現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調試賽項樣題（高職組）任務7.智能飼喂

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)安裝與調試賽項樣題庫

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(xiàn)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(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(xiàn)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(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個小時內完成以下工作任務：

一、按“智能飼喂系統(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。

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(shù)設置。

三、按“智能飼喂系統(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(jù)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“智能飼喂系統(tǒng)”結構。

六、按“智能飼喂系統(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(xiàn)場抽簽為準。

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智能飼喂系統(tǒng)

一、系統(tǒng)運行說明

智能飼喂系統(tǒng)主要由觸摸屏和飼喂小車組成，觸摸屏供飼養(yǎng)員查看飼喂

系統(tǒng)運行情況，包括每個槽位的情況，飼喂車、槽內飼料量等。飼喂小車系

統(tǒng)圖如圖1所示。

圖1飼喂小車系統(tǒng)

飼喂小車結構如圖。SQ1、SQ3為小車兩端的限位保護開關，

M1伺服電機控制飼喂小車移動的位置；M2由變頻器帶動的電機，其作用

是控制飼喂小車放料到槽位當中；M3是原點的向小車放料的電機，當飼喂小

車中的料投放完畢之后，小車回到該點重新裝料;M4是4個槽位的共同的攪拌

震動電機為三相異步電機，其作用是當槽位里有飼料時攪拌震動；小車具體

到達某一槽位由伺服電機精確定位，槽1位置位于15cm處，槽2位置位于17cm

處，槽3位置位于18cm處，槽4位置位于19cm處。（以滑塊的右邊為基準）

每個槽最多放料100kg。

智能飼喂系統(tǒng)由以下電氣控制回路組成：小車運行由電機M1驅動【M1為

伺服電機；伺服電機參數(shù)設置如下：伺服電機旋轉一周需要4000個脈沖】；

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小車內部的放料由電機M2驅動【M2為三相異步電動機由變頻器進行模擬量控

制，0-10v對應0-50Hz。【加減速時間分別為0.4S、0.6S。只進行單向正轉運

行】；給飼喂小車裝料由電機M3驅動【M3為雙速電機，需要考慮過載、聯(lián)鎖

保護，低速時熱繼電器整定電流為0.25A,高速時熱繼電器整定電流為0.3A】；

攪拌震動由電機M4驅動【M4為三相異步電動機，可實現(xiàn)正反轉運行】。

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(wǎng)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(wǎng)的形式組網(wǎng)。

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(wǎng)端

口，不允許連接到交換機）。

3.電機控制、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

+FX3U系列方案+S7-200Smart方案+S7-1200方案

HMI

Q00UCPUCPU314C-2PN/DPCPU1511

SB1～SB4

M3、M4S7-200SmartCPU1212C

FX3U-32MR

HL1～HL36ES7288-1SR40-0AA06ES7212-1BE40-0XB0

M1S7-200SmartCPU1212C

FX3U-32MT

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

M2FR-E740G120C-PNG120C-PN

4.根據(jù)本控制要求設計電氣控制原理圖，根據(jù)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。參照所給定的IO分配表格式，將編程中

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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

得擅自更改設備已有器件位置和線路，其余器件位置自行定義。

從站：三菱FX3U-32MT

/西門子S7-200Smart

（6ES7288-1ST30-0AA0）

/西門子CPU1212C

6ES7212-1BE40-0XB0

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

6ES7212-1AE40-0XB0

主站：三菱Q00UCPU/西門

子S7-300/西門子

S7-1500

（b）反面

圖2PLC和變頻器安裝位置示意圖

三、系統(tǒng)控制要求

智能飼喂系統(tǒng)設備具備兩種工作模式，模式一：手動調試模式；模式二：

自動運行模式。設備上電后觸摸屏進入歡迎界面,滾動字幕“2022年全國職業(yè)

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院校技能大賽現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調試賽”，點擊觸摸界面任意位置，設

備進入調試模式。

1.調試模式

設備進入手動調試模式后，觸摸屏出現(xiàn)調試畫面，調試畫面可參考圖3進

行制作。通過按下選擇調試按鈕，選擇需要調試的電機，當前電機指示燈亮，

觸摸屏提示信息變化為“當前調試電機為：××電機”，按下SB1啟動按鈕，

選中的電機將進行調試運行。每個電機調試完成后，對應的指示燈熄滅。

圖3手動調試界面

（1）伺服電動機M1調試過程初始位置將滑塊移動到左端原點（滑塊右

邊在12cm處），在觸摸屏上設定伺服電機運行的速度和距離，按下SB1按鈕，

伺服電機根據(jù)設定的參數(shù)運行，HL1燈以亮2s,滅1s的頻率閃爍。按下SB2

后，小車返回至原點,停止。（傳感器根據(jù)需要自定安裝）

（2）變頻電動機M2調試過程

按一下啟動按鈕SB1按鈕，M1電動機以10-50Hz增速運行，加速度為

2Hz每秒。再次按下SB1后，M1電機以當前的頻率運行，再次按下SB1，繼

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圖4小車運行結構示意圖

續(xù)增速運行。到50Hz后，一直運行。按下停止按鈕SB2，M1停止。M1電動機

在運行時，HL1燈長亮。

（3）雙速電機M3調試過程

按下SB1按鈕，電機M3以3秒間隔進行低速-高速-停止-低速-高速-停

止-….狀態(tài)循環(huán)切換，電機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。循環(huán)3次，自動停止。按下停

