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)9.自動(dòng)打孔攻絲系統(tǒng)

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(kù)

注意事項(xiàng)

一、在完成工作任務(wù)的全過(guò)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(chǎng)設(shè)備安

裝調(diào)試有疑問(wèn)，須經(jīng)設(shè)計(jì)人員（賽場(chǎng)評(píng)委）同意后方可修改。

三、競(jìng)賽過(guò)程中，參賽選手認(rèn)定競(jìng)賽設(shè)備的器件有故障，可

提出更換，器件經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)裁判測(cè)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(jìng)賽成績(jī)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(chǎng)次號(hào)-工位號(hào)”文件夾下，場(chǎng)次號(hào)和工位號(hào)以現(xiàn)場(chǎng)抽簽為準(zhǔn)。

五、參賽選手在完成工作任務(wù)的過(guò)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(shū)以及現(xiàn)場(chǎng)發(fā)放的圖

紙、資料、草稿紙等材料一并上交，不得帶離考場(chǎng)。

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

一、按“自動(dòng)打孔攻絲系統(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(pán)指定位

置和優(yōu)盤(pán)中，比賽開(kāi)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“自動(dòng)打孔攻絲系統(tǒng)”，編寫(xiě)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(cè)要求，檢測(cè)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(hào)。

五、使用三維場(chǎng)景搭建軟件進(jìn)行工業(yè)場(chǎng)景的搭建，完成搭建

后的場(chǎng)景能夠完整的展示“自動(dòng)打孔攻絲系統(tǒng)”結(jié)構(gòu)。

六、按“自動(dòng)打孔攻絲系統(tǒng)”編寫(xiě)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(hào)”文件夾下，工位號(hào)以現(xiàn)場(chǎng)抽簽為準(zhǔn)。

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自動(dòng)打孔攻絲系統(tǒng)

一、自動(dòng)打孔攻絲系統(tǒng)運(yùn)行說(shuō)明

在工件螺紋孔加工過(guò)程中，由于手動(dòng)定位精度差，容易造成螺紋孔定

位出現(xiàn)偏差，同時(shí)由于打孔與攻絲需要分為兩個(gè)工序進(jìn)行加工，兩個(gè)工序

手動(dòng)定位中心重復(fù)性很差，經(jīng)常造成螺紋孔內(nèi)部螺紋深度不均的情況。很

大程度上影響了工件加工以及裝配質(zhì)量。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)借助PLC來(lái)控制待加

工工件移動(dòng)以及打孔工序、倒角工序和攻絲工序的工作。對(duì)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)。

自動(dòng)打孔攻絲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成如圖1所示，滑臺(tái)平移電機(jī)、加工滑

臺(tái)升降電機(jī)、鉆孔電機(jī)、倒角電機(jī)、攻絲電機(jī)、頂料氣缸、推料閥、出料

倉(cāng)、吹渣電機(jī)等。

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由圖1可知，自動(dòng)打孔攻絲系統(tǒng)整體由三部分組成，分別為待加工工

件的固定與平移部分，打孔、倒角以及攻絲工序組成的加工部分和完成加

工后對(duì)加工工件產(chǎn)生料渣的清理系統(tǒng)部分。系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程如下：首先

將工件置于工件緊固區(qū)域，并將工件向后用力壓下，位于工件安裝區(qū)域后

方的壓力傳感器(0~10V電壓模擬量輸入)感應(yīng)值達(dá)到要求后，工件夾緊電

磁閥動(dòng)作，工件處于夾緊狀態(tài)。工件夾緊后，工件平移滑臺(tái)帶動(dòng)工件前往

鉆孔工位，到達(dá)鉆孔工位位置后，加工滑臺(tái)(加工滑臺(tái)同時(shí)安裝有鉆孔裝置、

倒角裝置以及攻絲機(jī)，三個(gè)加工裝置間距固定；加工滑臺(tái)水平位置固定，

僅作上下豎直運(yùn)動(dòng))帶動(dòng)鉆孔電機(jī)向下移動(dòng)進(jìn)行鉆孔作業(yè)；完成鉆孔作業(yè)后，

工件平移滑臺(tái)帶動(dòng)工件繼續(xù)前行至倒角工位，加工滑臺(tái)帶動(dòng)倒角裝置對(duì)之

前鉆孔作業(yè)得到的孔上端面進(jìn)行倒角作業(yè)；倒角作業(yè)完成后，工件平移滑

臺(tái)帶動(dòng)工件繼續(xù)前行至攻絲工位，加工滑臺(tái)帶動(dòng)攻絲機(jī)對(duì)前工序加工過(guò)的

深孔進(jìn)行攻絲作業(yè)。全部加工工序完成后，工件平移滑臺(tái)帶動(dòng)工件繼續(xù)前

行至出料口，到達(dá)出料位置后，夾緊電磁閥松開(kāi)，推料氣缸動(dòng)作將加工完

畢的工件從出料口推出。工件被推出后，工件平移滑臺(tái)返回原點(diǎn)，在返回

過(guò)程中，吹渣氣泵電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，將加工過(guò)程中產(chǎn)生的料渣吹至下方廢料槽

