2023年全省職業(yè)院校技能大賽（現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調試）賽項-任務書1

2023年甘肅省職業(yè)院校技能大賽“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調試”賽項

注意事項

一、本任務書共23頁，如出現(xiàn)缺頁、字跡不清等問題，請及時向裁判

示意，進行任務書的更換。

二、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。

三、不得擅自更改設備已有器件位置和線路，若現(xiàn)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。

四、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(xiàn)場裁判測定完好屬參賽選手誤判時，每次扣參賽隊3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。

五、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(xiàn)場抽簽為準。

六、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。

七、比賽結束后，參賽選手需要將任務書以及現(xiàn)場發(fā)放的圖紙、資料、

草稿紙等材料一并上交，不得帶離考場。

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請按要求在4個小時內完成以下工作任務：

一、按“系統(tǒng)控制要求”，設計電氣控制原理圖，制定相應的IO分配

表，并按圖完成器件選型計算、器件安裝、電路連接（含主電路）和相關元

件參數(shù)設置。

二、按“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。

三、根據(jù)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紙的相應位置上標注故障類型符號。

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系統(tǒng)控制要求

一、系統(tǒng)運行說明

立體倉庫系統(tǒng)共由稱重區(qū)、貨物傳送帶、托盤傳送帶、機器手裝置、碼

料小車和一個立體倉庫組成，系統(tǒng)俯視圖如圖1所示。

圖1、立體倉庫系統(tǒng)俯視圖

系統(tǒng)運行過程如下：貨物首先經過稱重區(qū)稱重，然后經過貨物傳送帶將

貨物運送至SQ2位置，然后由機械手將貨物取至SQ4處的托盤上，然后由

碼料小車將貨物連同托盤運送至倉庫區(qū)，碼放至不同的存儲位置。其中倉庫

區(qū)的正視圖如圖2所示。

由圖2可知，立體倉庫共有9個存儲位置。已知每個存儲位置最多可

承受100KG的重量，而貨物重量一般在0-100千克之間，經稱重模塊稱重

后，將重量信號轉換成0-10V電壓信號。在碼放貨物時，按照

A1-A2-A3-B1-B2-B3-C1-C2-C3的規(guī)則進行碼放。模擬量信號可以使用前面

板提供的0-10V電壓給出。

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圖2、立體倉庫正視圖

立體倉庫系統(tǒng)由以下電氣控制回路組成：貨物傳送帶由電機M1驅動

【M1為三相異步電動機由變頻器進行多段速控制,變頻器參數(shù)設置為第一

段速為15Hz，第二段速為30Hz，第三段速為45Hz，加速時間1.2秒,減

速時間0.5秒三相異步電機，只進行單向正轉運行】。托盤傳送帶由電機

M2驅動【M2為三相異步電機，只進行單向正轉運行】。碼料小車的左右運

行由電機M3驅動【M3為伺服電機；伺服電機參數(shù)設置如下：伺服電機旋

轉一周需要1600個脈沖】。碼料小車的上下運行由電機M4驅動【M4為步

進電機；步進電機參數(shù)設置如下：步進電機旋轉一周需要1000個脈沖】。

電動機旋轉以“順時針旋轉為正向,逆時針旋轉為反向”為準。

二、控制系統(tǒng)設計要求

1、本系統(tǒng)使用三臺PLC，網(wǎng)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(wǎng)的形式

組網(wǎng)。

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S7-300/S7-1500的以太

網(wǎng)端口，不允許連接到交換機。）

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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

電機

+FX3U系列方案+S7-200Smart方案+S7-1200方案

HMIQ00UCPUCPU314C-2PN/DPCPU1511

M1、M2、

SB1～SB4S7-200SmartCPU1212C

FX3U-48MR

HL1～HL56ES7288-1SR40-0AA06ES7212-1BE40-0XB0

SQ1～SQ4

M3、M4、SA1S7-200SmartCPU1212C

SQ11～SQ15FX3U-48MT6ES7288-1ST30-0AA06ES7212-1AE40-0XB0

4、根據(jù)本控制要求設計電氣控制原理圖，根據(jù)所設計的電路圖連接電

路。參照所給定的圖紙格式把系統(tǒng)電氣原理圖以及各個PLC的I/O接線圖繪

制在標準圖紙上。參照所給定的IO分配表格式，將編程中所用到的各個PLC

的IO點以及主要的中間繼電器和存儲器填入IO分配表中。

5、三臺PLC和變頻器安裝位置要求如圖3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。

（a）正面

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（b）反面

圖3PLC和變頻器安裝位置示意圖

三、系統(tǒng)控制要求

立體倉庫系統(tǒng)設備需具備三種工作模式。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。設備上電后觸摸屏進入到“首

頁界面”如圖4所示，在用戶未登錄時，“首頁界面”中的“通信測試模式”、

“設備調試模式”和“自動運行模式”按鈕顯示為紅色，點擊上述三個按鈕

沒有任何反應。當用戶名為Admin，輸入密碼2022后，可以進入通訊測

試模式、調試模式以及自動運行模式；當用戶名為User，輸入密碼2022后，

觸摸屏只能進入自動運行模式，不能進入通訊測試模式以及設備調試模式。

如果當前登錄用戶為“Admin”，首頁界面中的“通信測試模式”、“設備

調試模式”和“自動運行模式”按鈕由紅色變?yōu)榫G色。如果當前登錄用戶為

“User”，首頁界面中“自動運行模式”按鈕變?yōu)榫G色，其它按鈕變?yōu)榧t色。

如果未登錄或權限不夠按鈕為紅色時，點擊進入相應觸摸屏按鈕時彈出

“用戶權限不夠，禁止進入該界面”信息。

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圖4首頁界面示意圖

1、通訊測試模式

觸摸屏進入通訊測試畫面后（界面參考圖5所示），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。

圖5通訊測試模式界面

當三臺PLC上電后處于運行狀態(tài)時，系統(tǒng)網(wǎng)絡連接正常時，觸摸屏中

對應的通信指示燈以1HZ閃亮，若“從站一”和“從站二”PLC網(wǎng)絡斷開

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時，對應通信指示燈熄滅，“通信狀態(tài)顯示區(qū)”顯示“從站一（或二）網(wǎng)絡

通信異?！保@示文字以1Hz頻率閃爍）。若觸摸屏連接主站PLC網(wǎng)絡斷開

時，“主站”、“從站一”和“從站二”三個通信指示燈均全部熄滅，“通信

狀態(tài)顯示區(qū)”顯示“通信中斷，請檢查網(wǎng)絡連接”（顯示文字以1Hz頻率閃

爍）。

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“模式轉換開關”來切換，當開關撥至左端時表示

三臺PLC之間的通信測試模式，撥至右端時代表觸摸屏與三臺PLC之間的

通信。在觸摸屏中的“通信狀態(tài)顯示區(qū)”顯示“三臺PLC之間通信”或“觸

摸屏與三臺PLC通信”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，從站一PLC輸出點的通信測試燈以2Hz閃爍，閃爍3S

后變?yōu)槌Ａ?；再按下SB1按鈕，從站一PLC輸出點的通信測試燈由常亮變?yōu)?/p>

1Hz閃爍，從站二PLC輸出點的通信測試燈以1Hz閃爍，從站一和從站二閃

爍3S后變?yōu)槌Ａ?；再按下SB1按鈕，從站一、從站二PLC輸出點的通信測

試燈均熄滅，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撥至右端再

撥至左端重新開始測試。

（2）觸摸屏與三臺PLC之間通信測試

將觸摸屏中的模式選擇開關撥至右端位置時（“觸摸屏與主站通信測

試”、“觸摸屏與從站一通信測試”和“觸摸屏與從站二通信測試”初始化文

本框為白色），進行觸摸屏與三臺PLC之間的通信測試,測試過程如下:

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①觸摸屏與主站PLC通信測試：在“觸摸屏與三臺PLC通信測試”輸

入框中輸入“AA”,按下觸摸屏中的“測試按鈕”，主站PLC通信測試燈常

亮、觸摸屏上“觸摸屏與主站通信測試”文本框背景色顯示綠、紅兩色以1Hz

交替閃爍；再次按下觸摸屏中的“測試按鈕”，主站PLC通信測試燈滅、觸

摸屏上“觸摸屏與主站通信測試”文本框背景色恢復為白色。

②觸摸屏與從站一PLC通信測試：在“觸摸屏與三臺PLC通信測試”

輸入框中輸入“BB”,按下觸摸屏中的“測試按鈕”，從站一PLC通信測試

燈常亮、觸摸屏上“觸摸屏與從站一通信測試”文本框背景色顯示綠、紅兩

色以1Hz交替閃爍；再次按下觸摸屏中的“測試按鈕”，從站一PLC通信

測試燈滅、觸摸屏上“觸摸屏與從站一通信測試”文本框背景色恢復為白色。

③觸摸屏與從站二PLC通信測試：在“觸摸屏與三臺PLC通信測試”

