2016年現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試”賽題B題

1、201奔全國職業(yè)院校技能大賽現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試（B題）工作任務(wù)書（總時(shí)間：240分鐘）場(chǎng)次號(hào)工位號(hào)注意事項(xiàng)一、本任務(wù)書共14頁，如出現(xiàn)缺頁、字跡不清等問題，請(qǐng)及時(shí)向裁判示意，進(jìn)行任務(wù)書的更換。二、在完成工作任務(wù)的全過程中，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（GB50254-9驗(yàn)收。三、不得擅白更改設(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，須經(jīng)設(shè)計(jì)人員（賽場(chǎng)評(píng)委）同意后方可修改。四、競賽過程中，參賽選手認(rèn)定競賽設(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)3分；若因人為操作

2、損壞器件，酌情扣5-10分；后果嚴(yán)重者（如導(dǎo)致PLG變頻器、伺服等燒壞），本次競賽成績計(jì)0分。五、所編PLG觸摸屏等程序必須保存到計(jì)算機(jī)的“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)。六、參賽選手在完成工作任務(wù)的過程中，不得在任何地方標(biāo)注學(xué)校名稱、選手姓名等信息。七、比賽結(jié)束后，參賽選手需要將任務(wù)書以及現(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)。請(qǐng)按要求在4個(gè)小時(shí)內(nèi)完成以下工作任務(wù)：一、按“平面?zhèn)}庫系統(tǒng)”控制要求，設(shè)計(jì)電氣控制原理圖，制定相應(yīng)的I/O分配表，并按圖完成器件選型計(jì)算、器件安裝、電路連接（含主電路）和相關(guān)元件參數(shù)設(shè)置。二、按“平面?zhèn)}庫系統(tǒng)”控制要求，編寫P

3、LC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。三、根據(jù)賽場(chǎng)設(shè)備上所提供的故障考核裝置，參考X62W洗床電氣原理圖，排除機(jī)床電氣控制電路板上所設(shè)置的故障，使該電路能正常工作，同時(shí)完成維修工作票。本次工作任務(wù)請(qǐng)?jiān)赮L-158GA1型現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試實(shí)訓(xùn)考核裝置上完成，該裝置的結(jié)構(gòu)介紹及使用方法請(qǐng)參考用戶說明書。操作過程中，須遵守安全操作規(guī)程和職業(yè)素養(yǎng)要求的相關(guān)規(guī)定。平面?zhèn)}庫控制系統(tǒng)一、系統(tǒng)運(yùn)行說明某平面?zhèn)}庫的結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)（其主要由）傳送帶、機(jī)器手、運(yùn)料小車、推料氣缸和一套平面?zhèn)}庫等組成。SQ14運(yùn)料小車貨物類型檢測(cè)傳感器圖1平面?zhèn)}庫結(jié)構(gòu)圖

4、平面?zhèn)}庫系統(tǒng)的運(yùn)行過程如下：開始運(yùn)行時(shí)，人工將貨物從進(jìn)貨區(qū)放至傳送帶1上，當(dāng)SQ1檢測(cè)到貨物之后，由電機(jī)M1帶動(dòng)傳送帶1將貨物運(yùn)送至SQ2位置，期間需要對(duì)貨物類型進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)貨物類型檢測(cè)到的結(jié)果（用控制柜正面的010V電壓模擬貨物類型），將貨物分成A、B、C三種（04V為A貨，47V為B貨，710V為C貨）；由機(jī)械手臂抓起貨物，并根據(jù)貨物類型檢測(cè)結(jié)果決定將貨物放至運(yùn)料小車或者傳送帶2;平面?zhèn)}庫包括三個(gè)倉位，運(yùn)動(dòng)送料小車將貨物運(yùn)送至相應(yīng)的倉位后，小車上的氣缸將貨物推進(jìn)倉位。送料小車的初始位置在SQ12處的倉位。如圖1所示，每個(gè)倉位配有一個(gè)位置檢測(cè)傳感器（SQ11SQ13，且每一個(gè)倉位存放貨物的

