī)M3不

動(dòng),HL3指示燈以1Hz閃亮3S后停止，調(diào)試結(jié)束。

3

42

順時(shí)針

51當(dāng)前刀位

68

7

圖7換刀機(jī)構(gòu)示意圖（換刀電機(jī)正轉(zhuǎn)帶動(dòng)選刀機(jī)構(gòu)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)）

（4）Y軸進(jìn)給電機(jī)M4調(diào)試過程

觸摸屏設(shè)置步進(jìn)電機(jī)速度(60r/min-150r/min)后，按下啟動(dòng)按鈕SB1后，

步進(jìn)電機(jī)M4正轉(zhuǎn)運(yùn)行，旋轉(zhuǎn)2圈，停2秒后反轉(zhuǎn)運(yùn)行,然后旋轉(zhuǎn)2圈，停2s

后正轉(zhuǎn)運(yùn)行，以此為周期循環(huán)3次后停止，調(diào)試結(jié)束。M2電機(jī)調(diào)試過程中，

正轉(zhuǎn)時(shí)HL2以1Hz頻率閃爍，反轉(zhuǎn)HL2以2Hz頻率閃爍，停止時(shí)HL2長亮。

（5）X軸進(jìn)給電機(jī)M5調(diào)試過程

SA1可實(shí)現(xiàn)X軸進(jìn)給電機(jī)M5的手動(dòng)、自動(dòng)調(diào)試（豎向檔位為手動(dòng)調(diào)試，

橫向檔位為自動(dòng)調(diào)試）。

手動(dòng)調(diào)試：在觸摸屏中，可以點(diǎn)擊向左、向右按鈕點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行，SA2可以切

換點(diǎn)動(dòng)的速度，豎向檔位時(shí)以8mm/s的速度點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行，橫向時(shí)以4mm/s的速

度點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行（已知滑臺(tái)絲杠的螺距為4mm），點(diǎn)動(dòng)過程中可切換SA2改變當(dāng)前

點(diǎn)動(dòng)速度。

自動(dòng)調(diào)試：按下啟動(dòng)按鈕SB1，X軸進(jìn)給電機(jī)M5以2.5rad/S的速度向右

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移動(dòng)，到達(dá)A點(diǎn)后停止，2S后以4rad/S的速度向左移動(dòng)到C點(diǎn)，2S后反向

以3rad/S的速度移動(dòng)到B點(diǎn)停止，調(diào)試結(jié)束。運(yùn)行期間電機(jī)按下觸摸屏停止

按鈕，M5電機(jī)停止，再次按下SB1按鈕,M4從當(dāng)前位置繼續(xù)開始運(yùn)行，M5電

機(jī)運(yùn)行時(shí)HL3以1Hz頻率閃爍，停止時(shí)長亮。

X軸進(jìn)給電機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)圖如圖8所示。

SQ3SQ4SQ5

C點(diǎn)B點(diǎn)A點(diǎn)

SQ1SQ2

圖8X軸進(jìn)給電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

所有電機(jī)（M1～M5）調(diào)試完成后,系統(tǒng)將自動(dòng)切換返回首頁界面。在未進(jìn)

入首頁界面時(shí)，單臺(tái)電機(jī)可以反復(fù)調(diào)試。

3.工作模式

進(jìn)入工作模式后，X軸進(jìn)給電機(jī)M5自動(dòng)回原點(diǎn)（C點(diǎn)），Y軸默認(rèn)當(dāng)前位

置為原點(diǎn)，觸摸屏原點(diǎn)指示燈亮。

觸摸屏畫面主要包含原點(diǎn)指示燈，M1～M5電機(jī)運(yùn)行指示燈，主軸轉(zhuǎn)速顯

示，當(dāng)前刀號顯示，需加工三角形的三邊長度，所輸入三角形三邊是否符合

要求指示燈，實(shí)時(shí)XY軸坐標(biāo)，設(shè)置加工三角形數(shù)量，顯示剩余加工三角形數(shù)