中。當(dāng)工件推送至出料倉(cāng)后，稱重工件重量(4~20mA電流模擬量輸入)并根

據(jù)規(guī)則提示取走貨物。

自動(dòng)打孔攻絲系統(tǒng)由以下電氣控制回路組成：

1.工件平移滑臺(tái)由平移電機(jī)M1驅(qū)動(dòng)【M1為步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲杠運(yùn)行，

已知直線導(dǎo)軌的螺距為4mm，并使用旋轉(zhuǎn)編碼器對(duì)滑臺(tái)位置進(jìn)行檢測(cè)步進(jìn)

電機(jī)參數(shù)設(shè)置如下：步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周需要2000個(gè)脈沖】。

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2.加工滑臺(tái)由加工電機(jī)M2驅(qū)動(dòng)【M2為伺服電機(jī)，伺服電機(jī)參數(shù)設(shè)置

為:需要考慮伺服電機(jī)減速比為31:18伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周需要脈沖自行定

義，螺距8mm】。

3.鉆孔機(jī)由鉆孔電機(jī)M3驅(qū)動(dòng)【M3為雙速電機(jī)】。

4.倒角機(jī)由倒角電機(jī)M4驅(qū)動(dòng)【M4為三相異步電動(dòng)機(jī)，只進(jìn)行單向正

轉(zhuǎn)】。

5.攻絲機(jī)由攻絲電機(jī)M5驅(qū)動(dòng)【M5為三相異步電動(dòng)機(jī)（帶速度繼電器）

由變頻器進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速控制；鉆孔過(guò)程中變頻器輸出頻率與工件打孔直徑

對(duì)應(yīng)關(guān)系如下:未接觸工件時(shí)，電機(jī)按照額定功率運(yùn)行，鉆頭與工件接觸后

鉆孔時(shí)的轉(zhuǎn)速S=1000×V÷（π×D），V：鉆孔速度取值25m/min，D為工

件鉆孔直徑（取值為10mm≤D≤25mm之間）由HMI輸入，變頻器輸出頻率

根據(jù)電機(jī)參數(shù)以及工件直徑自行計(jì)算,加速時(shí)間1.2s、減速時(shí)間0.5s】。

6.吹渣機(jī)由氣泵電機(jī)M6驅(qū)動(dòng)【M6電機(jī)為三相異步電動(dòng)機(jī)，只進(jìn)行單

向正轉(zhuǎn)】。

工件緊固區(qū)域所安裝的壓力傳感器用來(lái)感應(yīng)工件放置位置是否夾緊到

位，（有效量程為0~8Kgf，用控制柜正面的模擬量0~10V模擬，精度保留

一位小數(shù)）。出料倉(cāng)所安裝的稱重傳感器用來(lái)測(cè)量每個(gè)工件重量，工件一

般在25~30Kg之間（用控制柜正面的模擬量4~20mA模擬轉(zhuǎn)換為0~30Kg，

精度保留一位小數(shù)）。工件平移滑臺(tái)的初始位置以及出料位置由兩個(gè)位置

預(yù)置點(diǎn)確定（SQ1與SQ2，SQ1安裝于傳感器安裝位置的最左側(cè)，SQ2安裝

于傳感器安裝位置的最右側(cè)）。

面向電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)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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二、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(mén)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)）。

方案三菱Q系列西門(mén)子S7-300西門(mén)子S7-1500

電機(jī)+FX3U系列方案+S7-200Smart方案+S7-1200方案

HMI、SB1～SB4

Q00UCPUCPU314C-2PN/DPCPU1511

SA1

M3、M4、M6S7-200SmartCPU1212C

FX3U-32MR

HL1、HL2、HL46ES7288-1SR40-0AA06ES7212-1BE40-0XB0

M1、M2、編碼器S7-200SmartCPU1212C

FX3U-32MT

SQ1～SQ4SA26ES7288-1ST30-0AA06ES7212-1AE40-0XB0

M5FR-E740G120C-PNG120C-PN

3.電機(jī)控制、I/O、HMI與PLC組合分配方案（其余自行定義）：

變頻器無(wú)極調(diào)速需使用電壓形式進(jìn)行控制，所有按鈕及指示燈應(yīng)使用

控制柜正面元件。

4.根據(jù)本控制要求設(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。參照所給定的IO分配表格式，將

編程中所用到的各個(gè)PLC的IO點(diǎn)填入IO分配表中。

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，

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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。

從站：三菱FX3U-32MT

/西門(mén)子S7-200Smart

（6ES7288-1ST30-0AA0）/

西門(mén)子CPU1212C

（6ES7212-1AE40-0XB0）

變頻器：三菱FR-E840/

西門(mén)子G120C

（a）正面

從站：三菱FX3U-32MR

/西門(mén)子S7-200Smart

（6ES7288-1SR40-0AA0）/

西門(mén)子CPU1212C

（6ES7212-1BE40-0XB0）

主站：三菱Q00UCPU/西門(mén)

