現代電氣控制系統(tǒng)安裝與調試樣題題庫（高職組）2021年樣題1

2021年山東省職業(yè)院校技能大賽“現代電氣控制系統(tǒng)安裝與調試”賽項

工位號:

2021年山東省職業(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

2021·11

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2021年山東省職業(yè)院校技能大賽“現代電氣控制系統(tǒng)安裝與調試”賽項

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，酌情扣5-10

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，不得帶離賽場。

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請按要求在5個小時內完成以下工作任務：

一、按“定長切料系統(tǒng)控制要求”，使用SEEElectrical

電氣設計軟件進行控制系統(tǒng)的元件布局（需在指定的元件清單

中選擇），控制電路（包含主電路、PLC電路）的設計并生成

接線圖、材料清單。

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“定長切料系統(tǒng)控制要求”，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圖紙

的相應位置上標注故障類型符號。

五、使用Solidcenter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“定長切料系統(tǒng)”結構。

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定長切料系統(tǒng)控制要求

一、系統(tǒng)運行說明

定長切料機的結構及組成如圖1所示，包括底座、工作滑臺、工

料、切斷氣缸、進料滾輪、滑臺電動機、編碼器、切斷壓板、壓緊

氣缸、鋸片、次品分揀汽缸、次品推板和正品傳送帶等，工料檢測

傳感器。

圖1定長切料系統(tǒng)結構示意圖

定長切料系統(tǒng)主要由以下電氣控制回路組成：

進料電動機M1為三相異步電動機（帶速度繼電器），由變頻器

進行速度控制,變頻器速度采用模擬量給定方式，已知進料速度v與

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變頻器的運行頻率f之間的關系為：v=0.2×f，進料速度需要從觸摸屏

設定，加速時間1秒，減速時間0.5秒。

滑臺由電機M2為伺服電機，伺服電機參數設置如下：伺服電機旋

轉一周需要1600個脈沖。

鋸片電動機M3為雙速電機，要求能進行高、低速運行，需要考慮

過載、聯鎖保護。

正品傳送帶由電機M4為三相異步電機（不帶速度繼電器），只進

行單向正轉運行。

切斷氣缸4、壓緊氣缸9、次品分揀汽缸11分別由數字量輸出點控

制，置位則推出，復位則返回（氣缸的置位復位狀態(tài)由觸摸屏顯示）。

系統(tǒng)輸入應包含以下各點：滑臺電動機M2初始位置檢測傳感器

SQ2、左右限位（軟限位）保護傳感器SQ3和SQ1、左右極限位（硬限

位、直接接到伺服驅動器上）保護傳感器SQ5和SQ4，編碼器（雙相

計數），啟動按鈕SB1、停止按鈕SB2和急停按鈕SB3。工料檢測傳感

器（由SA1模擬），切斷壓板的初始位置和終點位置檢測傳感器（SQ11、

SQ12），分揀推板12起始位置、終點位置檢測傳感器（SQ13、SQ14）,

鋸片氣缸原位檢測傳感器（SQ15）。注：SQ11~SQ15的狀態(tài)由觸摸屏顯

示。

電動機旋轉以“順時針旋轉為正向,逆時針旋轉為反向”為準。如無

特別說明，題目中的所有開關、按鈕請使用控制柜正面元件。

二、控制系統(tǒng)設計要求

1.本系統(tǒng)使用三臺PLC，網絡指定QCPU/S7-300/S7-1500為主站，

2臺FX3U/S7-200Smart/S7-1200為從站，分別以CC_Link或工業(yè)以太網

的形式組網。

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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）。

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

+FX3U系列方案+S7-200Smart方案+S7-1200方案

電機

HMI

SB1～SB3、SA1Q00UCPUCPU314C-2PN/DPCPU1511

M1、M2、編碼器S7-200SmartCPU1212C

FX3U-32MT

、SQ12～SQ36ES7288-1ST30-0AA06ES7212-1AE40-0XB0

M3、M4S7-200SmartCPU1212C

FX3U-32MR

HL133～HL46ES7288-1SR40-0AA06ES7212-1BE40-0XB0

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-E740/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）

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

4.三臺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。

三、系統(tǒng)控制要求

定長切料控制系統(tǒng)設備具備三種工作模式，模式一：通訊測試模

式；模式二：設備調試模式；模式三：自動運行模式。設備上電后設

備自動進入首界面（每個模式對應的界面根據控制要求自行設計）。

首頁界面是啟動界面。

點擊“通訊測試模式”按鈕，彈出“用戶登錄”窗口，用戶名下

拉選“測試員”，輸入密碼“2021”方可進入“通訊測試模式”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

