現代電氣控制系統(tǒng)安裝與調試賽項樣題（高職組）任務6.污水處理控制系統(tǒng)

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注意事項

一、在完成工作任務的全過程中，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。

二、不得擅自更改設備已有器件位置和線路，若現場設備安裝

調試有疑問，須經設計人員（賽場評委）同意后方可修改。

三、競賽過程中，參賽選手認定競賽設備的器件有故障，可提

出更換，器件經現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；后果嚴重者（如導致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的“D:\

場次號-工位號”文件夾下，場次號和工位號以現場抽簽為準。

五、參賽選手在完成工作任務的過程中，不得在任何地方標注

學校名稱、選手姓名等信息。

六、比賽結束后，參賽選手需要將任務書以及現場發(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個小時內完成以下工作任務：

一、按“污水處理系統(tǒng)”，使用智能化電氣設計軟件，設計控制

系統(tǒng)主電路、控制電路（含伺服、步進、變頻器）、PLC控制電路；

將設計完成的內容導出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）和相關元件參數設置。

三、按“污水處理系統(tǒng)”，編寫PLC程序及觸摸屏程序，完成后

下載至設備PLC及觸摸屏，并調試該電氣控制系統(tǒng)達到控制要求。

四、根據給定的電氣設備原理圖及故障檢測要求，檢測出該電

氣設備電路板上的故障，并按要求在其電路圖紙的相應位置上標注

故障類型符號。

五、使用三維場景搭建軟件進行工業(yè)場景的搭建，完成搭建后

的場景能夠完整的展示“污水處理系統(tǒng)”結構。

六、按“污水處理系統(tǒng)”編寫PPT，內容包含設計思路，調試

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

的“D:\工位號”文件夾下，工位號以現場抽簽為準。

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污水處理控制系統(tǒng)

一、系統(tǒng)運行說明

在現代社會中合理的污水處理可用于凈化污水、保護環(huán)境。污水處理控

制系統(tǒng)包括設備含有格柵、柵渣輸送、螺旋輸送、閘門以及提升泵等組成，

對閘門提升的高度、螺旋輸送速度、格柵池液位高度、磁絮凝沉淀的配方進

行科學的控制，最終實現污水處理的自動控制，將污水凈化為可以排入河道

的中水，起到保護環(huán)境的作用。對處理污水的自動控制如圖1所示。

圖1污水處理系統(tǒng)結構示意圖

閘門電機M1控制回路【M1為伺服電機，帶動絲杠運行；已知絲杠的螺距

為4mm，伺服電機旋轉一周需要1600個脈沖,以絲杠運行位置代表閘門打開高

度】。

格柵電機M2控制回路【M2為步進電機，步進電機旋轉一周脈沖為2000】。

螺旋輸送電機M3控制回路【M3為三相異步電動機（帶速度繼電器、需要

考慮過載，熱繼電器電流整定為0.3A），只進行單向正轉運行】。

柵渣輸送電機M4控制回路【M4為雙速電動機，只進行單向反轉低速運行】。

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提升泵電機M5控制回路，由2個三相異步電動機組成，采用一拖一的方

式運行（1#電機可以實現變、工頻自由切換，2#電機只有變頻運行模式，且

1#與2#電機不能同時使用變頻運行模式；當1#電機由變頻模式切換到工頻模

式時或由工頻模式切換為變頻模式時，電機應停止運行2s），1#與2#電機均

只進行單向正轉運行。【變頻器采用PLC輸出模擬量控制,加速/減速時間均為

0.5秒】。

I:位置傳感器---用前面板上電流調節(jié)旋鈕模擬量來模擬，4-20mA對應伺

服電機8~20cm。

II:濁度傳感器檢測---用后面板上電壓調節(jié)旋鈕模擬量來模擬，(0-10V

對應0.1‰~0.5‰)。

III:液位傳感器---用前面板上電壓調節(jié)旋鈕模擬量來模擬，0-10V對應

0~5.0m。（注：項目中液位以地面為基準，高度用負值表示。）

IV:溫度傳感器---用PT100模擬電機溫度（通過S7-300PLC讀?。?/p>

觸摸屏顯示溫度（為便于檢測，用1:2的比例模擬電機溫度）。

面向電動機旋轉，以“順時針旋轉為正，逆時針旋轉為反”為準。

二、控制系統(tǒng)設計要求

1.本系統(tǒng)使用三臺PLC、一臺變頻器，網絡指定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)以太網的形式組網。

