GZ016 工業(yè)網絡智能控制與維護賽項（學生賽）賽題第10套-2023年全國職業(yè)院校技能大賽擬設賽項賽題

7/11全國職業(yè)院校技能大賽競賽任務書賽題十賽項名稱：工業(yè)網絡智能控制與維護英文名稱：IntelligentControlandMaintenanceofIndustrialNetworks賽項組別：高等職業(yè)教育（學生賽）賽項編號：GZ016

2023年全國職業(yè)院校技能大賽高職組“工業(yè)網絡智能控制與維護”賽項（學生賽）賽題十選手須知：1.任務書共11頁，如出現(xiàn)任務書缺頁、字跡不清等問題，請及時向裁判申請更換任務書。2.競賽過程配有兩臺編程計算機，參考資料（使用手冊、使用說明書、IO變量表）以.pdf格式放置在“E:\模塊一\參考資料”文件夾下。3.參賽團隊應在3小時內完成任務書規(guī)定內容；選手在競賽過程中創(chuàng)建的程序文件必須存儲到“D:\模塊一\賽位號”文件夾下，未存儲到指定位置的運行記錄或程序文件均不予給分。4.選手提交的試卷不得出現(xiàn)學校、姓名等與身份有關的信息，否則成績無效。5.每一個任務的初始狀態(tài)和具體測試要求根據(jù)評判要求在開賽時、任務評分前或任務評分時給定。6.在完成任務過程中，請及時保存程序及數(shù)據(jù)。競賽場次：第場賽位號：第號平臺概述1.平臺建設背景隨計算機科學技術、先進智能控制技術以及網絡通信技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的工業(yè)控制領域正受到先進科學技術的沖擊，傳統(tǒng)的工業(yè)控制技術已經逐漸地被工業(yè)網絡智能控制技術所替代。智能化、網絡化和集成化特征明顯，工業(yè)網絡智能控制拓展了工業(yè)控制的發(fā)展空間，帶來新的發(fā)展機遇。工業(yè)網絡智能控制與維護平臺，面向裝備制造業(yè)重點領域，支撐智能制造網絡搭建與維護、智能制造控制系統(tǒng)安裝調試與維護維修、智能制造工程技術、工業(yè)網絡集成、智能制造單元集成應用等崗位的核心技術技能的人才培養(yǎng)和能工巧匠的選拔。2.平臺主要組成平臺主要包含工業(yè)防火墻、環(huán)網三層交換機、環(huán)網二層交換機、工業(yè)交換機、無線客戶端及接入點、邊緣計算網關、協(xié)議轉換網關、工業(yè)云平臺、無線移動客戶端、多種類型工業(yè)傳感器、伺服控制器、機械手臂、PLC、觸摸屏、虛擬仿真軟件等組成。3.平臺功能（1）多種形式的工業(yè)網絡架構設計、搭建與驗證（2）基于虛擬仿真軟件的仿真測試、虛實結合、效率優(yōu)化（3）智能化產線的供料、裝配、檢測、分揀、搬移、倉儲等工作任務流程執(zhí)行、數(shù)據(jù)采集及可視化（4）基于工業(yè)云平臺的遠程智能運維功能要求賽項以某顆粒物料生產包裝智能生產線的工業(yè)網絡智能控制與維護為背景，采用工業(yè)網絡、智能控制和數(shù)據(jù)采集等技術完成工業(yè)網絡智能產線的集成調試與維護。該平臺能夠實現(xiàn)系統(tǒng)工業(yè)網絡方案設計，完成工業(yè)網絡設備選型、網絡拓撲圖繪制、IP地址表編寫；平臺能實現(xiàn)工業(yè)網絡組網搭建與測試，能對系統(tǒng)的工業(yè)網絡關鍵設備進行安裝、接線、參數(shù)配置及測試；平臺能實現(xiàn)系統(tǒng)虛擬仿真設計與調試，完成系統(tǒng)的供料、裝配、檢測、分揀、搬移、倉儲等進行仿真、調試、測試；該平臺能夠完成物理平臺的供料、裝配、檢測、分揀、搬移、倉儲等單元的程序控制、調試及整條產線的聯(lián)調，符合智能產線的產品生產；該物理平臺能夠實現(xiàn)系統(tǒng)的智能運維，可完成關鍵設備載體的數(shù)據(jù)采集與分析、遠程運維與管理。