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10.自來水廠居民飲用水輸送監(jiān)控系統(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(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(jié)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(nèi)完成以下工作任務：

一、按“自來水廠居民飲用水輸送監(jiān)控系統(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、

變頻器）、PLC控制電路；將設(shè)計完成的內(nèi)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(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“自來水廠居民飲用水輸送監(jiān)控系統(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“自來水廠居民飲用水輸送監(jiān)控系統(tǒng)”

結(jié)構(gòu)。

六、按“自來水廠居民飲用水輸送監(jiān)控系統(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的“D:\工位號”文件夾下，工位號以現(xiàn)場

抽簽為準。

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自來水廠居民飲用水輸送監(jiān)控系統(tǒng)

一、系統(tǒng)運行說明

自來水廠居民飲用水輸送監(jiān)控系統(tǒng)主要由以下電氣控制回路組成：M2

為變頻器控制的不帶離心開關(guān)的三相異步電機，M1為帶離心開關(guān)的三相

異步電機星三角啟動控制回路【啟動時，星型運行時間2秒（M1電機星

型啟動時間由時間繼電器設(shè)置），間隔0.5秒后，自動轉(zhuǎn)換為三角型運行】；

M3為雙速電機；M4步進電機控制回路【設(shè)置參數(shù)：步進電機旋轉(zhuǎn)一周需

要2000個脈沖】正轉(zhuǎn)頻率均為1000Hz，反轉(zhuǎn)頻率均為600HZ；M5伺服電

機控制回路【設(shè)置參數(shù)：伺服電機旋轉(zhuǎn)一周需要2000個脈沖】正反轉(zhuǎn)頻

率均為1000Hz。

電動機旋轉(zhuǎn)以“順時針旋轉(zhuǎn)為正向,逆時針旋轉(zhuǎn)為反向”為準。如無

特別說明，題目中的所有開關(guān)、按鈕請使用控制柜正面元件。

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

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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

HMISB1～SB2、SA3Q00UCPUCPU314C-2PN/DPCPU1511

M4、M5、編碼器

S7-200SmartCPU1212C

SA1～SA2、SQ1～FX3U-32MT6ES7288-1ST30-06ES7212-1AE40-0X

SQ4、SQ10、SQ11AA0B0

M1、M3S7-200SmartCPU1212C

FX3U-32MR

HL1～HL36ES7288-1SR40-06ES7212-1BE40-0X

AA0B0

M2FR-E740G120C-PNG120C-PN

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

不允許借用機床考核單元電氣回路。參照所給定的圖紙把系統(tǒng)電氣原理圖

以及各個PLC的I/O接線圖繪制在標準圖紙上，在“設(shè)計”欄中填入選手工

位號，在“制圖”欄中填入PLC品牌型號。

5.三臺PLC和變頻器安裝位置要求如圖1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/西門子

S7-1500

（b）反面

圖1PLC和變頻器安裝位置示意圖

三、系統(tǒng)控制要求

（一）設(shè)備調(diào)試

1.M2飲用水輸出泵1#電機調(diào)試

調(diào)試要求選擇“M2電機調(diào)試”后按下“調(diào)試按鈕”，使用柜內(nèi)左上角電

壓調(diào)節(jié)旋鈕的0V～10V調(diào)速，使PLC驅(qū)動變頻器輸出頻率從0Hz～50Hz不斷變

化的頻率下正轉(zhuǎn)啟動。調(diào)試界面可實時顯示變頻器的當前轉(zhuǎn)速(使用變頻器

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輸出模擬量端口AM端口進行模擬轉(zhuǎn)速實時顯示)。再次按下“調(diào)試按鈕”M2調(diào)

試完成，M2電機停止。M2電機調(diào)試時HL3亮。

2.M1飲用水輸出泵2#電機調(diào)試

調(diào)試要求選擇“M1電機調(diào)試”后按下“調(diào)試按鈕”，M1電機星型正轉(zhuǎn)

啟動運行2S（M1電機星型啟動時間由時間繼電器設(shè)置）后間隔0.5S轉(zhuǎn)為三

角型全壓正轉(zhuǎn)運行4S后停止，停止2S后M1電機星型反轉(zhuǎn)啟動運行2S后間隔

0.5S轉(zhuǎn)為三角型全壓反轉(zhuǎn)運行4S后停止，完成調(diào)試。M1電機調(diào)試時HL2亮。

3.M3進水泵電機調(diào)試

調(diào)試要求選擇“M3電機調(diào)試”后按下“調(diào)試按鈕”，M3電機低速正轉(zhuǎn)