過程點擊按鈕返回）。

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”方可進入“設備調試模式”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

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程中點擊按鈕返回）。點擊“自動運行模式”按鈕，彈出“用戶登錄”窗口，

用戶名下拉選“操作員”，輸入密碼為自己的工位號“xx”方可進入“自動

運行模式”界面，密碼錯誤不能進入界面。

若用戶名或密碼登入錯誤，則提示“用戶名或密碼錯誤，您無權操

作！”，需重新登錄。

1.通訊測試模式

觸摸屏進入通訊測試畫面后，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。

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。分兩種情況測試，由觸摸屏中的模式開關來

切換，當開關旋轉至左端時表示三臺PLC之間的通訊測試模式，旋轉

至右端時代表觸摸屏與三臺PLC之間的通訊。在觸摸屏中的“當前模式

顯示區(qū)”顯示“三臺PLC之間通訊”或觸“摸屏與三臺PLC通訊”字樣，要

求與實際操作相符。

（1）三臺PLC之間通信測試

按下SB1按鈕，主站PLC輸出點的通信測試燈以2Hz閃爍；再按

下SB1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；再按下SB1按鈕，主站、從站

二PLC輸出點的通信測試燈2秒后熄滅，第一種通信測試完成。

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轉換開關旋至右端再旋至左端重新開始

測試。

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（2）觸摸屏與三臺PLC之間通信測試

按下觸摸屏“測試按鈕”，觸摸屏上通訊狀態(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?，觸摸屏上通訊狀態(tài)顯示區(qū)顯示“主

站通訊正?！?；再次按下觸摸屏“測試按鈕”，觸摸屏上通訊狀態(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3秒后同時變?yōu)槌Ａ?，觸摸屏上通訊狀態(tài)顯示區(qū)顯示“從站

一通訊正?！?；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3秒后同時變?yōu)槌Ａ?，觸摸屏上通訊狀態(tài)顯示區(qū)顯示“從站二通訊

正?！?；第四次按下觸摸屏“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

訊狀態(tài)顯示區(qū)顯示“全部通訊正?！?。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轉換開關

旋至左端再旋至右端重新開始測試。

此外，在通訊測試過程中，斷開觸摸屏與PLC的連接線，觸摸屏

中通訊狀態(tài)顯示區(qū)顯示“通訊中斷，請檢查網絡連接！”。

測試完成后，所有通信正常，按下“返回首頁界面”按鈕將觸摸屏切

換至首頁界面，模式指示燈HL1熄滅。

2.設備調試模式

設備進入調試模式后，HL1、HL2指示燈以0.5Hz頻率閃爍，同時

觸摸屏出現調試畫面。通過點擊下拉框，隨意選擇需調試的電機，且

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當前電機指示燈亮（紅色），彈幕信息顯示區(qū)彈出“當前調試電機為：