2.MCGS觸摸屏應連接到系統(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的以太網端

口，不允許連接到交換機）。

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3.電機控制、I/O、HMI與PLC組合分配方案（其余自行定義）：

三菱Q系列

方案西門子S7-300西門子S7-1500

+FX3U系列方

電機+S7-200Smart方案+S7-1200方案

案

HMI、十字開關、SB6、SB7、

Q00UCPUS7-300CPU1511

SA3

M1、M2、編碼器、

S7-200SmartCPU1212C

SB1～SB3、SB5、SQ1～FX3U-32MT

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

SQ5、SA1

M3、M4、HL1～HL4、SB4、S7-200SmartCPU1212C

FX3U-32MR

SA2、SA46ES7288-1SR40-0AA06ES7212-1BE40-0XB0

M5FR-E740G120C-PNG120C-PN

（注：SA4伺服電機使能信號給定開關）

4.根據本說明書控制要求，設計電氣控制原理圖，根據所設計的電路圖

連接電路，不允許借用機床考核單元電氣回路。

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，

不得擅自更改設備已有器件位置和線路，其余器件位置自行定義。

從站一：三菱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

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從站二：三菱FX3U-32MR

/西門子S7-200Smart

（6ES7288-1SR40-0AA0）

/西門子CPU1212C

（6ES7212-1BE40-0XB0）

從站：三菱FX3U-32MR/西門子

主站：三菱Q00UCPU/西門

子S7-300

/西門子S7-1500

（b）背面

圖2PLC和變頻器安裝位置示意圖

三、系統(tǒng)控制要求

污水處理控制系統(tǒng)設備具備三種工作模式，模式一：通信測試模式；模

式二：設備調試模式；模式三：自動運行模式；模式四：其他模式。

設備上電后自動進入首界面，（參考圖3所示）。

點擊“通信測試模式”按鈕，彈出“用戶登錄”窗口（參考圖4所示），

用戶名下拉選“測試員”，輸入密碼“2022”方可進入“通信測試模式”界面，

密碼錯誤不能進入界面，調試完成后自動返回首頁界面（也可在調試過程中

點擊按鈕返回），調試過程中點擊此界面下方其他界面切換按鈕時應無反應。

點擊“設備調試模式”按鈕，彈出“用戶登錄”窗口，用戶名下拉選“負

責人”，輸入密碼“test”，進入閘門電機調試界面，密碼錯誤不能進入調試

界面。在調試過程中只能通過點擊屏幕下方界面切換按鈕進入“M1~M5電機”、

“報警界面”相應調試界面，點擊其他界面按鈕無效，全部電機調試完成后

自動返回首頁界面（也可在某一電機調試完成后，點擊返回首頁界面按鈕返

回）。

點擊“自動運行模式”按鈕，彈出“用戶登錄”窗口，用戶名下拉選“操

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作員”，輸入密碼為各自工位號“xx”，進入“自動運行模式”界面，密碼錯