啟動，低速正轉(zhuǎn)運行2S后間隔0.5S后轉(zhuǎn)為高速正轉(zhuǎn)，高速正轉(zhuǎn)運行4S后停

止，完成調(diào)試。M3電機調(diào)試時HL2、HL3亮。

4.M4明礬投放電機調(diào)試

調(diào)試要求選擇“M4電機調(diào)試”后按下“調(diào)試按鈕”，M4電機正轉(zhuǎn)4圈

后停止，停止2S后，M4電機反轉(zhuǎn)4圈后停止。M4電機調(diào)試時HL1亮。

5.M5活性炭投放電機調(diào)試

調(diào)試要求選擇“M5電機調(diào)試”后按下“調(diào)試按鈕”，M5電機正轉(zhuǎn)到

SQ11后停止，停止2S后，M5電機反轉(zhuǎn)回SQ10后停止。M5電機調(diào)試時

HL1、HL3亮。

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調(diào)試模式每次只可選擇調(diào)試一個電機，如誤選或錯選（同時選擇2

個或2個以上電機）時，提示框內(nèi)報警提示“調(diào)試過程中每次只可進行

單一電機調(diào)試”字樣的紅色字體，報警同時不可進行任何調(diào)試。調(diào)試電

機時，提示框中提示當前調(diào)試電機的名稱如“XX電機正在調(diào)試”的藍色

字樣提示。

全部電機全部調(diào)試完畢時“進入運行界面”按鈕才會顯示（除此之

外都是隱藏的）。觸摸屏畫面如圖2所示：

圖2調(diào)試模式畫面

（二）工作方式

本次工作模擬自來水廠居民飲用水處理系統(tǒng)。按下“進入運界

面”鍵進入運行界面出現(xiàn)“自來水廠居民飲用水處理系統(tǒng)”字樣。如圖3所

示。

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圖3運行畫面

按下“啟動按鈕”或SB1自來水廠居民飲用水輸出系統(tǒng)啟動。居民飲用

水輸送第一階段：原水（河水）處理，M3進水泵電機將待處理的原水抽入

蓄水池，當蓄水池中的水位處于低水位或無水狀態(tài)時（由SA1模擬給出信

號,SA1至右側(cè)）M3進水泵電機以高速工作快速將原水抽送至蓄水池，當蓄

水池中的水位處于高水位（由SA1模擬給出信號,SA1至左側(cè)）但蓄水池未滿

時，M3進水泵電機以低速工作將原水抽送至蓄水池直至注滿蓄水池(由SA2

模擬給出信號,SA2至右側(cè))。蓄水池水滿時(由SA2模擬給出信號,SA2至左側(cè))

此時M3電機立即停止，M4明礬投放電機正轉(zhuǎn)4圈向蓄水池中投放明礬，投放

完成后，立即反轉(zhuǎn)4圈復位，當M4電機復位完成后，M5活性炭投放電機正轉(zhuǎn)

到SQ11向蓄水池中投放活性炭，投放完成后，等待10S后自動反轉(zhuǎn)回到SQ10

復位回收活性炭，復位完成后第一階段結(jié)束。

居民飲用水輸送第二階段：飲用水輸送，飲用水的輸送情況由用戶水

壓的情況決定（用戶水壓由電壓輸出調(diào)節(jié)旋鈕的0～10V來模擬0～10MPa

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的水壓）當水壓為0～5MPa(0～5V時），居民飲用水以M1飲用水輸出泵2#