子S7-300/西門(mén)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

自動(dòng)打孔攻絲系統(tǒng)設(shè)備需具備三種工作模式，可參考圖3、圖4進(jìn)行

設(shè)計(jì)。模式一：通訊測(cè)試模式；模式二：調(diào)試模式；模式三：自動(dòng)運(yùn)行模

式。設(shè)備上電后觸摸屏顯示歡迎界面，點(diǎn)擊畫(huà)面任意位置后進(jìn)入用戶登錄

界面。

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當(dāng)輸入用戶名及密碼后，觸摸屏進(jìn)入模式選擇界面。當(dāng)輸入用戶名

Admin及密碼2022后，可以進(jìn)入通訊測(cè)試模式、調(diào)試模式以及自動(dòng)運(yùn)行模

式；當(dāng)輸入用戶名User及密碼2022后，觸摸屏只能進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行模式，

不能通訊測(cè)試模式以及調(diào)試模式。當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤時(shí)，彈出“密碼錯(cuò)誤，

請(qǐng)重新輸入”提示對(duì)話框。

圖3用戶登錄界面

圖4用戶操作界面

1.通訊測(cè)試模式

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圖5通訊測(cè)試模式界面參考圖

此模式為檢測(cè)觸摸屏與三臺(tái)PLC之間通信情況，如圖5所示，當(dāng)三臺(tái)

PLC上電后處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，若系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊正常，則觸摸屏中對(duì)應(yīng)的通

信指示燈點(diǎn)以1HZ閃爍，若某網(wǎng)線異常如斷線發(fā)生導(dǎo)致通訊中斷時(shí)，對(duì)應(yīng)

PLC指示燈停止閃爍。此外，每一臺(tái)PLC需要分配一個(gè)輸出點(diǎn)，作為通信

測(cè)試燈。按照如下兩種情況測(cè)試：

（1）三臺(tái)PLC之間通信測(cè)試：按下SB1按鈕，主站PLC輸出點(diǎn)的通信

測(cè)試燈亮，再按下SB1按鈕、主站PLC輸出點(diǎn)的通信測(cè)試燈保持點(diǎn)亮，從

站一PLC輸出點(diǎn)的通信測(cè)試燈亮；再按下SB1按鈕，主站、從站一PLC輸

出點(diǎn)的通信測(cè)試燈保持點(diǎn)亮，從站二PLC輸出點(diǎn)的通信測(cè)試燈點(diǎn)亮；再按

下SB1按鈕，主站、從站一、從站二PLC輸出點(diǎn)的通信測(cè)試燈滅，第一種

通訊測(cè)試完成。

（2）觸摸屏與三臺(tái)PLC之間通信測(cè)試：初始狀態(tài)為空白狀態(tài)，在觸摸

屏測(cè)試框中通過(guò)下拉菜單進(jìn)行選擇（可選項(xiàng)應(yīng)包含“主站PLC”、“從站

一PLC”、“從站二PLC”、“全部從站PLC”以及“全部PLC”），進(jìn)行

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下拉菜單選擇后，對(duì)應(yīng)PLC輸出點(diǎn)的通訊測(cè)試燈亮，其余測(cè)試燈應(yīng)熄滅，

第二種通訊測(cè)試完成。

2.調(diào)試運(yùn)行模式

觸摸屏進(jìn)入調(diào)試畫(huà)面后，指示燈HL4以1Hz頻率閃爍點(diǎn)亮，等待選擇

電機(jī)調(diào)試。觸摸屏調(diào)試界面可以參考圖6進(jìn)行制作：通過(guò)按下“調(diào)試選擇

按鈕”，可依次選擇需要調(diào)試的電機(jī)M1～M6，對(duì)應(yīng)電機(jī)指示燈亮，HL4停

止閃爍。按下調(diào)試啟動(dòng)按鈕SB1，被選中的電機(jī)進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)。每個(gè)電機(jī)

調(diào)試完成后，觸摸屏上對(duì)應(yīng)的指示燈熄滅。（M1～M6電機(jī)未調(diào)試完，“自

動(dòng)模式”按鈕處于紅色狀態(tài)，即無(wú)法進(jìn)入自動(dòng)模式）。

圖6調(diào)試模式參考畫(huà)面

（1）平移電機(jī)M1(步進(jìn)電機(jī))調(diào)試過(guò)程

平移電機(jī)M1安裝在絲杠位置上，安裝示意圖如圖7示，其中SQ1、SQ2

分別為平移電機(jī)左右移動(dòng)限位開(kāi)關(guān)，SQ3、SQ4分別為極限位開(kāi)關(guān)。平移電

機(jī)M1開(kāi)始調(diào)試前，滑塊位于SQ1與SQ2之間由觸摸屏輸入平移電機(jī)速度(設(shè)

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定范圍為4.0~12.0mm/s，精確到小數(shù)點(diǎn)后一位),按平移電機(jī)復(fù)位按鈕使平