誤不能進入調試界面。自動運行過程中可點擊屏幕下方界面切換按鈕進入“報

警界面”界面，點擊其他界面切換按鈕無反應。

點擊“其他模式”按鈕，彈出“用戶登錄”窗口，用戶名下拉選“其他”，

單擊“確定”按鈕后進入自動運行界面，此模式下可以進入任意界面，但只

可以隨意切換畫面沒有設置參數和進行按鈕操作的權限。按下任意操作按鈕

應沒有任何反應，參數應無法設置，觀察完成后可點擊“返回首頁界面”按

鈕返回首頁。

圖3首頁界面圖4用戶登錄界面

1.通信測試模式

觸摸屏進入通信測試畫面后（界面參考圖5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。

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圖5通信測試模式界面

如圖5所示，當三臺PLC上電后處于運行狀態(tài)時，若系統(tǒng)網絡連接正常，

則觸摸屏中對應的通信指示燈點亮。此外，每一臺PLC需自由分配一個輸出

點，作為通信測試燈。（通信提示信息中指示燈，當正常時閃爍，若從站網線

斷開時，對應指示燈熄滅；若主站網線斷開時，所有指示燈熄滅。）分兩種通

信模式，當切換按鈕為左側檔位時進行“三臺PLC之間通信測試”，右側檔位

時進行“觸摸屏與三臺PLC之間的通信”。

（1）三臺PLC之間通信測試

按下SB4（從站二）按鈕，主站PLC輸出點的通信測試燈以2Hz閃爍；

按下SB5（從站一）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；按下SB6（主站）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保持1Hz

閃爍,從站一PLC輸出點的通信測試燈以0.5Hz閃爍；按下SB7（主站）按鈕，

主站、從站一、從站二PLC輸出點的通信測試燈2秒后熄滅，第一種通信

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測試完成。當觸摸屏中的模式選擇開關不在左端位置時，此模式操作無效，

如需重新測試該模式可將模式開關切換至右端再切換至左端重新開始測試。

（2）觸摸屏與三臺PLC之間通信測試

按下觸摸屏“測試按鈕”，觸摸屏上通信狀態(tài)顯示區(qū)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|摸屏上通信狀態(tài)顯示區(qū)顯示“主站通信正?！保辉?/p>

次按下觸摸屏“測試按鈕”，觸摸屏上通信狀態(tài)顯示區(qū)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4秒后同時變?yōu)槌Ａ?，觸

摸屏上通信狀態(tài)顯示區(qū)顯示“從站一通信正?！?；第三次按下觸摸屏“測試按

鈕”，觸摸屏上顯示“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5秒后同時變?yōu)槌Ａ?，觸摸屏上通信狀態(tài)顯示區(qū)顯

示“從站二通信正?！保坏谒拇伟聪掠|摸屏“測試按鈕”，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

屏上通信狀態(tài)顯示區(qū)顯示“全部通信正常”。當觸摸屏中的模式選擇開關不在

右端位置時，此模式操作無效，如需重新測試該模式可將模式開關切換至左

端再切換至右端重新開始測試。

此外，在通信測試過程中，斷開觸摸屏與PLC的連接線，觸摸屏中通信

狀態(tài)顯示區(qū)顯示“通信中斷，請檢查網絡連接！”。

測試完成后，若所有通信正常，按下“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。

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2.設備調試模式

設備進入調試模式后，觸摸屏出現閘門電機調試畫面（界面參考圖6所

示）。通過點擊界面切換按鈕，任意切換“M1-M5電機調試界面”及“報警界

面”，M1~M5電機對應從左到右5個指示燈，當電機為未調試狀態(tài)時指示燈為

紅色，按下SB1按鈕確認調試電機，電機調試過程中指示燈變?yōu)榫G色，選中

的電機按相應要求進行調試運行。沒有調試順序要求，每個電機調試完成后，

對應的指示燈為藍色，當電機正在調試時，點擊其他界面的按鈕無反應，直

到電機調試完成后才可以切換至其他電機調試界面。當電機運行時，運行顯

示區(qū)顯示“××電機正在調試”，當電機調試完成后，顯示“××電機調試完

成”。

（1）閘門電機M1調試過程（如圖6所示）

進入M1電機調試界面后，按下SB1電機進入調試狀態(tài)，模式指示燈HL1

以閃爍1次（閃爍頻率為2HZ）停1秒的周期運行。要求SQ1安裝在實物鋼尺

的20cm刻度處，SQ2安裝在SQ1與SQ3之間的任意位置，SQ3安裝在實物鋼

尺的8cm刻度處。

閘門電機分點動和位置匹配兩種調試模式。首先將SA4轉到右檔位，通

過PLC輸出點控制伺服電機使能。

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圖6閘門電機調試畫面

點動模式：按下點動模式按鈕，按鈕SB2實現正向點動運轉功能，按下

按鈕SB3實現反轉點動功能；用選擇開關SA1選擇2種運行速度，第一種速

度要求為5mm/s，第二種速度要求為12mm/s。在按下SB2或SB3實現點動運

行時，應允許切換SA1，在SA1切換速度的基礎上可通過觸摸屏速度控制按鈕

來加減速度（每次按動按鈕速度變化量為1mm/s），并且通過實時速度顯示區(qū)