止按鈕SB2，M3停止，HL2滅。

（4）攪拌震動電機M4調試過程

按一下SB1按鈕，M4電動機正轉5S，暫停2s，反轉5S，暫停2s，以此

不斷循環(huán)。正轉時HL1長亮，反轉時1Hz閃爍。按下停止按鈕SB2，M4停止，

HL1熄滅。

所有電機（M1～M4）調試完成后按下SB3，系統(tǒng)將切換進入到自動運行模

式。在未進入自動運行模式時，單臺電機可以反復調試.

2.自動模式

切換進入到自動運行模式后，觸摸屏自動進入運行模式畫面，出現(xiàn)“自

動運行模式”字樣，畫面可參考圖5進行設計。畫面要求：觸摸屏畫面應當

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有槽位置指示，各槽位置有飼料進入時，對應位置顯示飼料的重量，觸摸屏

中當前小車內飼料的重量，小車承重載量；

圖5自動運行模式

智能飼喂系統(tǒng)工藝流程與控制要求：

（1）系統(tǒng)初始化狀態(tài)

無論小車在什么位置，上電后小車自動回到初始原點位置并等待系統(tǒng)參

數(shù)設定完成后，按下SB1系統(tǒng)啟動。飼喂小車的載貨重量一般在0-100千克

之間，載重量可按要求設定，承重量信號將轉換成0-10V電壓信號。模擬量

信號可以使用前面板提供的0-10V電壓給出。在運行之前，要先進行載重設

定：即待觸摸屏中顯示小車的載貨承重時，按下確認按鈕SB4，系統(tǒng)自動記錄

當前載貨承重（小車載重設定根據(jù)需向4個槽全部投放的飼料的總重量而定，

小車載重在總重量的1/6與1/5之間）。

（2）運行操作

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系統(tǒng)運行方式主要可以分為手動、自動兩種方式。

A.手動方式：觸摸屏選擇手動模式，手動指示燈點亮，按下SB1，手動進

入待運行狀態(tài)。在觸摸屏上按下相應槽的啟動按鈕，飼喂小車從原點接料后

運行到相應槽位置投放飼料。即小車在初始原點位置，放料電機高速運行狀

態(tài)下運行，放料速度為4kg/s。根據(jù)放料時間，顯示小車內飼料重量。按下停

止放料按鈕，放料結束，飼喂小車運行到相應槽位開始投放飼料，投放飼料

時投料電機在40Hz運行狀態(tài)下運行，投料速度為4kg/s。根據(jù)投料時間，顯

示小車內飼料重量和槽位內飼料重量。當小車內飼料投完，小車自動返回原

點等待。按下停止投放飼料按鈕，投放飼料結束，飼喂小車自動返回原點等

待，顯示數(shù)據(jù)清零。

b.自動方式：

①裁判設定參數(shù)后，按下啟動按鈕SB1（小車在初始原點位置），2s后放料

電機運行開始向小車內放料，放料過程必須在25s內完成，放料電機在高速

運行狀態(tài)下運行，放料速度為4kg/s；放料電機在低速運行狀態(tài)下運行，投料

速度為1kg/5s；

②放料結束后（小車裝滿），小車向右運行到槽1位置停止，小車內部投料電

機M2運行，開始向槽1投放飼料，投料電機在50Hz狀態(tài)下運行，投料速度

為6kg/s；投料電機在40Hz狀態(tài)下運行，投料速度為4kg/s；投料電機在30Hz

狀態(tài)下運行，投料速度為1kg/s；投料電機在20Hz狀態(tài)下運行，投料速度為

1kg/5s。投料速度按下表運行。當槽內有飼料時，攪拌電機開始間歇工作，

攪拌電機正轉5s，暫停2s，反轉5S，暫停3S。

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>50KG>20,<=50KG>5,<=20KG<=5KG