賽題內容模塊一：工業(yè)網絡智能控制與維護系統(tǒng)設計、仿真和物理系統(tǒng)的安裝、組網與參數(shù)設置根據(jù)客戶基于工業(yè)網絡數(shù)字化運維的需求，需在原有網絡架構基礎上增加工業(yè)網絡設備，為數(shù)據(jù)的采集與傳輸打造穩(wěn)定高效的網絡環(huán)境。請按照上述要求完成工業(yè)網絡設備選型、網絡拓撲圖繪制、IP地址表編寫。任務1系統(tǒng)工業(yè)網絡方案設計根據(jù)任務需求設計系統(tǒng)方案，填寫設計方案要素表，包括主要元件的選型、功能描述和位置布局，完成后填寫設備選型設計表。表1系統(tǒng)元器件選型設計表序號設備名稱選用型號功能描述位置布局任務2網絡拓撲圖繪制根據(jù)任務要求，按照網絡地址規(guī)劃表中各功能網絡的結構原理，使用繪圖軟件完成工業(yè)網絡控制系統(tǒng)網絡拓撲圖的繪制；并生成PDF版本，以“賽位號+網絡拓撲圖”為文件名，保存在“D:\模塊一\賽位號”文件夾下。任務3IP地址表編寫根據(jù)系統(tǒng)網絡結構原理，將各網絡設備劃分到不同功能網絡中；請按照功能網絡完成各網絡設備的IP地址規(guī)劃，將IP地址規(guī)劃結構填入網絡地址規(guī)劃表中。表2系統(tǒng)IP地址分配表序號設備名稱IP地址12345678910任務4工業(yè)網絡組網搭建與測試在采集設備數(shù)據(jù)的工作中，搭建工業(yè)網絡以滿足數(shù)據(jù)流通的物理層需求；請完成工業(yè)網絡選型設備的安裝接線、網線制作、網絡關鍵設備參數(shù)設置等工作。1.工業(yè)網絡智能控制系統(tǒng)的工業(yè)網絡關鍵設備安裝與測試（1）工業(yè)網絡關鍵設備安裝：根據(jù)電氣布局標準及實際安裝空間，完成通訊模塊和智能傳感器設備的安裝。（2）工業(yè)網絡關鍵設備接線：通訊模塊和智能傳感器設備安裝完成后，根據(jù)各自設備手冊，完成設備的安裝接線，使設備上電后能正常工作。（3）網線制作：根據(jù)T568B網線制作標準，完成通訊模塊到交換機的網線制作，并使用網線測試工具進行信號聯(lián)通性測試。2.工業(yè)網絡智能控制系統(tǒng)的工業(yè)網絡關鍵設備參數(shù)設置（1）三層交換機VLAN配置：根據(jù)網絡地址規(guī)劃表中各種功能網絡的要求，在三層交換機中完成不同網絡的功能劃分，實現(xiàn)不同網絡間的互聯(lián)互通。（2）通訊模塊參數(shù)配置：根據(jù)任務要求完成通訊模塊采集智能傳感器參數(shù)配置，并通過PLC、HMI程序編寫，使實時環(huán)境數(shù)據(jù)在HMI界面上顯示。任務5工業(yè)網絡智能控制系統(tǒng)虛擬仿真設計與調試1.工業(yè)網絡智能控制系統(tǒng)模型仿真設計根據(jù)競賽平臺中實物布局完成自動供料單元（供料模塊、機械手搬運模塊、掃碼器模塊）和智能分揀單元（傳輸模塊、旋轉料倉A模塊、旋轉料倉B模塊、掃碼器模塊）的虛擬場景中模型設計。模型中各模塊與實物布局一一對應，根據(jù)競賽平臺中模塊擺放位置調整模塊布局，使其與競賽平臺中的位置保持一致（要求模型尺寸與實際尺寸偏差小于5mm）。2.自動供料單元仿真程序設計與手動調試基于裝配結構，定義機電對象、信號，并將信號映射到PLC中，制作HMI畫面，通過操作HMI控制自動供料單元模型完成手動測試功能。功能測試：按下“推料盒控制”按鈕后，模型中料盒供料氣缸伸出，再次按下此按鈕供料氣缸縮回。按下“升降控制”按鈕后，模型中升降氣缸伸出，再次按下此按鈕升降氣缸縮回。按住“手動左行”按鈕后，模型中搬運機械手左行，松開此按鈕搬運機械手停止。按住“手動右行”按鈕后，模型中搬運機械手右行，松開此按鈕搬運機械手停止。按下“手動回原點”按鈕，模型中機械手自動回到原點，并從HMI顯示伺服當前位置為“0.0”或者“0.00”。