顯示當前速度，速度最高為16mm/s，最低為2mm/s，當超出速度范圍時速度

不再改變，按下SB4后，閘門關閉（以當前速度自動返回原點SQ3處）。

位置匹配模式：設定M1電機速度為3~12mm/s，利用前面板電流模擬量控

制閘門高度，當電流模擬量調到20mA時，點擊位置匹配按鈕，電機開始向右

運行，電機運行至鋼尺20cm處，電機到位后停止，再將電流值調到4mA，等

待2s后，電機運行至8cm（SQ3）處，電機停止，M1電機調試結束。M1電機

向右運行過程中，將SA4轉回左檔位（斷開使能），閘門電機立即停止，經手

動將滑塊移動到SQ3、SQ2之間，再將SA4轉到右檔位，按下位置匹配按鈕后

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從當前位置繼續(xù)運行直至調試結束。

M1電機調試過程中，運行指示與實際狀態(tài)對應，在電機運行過程中運行

顯示區(qū)會實時當前運行狀態(tài)，同時顯示實時位置、斷開使能后滑塊運行距離

以及通過鋼尺（8~20cm）對應顯示閘門實際距離（0~4m），電機調試指示燈隨

狀態(tài)過程變化。數值保留2位小數。

SQ3SQ2SQ1

SQ4SQ5

（2）格柵電機M2調試過程（如圖7所示）

進入M2電機調試界面后，按下SB1電機進入調試狀態(tài)，模式指示燈HL1

以閃爍2次（閃爍頻率為2Hz）停2秒的周期運行。已知污水格柵池的底面積

為50㎡，格柵電機轉一圈，可以過濾出10kg的雜質，格柵池液位范圍為

（0~-4.0m），格柵速度范圍（1~2r/s），而雜質在污水中的濃度范圍為0.1‰

~0.5‰（0.1‰=0.1g/L）。

首先從觸摸屏上設定格柵的速度（單位：r/s）、格柵池的液位（單位：m）

和雜質在污水中的濃度（單位：‰），根據上述已知參數計算格柵電機所需的

運行時間以及回轉次數，并在觸摸屏中顯示，然后按下SB2，格柵電機M2以

當前速度正轉運行，將雜質從污水中去除，當格柵電機運行時間到達后自動

停止。調試中在觸摸屏中將開關轉到右檔位“激活脫機使能”，格柵電機立即

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停止，觸摸屏中將開關轉到左檔位“關閉脫機使能”，再次按下SB2，格柵電

機M2繼續(xù)將剩余雜質清除，一次過濾完成，調試結束。

圖7格柵電機調試畫面

M2電機調試過程中，運行指示與實際狀態(tài)對應，在電機運行過程中運行

顯示區(qū)會實時當前運行狀態(tài)，同時顯示柵渣總重量、當前污水總量、格柵電

機實時運行時間、電機回轉次數，以及電機調試指示燈隨狀態(tài)過程變化。數

值保留2位小數。

（3）螺旋/柵渣輸送電機M3/M4調試過程（如圖8所示）

進入M3電機調試界面后，按下SB1電機進入調試狀態(tài)，模式指示燈HL1

以閃爍3次（閃爍頻率為2Hz）停3秒的周期運行。手動輸入運行時間和運行

周期數量，全部設置完成后，按下SB2按鈕，電機M3以輸入時間3:1的比例

分配正轉和停止的運行時間，時間向上取整。（例設定10S，實際運行時間為

正轉8s,停止3s），當M3電機運行結束后，等待3秒M4電機運行。電機M4

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以輸入時間3:2的比例分配反轉和停止的運行時間，時間向上取整。當前周