5、順序需按照A、B、C的順序依次存放，送料小車應(yīng)按照從左往右（倉位1-倉位2-倉位3）的順序進(jìn)行送料；如果貨物類型檢測(cè)傳感器檢測(cè)到的貨物不滿足各個(gè)倉位存放貨物的要求，由機(jī)械手將該貨物抓取后送至傳送帶2送回返貨區(qū)。平面?zhèn)}庫控制系統(tǒng)主要由以下電氣控制回路組成：傳送帶1由電機(jī)M1驅(qū)動(dòng)【M1為三相異步電機(jī)，只進(jìn)行單向正轉(zhuǎn)運(yùn)行，要求能進(jìn)行Y-降壓起動(dòng)，起動(dòng)時(shí)間為3秒，并且需要設(shè)有過載保護(hù)，熱繼電器的整定電流設(shè)置為0.4A】；機(jī)器手底盤旋轉(zhuǎn)由電機(jī)M2驅(qū)動(dòng)【M2為伺服電機(jī)，要求伺服電機(jī)能進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)，伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)則機(jī)械手底盤向左旋轉(zhuǎn)，伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)則機(jī)械手底盤向右旋轉(zhuǎn)；伺服電機(jī)參數(shù)設(shè)置如下：伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周需要

6、1000個(gè)脈沖，伺服電機(jī)通過齒輪減速器帶動(dòng)機(jī)械手底盤旋轉(zhuǎn)，減速比為24:1】；送料小車由電機(jī)M3驅(qū)動(dòng)【M3為步進(jìn)電機(jī)，要求步進(jìn)電機(jī)能進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)，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，已知直線導(dǎo)軌的螺距為4mm，并使用旋轉(zhuǎn)編碼器對(duì)小車位置進(jìn)行檢測(cè)】；傳送帶2由電機(jī)M4驅(qū)動(dòng)【M4為三相異步電機(jī)，由變頻器驅(qū)動(dòng)，要求變頻器速度由PLC輸出模擬量電壓進(jìn)行給定，已知傳送帶2的速度v與變頻器的運(yùn)行頻率f之間的關(guān)系為：v=0.2Xf,傳送帶2的速度需要從觸摸屏設(shè)定，M4從0mm/s加速到5mm/s需要用時(shí)1秒，從5mm/s減速到0mm/s需要用時(shí)0.5秒】。機(jī)械手夾緊氣缸YV1、小車上推

7、料氣缸YV2由PLC數(shù)字量輸出點(diǎn)控制，機(jī)械手夾緊氣缸置位則夾緊，復(fù)位則松開；推料氣缸置位則推出，復(fù)位則返回。系統(tǒng)輸入應(yīng)包含以下各點(diǎn)：傳送帶1、2的位置傳感器SQ1SQ4（使用控制柜正面的行程開關(guān)模擬）；送料電動(dòng)機(jī)M3位置檢測(cè)傳感器SQ11、SQ12、SQ13，左右極限位保護(hù)傳感器SQ14和SQ15,編碼器（雙相計(jì)數(shù)）；調(diào)試/白動(dòng)運(yùn)行模式切換開關(guān)（用控制柜正面SA1模擬），調(diào)試啟動(dòng)按鈕SB4、調(diào)試停止按鈕SB1,白動(dòng)運(yùn)行啟動(dòng)按鈕SB5、白動(dòng)運(yùn)行停止按鈕SB2,貨物類型確認(rèn)按鈕SB3（所有按鈕SB請(qǐng)使用控制柜正面元件）和急停按鈕（由控制柜正面的SA2模擬）。貨物檢測(cè)傳感器SQ16（用控制柜正面的S

8、A3來模擬，SA3位于右檔位時(shí)代表傳感器有信號(hào)），推料氣缸動(dòng)作過程用延時(shí)3秒代替；由鉗電阻模擬電機(jī)M1的溫度，由溫控器顯示溫度，溫控器輸出接點(diǎn)給PLC。系統(tǒng)的輸出指示燈應(yīng)該包含：系統(tǒng)停止指示燈（紅燈HL1）、系統(tǒng)調(diào)試指示燈（紅燈HL2）、系統(tǒng)運(yùn)行指示燈（綠燈HL4）。所有的指示燈請(qǐng)使用控制柜正面元件。二、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求1、本系統(tǒng)使用三臺(tái)PLC，網(wǎng)絡(luò)指定QCPU/S7-300/S7-1500為主站，2臺(tái)FX3U/S7-200Smart/S7-1200為從站，分別以CC_Link或工業(yè)以太網(wǎng)的形式組網(wǎng)。具體配置見表1。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

9、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(jī)）。3、電機(jī)控制、部分I/O、HMI與PLC組合分配方案見表1,其余白行定義。表1PLC、HMI及I/O配置方案二菱Q+FX3U系列方案西門子S7-300+S7-200Smart方案西門子S7-1500+S7-1200方案HMI、YV1、YV2Q00UCPUCPU314C-2PN/DPCPU1511-1PNM1、M4、FX3U-32MRS7-200SmartCPU1212CSA1SA36ES7288-1SR40-0AA06ES7212-1BE40-0XB0M2、M3、SB1SB5、FX3U-32