操作HMI按鈕使模型中真空吸盤接觸料盒，按下“吸盤控制”按鈕后，物料被吸附到真空吸盤上，升降氣缸升起物料隨之上升，再次按下按鈕物料隨重力掉落。3.智能分揀單元仿真程序設計與手動調試基于裝配結構，定義機電對象、信號，并將信號映射到PLC中，制作HMI畫面，通過操作HMI控制智能分揀單元模型完成手動測試功能。測試準備：在傳輸帶上放置料盒以此反應傳輸帶運動狀態(tài)。功能測試：按住“手動左行”按鈕后，模型中傳輸帶上的料盒左行，松開此按鈕料盒停止。按住“手動右行”按鈕后，模型中傳輸帶上的料盒右行，松開此按鈕料盒停止。按下“手動回原點”按鈕后，模型中傳輸帶自動回到原點，并從HMI顯示伺服當前位置為“0.0”或者“0.00”。4.工業(yè)網絡智能控制系統(tǒng)虛擬調試編寫PLC和HMI程序，在HMI中下發(fā)訂單信息，實現(xiàn)模型中自動供料和智能分揀單元的自動運行。訂單信息如下：序號下單模式配料1數(shù)量配料2數(shù)量倉位選擇1HMI23-具體流程要求如下：（自動運行開始后，選手不能干預運行流程）自動運行流程：訂單下發(fā)后，模型中料盒供料氣缸推出盒子到取料位，搬運機械手到取料位置進行取料；取料完成后，搬運機械手將料盒搬運到智能分揀單元；料盒到達后，智能分揀單元對應的擋料機構動作，料盒被輸送到裝料位置裝料；裝載完成后，將底盒移動到掃碼位置，延時2s后再次移動到末端，流程結束。模塊二、工業(yè)網絡智能控制系統(tǒng)調試與智能運維任務1工業(yè)網絡智能控制系統(tǒng)編程與調試1.工業(yè)網絡智能控制系統(tǒng)編程和調試（1）伺服驅動器編程調試：根據(jù)任務要求完成伺服2-1參數(shù)配置和PLC、HMI程序編寫；在HMI中通過“手動正轉”和“手動反轉”按鈕，能控制伺服電機2-1點動運動。（2）掃碼器編程調試：根據(jù)任務要求完成掃碼器2-1參數(shù)配置和PLC、HMI程序編寫；手動放置料盒至掃碼位置，在HMI中顯示料盒條形碼數(shù)據(jù)。（3）機器人編程調試：根據(jù)任務要求完成工業(yè)機器人參數(shù)配置和PLC、HMI程序編寫；在HMI中實時顯示工業(yè)機器人各關節(jié)數(shù)據(jù)。2.裝配檢測單元的程序編寫與調試編寫PLC和HMI程序，通過操作HMI控制智能分揀單元完成手動測試。功能測試：按下“取盒底伸縮控制”按鈕后，裝配檢測單元中取盒底伸縮氣缸伸出，再次按下此按鈕取盒底伸縮氣缸縮回。按下“滑臺控制”按鈕后，裝配檢測單元中滑臺氣缸右行，再次按下此按鈕滑臺氣缸左行。按下“夾爪控制”按鈕后，裝配檢測單元中夾爪夾緊，再次按下此按鈕夾爪松開。按下“稱重抬升控制”按鈕后，裝配檢測單元中稱重氣缸上升，再次按下此按鈕稱重氣缸下降。按下“推盒蓋控制”按鈕后，裝配檢測單元中推盒蓋氣缸伸出，再次按下此按鈕推盒蓋氣缸縮回。按下“搬運伸縮控制”按鈕后，裝配檢測單元中搬運伸縮氣缸伸出，再次按下此按鈕搬運伸縮氣缸縮回。按下“搬運升降控制”按鈕后，裝配檢測單元中搬運升降氣缸下降，再次按下此按鈕搬運升降氣缸上升。操作按鈕使真空吸盤接觸盒蓋，按下“盒蓋吸取控制”按鈕后，裝配檢測單元中盒蓋被吸附到真空吸盤上，升降氣缸升起物料隨之上升，再次按下按鈕盒蓋隨重力掉落。3.智能倉儲單元的程序編寫與調試編寫PLC、HMI和工業(yè)機器人程序，通過操作HMI控制智能倉儲單元完成手動測試。功能測試：將料盒放到機器人取料位，在HMI中輸入倉位號（裁判指定）后，按下“倉儲單元流程啟動”按鈕，機器人將料盒搬運到指定倉位（裁判指定；搬運完成后，HMI中對應倉位顯示有料。4.工業(yè)網絡智能控制系統(tǒng)聯(lián)調及優(yōu)化根據(jù)工業(yè)網絡智能控制系統(tǒng)的工藝要求，編寫PLC與MES的數(shù)據(jù)交互程序完成基于MES訂單系統(tǒng)開發(fā)；通過MES訂單系統(tǒng)創(chuàng)建訂單、下發(fā)訂單，實現(xiàn)工業(yè)網絡智能控制系統(tǒng)訂單自動生產。