移電機(jī)回到左側(cè)原點(diǎn)位置SQ1（此時(shí)顯示位置為0mm），按下SB1，平移電

機(jī)M1由原點(diǎn)SQ1開(kāi)始向右運(yùn)行，向右運(yùn)行3cm后停止2秒；再向右運(yùn)行

4cm后停止2秒；再向右以0.5倍設(shè)定速度運(yùn)行至SQ2位置，停止3秒后

以1.5倍速度反向運(yùn)行8cm后停止，整個(gè)調(diào)試過(guò)程結(jié)束。整個(gè)過(guò)程中按下

停止按鈕SB2，平移電機(jī)M1停止，再次按下SB1，電機(jī)從當(dāng)前位置開(kāi)始繼

續(xù)運(yùn)行。運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)平移電機(jī)復(fù)位回到原點(diǎn)時(shí)HL1長(zhǎng)亮，電機(jī)運(yùn)行過(guò)

程中HL1以1Hz的頻率閃爍，電機(jī)暫停運(yùn)行時(shí)HL1以0.5Hz的頻率閃爍，

當(dāng)調(diào)試完成后HL1熄滅。

在運(yùn)行過(guò)程中旋轉(zhuǎn)SA2,使用步進(jìn)控制器脫機(jī)信號(hào)使步進(jìn)電機(jī)在當(dāng)前位

置停止運(yùn)行，手動(dòng)滑動(dòng)使滑塊移動(dòng)到SQ1、SQ2中間，此時(shí)觸摸屏中應(yīng)實(shí)時(shí)

顯示位置變化情況（誤差±5mm），SA2恢復(fù)，M1電機(jī)若沒(méi)有調(diào)試完成，需

重新調(diào)試。

平移電機(jī)M1運(yùn)行速度及距原點(diǎn)距離應(yīng)在觸摸屏相應(yīng)位置顯示(精度保

留一位小數(shù))。

圖7平移電機(jī)安裝示意圖

（2）加工電機(jī)M2（伺服電機(jī)）調(diào)試過(guò)程

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由觸摸屏輸入加工電機(jī)速度(設(shè)定范圍為4.0~12.0mm/s，精確到小數(shù)

點(diǎn)后一位)。按下SB1，加工電機(jī)M2正向運(yùn)行8mm，停止2s，繼續(xù)正向運(yùn)

行16mm，停止2秒后，以設(shè)定速度的0.75倍反向運(yùn)行24mm，停止3秒后，

再以設(shè)定速度再正向運(yùn)行16mm，停止3秒后加工電機(jī)反向運(yùn)行12mm后停

止運(yùn)行，加工電機(jī)調(diào)試結(jié)束。調(diào)試過(guò)程中，HL1、HL2以亮1s滅1秒的周

期閃爍，調(diào)試結(jié)束后HL1、HL2熄滅。

加工電機(jī)運(yùn)行速度及距原點(diǎn)距離應(yīng)在觸摸屏相應(yīng)位置顯示(精度保留

一位小數(shù))。

（3）鉆孔電機(jī)M3(雙速電機(jī))調(diào)試過(guò)程

按下啟動(dòng)按鈕SB1，鉆孔M3電機(jī)以低速運(yùn)行，再按下SB1后轉(zhuǎn)換到高

速運(yùn)行，高速狀態(tài)運(yùn)行5秒后停止，停止3秒后以低速運(yùn)行，運(yùn)行3秒后

切換到高速運(yùn)行，直至按下SB2后鉆孔電機(jī)M3停止運(yùn)行，電機(jī)調(diào)試結(jié)束。

鉆孔電機(jī)M3調(diào)試過(guò)程中，當(dāng)鉆孔電機(jī)M3處于低速狀態(tài)時(shí)，HL2以1Hz的

頻率閃爍；當(dāng)鉆孔電機(jī)M3處于高速狀態(tài)時(shí)，HL2以2Hz的頻率閃爍；當(dāng)調(diào)

試結(jié)束后HL2熄滅。

（4）攻絲電機(jī)M5(變頻+電機(jī))調(diào)試過(guò)程

首先在觸摸屏上設(shè)置攻絲直徑（設(shè)定范圍為10mm≤D≤25mm之間之間，

精確到小數(shù)點(diǎn)后一位），按下啟動(dòng)按鈕SB1，攻絲電機(jī)M5以40%的額定轉(zhuǎn)

速運(yùn)行，3秒后轉(zhuǎn)速切換至S=1000×V÷（π×D），V：鉆孔速度取值25m/min，

7秒后切換到100%額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行直至按下SB2停止，攻絲電機(jī)M5調(diào)試結(jié)束。

攻絲電機(jī)M5調(diào)試過(guò)程中，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速為S=1000×V÷（π×D）時(shí)，

HL4以亮1Hz的周期閃爍，其余速度運(yùn)行時(shí)HL4長(zhǎng)亮，調(diào)試結(jié)束后HL4熄

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滅。

變頻器的實(shí)時(shí)輸出頻率應(yīng)在觸摸屏中顯示(精度保留一位小數(shù)、單位：

Hz）。

（5）倒角電機(jī)M4與氣泵電機(jī)M6調(diào)試過(guò)程

按下啟動(dòng)按鈕SB1，倒角電機(jī)M4電機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行3秒后停止，氣泵電機(jī)

