2019 年山東省職業(yè)院校技能大賽現代電氣控制系統(tǒng)安裝與調試賽項-賽題1-自動涂膠機控制系統(tǒng)

2019年山東省職業(yè)院校技能大賽現代電氣控制系統(tǒng)安裝與調試賽項

2019年山東省職業(yè)院校技能大賽

現代電氣控制系統(tǒng)安裝與調試

（總時間：240分鐘）

工

作

任

務

書

場次號工位號

1

2019年山東省職業(yè)院校技能大賽現代電氣控制系統(tǒng)安裝與調試賽項

注意事項

一、本任務書共24頁，含維修工作票及排故機床圖紙2頁、

I/O分配表2頁和A3版空白圖紙2頁等。如出現缺頁、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，器件經現場裁判測定完好屬參賽選手誤判時，每次扣

參賽隊1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。

2

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請按要求在4個小時內完成以下工作任務：

一、按“自動涂膠機系統(tǒng)控制要求”，設計電氣控制原理圖，

制定相應的I/O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）和相關元件參數設置。

二、按“自動涂膠機系統(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、根據賽場設備上所提供的故障考核裝置，參考T68鏜床

電氣原理圖，排除機床電氣控制電路板上所設置的故障，使該電

路能正常工作，同時完成維修工作票。

本次工作任務請在YL-158GA1型現代電氣控制系統(tǒng)安裝與

調試實訓考核裝置上完成，該裝置的結構介紹及使用方法請參考

用戶說明書。

3

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自動涂膠機控制系統(tǒng)說明書

一、系統(tǒng)運行說明

涂膠機又稱為涂覆機，刮膠機、自動噴膠機等。主要用以將膠水

涂在紡織品、紙盒、皮革或是木制品表面上的一種機械設備，現有的

涂膠機有很多種款式，如:鼓式涂膠機、雙作用涂膠機、雙工位升降

涂膠機等。涂覆機是通過噴槍將膠水或者油漆之類的液體噴涂到所需

要的產品上。多應用于玩具(粘合，固定，布線，絕緣);封箱、包裝;

手袋皮具皮包;小型家電、電線、接頭、接插件;音響、像框;標識標簽;

小五金固定。

本系統(tǒng)控制的涂膠裝置專為某包裝機械設計，可實現人機交互的

可調節(jié)涂膠工序。自動涂膠系統(tǒng)的結構及組成如圖1所示。

78910

5

6

4

123

1-絲桿；2-滑臺；3-聯軸器；4-滑臺驅動電機；5-噴頭伸縮機構

6-噴頭（含膠泵及膠閥）；7-工位A；8-工位B；9-工位C；10-工位D

圖1自動涂膠控制系統(tǒng)示意圖

自動涂膠控制系統(tǒng)的工藝過程如下：

首先在觸摸屏上設置好本次需要涂膠的工序步驟及相關參數，啟

動操作后首先對原料（膠）進行加熱，然后為了保證原料的工藝屬性

4

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及防止原料粘結需要電機驅動攪拌器不斷對原料進行攪拌。噴頭安裝

在滑臺上，滑臺電機驅動滑臺運動到相應工位后膠泵及膠閥打開開始

涂膠作業(yè)，噴頭伸縮機構帶動噴頭前進以達到控制本工位涂膠的長度；

到達本工位設定的涂膠長度后膠泵及膠閥關閉，噴頭伸縮機構帶動噴

頭后退至原位；至此該工位涂膠作業(yè)完成，滑臺繼續(xù)運動至下一工位

直至你所設定的工序全部完成。

自動涂膠控制系統(tǒng)主要由以下電氣控制回路組成，膠泵電動機

M1【M1為三相異步電動機（不帶速度繼電器）由變頻器控制，要求

變頻器可實現15HZ、25HZ、35HZ速度運行，變頻器加速時間設定

為0.1S，減速時間設定為0.2S】?；_由電機M2驅動【M2為伺服電

機，要求伺服電機能進行正反轉，且伺服電機參數設置如下：伺服電

機旋轉一周需要1000個脈沖，已知直線導軌的螺距為4mm，M2電

機需接編碼器檢測滑臺實時位置】。攪拌電動機由M3控制【M3為三

相異步電機（帶速度繼電器），要求能Y-△自動切換運行，切換時間

為3s，并且需要考慮過載保護，熱繼電器的整定電流為0.4A】。噴頭

伸縮機構由電機M4控制【M4為步進電機，要求步進電機能進行正、

反轉，步進電機參數設置如下：步進電機旋轉一周需要2000個脈沖】。

散熱風扇由M5控制【M5為三相異步電機，只進行單向正轉運行，

需要設有過載保護，熱繼電器的整定電流設置為0.3A】

系統(tǒng)輸入應包含以下各點：滑臺電動機M2位置檢測傳感器SQ2、

左右限位（軟限位）保護傳感器SQ3和SQ1、左右極限位（硬限位、

直接接到伺服驅動器上）保護傳感器SQ5和SQ4；編碼器（雙相計

數），調試啟動按鈕SB1、調試停止按鈕SB2，自動啟動按鈕SB3、

噴頭原位檢測SA2、自動停止按鈕SB4和急停按鈕（由SA1模擬）。

5

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由鉑電阻模擬涂膠機外殼的溫度，由溫控器顯示溫度，溫控器輸出接