期與觸摸屏相等時調試結束。

圖8螺旋/柵渣輸送調試畫面

M3/M4電機調試過程中，運行指示與實際狀態(tài)對應，在電機運行過程中運

行顯示區(qū)會實時當前運行狀態(tài)，同時顯示電機運行時間以及當前運行剩余周

期數，并通過溫度傳感器實時顯示柵渣電機M4的運行溫度（通過S7-300PLC

讀取），當溫度高于60攝氏度（1:2的比例模擬電機溫度），電機立即停止，

報警界面切換按鈕開始以紅色閃爍，報警界面顯示“電機溫度異常，請停止

運行”，解除警報后，報警界面切換按鈕停止閃爍并恢復為原來顏色及狀態(tài)，

繼續(xù)當前狀態(tài)運行。數值保留2位小數。

（4）提升泵電機M5調試過程（如圖9所示）

進入M5電機調試界面后，按下SB1電機進入調試狀態(tài)，模式指示燈HL1

以閃爍4次（閃爍頻率為2HZ）停4秒的周期運行。

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觸摸屏中設置1#電機變頻運行時間t1、1#電機工頻運行時間t2、1#電機

工頻+2#電機變頻運行時間t3以及兩個電機變頻運行時的頻率。設定完成后

按下SB2按鈕，1#電機變頻運行t1時間后，切換為工頻運行（在切換過程中

需停止2s）；以工頻狀態(tài)運行t2時間后，切換為1#電機工頻+2#電機變頻狀

態(tài)；運行t3時間后，2#電機停止，1#電機工頻運行；運行t2時間后，切換

為1#電機變頻運行（在切換過程中需停止2s）；運行t1秒后停止，M5電機調

試結束。在調試過程中任意時間按下SB3按鈕，提升泵電機立即停止動作，

再次按下SB2后，繼續(xù)當前狀態(tài)運行直至結束。

圖9提升泵調試畫面

M5電機調試過程中，運行指示與實際狀態(tài)對應，在電機運行過程中運行

顯示區(qū)會實時當前運行狀態(tài)，同時顯示累計運行時間、兩個電機實時頻率以

及電機運行時對應指示燈亮滅。數值保留2位小數。

所有電機（M1～M5）調試完成后觸摸屏上五個電機調試指示燈均為藍色，

并在下方顯示“所有電機調試完成”，保持3秒后將自動返回首頁界面；也可

在所有電機未調試完成時，點擊“返回首頁”按鈕手動返回；在未調試結束

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前，單臺電機可以反復調試。

3.自動運行模式

操作員登陸設備“自動運行模式”，觸摸屏進入自動運行模式畫面（界面

參考圖10所示），觸摸屏畫面主要包含：

1．各個流程的狀態(tài)指示燈、返回首頁界面按鈕、查看報表按鈕。

2．參數設置區(qū)：設定閘門電機速度、格柵電機運行速度、污水PH值以及預

設總水量。

3．參數顯示區(qū)：顯示閘門電機高度、格柵電機運行時間、污水類型、絮凝

池液位、污水中柵渣濃度等信息，數據精度保留一位小數。

圖10自動運行模式畫面

（1）自動運行模式時初始狀態(tài)

初始狀態(tài)：行程開關SQ1～SQ3常開、十字開關SQ6～SQ9常開、SA1~SA4

轉至左檔位，所有電機（M1～M5）停止。

參數設置：設定閘門電機速度（10mm/s～20mm/s）、污水PH值（4.0~8.5）、

格柵速度（1r/s~2r/s），預設總進水量（150m3~180m3），參數設定完成后將SA4

轉動右檔位接通使能，指示燈HL4以1Hz閃爍，等待自動運行開始，將SA3

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轉到右檔位，閘門電機回到初始位置SQ3處。同時設備運行指示燈HL4常亮。