M6開(kāi)始正轉(zhuǎn)運(yùn)行，5秒后停止，倒角電機(jī)M4開(kāi)始正轉(zhuǎn)運(yùn)行...以倒角電機(jī)

M4正轉(zhuǎn)運(yùn)行3秒—?dú)獗秒姍C(jī)M6正轉(zhuǎn)運(yùn)行5秒為周期進(jìn)行運(yùn)行直至按下SB2

停止運(yùn)行，調(diào)試結(jié)束。調(diào)試過(guò)程中，當(dāng)?shù)菇请姍C(jī)M4電機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)

HL2以1Hz的頻率閃爍，當(dāng)氣泵電機(jī)M6處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)HL4以2Hz的頻率

閃爍，調(diào)試結(jié)束后所有燈熄滅。

所有電機(jī)（M1～M6）調(diào)試完成后（此時(shí)觸摸屏中“自動(dòng)運(yùn)行”按鈕由

紅變綠），然后按下“自動(dòng)運(yùn)行”按鈕，將進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行模式。在未進(jìn)入

自動(dòng)運(yùn)行模式前，單臺(tái)電機(jī)可以反復(fù)調(diào)試。

3.自動(dòng)運(yùn)行模式

進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行模式后，觸摸屏進(jìn)入自動(dòng)打孔攻絲運(yùn)行模式畫(huà)面，可參

考圖8、圖9進(jìn)行設(shè)計(jì)，畫(huà)面要求：

1觸摸屏畫(huà)面有主界面和復(fù)位按鈕；

2參數(shù)設(shè)置區(qū)，設(shè)置電機(jī)運(yùn)行速度，設(shè)置工件打孔直徑、鉆頭到代加

工工件上表面距離以及打孔深度等參數(shù)，參數(shù)設(shè)置精度保留一位小數(shù)；

3參數(shù)顯示區(qū)，顯示電機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)行速度、工件壓緊傳感器壓力值、攻

絲電機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速、加工工具距離工件表面距離以及當(dāng)前工序加工深度，稱

重貨品重量及總重量等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)顯示精度保留一位小數(shù)。

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4運(yùn)行狀態(tài)顯示區(qū)，實(shí)時(shí)顯示各電機(jī)以及電磁閥的工作情況。

5滑臺(tái)位置顯示區(qū)，實(shí)時(shí)顯示工件平移滑臺(tái)的位置。

圖8自動(dòng)運(yùn)行模式參考畫(huà)面-1

圖9自動(dòng)運(yùn)行模式參考畫(huà)面-2

自動(dòng)打孔攻絲系統(tǒng)工藝流程與控制要求:

（1）系統(tǒng)初始化狀態(tài)：

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進(jìn)入自動(dòng)模式后，按下復(fù)位按鈕，工件平移滑臺(tái)應(yīng)自動(dòng)回到初始位置

SQ1，觸摸屏所有輸入及顯示參數(shù)清零，壓力傳感器感應(yīng)壓力值為零，每個(gè)

工件重量、總重量顯示均為零，各電動(dòng)機(jī)（M1~M6）處于停止?fàn)顟B(tài)，及電磁

閥處于停止?fàn)顟B(tài)。完成以上動(dòng)作后HL1以1Hz的頻率閃爍表示系統(tǒng)已滿足

自動(dòng)運(yùn)行的初始條件。

要求用SB2模擬重量檢測(cè)傳感器確認(rèn)按鈕，自動(dòng)運(yùn)行啟動(dòng)按鈕SB3、

自動(dòng)運(yùn)行停止按鈕SB4、自動(dòng)運(yùn)行急停按鈕SA1全部處于初始狀態(tài)。

（2）運(yùn)行操作：

HL1以1Hz的頻率閃爍的狀態(tài)下進(jìn)行參數(shù)設(shè)置：輸入平移電機(jī)運(yùn)行速

度（輸入值應(yīng)在4~10mm/s之間）、輸入加工臺(tái)電機(jī)運(yùn)行速度（輸入值應(yīng)

10~40mm/s之間，電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中每旋轉(zhuǎn)一周的直線進(jìn)給距離為8mm，需要

考慮電機(jī)減速比為31:18）、工件加工孔直徑（輸入值應(yīng)在10~25mm之間）、

鉆頭到工件上表面距離（輸入值應(yīng)在120~200mm之間）以及打孔深度（輸

入值應(yīng)在40~160mm之間）。輸入完成后按下啟動(dòng)按鈕SB3，HL1燈滅，系

統(tǒng)開(kāi)始自動(dòng)運(yùn)行，自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中指示燈HL4以1Hz頻率閃爍。