10、MTS7-200Smart6ES7288-1ST30-0AA0CPU1212C6ES7212-1AE40-0XB04、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）。把系統(tǒng)電氣原理圖、各PLC的I/O接線圖在標(biāo)準(zhǔn)圖紙上，并填寫I/O分配表，在“設(shè)計(jì)”欄中填入選手工位號(hào)，在“制圖”欄中填入PLC品牌型號(hào)。5、本次工作任務(wù)中用到的主要器件（如各個(gè)PLC和變頻器）已安裝好，部分線路也已經(jīng)安裝好（參見實(shí)物），選手不得擅白更改設(shè)備中已有器件的位置和線路。其余器件的安裝位置請(qǐng)白行定義。三、系統(tǒng)控制要求平面?zhèn)}庫系統(tǒng)設(shè)備設(shè)有兩種工作模式，模式一：調(diào)試模式；模式二

11、：白動(dòng)運(yùn)行模式。系統(tǒng)工作模式由運(yùn)行模式切換開關(guān)SA1（控制柜反面）選取。設(shè)備上電后觸摸屏首先進(jìn)入登錄畫面?？刂乒裾娴募t色指示燈HL1以0.5Hz頻率閃爍點(diǎn)亮，表示系統(tǒng)上電。若連續(xù)15秒未對(duì)觸摸屏進(jìn)行任何操作，則觸摸屏白動(dòng)進(jìn)入待機(jī)畫面，即屏幕進(jìn)入休眠狀態(tài)，直到再次點(diǎn)擊觸摸屏。1、觸摸屏登錄畫面要求登錄畫面如圖2所示。點(diǎn)擊“用戶登錄”按鈕，彈出用戶登錄窗口如圖3所示，登錄畫面中用戶名為admin,密碼為123。如輸入有錯(cuò)，畫面上應(yīng)彈出“密碼輸入錯(cuò)誤，是否重新輸入”的提示框，點(diǎn)擊提示框中的“是”，用戶可重新登錄，點(diǎn)擊提示框中的“否”，返回登錄畫面。點(diǎn)擊“重新啟動(dòng)”按鈕，觸摸屏重新啟動(dòng)進(jìn)入登錄畫面。

12、登錄后系統(tǒng)白動(dòng)進(jìn)入相應(yīng)畫面：當(dāng)SA1在左擋位時(shí)，畫面進(jìn)入“調(diào)試模式”；當(dāng)SA1在右擋位時(shí)，畫面進(jìn)入“白動(dòng)運(yùn)行模式”。系統(tǒng)要求進(jìn)入白動(dòng)運(yùn)行模式之前，需首先進(jìn)行調(diào)試登錄畫面12gA5tTaa&機(jī)械手底盤逮匿度/?送161小年速度mni/3傳送帶2逸度mn/s倉位1倉位2色位3ABC返回調(diào)試界而倉庫顯示區(qū),美田1美團(tuán)W關(guān)313J曲關(guān)閉設(shè)定區(qū)圖6白動(dòng)運(yùn)行模式參考畫面平面?zhèn)}庫白動(dòng)運(yùn)行時(shí)工藝流程與控制要求:（1）系統(tǒng)初始化狀態(tài)小車處于原點(diǎn)（中間位置SQ12），小車內(nèi)無貨物（SQ16檢測(cè)），機(jī)器手處于原始位置。（2）運(yùn)行操作 按下白動(dòng)運(yùn)行啟動(dòng)按鈕SB5,系統(tǒng)開始運(yùn)行，指示燈HL4長亮； 上貨與分揀工作流程：

13、將貨物從進(jìn)貨區(qū)放至傳送帶1,當(dāng)SQ1檢測(cè)到貨物時(shí)，電機(jī)M1開始降壓起動(dòng)；貨物經(jīng)由傳送帶1被送至SQ2處，期間經(jīng)過貨物類型傳感器時(shí)，觸摸屏中顯示貨物類型傳感器電壓值，按下按鈕SB3,則確認(rèn)貨物類型，并在觸摸屏上顯示；當(dāng)SQ2檢測(cè)到貨物時(shí)，電機(jī)M1停止；然后等待3秒，期間機(jī)械手將貨物抓起，根據(jù)入庫存放規(guī)則決定將貨物抓放至送料小車或者是傳送帶2; 入庫存放規(guī)則：每個(gè)倉位存放貨物的順序?yàn)椋阂来未嫒階、B、C、A、B、C.;選擇倉位的順序?yàn)椋簜}位1、倉位2、倉位3,放滿為止；每個(gè)倉位最多放6個(gè)貨物；檢測(cè)到的貨物不滿足上述入庫存放規(guī)則，由機(jī)械手將該貨物抓取至傳送帶2送回返貨區(qū)。 入庫工作流程：系統(tǒng)初始狀態(tài)