槽內設置重量和實

際重量差

投料電機運行頻率

50Hz40Hz30Hz20Hz

投料頻率

當槽1飼料達到設定投放要求后，再向槽2投放，當槽2飼料達到設定

投放要求后，再向槽3投放，以此類推，當所有槽都滿時，系統(tǒng)停止運行，

同時報警指示燈HL3閃爍（周期為0.5S）。

（3）停止操作

系統(tǒng)自動運行過程中，按下停止按鈕SB2，系統(tǒng)立即停止，再次按下SB1，

系統(tǒng)自動從之前狀態(tài)啟動運行。運行過程的動作要求連貫，執(zhí)行動作要求順

序執(zhí)行，運行過程不允許出現(xiàn)硬件沖突。

3.非正常情況處理

①小車在運行過程中意外超出限程（包括左限程和右限程），整個系統(tǒng)立

即停止，并在觸摸屏中彈出報警畫面，等待5s后，小車自動返回至原點，并

閃爍報警燈HL2。等待故障維修檢查完成，重新按下啟動SB1恢復運行。

②小車載重量設定不符時，整個系統(tǒng)立即停止，并在觸摸屏中彈出報

警畫面，等待2s后，重新設定。

③當小車超重時，系統(tǒng)立即暫停，并在觸摸屏中彈出報警畫面，等待

2s后，清除小車內飼料，重新裝車。

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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(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(shù)字化工業(yè)場景搭建

一、工作任務

請選手根據(jù)任務書“智能飼喂系統(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(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(jù)任務書“智能飼喂系統(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(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

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)安裝與調試

賽項

工

作

任

務

書

（樣題）

高職組現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調試賽項專家組

中國江西

2022·12

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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“智能飼喂系統(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。

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(shù)設置。

三、按“智能飼喂系統(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(jù)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“智能飼喂系統(tǒng)”結構。

六、按“智能飼喂系統(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(xiàn)場抽簽為準。

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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)安裝與調試賽項樣題庫

智能飼喂系統(tǒng)

一、系統(tǒng)運行說明

智能飼喂系統(tǒng)主要由觸摸屏和飼喂小車組成，觸摸屏供飼養(yǎng)員查看飼喂

系統(tǒng)運行情況，包括每個槽位的情況，飼喂車、槽內飼料量等。飼喂小車系

統(tǒng)圖如圖1所示。

圖1飼喂小車系統(tǒng)

飼喂小車結構如圖。SQ1、SQ3為小車兩端的限位保護開關，

M1伺服電機控制飼喂小車移動的位置；M2由變頻器帶動的電機，其作用

是控制飼喂小車放料到槽位當中；M3是原點的向小車放料的電機，當飼喂小

車中的料投放完畢之后，小車回到該點重新裝料;M4是4個槽位的共同的攪拌

震動電機為三相異步電機，其作用是當槽位里有飼料時攪拌震動；小車具體

到達某一槽位由伺服電機精確定位，槽1位置位于15cm處，槽2位置位于17cm

處，槽3位置位于18cm處，槽4位置位于19cm處。（以滑塊的右邊為基準）

每個槽最多放料100kg。

智能飼喂系統(tǒng)由以下電氣控制回路組成：小車運行由電機M1驅動【M1為

伺服電機；伺服電機參數(shù)設置如下：伺服電機旋轉一周需要4000個脈沖】；

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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)安裝與調試賽項樣題庫

小車內部的放料由電機M2驅動【M2為三相異步電動機由變頻器進行模擬量控

制，0-10v對應0-50Hz?！炯訙p速時間分別為0.4S、0.6S。只進行單向正轉運

行】；給飼喂小車裝料由電機M3驅動【M3為雙速電機，需要考慮過載、聯(lián)鎖

保護，低速時熱繼電器整定電流為0.25A,高速時熱繼電器整定電流為0.3A】；

攪拌震動由電機M4驅動【M4為三相異步電動機，可實現(xiàn)正反轉運行】。

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(wǎng)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(wǎng)的形式組網(wǎng)。

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(wǎng)端

口，不允許連接到交換機）。

3.電機控制、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

+FX3U系列方案+S7-200Smart方案+S7-1200方案

HMI

Q00UCPUCPU314C-2PN/DPCPU1511

SB1～SB4

M3、M4S7-200SmartCPU1212C

FX3U-32MR

HL1～HL36ES7288-1SR40-0AA06ES7212-1BE40-0XB0

M1S7-200SmartCPU1212C

FX3U-32MT

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

M2FR-E740G120C-PNG120C-PN

4.根據(jù)本控制要求設計電氣控制原理圖，根據(jù)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。參照所給定的IO分配表格式，將編程中

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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)安裝與調試賽項樣題庫

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

得擅自更改設備已有器件位置和線路，其余器件位置自行定義。

從站：三菱FX3U-32MT

/西門子S7-200Smart

（6ES7288-1ST30-0AA0）

/西門子CPU1212C

6ES7212-1BE40-0XB0

變頻器：三菱FR-E840/