（3）裝料及工料固定工序：

將代加工物料水平放在工件平移滑臺(tái)上并用力向后壓緊，當(dāng)壓力傳感

器感應(yīng)到壓力值大于5kgf時(shí)（壓力傳感器以電壓模擬量模擬輸入，以0~10V

表示壓力值0~8Kgf），電磁閥動(dòng)作，滑臺(tái)上安裝的物料緊固氣缸將物料固

定在滑臺(tái)制定位置。當(dāng)物料正常固定后，工件平移滑臺(tái)開(kāi)始帶動(dòng)代加工工

件進(jìn)行水平移動(dòng)。

（4）工件打孔攻絲工序

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I:工件平移滑臺(tái)帶動(dòng)代加工工件正向移動(dòng)（SQ1→SQ2），待移動(dòng)到相

應(yīng)加工工序位置時(shí)停止運(yùn)行并進(jìn)行相應(yīng)加工，分別需要依次進(jìn)行打孔、倒

角以及攻絲三個(gè)工序的加工。三個(gè)加工設(shè)備均固定在同一個(gè)升降式加工平

臺(tái)上，且加工設(shè)備工具下端面到待加工工件的垂直距離均相等，在加工時(shí)

需要加工平臺(tái)帶動(dòng)同時(shí)升降，但每次僅有一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行加工操作。工件平

移滑臺(tái)運(yùn)行到打孔工位(距離滑臺(tái)原點(diǎn)位置3米，此次由于設(shè)備限制，所有

平移距離均按照1:100計(jì)算)停止運(yùn)行，1s后鉆孔電機(jī)開(kāi)始低速運(yùn)行，同

時(shí)加工平臺(tái)開(kāi)始以1.5倍設(shè)定速度下降；當(dāng)鉆頭接觸待加工工件時(shí)鉆孔電

機(jī)切換至高速運(yùn)行，同時(shí)加工平臺(tái)切換至設(shè)定速度繼續(xù)下降；當(dāng)鉆孔深度

達(dá)到HMI輸入數(shù)值要求后，加工平臺(tái)開(kāi)始以設(shè)定速度上升，鉆孔電機(jī)繼續(xù)

保持高速運(yùn)行狀態(tài)；(溫度控制器+熱電阻Pt100來(lái)檢測(cè)鉆孔電機(jī)的溫度)

當(dāng)鉆頭離開(kāi)加工工件上表面后，鉆孔電機(jī)切換為低速運(yùn)行，同時(shí)加工平臺(tái)

以1.5倍速度返回初始位置，回到初始位置后鉆孔電機(jī)停止運(yùn)行。

在此過(guò)程中，當(dāng)打孔電機(jī)鉆頭高于待加工工件上表面時(shí)，HL2保持長(zhǎng)

亮狀態(tài)；當(dāng)打孔電機(jī)鉆頭低于待加工工件上表面時(shí)，即處于打孔狀態(tài)時(shí)，

HL2保持以1Hz閃爍的狀態(tài)。

II:待打孔工序完成后，工件平移滑臺(tái)繼續(xù)帶動(dòng)工件正向運(yùn)行，到達(dá)倒

角工序(距離滑臺(tái)原點(diǎn)位置5米，此次由于設(shè)備限制，所有平移距離均按照

1:100計(jì)算)停止運(yùn)行，1s后倒角電機(jī)開(kāi)始運(yùn)行，同時(shí)加工平臺(tái)開(kāi)始以1.5

倍設(shè)定速度下降，當(dāng)?shù)菇堑毒叩竭_(dá)待加工工件上表面時(shí)，加工平臺(tái)切換至

設(shè)定速度下降，倒角深度為C=0.15D（D為打孔直徑），完成倒角后加工平

臺(tái)直接以1.5倍設(shè)定速度上升返回起始點(diǎn)，當(dāng)加工平臺(tái)回到起始點(diǎn)后，倒

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角電機(jī)停止運(yùn)行。

在此過(guò)程中，當(dāng)?shù)菇请姍C(jī)鉆頭高于待加工工件上表面時(shí)，HL2以1Hz

閃爍；當(dāng)鉆頭低于待加工工件上表面時(shí)，即處于倒角狀態(tài)時(shí)，HL2保持以

2Hz閃爍的狀態(tài)。

III:待倒角工序完成后，工件平移滑臺(tái)繼續(xù)帶動(dòng)工件正向運(yùn)行，到達(dá)

