第五屆全國智能制造應(yīng)用技術(shù)技能大賽河南省選拔賽-儀器儀表制造工樣題（學(xué)生組）

2023年全國行業(yè)職業(yè)技能競賽

—第五屆全國智能制造應(yīng)用技術(shù)技能大賽

河南省選拔賽樣題

儀器儀表制造工

（智能制造傳感技術(shù)方向）

學(xué)生組

河南省組委會技術(shù)工作委員會

2023年10月

重要說明

考核時間為180分鐘。

組態(tài)時采用VisualFieldV4.2ECS700控制系統(tǒng)軟件和西

門子TIAPortalstep7V15或V15.1。

該樣題內(nèi)容包括：第一部分：競賽平臺工藝及系統(tǒng)配置簡

介，第二部分：競賽內(nèi)容及要求兩個部分，其中第二部分

包括五個模塊。

考核結(jié)束前每組需要將本組ECS和PLC的組態(tài)文件拷貝至

提供的U盤內(nèi)，考核結(jié)束后提交U盤，在U盤根目錄下建

立指定名稱的文件夾用來存放組態(tài)文件，里面包含ECS和

PLC兩個組態(tài)文件。文件夾命名方式為：第X場+工位號，

如：第一場01工位。

考核期間，請選手使用場地或自帶工具進(jìn)行操作，禁止使

用220V以上電動工具，請大家嚴(yán)格遵守考場紀(jì)律。

1

第一部分：競賽平臺工藝及系統(tǒng)配置簡介

一、工藝簡介

本次考核涉及工藝流程是來自1#計量罐V101的原料1

經(jīng)1#計量罐計量流量后連續(xù)進(jìn)入攪拌罐，來自2#計量罐V102

的原料2經(jīng)2#計量罐V102計量流量后連續(xù)進(jìn)入攪拌罐R101

（原料2也可實現(xiàn)稱重后一次性加入攪拌罐R101）。原料3

經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入攪拌罐，三種物料在攪拌罐內(nèi)混合均勻

后，經(jīng)3#輸送泵輸送至冷卻器E102與恒溫水槽來的冷卻水

進(jìn)行換熱，被冷卻至設(shè)定的溫度后至下一個工段。詳細(xì)工藝

流程圖見附件一。

二、系統(tǒng)配置

類型數(shù)量IP地址備注

ECS控制站1172.20.0.2

PLC控制站1172.20.0.10

工程師站1172.20.0.129工程師站（筆記本）

操作員站1172.20.0.130操作員站（觸摸一體機(jī)）

服務(wù)器1172.20.0.254可視化采集盒

三、ECS、PLC硬件配置

名稱型號地址備注

1212C根據(jù)要求設(shè)