量，循環(huán)啟動(dòng)按鈕和循環(huán)停止按鈕,如圖9所示。

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圖9工作模式觸摸屏畫面

工作模式初始狀態(tài)：XY軸進(jìn)給電機(jī)M5、M4在原點(diǎn)位置C點(diǎn)；當(dāng)前刀位號

為1號刀，按鈕SB1為常開，SA2、SA3為豎向檔位，所有電機(jī)M1～M5為停止

狀態(tài)。

在觸摸屏設(shè)置加工零件數(shù)量（設(shè)置范圍為1～99），三角形三邊邊長

（20~120）單位（mm），要求任意輸入邊長并自動(dòng)分配三邊邊長（a>b>c），

三邊可構(gòu)成三角形后，符合指示燈亮，按下循環(huán)啟動(dòng)按鈕后，加工指示燈亮，

機(jī)床開始進(jìn)行加工加工所需要的三角形。每完成一個(gè)三角形材料的加工后，

剩余加工數(shù)量顯示自動(dòng)減一。按下循環(huán)停止按鈕，加工完當(dāng)前三角形后停止，

再次按下循環(huán)啟動(dòng)按鈕繼續(xù)的加工剩余所需要加工的三角形。

完整加工動(dòng)作過程：當(dāng)主軸檢測到正方形木板材料夾緊，由SA2給出信

號（橫向檔位為夾緊）后，主軸電機(jī)M1以30Hz的速度旋轉(zhuǎn)（再加工剩余三

角形主軸電機(jī)以40Hz運(yùn)行），2S后，指示燈HL4亮，代表刀架已經(jīng)下降到位，

X軸進(jìn)給電機(jī)和Y軸進(jìn)給電機(jī)同時(shí)以4mm/S的速度運(yùn)行至加工點(diǎn)（10,10）單

位（mm），此時(shí)開始準(zhǔn)備加工所需三角形，1S后開始加工三角形的a邊，X

軸進(jìn)給電機(jī)以8mm/s的速度向右運(yùn)行，M2冷卻電機(jī)高速運(yùn)行，達(dá)到所切長度

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后，冷卻電機(jī)停止，等待兩秒后，開始進(jìn)行加工邊長b，此時(shí)X軸進(jìn)給電機(jī)以

8mm/s的速度向左運(yùn)行，Y軸進(jìn)給電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)（Y軸速度根據(jù)X軸速度以

及Y方向所走長度求出），M2冷卻電機(jī)低速運(yùn)行，達(dá)到所切長度后，X軸Y

軸同時(shí)停止，M2冷卻電機(jī)停止，等待2S后開始加工邊長c，X軸進(jìn)給電機(jī)以

8mm/s的速度向左運(yùn)行，Y軸進(jìn)給電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，冷卻電機(jī)低速運(yùn)行，當(dāng)?shù)?/p>

達(dá)坐標(biāo)（10,10）單位（mm），此時(shí)c邊長加工完畢，XY軸進(jìn)給電機(jī)同時(shí)停止，

M2冷卻電機(jī)停止，等待兩秒指示燈HL4熄滅，代表刀架上升到位，主軸電機(jī)

M1停止，XY軸進(jìn)給電機(jī)回到原點(diǎn)（0,0）此時(shí)，一個(gè)三角形加工完成。

當(dāng)下一個(gè)正方形木板裝夾完畢，再次由SA2給出夾緊信號，換刀機(jī)構(gòu)

順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一個(gè)到位（信號由SB1按鈕給出），開始第二個(gè)三角形的加工。

當(dāng)所有三角形加工完畢，主軸電機(jī)M1停止，XY進(jìn)給電機(jī)回到坐標(biāo)原點(diǎn)，加工

指示燈熄滅。

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生急停事件按下急停按鈕時(shí)(SA3被切斷)，系統(tǒng)立即停止。急停

恢復(fù)后，按下循環(huán)啟動(dòng)按鈕，電機(jī)從之前狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行。

4.非正常情況處理

當(dāng)X軸進(jìn)給電機(jī)出現(xiàn)越程（左右超行程位置開關(guān)分別為兩次微動(dòng)開關(guān)SQ1、

SQ2）,伺服電機(jī)自動(dòng)鎖住，并在觸摸屏自動(dòng)彈出報(bào)警畫面“報(bào)警畫面，設(shè)備

越程”，解除報(bào)警后，系統(tǒng)重新從原點(diǎn)C初始態(tài)啟動(dòng)。

在加工過程中，主軸溫度傳感器會(huì)檢測工件溫度（溫度控制器+熱電

偶K型），當(dāng)工件溫度超過23°則觸摸屏上報(bào)警指示燈以1HZ閃亮；當(dāng)溫度

超過28°，觸摸屏自動(dòng)彈出畫面“報(bào)警畫面，溫度過高”，所有電機(jī)同時(shí)停

止。當(dāng)溫度低于23度時(shí)，按下循環(huán)啟動(dòng)按鈕，所有電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行。

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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(xiàng)樣題庫

故障檢測

一、工作任務(wù)

請選手在設(shè)有故障（10個(gè)故障點(diǎn)）的裝置上進(jìn)行故障查找，并將故障點(diǎn)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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(diǎn)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(gè)故障點(diǎn)且標(biāo)注正確得1.0分。

標(biāo)注方法如下：

四、注意事項(xiàng)

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“機(jī)床控制系統(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(gè)區(qū)域得1分，區(qū)域搭建錯(cuò)誤或不完整

該區(qū)域不得分。

四、注意事項(xiàng)

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(bào)PPT

一.工作任務(wù)

請選手根據(jù)任務(wù)書“機(jī)床控制系統(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(jì)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(bào)5分。

四.注意事項(xiàng)

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(xiàng)

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(xiàng)專家組

中國江西

2022·12

1

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請按要求在10個(gè)小時(shí)內(nèi)完成以下工作任務(wù)：