點給PLC。所有的按鈕和開關請使用控制柜正面元件。

系統(tǒng)的輸出指示燈應該包含：上電指示燈（紅燈HL1）、系統(tǒng)調

試指示燈（紅燈HL2）、系統(tǒng)運行指示燈（綠燈HL3）、原料加熱指示

燈（綠燈HL4）。所有的指示燈請使用控制柜正面元件。

工位位置說明：

滑臺停在刻度尺10CM位置為工位A、刻度尺12CM位置為工位

B、刻度尺14CM位置為工位C、刻度尺16CM位置為工位D。

注意：本任務書中所提及滑臺在刻度尺上位置均以滑臺左側輪廓

在刻度尺上位置為準。

二、控制系統(tǒng)設計要求

1、本系統(tǒng)使用三臺PLC，網絡指定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)以太網的形式組網。具體配置見表1。

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)中觸摸屏連接到

S7-300/S7-1500的以太網端口，不允許連接到交換機）。

3、電機控制、部分I/O、HMI與PLC組合分配方案見表1，其

余自行定義。

表1：PLC、HMI及I/O配置方案

三菱Q+FX3U西門子S7-300西門子S7-1500

系列方案+S7-200Smart方案+S7-1200方案

HMIQ00UCPUCPU314C-2PN/DPCPU1511-1PN

M1、M3、M5S7-200SmartCPU1212C

FX3U-32MR

SB1～SB46ES7288-1SR40-0AA06ES7212-1BE40-0XB0

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HL1～HL4

M2、M4、編碼

器

S7-200SmartCPU1212C

SA1、SA2、溫FX3U-32MT

6ES7288-1ST30-0AA06ES7212-1AE40-0XB0

控器

SQ1～SQ3

4、根據本控制要求設計電氣控制原理圖，根據所設計的電路圖

連接電路（不允許借用機床考核單元電氣回路）。把系統(tǒng)電氣原理圖、

各PLC的I/O接線圖在標準圖紙上，并填寫I/O分配表，在“設計”

欄中填入選手工位號，在“制圖”欄中填入PLC品牌型號。

從站一：三菱FX3U-32MT/西

門子S7-200Smart

（6ES7288-1ST30-0AA0）/西

門子CPU1212C

（6ES7212-1AE40-0XB0）

變頻器：三菱FR-E740/西門子

MM420(G120C)

（a）正面

從站二：三菱FX3U-32MR/西門

子S7-200Smart

（6ES7288-1SR40-0AA0）/西

門子CPU1212C

（6ES7212-1BE40-0XB0）

從站：三菱FX3U-32MR/西門子

S7-200Smart

（6ES7288-1SR40-0AA0）/西

主站：三菱Q00UCPU/西門子

門子CPU1212C

S7-300

（6ES7212-1BE40-0XB0）

/西門子S7-1500

（b）背面

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圖2PLC和變頻器安裝位置示意圖

5、三臺PLC和變頻器安裝位置要求如圖2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。

三、系統(tǒng)控制要求

涂膠機控制系統(tǒng)設備具備三種工作模式，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

首先跳出用戶登錄窗口。若連續(xù)10秒未對觸摸屏進行任何操作，則

觸摸屏自動進入待機畫面，即屏幕進入休眠狀態(tài)，直到再次點擊觸摸

屏。

1、登錄畫面要求

“用戶登錄”窗口參照圖2進行設計。登錄時可以選擇以操作員

身份登錄，也可選擇工程師身份登錄，操作員密碼為“158GA1”，工

程師密碼為“158GA2”。如輸入有錯，畫面上應彈出“密碼輸入錯誤，

是否重新輸入”的提示框，點擊提示框中的“是”，用戶可重新登錄，

點擊提示框中的“否”，用戶可進入首頁界面，但不能進行“通訊測

試模式”、“調試模式”或“運行模式”選擇，只能點擊“用戶登錄”

返回用戶登錄窗口重新登錄。

登錄成功后系統(tǒng)自動進入首頁界面。

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圖2用戶登錄畫面圖3首頁界面

2、啟動選擇畫面要求

首頁界面參照圖3進行設計。選擇進入“調試模式”或者進入“運

行模式”，只有工程師可以進行調試模式和運行模式操作，而操作員

只能進行運行模式操作。即若之前以操作員身份登錄，則畫面上彈出

“你沒有進行該操作的權限”。

3、通訊測試模式

觸摸屏進入通訊測試畫面后（界面參考圖4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4通訊測試模式界面