14、下，所有倉位都無貨，則若第一個(gè)貨物經(jīng)由貨物類型檢測(cè)傳感器檢測(cè)為A類貨物，當(dāng)M1電機(jī)停止后，等待3秒（期間機(jī)械手將貨物夾起），然后機(jī)械手底盤向左旋轉(zhuǎn)0C角度（0C的值取“調(diào)試模式”下的設(shè)定值），旋轉(zhuǎn)到位后再等待3秒（期間機(jī)械手將貨物放至在送料小車上）；當(dāng)小車上的貨物檢測(cè)傳感器SQ16檢測(cè)到信號(hào)時(shí)，等待3秒（期間機(jī)械手臂提起），然后機(jī)械手底盤向右旋轉(zhuǎn)a角度回原位，同時(shí)送料小車向左行駛將貨物送至SQ11（倉位1）,至V達(dá)SQ11位置時(shí)，再等待3秒（表示推料氣缸已動(dòng)作將貨物推送至倉位），此時(shí)觸摸屏中倉位1中的A貨物數(shù)量變成1;然后送料小車向右行駛返回至初始位置SQ12處。若第二個(gè)貨物被檢測(cè)是A類貨物時(shí)

15、，則按照以上流程將貨物放至送料小車，再由送料小車將該貨物送至SQ12（倉位2）存放。若第二個(gè)貨物被檢測(cè)是B類貨物時(shí)，則按照以上流程將貨物放至送料小車，再由送料小車將該貨物送至SQ11（倉位1）存放。若第二個(gè)貨物是C類貨物，則機(jī)械手將貨物夾起并向右旋轉(zhuǎn)6角度（6的值取“調(diào)試模式”下的設(shè)定值），將貨物放至在SQ3處，傳送帶2電機(jī)M4啟動(dòng)運(yùn)行，將該貨物送回至返貨區(qū)，SQ4動(dòng)作，傳送帶2電機(jī)M4停止。以此類推，直至所有倉位裝滿。 觸摸屏中“倉位關(guān)閉設(shè)定”：工作過程中，可以在觸摸屏“倉位關(guān)閉設(shè)定區(qū)”，任意關(guān)閉倉位1、倉位2、倉位3,此時(shí)將影響送料小車的送料順序；例如目前倉位1有A、B、C貨物各一個(gè)，倉位

16、2有A、B貨物各一個(gè)，倉位3有A貨一個(gè)。工作過程中將倉位2關(guān)閉，若下一次檢測(cè)為A類貨物時(shí)，則貨物存入倉位1;若下一次檢測(cè)為B類貨物時(shí)，則貨物存入倉位3;則下一次檢測(cè)為C類貨物時(shí)，該C貨將被運(yùn)送至返貨區(qū)。（3）停止操作a）按下控制柜正面紅色停止按鈕SB2,系統(tǒng)完成一個(gè)動(dòng)作周期后停止運(yùn)行。且當(dāng)系統(tǒng)停止后再次按下啟動(dòng)按鈕SB5時(shí)，系統(tǒng)從上次運(yùn)行記錄的位置開始運(yùn)行。b）系統(tǒng)發(fā)生急停事件，按下急停按鈕時(shí)（用SA2模擬實(shí)現(xiàn)，即SA2被切斷），系統(tǒng)立即停止。急停恢復(fù)后（SA2被接通），再次按下SB5,系統(tǒng)白動(dòng)從急停之前狀態(tài)啟動(dòng)運(yùn)行。c）已知每個(gè)倉位最多存放6個(gè)貨物，即A、B、C、A、B、C,當(dāng)所有倉位都滿倉時(shí)，系統(tǒng)停止運(yùn)行。（4）送料過程的動(dòng)作要求連貫，執(zhí)行動(dòng)作要求順序執(zhí)行，運(yùn)行過程不允許出現(xiàn)硬件沖突。（5）系統(tǒng)狀態(tài)顯