一、按“機(jī)床控制系統(tǒng)”，使用智能化電氣設(shè)計(jì)軟件，設(shè)計(jì)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(jì)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(gè)小時(shí)后提交。

二、按設(shè)計(jì)圖完成元件選型計(jì)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“機(jī)床控制系統(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“機(jī)床控制系統(tǒng)”結(jié)構(gòu)。

六、按“機(jī)床控制系統(tǒng)”編寫PPT，內(nèi)容包含設(shè)計(jì)思路，調(diào)試

流程，并能獨(dú)立講解，時(shí)間為5分鐘。PPT文件必須保存到計(jì)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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機(jī)床控制系統(tǒng)

一、機(jī)床控制系統(tǒng)運(yùn)行說明

機(jī)床電氣控制系統(tǒng)由主軸旋轉(zhuǎn)電機(jī)、刀架換刀電機(jī)、X軸進(jìn)給電機(jī)、Y軸

進(jìn)給電機(jī)、冷卻電機(jī)等組成。本系統(tǒng)是由plc精準(zhǔn)控制將木板材料加工成所

需要的特定三角形，對提高企業(yè)生產(chǎn)和管理自動(dòng)化水平有很大的幫助,同時(shí)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(dòng)。

機(jī)床電氣控制系統(tǒng)由以下電氣控制回路組成：主軸電機(jī)M1控制回路【M1

為三相異步電動(dòng)機(jī)，由變頻器實(shí)現(xiàn)模擬量控制，加減速時(shí)間分別為0.2S、0.8S】。

冷卻電機(jī)M2控制回路【M2為雙速電機(jī)，需要考慮過載、聯(lián)鎖保護(hù)，低速時(shí)熱

繼電器整定電流為0.3A,高速時(shí)熱繼電器整定電流為0.35A】。刀架換刀電機(jī)

M3控制回路【M3為三相異步電動(dòng)機(jī)，可實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行】。Y軸進(jìn)給電機(jī)M4

控制回路【M4為步進(jìn)電機(jī)，每轉(zhuǎn)需要2000脈沖】。X軸進(jìn)給電機(jī)M5控制回

路【M5為伺服電機(jī)，連接滾珠絲杠副系統(tǒng)。伺服電機(jī)參數(shù)設(shè)置如下：伺服電

機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周需要4000脈沖】。電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)以“順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正向，逆時(shí)針

旋轉(zhuǎn)為反向”為準(zhǔn)。

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系統(tǒng)控制要求如下：任意輸入三角形三邊長度，系統(tǒng)自動(dòng)分配三邊邊長

（a>b>c），對輸入的三邊能否構(gòu)成三角形進(jìn)行判定，如果符合，符合指示燈

亮，方可按下循環(huán)啟動(dòng)按鈕開始進(jìn)行三角形加工。加工時(shí)，主軸電機(jī)下降到

位開始進(jìn)行加工，先運(yùn)行至加工點(diǎn)（10,10）單位（mm），按a-b-c邊的順序

進(jìn)行加工如圖1所示，加工完成后回到原點(diǎn)（0,0）。

余弦定理：

圖1加工三角形示意圖

二、機(jī)床控制系統(tǒng)安裝方案要求

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

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主站，2臺(tái)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），見表1。

表1電機(jī)控制、I/O、HMI與PLC組合分配方案

方案三菱Q系列西門子S7-300西門子S7-1500

+FX3U系列方+S7-200Smart方案+S7-1200方案

電機(jī)

案

HMIQ00UCPUCPU314C-2PN/DPCPU1511

M4、M5、M6、

S7-200SmartCPU1212C

編碼器、FX3U-32MT

6ES7288-1ST30-0AA06ES7212-1AE40-0XB0

SB1～SB3、SA1

M2、M3

S7-200SmartCPU1212C

SQ1～SQ8FX3U-32MR

6ES7288-1SR40-0AA06ES7212-1BE40-0XB0

HL1～HL4

M1FR-E740G120C-PNG120C-PN

4.根據(jù)本說明書設(shè)計(jì)電氣控制原理圖，根據(jù)所設(shè)計(jì)的電路圖連接電路，

不允許借用機(jī)床考核單元電氣回路。在標(biāo)準(zhǔn)圖紙上繪制5臺(tái)電動(dòng)機(jī)主電路，

以及3臺(tái)PLC電氣原理圖，并標(biāo)注I/O定義功能和變頻器、伺服驅(qū)動(dòng)器主要

參數(shù)及功能。在設(shè)計(jì)欄填寫場次及工位信息。

5.三臺(tái)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。

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從站：三菱FX3U-32MT

/西門子S7-200Smart

（6ES7288-1ST30-0AA0）

西門子CPU1212C

（6ES7212-1AE40-0XB0）

變頻器：三菱FR-E840/

西門子G120C

（a）正面

從站：三菱FX3U-32MR/

西門子S7-200Smart

（6ES7288-1SR40-0AA0）

/西門子CPU1212C

（6ES7212-1BE40-0XB0）