在訂單生產過程中，根據(jù)生成的時序圖和功率曲線圖，對各單元設備運行參數(shù)優(yōu)化，編寫系統(tǒng)優(yōu)化方案，提高工業(yè)網絡智能控制系統(tǒng)工作流程的生產效率;并生成PDF版本，以“賽位號+系統(tǒng)優(yōu)化方案”為文件名，保存在“D:\模塊一\賽位號”文件夾下。具體流程要求如下：（自動運行開始后，選手不能干預運行流程）（1）自動供料單元：自動供料單元接收到訂單信息后，底盒供料模塊推出料盒；掃碼器讀取料盒信息并與訂單信息綁定；搬運機械手將料盒搬運至智能分揀單元。（2）智能分揀單元：料盒到達智能分揀單元后，掃碼器讀取料盒信息；掃碼完成后，輸送帶將料盒輸送至配料位置，并根據(jù)此料盒綁定的訂單信息配料；配料完成后，輸送帶將料盒輸送至機器人抓取位置。（3）裝配檢測單元：料盒到達后，取底盒機構伸出取底盒，同時稱重氣缸上升，取料完成后，滑臺氣缸右移，將底盒搬運到稱重位置進行稱重，1秒后稱重結束，稱重氣缸復位，盒蓋供給裝置將盒蓋推出，由搬運盒蓋裝置進行搬運并完成組裝。（4）智能倉儲單元：組裝完成后，機器人或者機械臂將物料搬運至指定倉位，搬運完成后，機器人移動到HOME點，流程完成。任務2工業(yè)網絡智能控制系統(tǒng)云端遠程運維管理1.工業(yè)網絡智能控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與分析以自動供料單元為例，數(shù)據(jù)管理單元采集自動供料單元設備狀態(tài)（運行狀態(tài)、停止狀態(tài)、復位狀態(tài)、故障狀態(tài)、料倉有無狀態(tài)）通過邊緣計算網關上傳至云平臺，在云平臺的web界面上繪制并展示相關狀態(tài)；數(shù)據(jù)管理單元統(tǒng)計自動供料單元設備運行時間進行數(shù)據(jù)分析，通過邊緣計算網關上傳至云平臺，在云平臺的web界面上生成圖表，當設備運行時間超過維保時間時，進行報警提示，并在APP端顯示相關報警。2.工業(yè)網絡智能控制系統(tǒng)故障診斷與排除智能化產線生產過程中，自動供料單元供料氣缸無法推料，導致產線運行流程無法繼續(xù)進行。（1）通過遠程監(jiān)控程序查找相關故障點并由現(xiàn)場工作人員進行現(xiàn)場確認，排除故障。（2）編寫《故障診斷與排除工作報告》，包括但不限于故障時間、故障描述、故障原因（需附圖說明）、故障解決方案、故障排除結果等，并生成PDF版本，以“賽位號+故障診斷與排除工作報告”為文件名，保存在“D:\模塊二\賽位號”文件夾下。3.工業(yè)網絡智能控制系統(tǒng)預測性維護與運維通過云平臺web界面設置氣缸理論工作壽命，數(shù)據(jù)管理單元采集自動供料單元所有氣缸當前工作次數(shù)。（1）當氣缸工作次數(shù)到達工作壽命的80%時，在web中進行三級預警提示，本地黃色指示燈以0.5HZ頻率閃爍；經現(xiàn)場工作人員確認氣缸工作狀態(tài)良好后，按下復位按鈕消除所有預警信息，設備繼續(xù)正常工作。（2）當氣缸工作次數(shù)到達工作壽命的90%時，在web界面中進行二級預警提示，本地黃色指示燈以1HZ頻率閃爍；經現(xiàn)場工作人員確認氣缸工作狀態(tài)依然良好后，按下復位按鈕消除所有預警信息，設備繼續(xù)正常工作；（3）當氣缸工作次數(shù)到達工作壽命的100%時，在web界面中進行一級預警提示，本地黃色指示燈以2HZ頻率閃爍；現(xiàn)場工作人員進行更換，完成后長按復位按鈕3S消除所有預警，該氣缸當前工作次數(shù)清零，設備繼續(xù)正常工作。任務3競賽總結梳理競賽過程，撰寫競賽總結，并生成PDF版本，以“賽位號+競賽總結”為文件名，保存在“D: