2024年上海高職院校學(xué)生技能大賽工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護(hù)賽項樣題

2024年上海高職院校學(xué)生技能大賽“工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護(hù)”賽項(學(xué)生賽)樣題13.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、I/O變量表)控制、檢測、執(zhí)行和信息管理等單元，每個單元均配有通信接控制單元包括PLC、伺服控制器、遠(yuǎn)程I/O等電氣部件，用于接收來自檢測單元檢測單元主要包括條碼檢測、稱重檢測等產(chǎn)品檢測裝置執(zhí)行單元包括機械手、傳輸帶、氣缸等執(zhí)行元件，能夠網(wǎng)絡(luò)仿真測試和生產(chǎn)管理系統(tǒng)(MES)等軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與生產(chǎn)線系統(tǒng)的設(shè)段實現(xiàn)對生產(chǎn)線系統(tǒng)各功能單元、部件裝置的全流程自動單元實現(xiàn)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)(MES)軟件的信息交互，所有數(shù)據(jù)信息能夠顯示于大屏之輪胎裝配生產(chǎn)線工藝流程參考系統(tǒng)工藝流程如圖1所示A將瓶體推出，步進(jìn)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)瓶體至供料B進(jìn)行料芯裝配；隨后完成高度檢測、視覺號、高度檢測數(shù)據(jù)、稱重數(shù)據(jù)、操作員(工位號)、生產(chǎn)日期(年、月、日),由三軸產(chǎn)品搬產(chǎn)品搬移入庫測視覺B盒蓋裝配供料A圖1系統(tǒng)工藝流程示意圖訂單所需原料包括瓶體4個(帶RFID芯片，不帶內(nèi)襯),“高度合格”料芯4個(不帶RFID芯片),“高度不合格”料芯1個(不帶RFID芯片),“高度合格且有缺陷的”瓶體1個(不帶RFID芯片),瓶蓋4個。任務(wù)一：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護(hù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計表1系統(tǒng)主要電氣元器件選型表功能描述(參考)1采集設(shè)備端傳感器數(shù)據(jù)，上傳數(shù)據(jù)至云平臺、2從站PLC#1采集設(shè)備端傳感器數(shù)據(jù)；接收主站信息；控制執(zhí)行器動作從站PLC#2從站PLC#33防火墻(FW)4組建環(huán)網(wǎng)，劃分VLAN網(wǎng)段，訪問控制列表、實現(xiàn)不同網(wǎng)段互通或限制訪問5實現(xiàn)有線設(shè)備和無線設(shè)備的數(shù)據(jù)交換；連接外部網(wǎng)絡(luò)67智能電表用于采集設(shè)備用電信息8控制交流三相異步電機的動作9寫入訂單信息寫入合格品信息顏色檢測、缺陷檢測，大小檢測、數(shù)量檢測根據(jù)圖2所示的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，繪制拓?fù)鋱D。該拓?fù)鋱D采用環(huán)形組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)關(guān)分別配置在不同網(wǎng)段，具體工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。防火墻防火墻(FW)三層交換機維護(hù)網(wǎng)絡(luò)(PC2)圖2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。拓?fù)鋱D應(yīng)包含使用Profinet(綠色)通訊協(xié)議的所有元件，Profibus-DP(紫色)通訊協(xié)議的遠(yuǎn)程I/O元件、Modbus-RTU(藍(lán)色)通訊協(xié)議的環(huán)境數(shù)據(jù)檢測元件、Modbus-TCP(紅色)通訊協(xié)議的RFID元件、TCP/IP(黑色)通訊協(xié)議的視覺傳感器顏色線條標(biāo)注。將繪制的文件存儲為.pdf格式文件，對系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃(VLAN劃分),VLAN劃分及網(wǎng)關(guān)IP地址分配表如表2所示。結(jié)合表2內(nèi)容，完成網(wǎng)絡(luò)單元設(shè)備的IP地址分配，填寫系統(tǒng)IP地址分配表，如表3所示。將填寫的文件存儲為.pdf格式文件，文件名為“3系統(tǒng)IP地址分配表.pdf”,文件存放在“E:\GZ016+XS+賽位號\”文件夾內(nèi)。(符號)三層交換機#1環(huán)網(wǎng)(結(jié)果填入表3)設(shè)計網(wǎng)絡(luò)自定義計算機#1(PC1)自定義三層交換機#2環(huán)網(wǎng)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)自定義計算機#2(PC2)自定義主站PLC三層交換機#3環(huán)網(wǎng)自定義產(chǎn)線防火墻內(nèi)網(wǎng)表3系統(tǒng)IP地址分配表12計算機#1(PC1)3計算機#2(PC2)4主站PLC5防火墻(FW)GE1端口6防火墻(FW)GE2端口7防火墻(FW)GE3端口8三層交換機#1(SW1)(3,5端口)9三層交換機#2(SW2)(3,5端口)三層交換機#3(SW3)(3,5端口)任務(wù)二：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)虛擬仿真與調(diào)試?yán)▌傮w、碰撞體、運動副等機械屬性和電氣屬性的設(shè)置，建立動作信號，與虛擬PLC根據(jù)競賽平臺的實物布局完成轉(zhuǎn)盤送料機構(gòu)、高度檢測對系統(tǒng)的各單元模型進(jìn)行仿真測試，在相關(guān)軟件內(nèi)使用“運(1)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(2)擋料機構(gòu)(3)三軸線性搬運水平控制機構(gòu)對系統(tǒng)的單元模型分別進(jìn)行單站虛擬調(diào)試(非系統(tǒng)聯(lián)調(diào)仿真),使其按照工藝要求(1)供料A單元：點擊虛擬HMI“供料A單元運行”,完成供料A單元將瓶體由(2)轉(zhuǎn)盤送料單元：點擊虛擬HMI“轉(zhuǎn)盤送料單元運行”,完成轉(zhuǎn)盤將瓶體旋轉(zhuǎn)(3)料塊裝配單元：點擊虛擬HMI“料塊裝配單元運行”,完成料塊裝配的過程。(4)高度檢測單元：點擊虛擬HMI“高度檢測單元運行”,料瓶在高度檢測位置，將相關(guān)設(shè)備采用對應(yīng)的通信接口和線纜進(jìn)行連接，包括工業(yè)線設(shè)備連接、無線通信設(shè)備連接，完成系統(tǒng)組網(wǎng)。安(1)設(shè)備安裝、氣路連接與電氣接線(2)根據(jù)任務(wù)要求按照T568B標(biāo)準(zhǔn)，完成以下網(wǎng)線制作間為自比賽開始1小時后。(1)網(wǎng)絡(luò)層設(shè)置與測試根據(jù)“VLAN劃分及網(wǎng)關(guān)IP地址分配表(表2)”和“系統(tǒng)IP地址分配表(表3)”使用現(xiàn)場提供的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)測試軟件，對設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)參保存為圖片格式，文件名為“7網(wǎng)絡(luò)測試jpg”(指示線全綠),文件存放在(2)邊緣層網(wǎng)絡(luò)組態(tài)I/O、伺服驅(qū)動器及其它PLC之間的通信組態(tài)，并截圖保存為圖片格式(如圖3所示),文件名為“8系統(tǒng)組態(tài)jpg”(在線監(jiān)控時，全通),文件存放在“E:GZ016+XS+賽位號圖3系統(tǒng)組態(tài)截圖(參考)(3)環(huán)網(wǎng)冗余測試線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)”192.168.40.1;拔掉SW1、SW2、SW3的任意一個環(huán)網(wǎng)端口網(wǎng)線，仍然能編寫PLC調(diào)試程序和觸摸屏(HMI)虛實調(diào)試程序，完成虛實聯(lián)動，即虛擬模型系統(tǒng)包括手動調(diào)試、自動調(diào)試和系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，各工序手、自動調(diào)試、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)由觸摸屏相應(yīng)按鈕來切換控制。在手動調(diào)試模式下，通過點擊觸摸屏(HMI)調(diào)試總界面的“手動調(diào)試”按鈕完成手動調(diào)試(后續(xù)界面需自行設(shè)計);在自動調(diào)試模式下，通過點擊觸摸屏(HMI)調(diào)試總界面的“自動調(diào)試”按鈕完成自動調(diào)試(后續(xù)界面需自行設(shè)計);在系統(tǒng)聯(lián)調(diào)模式下，通過點擊觸摸屏(HMI)調(diào)試總界面的“系統(tǒng)聯(lián)調(diào)”按鈕完成系統(tǒng)聯(lián)調(diào)(后續(xù)界面需自行設(shè)計)。觸摸屏(HMI)手動調(diào)試、自動調(diào)試及系統(tǒng)聯(lián)調(diào)界面根據(jù)任務(wù)要求自行設(shè)計，觸摸屏(HMI)調(diào)試總界面(參考)如圖4所示。調(diào)試總界面(1)供料A①按下觸摸屏(HMI)“供料A”按鈕，供料A推料氣缸推出，觸摸屏對應(yīng)“到位”②再次按下觸摸屏(HMI)“供料A”按鈕，供料A(2)轉(zhuǎn)盤送料②按下觸摸屏(HMI)“轉(zhuǎn)盤去裝配位”按鈕，轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)至供料位置，顯示到位指(3)高度檢測(4)視覺檢測測試前，選手準(zhǔn)備好有缺陷料塊的瓶體和無缺陷的料(5)變頻電動機皮帶運動或反轉(zhuǎn)運動控制，并能在變頻器面板能正確顯示當(dāng)前設(shè)(6)稱重檢測(8)合格品搬移入庫按鈕Y軸停止運動。(1)供料A(2)供料B(3)高度檢測測試時，選手根據(jù)裁判指令，在高度檢測區(qū)域放置含(4)入庫前稱重檢測升氣缸抬升，觸摸屏顯示稱重數(shù)據(jù)(單位：g),3秒后，頂升氣缸下降，流程結(jié)束。測試時，選手根據(jù)裁判指令將準(zhǔn)備好瓶體(有蓋)放置在稱重平臺上。(5)合格品搬移入庫流程開始，在稱重平臺放置瓶體(有蓋),在觸摸屏上選擇入庫倉位，點擊觸摸屏(1)通過RFID讀寫器向瓶體芯片寫入初始訂單數(shù)據(jù)，包括訂單號和入庫倉位號；表4瓶體RFID信息定義①訂單號：②入庫倉位號：(2)瓶體由供料A推出至步進(jìn)轉(zhuǎn)盤的傳輸帶上；(3)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)至供料B位置，供料B將料芯放至料瓶中，然后送至高度檢測工(5)進(jìn)行視覺缺陷檢測；有缺陷的瓶體推送至廢料滑槽，無缺陷的瓶體由傳輸系(6)瓶體到達(dá)稱重位置后，供料C將盒蓋推出，裝配機構(gòu)完成盒蓋與瓶體的裝配；(7)由三軸線性搬移裝置抓取成品移動至RFID讀寫位置；先更新芯片數(shù)據(jù)信息(寫入信息見表5),再讀取瓶體信息，顯示在觸摸屏上，然后三軸線性搬移裝置將成表5瓶體RFID信息定義②入庫倉位號：⑥操作員：工位③高度檢測數(shù)據(jù)：⑦生產(chǎn)日期：年/月/日；④稱重數(shù)據(jù)：(7)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)過程中，若觸發(fā)安全光柵，系統(tǒng)暫停運行并進(jìn)行聲光報警。根據(jù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)的工藝要求，在訂單生產(chǎn)過程中，對各單元設(shè)平穩(wěn)完成一個生產(chǎn)周期的運行時間”提高10%以上。在系統(tǒng)優(yōu)化完成后，以截圖的方式保存文件名為“11優(yōu)化后平穩(wěn)完成一個生產(chǎn)周期的運行時間