輸入框中輸入“CC”,按下觸摸屏中的“測試按鈕”，從站二PLC通信測試

燈常亮、觸摸屏上“觸摸屏與從站二通信測試”文本框背景色顯示綠、紅兩

色以1Hz交替閃爍；再次按下觸摸屏中的“測試按鈕”，從站二PLC通信

測試燈滅、觸摸屏上“觸摸屏與從站二通信測試”文本框背景色恢復為白色。

當觸摸屏中的“模式轉換開關”不在右端位置，此模式操作無效，如需

重新測試該模式可將模式轉換開關撥至左端再撥至右端重新開始測試。

兩種模式測試完成后，觸摸屏顯示“全部通信正?！保聪隆胺祷厥醉摗?/p>

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

進入設備調試模式后，觸摸屏出現(xiàn)調試畫面，調試畫面如圖6所示。

通過按下選擇調試按鈕，選擇需要調試的電機，當前電機指示燈亮，觸摸屏

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提示信息變化為“當前調試電機為：××電機”，按下SB1啟動按鈕，選中

的電機將進行調試運行。每個電機調試完成后，對應的指示燈消失。

圖6設備調試模式界面示意圖

（1）貨物傳送帶電動機M1調試過程

按下啟動按鈕SB1后，電機M1以15Hz啟動，再按下SB1按鈕M1電

動機30Hz運行，再按下SB1按鈕M1電動機45Hz運行，整個過程中按

下停止按鈕SB2，M1停止。M1電機調試過程中，HL1以亮2S滅1S的周

期閃爍。

（2）托盤傳送帶電動機M2調試過程

按下啟動按鈕SB1后，電機M2啟動運行，3秒后停止，停2s后又開

始運行，直到按下停止按鈕SB2，電機M2調試結束。M2電機調試過程中，

HL1長亮。

（3）碼料小車水平移動電機（伺服電機）M3調試過程

碼料小車水平移動電機（伺服電機）安裝在絲杠裝置上，其安裝示意圖

如圖7所示，其中SQ13、SQ12、SQ11分別為立體倉庫A、B、C三個區(qū)的

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定位開關，SQ14、SQ15分別為極限位開關。伺服電機開始調試前，手動將

碼料小車移動至SQ11位置，在觸摸屏中設定伺服電機的速度之后（速度范

圍應在60-150r/min之間），按下啟動按鈕SB1，碼料小車向右行駛2cm

停止，2s后，碼料小車開始向左運行，至SQ11處停止，2s后繼續(xù)向左運

行，至SQ12處停止，2s后繼續(xù)向左運行，至SQ13處停止。然后重新設

置伺服電機速度，再次按下SB1，碼料小車開始右行，至SQ11處停止，整

個調試過程結束。整個過程中按下停止按鈕SB2，M3停止，再次按下SB1，

小車從當前位置開始繼續(xù)運行。M3電機調試過程中，小車運行時HL2長亮，

小車停止時HL2以2Hz閃爍。

圖7碼料小車水平移動電機結構示意圖

（4）碼料小車垂直移動電機（步進電機）M4調試過程

碼料小車垂直移動電機（步進電機）不需要安裝在絲杠裝置上。步進電

機開始調試前，首先在觸摸屏中設定步進電機的速度之后（速度范圍應在

60-150r/min之間），按下啟動按鈕SB1，步進電機M4以正轉5s-停2s-

反轉5s-停2s的周期一直運行，按下停止按鈕SB2，M4停止。M4電機

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調試過程中，HL2以亮2S滅1S的周期閃爍。

所有電機（M1～M4）調試完成后按下SB3，系統(tǒng)將切換進入到自動運行

模式。在未進入自動運行模式時，單臺電機可以反復調試。

3、自動運行模式

當所有電機（M1-M4）都未運行時，進入觸摸屏自動運行模式界面后，

出現(xiàn)“自動運行模式”字樣，畫面可參考圖8進行設計。畫面要求：觸摸

屏畫面應當有倉庫位置指示，各倉庫位置有貨物進入時，對應位置的顯示已

存放貨物的重量；此外，觸摸屏中還應該有當前運送貨物的重量,用動畫展

示立體倉庫系統(tǒng)運行過程。

圖8自動運行界面示意圖

立體倉庫工藝流程與控制要求：

（1）系統(tǒng)初始化狀態(tài)

碼料小車處于一層C區(qū)（SQ11檢測有信號），各氣缸處于初始狀態(tài)，

小車內無貨物。

（2）運行操作

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①貨物進入倉庫之前，要先進行稱重：即首先將貨物放至稱重區(qū)，待