污水種類確認：依據觸摸屏中污水PH值，將污水分為四類。其中

A:PH=4.0~5.0（SQ6）、B:PH=5.0~6.0（SQ7），C:PH=6.0~7.0（SQ8）、

D:PH=7.5~8.5（SQ9），通過十字開關確認污水種類,當確認完成后觸摸屏顯示

污水種類。

圖9確認各檢測點元件（十字開關）

（2）格柵池進水流程

格柵池進水流程指示燈1HZ閃爍狀態(tài)下

當污水種類確認后，按下啟動按鈕SB1，將調整前面板電流模擬量從

4~20mA,使滑塊從SQ3運行至SQ1，表明閘門完全打開。到位后，停止2秒，

再調整模擬量從20~4mA，使滑塊從SQ1運行至SQ3，此時閘門完全關閉，完

成一次進水流程。

格柵池進水流程結束后指示燈變?yōu)槌Ａ?。觸摸屏實時顯示閘門電機高度

（3）格柵池排渣流程

格柵池排渣流程指示燈1HZ閃爍狀態(tài)下

已知格柵電機轉一圈，可以過濾出10kg的雜質，而濁度傳感器檢測到雜

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質在污水中的濃度范圍為0.1‰~0.5‰（0.1‰=0.1g/L），當檢測到濃度值時

向上取整（例：濃度為0.12‰，則向上取整后為0.2‰）。通過觸摸屏設定格

柵電機速度（1r/s~2r/s），計算電機運行時間。

例：完成一次進水流程后（回原點SQ3），等待1S，螺旋輸送電機開始運

行，2S后格柵電機以設定速度開始運行，同時柵渣輸送機以轉2s停1s的周

期運行，當格柵電機過濾完成后，柵渣輸送電機繼續(xù)運行3s把剩余柵渣輸送

后關閉，同時螺旋輸送電機停止。

格柵池排渣流程結束后指示燈變?yōu)槌Ａ?。觸摸屏實時顯示格柵電機運行

時間、溶液中雜質濃度（向上取整）。

（4）磁絮凝池供水流程

磁絮凝池供水流程指示燈1HZ閃爍狀態(tài)下

M2格柵電機運行完成后，污水磁絮凝池供水電機（以觸摸屏上供水電機

指示燈代替）打開。已知污水磁絮凝池總水量為格柵池的90%，從而計算出磁

絮凝池總水量與液位（水池底面積為50m2）。手動調節(jié)前面板電壓值，使HMI

顯示的液位高度與計算值相等（誤差±0.1m）。

當磁絮凝池的液位在-4~-2m之間指示燈以亮2s滅1s閃爍，在-2~0m之

間指示燈以亮1s滅2s閃爍。當液位到達計算值時供水電機停止運行。

磁絮凝池供水流程結束后指示燈變?yōu)槌Ａ痢?/p>

（5）磁絮凝池凈化流程

磁絮凝池凈化流程指示燈1HZ閃爍狀態(tài)下

供水完成后開始進行沉淀凈化，以下為各類水質的沉淀凈化時間以及指

示燈的顏色，如表2所示：

19

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

表2各類水質處理時間

水

質沉淀沉淀凈化時間對應指示燈

過程

A類3s藍

B類5s黑

C類4s黃

D類2s綠

磁絮凝池凈化流程結束后指示燈變?yōu)槌Ａ痢?/p>

（6）磁絮凝池排水流程

磁絮凝池排水流程指示燈1HZ閃爍狀態(tài)下

凈化完成后，由提升泵系統(tǒng)將水排入河道。提升泵系統(tǒng)由1#、2#兩個電

機配合運行。

當液位在（0.0~-2.0m）時1#電機工頻運行，2#電機變頻運行（0~50Hz），

在（-2.0~-4.0m）時1#電機變頻運行（0~50Hz）。（注：當1#電機變頻轉工

頻或工頻轉變頻停2s）。

i)當液位在（0~-2m）之間時，計算2#電機頻率公式如下：

2實際液位

f50Hz

2

ii)當液位在（-2~-4m）之間時，計算1#電機頻率公式如下：

4實際液位

f50Hz

2

（注：當液位在-2m的±0.1之間時，1#電機停止2s后，切換為變頻運

行。）

排水過程液位逐漸下降（手動調節(jié)電壓模擬量值），當液位下降到-4.0m

提升泵停止運行，排水流程結束。結束后HL4熄滅。

20

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

磁絮凝池排水流程結束后指示燈變?yōu)槌Ａ痢Ｓ|摸屏實時顯示磁絮凝池的

液位。

（7）循環(huán)結束

完成污水處理后，流程指示燈全部常亮。同時可以重新設置參數，也可

以不重新設置參數，但需要將SA3轉回左擋位，再次按下啟動按鈕SB1，流程

燈全部熄滅以繼續(xù)下次污水處理流程。

（8）報表分析

為了跟蹤凈化水質的情況，將上述的磁絮凝池的實時液位用曲線表示（根

據觸摸屏采樣周期自動更新），將提升泵運行時間、PH值、凈化后累計總水量、

雜質累計總重量用歷史表格（每30s存盤一次數據）的形式顯示，實時曲線

的橫、縱坐標格式以及歷史表格如圖12所示：

圖12報表曲線分析

（9）急停處理

在運行過程中按下急停按鈕SA2后，各動作立即停止。再次啟動時，全

部參數清零，需重新進行設定后再次運行。

4.非正常情況處理

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圖13報警畫面

（1）當閘門電機M5出現越程（左、右超行程位置開關分別為兩側微動

開關SQ3、SQ4），伺服系統(tǒng)自動停止，報警界面切換按鈕開始以紅色閃爍，并

在報警條中顯示（如圖13所示）“請注意，設備越程”，解除報警后，報警界

面切換按鈕停止閃爍并恢復為原來顏色及狀態(tài)，系統(tǒng)重新開始運行。停止時

HL2以0.5Hz閃爍。

在系統(tǒng)自動運行模式下：當磁絮凝池液位高于-0.2m時，報警界面切換按

鈕開始以紅色閃爍，并在報警條中顯示（如圖13所示）“磁絮凝池超出最高

液位”，同時供水電機停止動作；解除報警后，報警界面切換按鈕停止閃爍并

恢復為原來顏色及狀態(tài)，系統(tǒng)重新開始運行。停止時HL2以1Hz閃爍。

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故障檢測

一、工作任務

請選手在設有故障（10個故障點）的裝置上進行故障查找，并將故障點的

位置與故障類型在圖紙上標出。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，可以打開開關面板和按鈕盒進行檢測；

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行故障檢測；

5.故障點只需在圖紙上標注符號，無需修復。

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注正確得1.0分。

標注方法如下：

四、注意事項

在完成工作任務的全過程中，嚴格遵守電氣安裝安全操作規(guī)程。

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數字化工業(yè)場景搭建

一、工作任務

請選手根據任務書“污水處理系統(tǒng)”的場景平面參考圖進行工業(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

在完成工作任務的全過程中，嚴格遵守賽場紀律。

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應用辦公軟件制作匯報PPT

一.工作任務

請選手根據任務書“污水處理系統(tǒng)”的控制要求制作PPT。

二．操作要求

1.在電腦上使用WPS軟件進行操作；

2.內容包含設計思路，調試流程。

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

在完成工作任務的全過程中，嚴格遵守賽場紀律。

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器件參數

序號器件型號參數值

1熱繼電器

2變頻器

3步進電機

4伺服電機

工位號：

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工位號:

2022年江西省職業(yè)院校技能大賽

高職組現代電氣控制系統(tǒng)安裝與調試

賽項

工

作

任

務

書

（樣題）

高職組現代電氣控制系統(tǒng)安裝與調試賽項專家組

中國江西

2022·12

1

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

請按要求在10個小時內完成以下工作任務：

一、按“污水處理系統(tǒng)”，使用智能化電氣設計軟件，設計控制

系統(tǒng)主電路、控制電路（含伺服、步進、變頻器）、PLC控制電路；

將設計完成的內容導出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）和相關元件參數設置。

三、按“污水處理系統(tǒng)”，編寫PLC程序及觸摸屏程序，完成后

下載至設備PLC及觸摸屏，并調試該電氣控制系統(tǒng)達到控制要求。

四、根據給定的電氣設備原理圖及故障檢測要求，檢測出該電

氣設備電路板上的故障，并按要求在其電路圖紙的相應位置上標注

故障類型符號。

五、使用三維場景搭建軟件進行工業(yè)場景的搭建，完成搭建后

的場景能夠完整的展示“污水處理系統(tǒng)”結構。

六、按“污水處理系統(tǒng)”編寫PPT，內容包含設計思路，調試

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

的“D:\工位號”文件夾下，工位號以現場抽簽為準。

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污水處理控制系統(tǒng)

一、系統(tǒng)運行說明

在現代社會中合理的污水處理可用于凈化污水、保護環(huán)境。污水處理控

制系統(tǒng)包括設備含有格柵、柵渣輸送、螺旋輸送、閘門以及提升泵等組成，

對閘門提升的高度、螺旋輸送速度、格柵池液位高度、磁絮凝沉淀的配方進

行科學的控制，最終實現污水處理的自動控制，將污水凈化為可以排入河道

的中水，起到保護環(huán)境的作用。對處理污水的自動控制如圖1所示。

圖1污水處理系統(tǒng)結構示意圖

閘門電機M1控制回路【M1為伺服電機，帶動絲杠運行；已知絲杠的螺距

為4mm，伺服電機旋轉一周需要1600個脈沖,以絲杠運行位置代表閘門打開高

度】。

格柵電機M2控制回路【M2為步進電機，步進電機旋轉一周脈沖為2000】。

螺旋輸送電機M3控制回路【M3為三相異步電動機（帶速度繼電器、需要

考慮過載，熱繼電器電流整定為0.3A），只進行單向正轉運行】。

柵渣輸送電機M4控制回路【M4為雙速電動機，只進行單向反轉低速運行】。

4

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提升泵電機M5控制回路，由2個三相異步電動機組成，采用一拖一的方

式運行（1#電機可以實現變、工頻自由切換，2#電機只有變頻運行模式，且

1#與2#電機不能同時使用變頻運行模式；當1#電機由變頻模式切換到工頻模

式時或由工頻模式切換為變頻模式時，電機應停止運行2s），1#與2#電機均

只進行單向正轉運行?！咀冾l器采用PLC輸出模擬量控制,加速/減速時間均為

0.5秒】。

I:位置傳感器---用前面板上電流調節(jié)旋鈕模擬量來模擬，4-20mA對應伺

服電機8~20cm。

II:濁度傳感器檢測---用后面板上電壓調節(jié)旋鈕模擬量來模擬，(0-10V

對應0.1‰~0.5‰)。

III:液位傳感器---用前面板上電壓調節(jié)旋鈕模擬量來模擬，0-10V對應

0~5.0m。（注：項目中液位以地面為基準，高度用負值表示。）

IV:溫度傳感器---用PT100模擬電機溫度（通過S7-300PLC讀?。?，由

觸摸屏顯示溫度（為便于檢測，用1:2的比例模擬電機溫度）。

面向電動機旋轉，以“順時針旋轉為正，逆時針旋轉為反”為準。

二、控制系統(tǒng)設計要求

1.本系統(tǒng)使用三臺PLC、一臺變頻器，網絡指定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)以太網的形式組網。

2.MCGS觸摸屏應連接到系統(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的以太網端

口，不允許連接到交換機）。

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3.電機控制、I/O、HMI與PLC組合分配方案（其余自行定義）：

三菱Q系列

方案西門子S7-300西門子S7-1500

+FX3U系列方

電機+S7-200Smart方案+S7-1200方案

案

HMI、十字開關、SB6、SB7、

Q00UCPUS7-300CPU1511

SA3

M1、M2、編碼器、

S7-200SmartCPU1212C

SB1～SB3、SB5、SQ1～FX3U-32MT

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

SQ5、SA1

M3、M4、HL1～HL4、SB4、S7-200SmartCPU1212C

FX3U-32MR

SA2、SA46ES7288-1SR4