攻絲工序(距離滑臺(tái)原點(diǎn)位置8米，此次由于設(shè)備限制，所有平移距離均按

照1:100計(jì)算)停止運(yùn)行，1s后攻絲電機(jī)額定轉(zhuǎn)速開(kāi)始運(yùn)行，同時(shí)加工平

臺(tái)開(kāi)始以1.5倍設(shè)定速度下降，當(dāng)攻絲刀具到達(dá)待加工工件上表面時(shí)，加

工平臺(tái)切換至設(shè)定速度80%下降，攻絲電機(jī)速度切換為S=1000×V÷（π×

D），V：鉆孔速度取值25m/min，D為工件鉆孔直徑（取值為10mm≤D≤25mm

之間）由HMI輸入，變頻器輸出頻率根據(jù)電機(jī)參數(shù)以及工件直徑自行計(jì)算。

當(dāng)攻絲深度達(dá)到H=打孔深度-0.7D時(shí)，攻絲電機(jī)和加工平臺(tái)電機(jī)同時(shí)停止

運(yùn)行，1s后攻絲電機(jī)按照同樣的速度開(kāi)始反轉(zhuǎn)，同時(shí)加工平臺(tái)電機(jī)以設(shè)定

速度上升，待攻絲刀具離開(kāi)待加工工件上表面后，攻絲電機(jī)停止運(yùn)行，加

工平臺(tái)電機(jī)以1.5倍設(shè)定速度上升至初始位置。

在此過(guò)程中，當(dāng)攻絲電機(jī)鉆頭運(yùn)行時(shí)，HL2保持常亮；當(dāng)攻絲電機(jī)鉆

頭停止運(yùn)行時(shí)，HL2保持以2Hz閃爍的狀態(tài)。

（5）成品出荷：

當(dāng)三個(gè)工序均加工完畢后，工件平移滑臺(tái)繼續(xù)正向運(yùn)行至出料位置SQ2，

到達(dá)SQ2后電磁閥控制氣缸松開(kāi)對(duì)被加工物料的固定，即壓力值小于1kgf

時(shí)，1s后推料氣缸動(dòng)作(動(dòng)作時(shí)間：1s)，將完成加工的工件推至出料倉(cāng)。

等待2s后，工件滑臺(tái)電機(jī)反向以1.5倍設(shè)定速度返回原點(diǎn)，在返回原點(diǎn)工

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程中，吹渣電機(jī)運(yùn)行直至工件滑臺(tái)電機(jī)返回至原點(diǎn)SQ1后停止。若滿足下

一次運(yùn)行條件，且在物料被壓緊后進(jìn)行加工流程。

在此過(guò)程中，HL1、HL2以亮1秒滅1秒交替閃爍。

（6）料倉(cāng)承重判斷

當(dāng)有加工完成的工件推至出料倉(cāng)時(shí)，觸摸屏上顯示每個(gè)工件重量，貨

物重量一般在25~30Kg之間，經(jīng)稱重模塊稱重后(用控制柜正面的模擬量

4~20mA模擬轉(zhuǎn)換為0~30Kg，精度保留一位小數(shù))，按下SB2確認(rèn)貨物重量

并顯示，已知出料倉(cāng)最大承重110Kg，若當(dāng)前的貨物總重量未超過(guò)80Kg,

則可以繼續(xù)進(jìn)行工件加工。若超過(guò)80Kg,不能進(jìn)行下次工件加工。當(dāng)總重

量超過(guò)80Kg時(shí)，觸摸屏應(yīng)彈出出料倉(cāng)達(dá)到出貨要求，請(qǐng)取走工件的對(duì)話框,

點(diǎn)擊觸摸屏任意位置，此時(shí)每個(gè)工件與出料倉(cāng)重量顯示清零，按下SB3按

鈕系統(tǒng)可以繼續(xù)加工。

此過(guò)程中電磁閥，推料氣缸，各電機(jī)動(dòng)作狀態(tài)，其中平移電機(jī)、工作

臺(tái)電機(jī)與攻絲電機(jī)的運(yùn)行速度、位置，以及工件重量、出料倉(cāng)總重量等數(shù)

據(jù)應(yīng)在觸摸屏中實(shí)時(shí)顯示，精度保留一位小數(shù)。

（7）停止操作

I：系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中，按下停止按鈕SB4，系統(tǒng)完成當(dāng)前加工工序

后停止運(yùn)行，停止后HL1長(zhǎng)亮。當(dāng)停止后再次啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，HL1熄滅，系

統(tǒng)保持上次運(yùn)行的記錄。

II：當(dāng)鉆孔電機(jī)M3運(yùn)行溫度超過(guò)30℃，出現(xiàn)高溫報(bào)警，所有電機(jī)停

止運(yùn)行，此時(shí)在觸摸屏中自動(dòng)彈出報(bào)警畫(huà)面“鉆孔電機(jī)M3高溫報(bào)警”；當(dāng)

溫度低于30℃，報(bào)警畫(huà)面自動(dòng)解除，按下啟動(dòng)按鈕SB3系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。

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（8）非正常情況處理

I：在運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)發(fā)生緊急事件旋轉(zhuǎn)急停按鈕時(shí)(SA1閉合)，系統(tǒng)立即

停止加工（所有電機(jī)立即停止），恢復(fù)SA1，點(diǎn)擊復(fù)位按鈕，加工平臺(tái)首

先回到原點(diǎn)位置，工件平移滑臺(tái)在帶動(dòng)正在加工中的工件返回原點(diǎn)，回到

原點(diǎn)后電磁閥控制固定氣缸解除對(duì)工件的固定；在返回過(guò)程中，吹渣電機(jī)