觸摸屏中顯示貨物重量時，按下確認按鈕SB4，系統(tǒng)自動記錄當前貨物重量。

②根據(jù)稱得的貨物重量以及之前的碼放情況，系統(tǒng)自動決定將貨物碼放

至倉庫的第幾層的某一區(qū)。已知每個存儲位置最多可承受100KG的重量，

而貨物重量一般在0-100千克之間。在碼放貨物時，按照

A1-A2-A3-B1-B2-B3-C1-C2-C3的規(guī)則進行碼放。例如：第一個貨物重50KG，

將其放入A1倉位之后，第二個貨物若小于50KG，則還將其放入A1位置，

若大于50KG，則放入A2位置，依次類推。

③稱重過的貨物會被放至貨物傳送帶上，則SQ1會被壓下，SQ1有信

號后，M1電機啟動正轉，M1的速度根據(jù)貨物重量自動調整，即大于60KG的

貨物，M1電機以15Hz速度運送；20-60KG之間的貨物，M1電機以30Hz

的速度運送；小于20KG的貨物，M1電機以45Hz速度運送。直至貨物被

運送到位，SQ2被壓下，M1電機停止。

④M1電機啟動的同時，M2電機負責帶動托盤傳送帶將托盤運送至

SQ4位置：首先SQ3檢測到傳送帶上有托盤，M2電機開始啟動，當托盤

被運送到位，SQ4被壓下，M2電機停止。

當貨物和托盤都被運送到位之后，等待5s，期間機械手負責將貨物抓

放至托盤上。

⑤貨物被抓放至托盤上之后，系統(tǒng)開始正式的入庫操作：首先碼料小車

從C1位置向右行駛2cm（M3電機帶動滑塊右行，速度為1r/s），然后等

待5s（期間碼料小車自動完成取貨）；取貨完成后，碼料小車自動將貨物送

至相應的倉位，期間M3、M4的速度均為2r/s。已知碼料小車每上升一層，

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步進電機M3需要正轉10圈。例如碼料小車需要將貨物運送至B2倉位，

則取貨完成后，M3、M4的動作流程如下：M3以2r/s的速度向左行駛，直

至SQ12處停下；M4以2r/s的速度正轉10r然后停下，此時碼料小車到

達B2倉位，等待2s（期間小車上的氣缸將貨物連同托盤推送至倉位中），

之后M4以0.5r/s的速度反轉1r，緩緩將貨物放下，此時觸摸屏中對應

倉位的重量顯示發(fā)生改變；貨物放下后再等待2s（期間小車上的氣缸縮

回），之后M3向右運行至SQ11，M4反轉9r，即碼料小車回到原點。至此

一個完整的碼料過程完成，等待下一個貨物。

⑥當所有倉位都滿倉時，系統(tǒng)停止運行，同時報警指示燈HL3閃爍（周

期為0.5S）。

（3）停止操作

①系統(tǒng)自動運行過程中，按下停止按鈕SB2，系統(tǒng)完成當前貨物的入庫

后停止運行。當停止后再次啟動運行，系統(tǒng)保持上次運行的紀錄。

②系統(tǒng)發(fā)生急停事件按下急停按鈕時(SA1被切斷)，系統(tǒng)立即停止。急

?；謴秃螅⊿A1被接通），再次按下SB1，系統(tǒng)自動從之前狀態(tài)啟動運行。

（4）送料過程的動作要求連貫，執(zhí)行動作要求順序執(zhí)行，運行過程不

允許出現(xiàn)硬件沖突。

（5）系統(tǒng)狀態(tài)顯示

系統(tǒng)運行時綠燈HL4長亮，入庫時綠燈HL5閃（周期為1秒），系統(tǒng)

停止時紅燈HL3亮。

4、非正常情況處理

當電機M1開始運行時，若托盤傳送帶上無托盤（SQ3無信號），則在

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觸摸屏中自動彈出報警畫面“托盤用完、請放入托盤”，直至SQ3有信號，

M2電機啟動，報警畫面自動消除。

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器件參數(shù)

序號器件型號參數(shù)值

1熱繼電器

2

變頻器

3步進電機

4伺服電機

場次號：工位號：

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賽場情況記錄表

工位號（完成任務后將此評分表放工作臺上，不能將此表丟失）

（職業(yè)與安全意識根據(jù)此表記錄評分，計入比賽成績）

選手簽名及工位號確認

電路過載、短路情況

記錄

記錄工作人員簽名：選手簽名及工位號確認

賽場環(huán)境保護記錄

記錄工作人員簽名：選手簽名及工位號確認

違章操作情況記錄

選手簽名及工位號確認

記錄工作人員簽名：

材料更換及設備情況

記錄

記錄工作人員簽名：

選手簽名及工位號確認

賽場紀律情況記錄

記錄工作人員簽名：選手簽名及工位號確認

選手競賽中途離開賽

離開賽場原因

場起止時間記錄

選手簽名及工位號確認

選手完成任務，報告

結束競賽時間記錄

記錄工作人員簽名：

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PLCI/O分配表

PLC型號電氣元件符號IO地址功能說明

場次號：工位號：

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PLCI/O分配表

PLC型號電氣元件符號IO地址功能說明

場次號：工位號：

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PLCI/O分配表

PLC型號電氣元件符號IO地址功能說明

場次號：工位號：

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場次工位

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場次工位

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2023年甘肅省職業(yè)院校技能大賽

現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調試