電機輸出，M1電機以星型正轉(zhuǎn)啟動運行2S（M2電機星型啟動時間由時

間繼電器設(shè)置）后間隔0.5S轉(zhuǎn)為三角型全壓正轉(zhuǎn)運行以工頻向用戶輸送

飲用水。當水壓為5～8MPa（5～8V）時（當水壓到達5MPa10s后），此

時居民飲用水以M2飲用水輸出泵1#電機輸出，M1飲用水輸出泵2#電機停

止，M2電機起先以50Hz運行輸出居民飲用水，隨著用戶水壓的繼續(xù)提升

M2電機逐步減小輸送的頻率直至減小到40Hz為止保持不變。當水壓超過

8MPa，在9～10MPa(9～10V）時，M2電機保持30HZ的頻率輸出。當蓄水池中

的水位再次處于低水位或無水狀態(tài)時（由SA1模擬給出信號,SA1至右側(cè)），

系統(tǒng)自動跳轉(zhuǎn)到居民飲用水輸送第一階段。此時也可按下SB2或“停止

按鈕”設(shè)備立即停止。

（三）非正常情況處理

(1)過載

系統(tǒng)中的M1電機出現(xiàn)過載時，觸摸屏自動切換到報警畫面如圖4，畫面出

現(xiàn)“報警畫面，M1電機過載”字樣，當M3電機出現(xiàn)過載時，觸摸屏自動切

換到報警畫面如圖5，畫面出現(xiàn)“報警畫面，M3電機過載”字樣。整個系

統(tǒng)停止工作。報警畫面保持，解除過載后（將SA3至左側(cè)），系統(tǒng)直接恢復

運行。

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圖4M1電機過載畫面圖5M3電機過載畫面

(2)超程

步進電機和伺服電機設(shè)有行程保護，當步進電機發(fā)生超程觸動SQ1

或SQ2（用控制柜正面行程開關(guān)模擬），M4電機立刻停止運行，觸摸屏自

動切換到報警畫面如圖6，畫面出現(xiàn)“報警畫面，M4電機超程”字樣；

當伺服電機發(fā)生超程觸動SQ3或SQ4，觸摸屏自動切換到報警畫面如圖

7畫面出現(xiàn)“報警畫面，M5電機超程”字樣，M5電機立刻停止運行，但

此時系統(tǒng)其他部件不會停止。解除過載后（松開SQ1、2、3、4），系統(tǒng)

直接恢復運行。

圖6M4電機超程畫面圖7M5電機超程畫面

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故障檢測

一、工作任務

請選手在設(shè)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(guān)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“自來水廠居民飲用水輸送監(jiān)控系統(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（5個區(qū)域）

二、操作要求

1.在電腦上使用XX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“自來水廠居民飲用水輸送監(jiān)控系統(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(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：

15

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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

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

1

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

請按要求在10個小時內(nèi)完成以下工作任務：

一、按“自來水廠居民飲用水輸送監(jiān)控系統(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、

變頻器）、PLC控制電路；將設(shè)計完成的內(nèi)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(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“自來水廠居民飲用水輸送監(jiān)控系統(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“自來水廠居民飲用水輸送監(jiān)控系統(tǒng)”

結(jié)構(gòu)。

六、按“自來水廠居民飲用水輸送監(jiān)控系統(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(diào)試賽項樣題庫

自來水廠居民飲用水輸送監(jiān)控系統(tǒng)

一、系統(tǒng)運行說明

自來水廠居民飲用水輸送監(jiān)控系統(tǒng)主要由以下電氣控制回路組成：M2

為變頻器控制的不帶離心開關(guān)的三相異步電機，M1為帶離心開關(guān)的三相

異步電機星三角啟動控制回路【啟動時，星型運行時間2秒（M1電機星

型啟動時間由時間繼電器設(shè)置），間隔0.5秒后，自動轉(zhuǎn)換為三角型運行】；

M3為雙速電機；M4步進電機控制回路【設(shè)置參數(shù)：步進電機旋轉(zhuǎn)一周需

要2000個脈沖】正轉(zhuǎn)頻率均為1000Hz，反轉(zhuǎn)頻率均為600HZ；M5伺服電

機控制回路【設(shè)置參數(shù)：伺服電機旋轉(zhuǎn)一周需要2000個脈沖】正反轉(zhuǎn)頻

率均為1000Hz。

電動機旋轉(zhuǎn)以“順時針旋轉(zhuǎn)為正向,逆時針旋轉(zhuǎn)為反向”為準。如無

特別說明，題目中的所有開關(guān)、按鈕請使用控制柜正面元件。

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

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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

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

HMISB1～SB2、SA3Q00UCPUCPU314C-2PN/DPCPU1511

M4、M5、編碼器

S7-200SmartCPU1212C

SA1～SA2、SQ1～FX3U-32MT6ES7288-1ST30-06ES7212-1AE40-0X

SQ4、SQ10、SQ11AA0B0

M1、M3S7-200SmartCPU1212C

FX3U-32MR

HL1～HL36ES7288-1SR40-06ES7212-1BE40-0X

AA0B0

M2FR-E740G120C-PNG120C-PN

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

不允許借用機床考核單元電氣回路。參照所給定的圖紙把系統(tǒng)電氣原理圖

以及各個PLC的I/O接線圖繪制在標準圖紙上，在“設(shè)計”欄中填入選手工

位號，在“制圖”欄中填入PLC品牌型號。

5.三臺PLC和變頻器安裝位置要求如圖1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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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

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/西門子

S7-15