西門子PLCPLC自帶的DO通道做連鎖切斷

DC/DC/DC置

西門子AI擴(kuò)展模塊SM1231連鎖信號接收

CPU自帶DO通道DQa連鎖信號信號輸出

通信模塊CM1241RS485通信

主控卡FCU712

模擬信號輸入卡AI713

2

模擬信號輸出卡AO711

數(shù)字信號輸入卡DI711

數(shù)字信號輸出卡DO712

四、I/O測點清單

詳細(xì)測點信息見附件二

3

第二部分：競賽內(nèi)容及要求

模塊一智能儀表安裝與接線

一、任務(wù)說明：

對象平臺計量罐、攪拌罐、預(yù)熱器等主體設(shè)備及管道已

安裝到位，請選手根據(jù)工藝流程和競賽要求完成對象平臺中

的相關(guān)智能儀表及傳感器的安裝，合理布局對象平臺上的儀

表及傳感器線纜，并將所有導(dǎo)線統(tǒng)一匯入對象平臺上的線槽

內(nèi)。大賽開始前請選手對照設(shè)備儀表清單逐一檢查核對設(shè)備

及儀表準(zhǔn)備情況，核對無誤請在設(shè)備耗材單子上簽字確認(rèn)，

有問題及時提出。

二、任務(wù)要求：

1.根據(jù)安裝要求選取合適的儀表及其配件進(jìn)行安裝。

2.儀表及傳感器安裝要牢固，密封良好，無泄漏現(xiàn)象；

3.合理布局現(xiàn)場儀表的導(dǎo)線，所有導(dǎo)線均要匯入安裝

平臺上的網(wǎng)格線槽內(nèi)。

4

模塊二智能控制系統(tǒng)組態(tài)與編程

一、任務(wù)說明：

本環(huán)節(jié)選手需要根據(jù)系統(tǒng)I/O測點清單和操作與設(shè)置要

求在工程師站（筆記本電腦）上進(jìn)行ECS和PLC系統(tǒng)的組態(tài)

和控制算法編寫。要求新建ECS組態(tài)，密碼：admin,組態(tài)文

件命名：“第X場+工位號組態(tài)文件”，依據(jù)當(dāng)前機(jī)柜卡件

排布，填寫卡件機(jī)籠操作記錄；新建PLC組態(tài)文件，命名：

“第X場+工位號PLC組態(tài)文件，CPU和I/O模塊請按照大賽

提供PLC實際型號和訂貨號進(jìn)行選擇。

二、任務(wù)要求：

新建操作小組，命名為“測量與控制系統(tǒng)裝調(diào)項目”，

增加分組、一覽、趨勢和流程圖畫面，用戶授權(quán)用戶列表中

新增工程師和操作員用戶，按要求命名，角色列表中工程師

切換等級為“特權(quán)”，操作員切換等級為“操作員”，具體

要求如下：

1.操作小組配置：

操作小組名稱切換等級備注

工程師特權(quán)

操作員觀察

2.操作畫面設(shè)置：

（1）當(dāng)工程師進(jìn)行監(jiān)控時：

可瀏覽總貌畫面：

頁碼頁描述內(nèi)容

5

1總貌畫面相關(guān)IO點

可瀏覽分組畫面：

頁碼頁描述內(nèi)容

2流量相關(guān)IO點

3壓力相關(guān)IO點

4液位相關(guān)IO點

可瀏覽一覽畫面：

頁碼頁描述內(nèi)容

1一覽畫面相關(guān)IO點

可瀏覽趨勢畫面：

頁碼畫面名內(nèi)容

1趨勢畫面相關(guān)IO點

可瀏覽流程圖畫面：

頁碼頁描述內(nèi)容

1項目流程圖項目流程圖

（2）當(dāng)操作員進(jìn)行監(jiān)控時：

可瀏覽總貌畫面：

頁碼頁描述內(nèi)容

1總貌畫面相關(guān)IO點

可瀏覽流程圖畫面：

頁碼頁描述內(nèi)容

1項目流程圖項目流程圖

4.控制方案設(shè)計

序號控制方案注釋、回路注釋控制方案系統(tǒng)名稱

00攪拌罐比值控制比值控制ECS

02計量罐1液位聯(lián)鎖控制聯(lián)鎖PLC

03計量罐2液位聯(lián)鎖控制聯(lián)鎖PLC

控制方案設(shè)計如上表所示，要求對工藝對象中，計量罐

V101與計量罐V102出口流量進(jìn)行比值控制，按照進(jìn)料流量

為1:2的比例進(jìn)入攪拌罐；當(dāng)計量罐1液位超過30cm時計

量罐1進(jìn)口電磁閥關(guān)閉，當(dāng)計量罐2液位超過30cm時計量

罐2進(jìn)口電磁閥關(guān)閉。

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5.流程圖制作

根據(jù)工藝流程要求繪制流程圖，并添加相關(guān)測點的動態(tài)

數(shù)據(jù)。

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模塊三智能控制系統(tǒng)的運行與調(diào)試

一、任務(wù)說明

本任務(wù)中選手需要完成ECS系統(tǒng)的操作站與控制站之間，

PLC與DCS之間等不同協(xié)議工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的搭建與調(diào)試工作，確