持續(xù)運(yùn)行至滑臺(tái)回到原點(diǎn)?；_(tái)回到原點(diǎn)后觸摸屏顯示強(qiáng)制退料的對(duì)話框，

待人為處理更換有問(wèn)題工件后，點(diǎn)擊觸摸屏的任意位置，系統(tǒng)恢復(fù)就緒狀

態(tài)，等待下次加工運(yùn)行。

II：當(dāng)電機(jī)M1出現(xiàn)越程（左、右超行程位置開(kāi)關(guān)分別為兩側(cè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)

SQ3、SQ4），步進(jìn)電機(jī)自動(dòng)鎖住，其余電機(jī)均停止，并在觸摸屏自動(dòng)彈出

報(bào)警畫(huà)面“報(bào)警畫(huà)面，設(shè)備越程”，點(diǎn)擊觸摸屏上任意位置解除報(bào)警后，

系統(tǒng)重新恢復(fù)到自動(dòng)界面，點(diǎn)復(fù)位按鈕后所有設(shè)置參數(shù)置零且全部電機(jī)恢

復(fù)到初始狀態(tài)（平移滑臺(tái)電機(jī)返回到SQ1處），需重新在HMI上設(shè)置參數(shù)

后再次加工運(yùn)行。

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故障檢測(cè)

一、工作任務(wù)

請(qǐng)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(jiàn)附件，符號(hào)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(cè)時(shí)，必須在斷電情況下測(cè)量，不能打開(kāi)行線槽蓋板、不能

松卸端子；

3.必要時(shí)，可以打開(kāi)開(kāi)關(guān)面板和按鈕盒進(jìn)行檢測(cè)；

4.請(qǐng)使用萬(wàn)用表、絕緣電阻測(cè)試儀、接地電阻測(cè)試儀等儀表進(jìn)行故障

檢測(cè)；

5.故障點(diǎn)只需在圖紙上標(biāo)注符號(hào)，無(wú)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(guò)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(chǎng)景搭建

一.工作任務(wù)

請(qǐng)選手根據(jù)任務(wù)書(shū)“自動(dòng)打孔攻絲系統(tǒng)”的場(chǎng)景平面參考圖進(jìn)行工業(yè)

場(chǎng)景搭建。

場(chǎng)景平面參考圖（5個(gè)區(qū)域）

二．操作要求

1.在電腦上使用XX軟件進(jìn)行操作，搭建三維場(chǎng)景圖；

2.搭建所需的部件可在模型庫(kù)中選擇；

3.搭建的三維場(chǎng)景必須與場(chǎng)景平面參考圖展現(xiàn)的場(chǎng)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(guò)程中，嚴(yán)格遵守賽場(chǎng)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(qǐng)選手根據(jù)任務(wù)書(shū)“自動(dòng)打孔攻絲系統(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(guò)程中，嚴(yán)格遵守賽場(chǎng)紀(jì)律。

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器件參數(shù)

序號(hào)器件型號(hào)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(hào)：

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工位號(hào):

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(shū)

（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(guó)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(diào)試賽項(xiàng)樣題庫(kù)

注意事項(xiàng)

一、在完成工作任務(wù)的全過(guò)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(chǎng)設(shè)備安

裝調(diào)試有疑問(wèn)，須經(jīng)設(shè)計(jì)人員（賽場(chǎng)評(píng)委）同意后方可修改。

三、競(jìng)賽過(guò)程中，參賽選手認(rèn)定競(jìng)賽設(shè)備的器件有故障，可

提出更換，器件經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)裁判測(cè)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(jìng)賽成績(jī)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(chǎng)次號(hào)-工位號(hào)”文件夾下，場(chǎng)次號(hào)和工位號(hào)以現(xiàn)場(chǎng)抽簽為準(zhǔn)。

五、參賽選手在完成工作任務(wù)的過(guò)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(shū)以及現(xiàn)場(chǎng)發(fā)放的圖

紙、資料、草稿紙等材料一并上交，不得帶離考場(chǎng)。

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

一、按“自動(dòng)打孔攻絲系統(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(pán)指定位

置和優(yōu)盤(pán)中，比賽開(kāi)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“自動(dòng)打孔攻絲系統(tǒng)”，編寫(xiě)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(cè)要求，檢測(cè)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(hào)。

五、使用三維場(chǎng)景搭建軟件進(jìn)行工業(yè)場(chǎng)景的搭建，完成搭建

后的場(chǎng)景能夠完整的展示“自動(dòng)打孔攻絲系統(tǒng)”結(jié)構(gòu)。

六、按“自動(dòng)打孔攻絲系統(tǒng)”編寫(xiě)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(hào)”文件夾下，工位號(hào)以現(xiàn)場(chǎng)抽簽為準(zhǔn)。

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自動(dòng)打孔攻絲系統(tǒng)

一、自動(dòng)打孔攻絲系統(tǒng)運(yùn)行說(shuō)明

在工件螺紋孔加工過(guò)程中，由于手動(dòng)定位精度差，容易造成螺紋孔定

位出現(xiàn)偏差，同時(shí)由于打孔與攻絲需要分為兩個(gè)工序進(jìn)行加工，兩個(gè)工序

手動(dòng)定位中心重復(fù)性很差，經(jīng)常