XX電機”，HL1和HL2熄滅，按下SB1按鈕，選中的電機按下述要求

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

示燈熄滅（綠色），彈幕信息顯示區(qū)彈出“XX電機調試完成”，所有電機

調試完成后，屏幕上彈出“所有電機調試完成”，3S后自動切換到到首

頁界面。

（1）進料電動機M1調試過程

按一下SB1按鈕，M1電動機以15Hz啟動，再按下SB1按鈕，M1

電動機30Hz啟動，以此方式操作，可調試M1電動機分別在15Hz，

30Hz，40Hz的頻率下啟動，并不斷循環(huán)，按下停止按鈕SB2，M1停止。

M1電動機在運行時，HL1燈長亮。

（2）滑臺電動機M2調試過程

初始狀態(tài)斷電手動調節(jié)回原點SQ2，按下SB1按鈕，M2以8mm/s

（已知滑臺絲杠的螺距為4mm）的速度帶動滑塊向左移動，當SQ3檢

測到信號時，M2停止旋轉，停2秒后，M2以12mm/s的速度反轉帶動

滑塊右移，當SQ1檢測到信號時，停止旋轉，停2秒后，又以8mm/s

的速度向左移動至原點SQ2后，電機M2停止，至此電機M2調試結束。

M2電機調試過程中，HL1以2Hz閃爍，滑臺電動機結構示意圖如

圖3所示。

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圖3滑臺電動機結構示意圖

（3）鋸片電動機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。按下停止

按鈕SB2，M3停止，HL2滅。

（4）正品傳送帶電動機M4調試過程

按下SB1按鈕，電機M4啟動，3秒后M4停止，再3秒后又自動

啟動，按此周期反復運行，可隨時按下SB2停止。M4電機調試過程中，

HL1和HL2同時以2Hz閃爍。

注：所有電機（M1～M4）調試完成后觸摸屏畫面將自動切換進入

到定長切料模式。在未進入定長切料模式時，單臺電機可以反復調試。

3.自動運行（定長切料）模式

自動切換進入到定長切料模式后，觸摸屏自動進入切斷分揀模式

畫面，出現“切斷分揀模式”字樣，畫面自行設計，觸摸屏畫面要求：有

各個電機、氣缸、位置傳感器的標識符號及工作狀態(tài)指示燈；滑臺當

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前位置（由編碼器測定）；設置預設值參數對話框（設置進料速度、切

料長度、工料類型選擇，誤差值等）。

切料機啟動前，首先需要在觸摸屏上選擇工料種類、設定進料速

度v（4.0<v<6.0，單位mm/s）和切料長度L（120<L<160，單位mm）。

當選擇不同的工料時，各個氣缸的運行時間不同：選擇工料一時，

夾緊氣缸的加緊時間和縮回時間分別為3s，切斷氣缸的切斷時間為4s、

縮回時間為1s；選擇工料二時，夾緊氣缸的夾緊時間和縮回時間分別

為2s，切斷氣缸的切斷時間為5s、縮回時間為1s；

切斷分揀工藝流程與控制要求：

（1）系統(tǒng)初始化狀態(tài)

滑臺電動機M2、切斷壓板8、分揀推板12均位于初始位置位于初

始位置，鋸片10在原位。

（2）定長切斷分揀工作流程

①觸摸屏設定完成后，系統(tǒng)位于初始化狀態(tài)，按下啟動按鈕SB1，

進料電機M1啟動，工件連續(xù)擠出；

②當工料檢測傳感器SA1檢測到有物料時，t1開始計時；

③當t1=L/v時，即工料已達到切料長度，滑臺電動機M2立即啟動，

帶動滑臺向右跟隨工料同步運行，同時壓緊氣缸開始伸出將工料壓緊，

鋸片電動機M3帶動鋸片開始低速旋轉（壓緊氣缸與鋸片均固定在滑臺

上）；

④當工料壓緊后，鋸片電動機開始高速旋轉，并且鋸片氣缸伸出

開始切料；工料被切斷后，夾緊氣缸縮回，鋸片氣缸開始縮回，同時

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判斷同步誤差（誤差由觸摸屏給定），若誤差值小于5，則說明所切的

工料長度符合要求，則啟動正品傳送帶電機，5s后將正品工料運出，

否則則說明所切料不符合要求，則啟動次品分揀氣缸將次品推出側面

（氣缸的推出和縮回各需要2s）；

⑤當夾緊氣缸和鋸片氣缸縮回到位后，鋸片電動機停止，滑臺電

動機帶動滑臺快速（10mm/s）向左回到原點SQ1，同時編碼器復位。

至此一次切料完成。等待工料再次達到切料長度，滑臺再次同步向右

運行完成下一次切料、分揀等。

⑥直到工料檢測傳感器檢測不到物料，整個切料機系統(tǒng)停止。

（3）停止操作

a)按下停止按鈕SB2，系統(tǒng)完成一個動作周期后滑臺電動機M2

回到初始位置停止運行。

b)系統(tǒng)發(fā)生急停事件按下急停按鈕時(SA2被切斷)，系統(tǒng)立即停

止。急?；謴秃螅⊿A2被接通），再次按下SB1，系統(tǒng)自動從之前狀態(tài)

啟動運行。

4.非正常情況處理

在切料模式下，當電機M2出現越程，則在觸摸屏自動彈出報警畫

面。其中，左限位SQ3有信號時，M2不能左行，報警畫面顯示“設備

到達左限位，請向右行”；SQ1有信號時，M2不能右行，報警畫面顯示

“設備到達右限位，請向左行”。

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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、

不能松卸端子拆下導線；

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。

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“定長切料系統(tǒng)”的場景平面參考圖進行工業(yè)場

景搭建。

二、操作要求

1.在電腦上使用solidcenter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，滑臺電機M2區(qū)域正確搭建得2分，其余每

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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器件參數

序號