保網(wǎng)絡(luò)通信暢通。選手根據(jù)題目中的控制方案要求，對系統(tǒng)

順序進(jìn)行運行與調(diào)試，系統(tǒng)上電前需要完成相關(guān)測試，判斷

無誤后方可對系統(tǒng)進(jìn)行上電操作。選手在工程師站完成ECS

組態(tài)后需要發(fā)布到操作員站上，以操作員身份登錄系統(tǒng)，并

進(jìn)行系統(tǒng)運行與調(diào)試。調(diào)試完成后需要填寫任務(wù)記錄單。

二、任務(wù)要求

1.根據(jù)任務(wù)要求，完成現(xiàn)場工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的搭建

2.控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置

檢查ECS控制站、操作員站和PLC的IP地址，確認(rèn)網(wǎng)

絡(luò)聯(lián)通

3.ECS和PLC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)搭建與調(diào)試

對DCS和PLC控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行搭建，并進(jìn)行通訊測試，確

保網(wǎng)絡(luò)通訊暢通。

4.正確使用工具進(jìn)行系統(tǒng)上電測試

線路測試無誤后，對控制柜上電進(jìn)行測試，填寫系統(tǒng)上

電測試表（注意：選手進(jìn)行上電測試操作前，請示意裁判后

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再進(jìn)行操作）

5.對各智能儀表及傳感器信號進(jìn)行測試

系統(tǒng)上電后，逐一檢查各智能儀表供電及信號傳輸情

況，確保儀表供電正常，信號暢通。

6.對ECS、PLC系統(tǒng)各安全聯(lián)鎖系統(tǒng)進(jìn)行測試

（1）測試各回路電動調(diào)節(jié)閥動作是否正常。

（2）測試計量罐1液位聯(lián)鎖控制功能是否正常。

（3）測試計量罐2液位聯(lián)鎖控制功能是否正常。

（4）測試攪拌罐罐體液位柱狀圖動畫效果顯示是否正

常。

（5）測試液位、流量等動態(tài)數(shù)據(jù)顯示是否正常。

4.按照大賽要求對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和運行

（1）按照所工藝流程開啟或關(guān)閉裝置上的閥門。

（2）示意裁判檢查閥門開關(guān)狀態(tài)，無誤后，裝置可以

投入運行。

5.進(jìn)行圖紙打印和參數(shù)標(biāo)注

根據(jù)控制要求，打印比值控制參數(shù)曲線，并進(jìn)行相關(guān)參

數(shù)標(biāo)注。

6.系統(tǒng)停運，設(shè)備復(fù)位

（1）將DCS及PLC組態(tài)文件以“第X場+工位號”命名，

拷貝到U盤中，U盤上交給裁判員，系統(tǒng)停運。

（2）將填寫好的任務(wù)記錄單、手繪圖紙及打印并標(biāo)注

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的圖紙交于裁判員，整理現(xiàn)場，經(jīng)裁判員同意后，參賽選手

離場。

（3）系統(tǒng)停運，設(shè)備復(fù)位，按要求停運現(xiàn)場儀表及設(shè)

備，控制柜斷電。

（4）整理工具及耗材，打掃場地衛(wèi)生。

（5）安全文明比賽，禁止帶電操作。

模塊四生產(chǎn)過程可視化與遠(yuǎn)程監(jiān)控

一、任務(wù)說明

本任務(wù)中選手需要根據(jù)任務(wù)書給定的任務(wù)要求，實現(xiàn)生

產(chǎn)過程運行狀態(tài)、數(shù)據(jù)采集和分析處理、智能自適應(yīng)性流程

自動化系統(tǒng)的可視化與遠(yuǎn)程監(jiān)控。完成運行狀態(tài)可視化配

置，消除危險監(jiān)控盲區(qū)。

二、任務(wù)要求

1.工藝流程可視化配置與監(jiān)控

在可視化配置界面中正確配置，能夠?qū)崿F(xiàn)將工藝流程系

統(tǒng)正常顯示于顯示屏?？梢暬缑娌季趾侠?、美觀、大方。

2.工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集統(tǒng)計可視化配置與監(jiān)控

在可視化配置界面中正確配置能耗數(shù)據(jù)，能夠在生產(chǎn)過

程可視化平臺顯示屏中顯示總電能、電壓、電流數(shù)據(jù)，可視

化界面布局合理、美觀、大方。

10

附件一：工藝流程圖

第11頁

附件二：I/O測點清單

序號位號描述量程范圍信號類別調(diào)試備注卡件號接線端子位置

ESC-700

一、模擬量輸入

1FIQ1011#計量罐出口流量0-25L/min電流(4mA～20mA)

2TI102預(yù)熱器出口溫度0-120℃電流(4mA～20mA)

3TI103冷卻器出口溫度0-100℃電流(4mA～20mA)

4LI103攪拌罐液位0-40cm電流(4mA～20mA)

5LI1011#計量罐液位0-100cm電流(4mA～20mA)AI713

6LI1022#計量罐液位0-100cm電流(4mA～20mA)

7FI102預(yù)熱器出口流量0-25L/min電流(4mA～20mA)

8FI1032#計量罐出口流量0-25L/min電流(4mA～20mA)

9WI1012#計量罐稱重傳感器0-20kg電流(4mA～20mA)

二、模擬量輸出

1AVC1預(yù)熱器料液溫度控制0-100%電流(4mA～20mA)

2FV1011#計量罐出口流量調(diào)節(jié)閥0-100%電流(4mA～20mA)

3FV102預(yù)熱器出口流量調(diào)節(jié)閥0-100%電流(4mA～20mA)AO711

4FV1032#計量罐出口流量調(diào)節(jié)閥0-100%電流(4mA～20mA)

5LV103攪拌釜液位調(diào)節(jié)閥0-100%電流(4mA～20mA)

第12頁

6TV103冷卻器出口溫度調(diào)節(jié)閥0-100%電流(4mA～20mA)

三、數(shù)字量輸入

1AM-LC就地/遠(yuǎn)傳切換開關(guān)狀態(tài)開關(guān)量輸入無源觸點

2HZ101-S預(yù)熱器加熱狀態(tài)開關(guān)量輸入無源觸點

3P101-S輸送泵1狀態(tài)開關(guān)量輸入無源觸點

4P102-S輸送泵2狀態(tài)開關(guān)量輸入無源觸點

5P103-S輸送泵3狀態(tài)開關(guān)量輸入無源觸點DI711

6M101-S攪拌電機(jī)電源狀態(tài)開關(guān)量輸入無源觸點

1#計量罐進(jìn)口切斷閥開關(guān)

7SV101-S開關(guān)量輸入無源觸點

狀態(tài)

2#計量罐進(jìn)口切斷閥開關(guān)

8SV102-S開關(guān)量輸入無源觸點

狀態(tài)

四、數(shù)字量輸出

1HZ101-O預(yù)熱器加熱啟動開關(guān)量輸出無源觸點

2HZ101-C預(yù)熱器加熱停止開關(guān)量輸出無源觸點

3P101-O輸送泵1啟動開關(guān)量輸出無源觸點

4P101-C輸送泵1停止開關(guān)量輸出無源觸點DI712

5P102-O輸送泵2啟動開關(guān)量輸出無源觸點

6P102-C輸送泵2停止開關(guān)量輸出無源觸點

7P103-O輸送泵3啟動開關(guān)量輸出無源觸點

第13頁

8P103-C輸送泵3停止開關(guān)量輸出無源觸點

9SV103-OC2#計量罐出口切斷閥開關(guān)開關(guān)量輸出無源觸點

PLC-1200

一、PLC模擬量輸入