如圖4所示，當三臺PLC上電后處于運行狀態(tài)時，若系統(tǒng)網絡

連接正常，則觸摸屏中對應的通信指示燈點亮。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

屏中的模式開關來切換，當開關旋轉至左端時表示三臺PLC之間的

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通訊測試模式，旋轉至右端時代表觸摸屏與三臺PLC之間的通訊。

在觸摸屏中的“當前模式顯示區(qū)”顯示“三臺PLC之間通訊“或”

觸摸屏與三臺PLC通訊“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，主站PLC輸出點的通信測試燈以2Hz閃爍；

再按下SB1按鈕，主站PLC輸出點的通信測試燈保持2Hz閃爍，

從站二PLC輸出點的通信測試燈以1Hz閃爍；再按下SB1按鈕，

主站、從站二PLC輸出點的通信測試燈2秒后熄滅，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旋至右端再旋至左端重

新開始測試。

（2）觸摸屏與三臺PLC之間通信測試

按下觸摸屏“測試按鈕”，觸摸屏上通訊狀態(tài)顯示區(qū)顯示“主站正

在測試”，主站PLC輸出點的通信測試燈和觸摸屏上的主站指示燈

同時以1Hz閃爍，閃爍3秒后同時變?yōu)槌Ａ?，觸摸屏上通訊狀態(tài)顯示

區(qū)顯示“主站通訊正?！?；再次按下觸摸屏“測試按鈕”，觸摸屏上通

訊狀態(tài)顯示區(qū)顯示“從站一正在測試”，主站指示燈和輸出點的通信測

試燈保持常亮、從站一PLC輸出點的通信測試燈和觸摸屏上的從站

一的指示燈以1Hz閃爍，閃爍3秒后同時變?yōu)槌Ａ粒|摸屏上通訊狀

態(tài)顯示區(qū)顯示“從站一通訊正?！保坏谌伟聪掠|摸屏“測試按鈕”，觸

摸屏上顯示“從站二正在測試”，主站和從站一指示燈和輸出點的通信

測試燈保持常亮、從站二PLC輸出點的通信測試燈和觸摸屏上的從

站二的指示燈以1Hz閃爍，閃爍3秒后同時變?yōu)槌Ａ?，觸摸屏上通訊

狀態(tài)顯示區(qū)顯示“從站二通訊正?！?；第四次按下觸摸屏“測試按鈕”，

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所有輸出點的通信測試燈和觸摸屏上的指示燈以1Hz閃爍；3秒后所

有通信測試燈熄滅，觸摸屏上通訊狀態(tài)顯示區(qū)顯示“全部通訊正?！?。

當觸摸屏中的模式選擇開關不在右端位置時，此模式操作無效，如需

重新測試該模式可將模式轉換開關旋至左端再旋至右端重新開始測

試。

此外，在通訊測試過程中，斷開觸摸屏與PLC的連接線，觸摸

屏中通訊狀態(tài)顯示區(qū)顯示“通訊中斷，請檢查網絡連接！”。

測試完成后，所有通信正常，按下“返回首頁界面”按鈕將觸摸屏

切換至首頁界面，模式指示燈HL1熄滅。

4、調試模式

觸摸屏的調試模式畫面請參考圖5進行設計。觸摸屏進入調試畫

面后，控制柜正面的紅色指示燈HL1熄滅，指示燈HL2保持0.5Hz

頻率閃爍，直到調試模式結束。可在觸摸屏上觸摸需要調試的電機

M1～M5按鈕，觸摸屏中對應按鈕由綠色變?yōu)辄S色即表示選中該電機

調試。按下控制柜正面按鈕SB1或觸摸屏上“啟動”按鈕，選中的

電機將進行調試運行。相應電機調試結束后觸摸屏上對應按鈕顏色由

黃色恢復為綠色。

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圖4調試模式畫面

（1）膠泵電動機M1調試過程

選擇膠泵電機M1調試后，按下按鈕SB1或觸摸屏上啟動按鈕，

M1電機先以15HZ速度正轉運行5S后變?yōu)?5HZ速度運行；再4S

后切換為35HZ速度運行；再3S后又切換為15HZ速度繼續(xù)運行直

至按下SB2或觸摸屏上停止按鈕后M1電機停止完成調試。

（2）滑臺電動機M2調試過程

選擇滑臺電機M2調試后，按下按鈕SB1或觸摸屏上啟動按鈕，

滑臺不管在什么位置，均先回到刻度尺上10CM位置，然后M2驅動

滑臺先以2mm/S速度移動至12CM刻度處停2S，2S后滑臺繼續(xù)以

8mm/S速度移動至刻度尺上17CM位置停2S，2S后滑臺以10mm/S

速度返回至工位A位置完成調試。

注意：滑臺上三個電感接近開關的安裝位置請根據任務書的要求

進行調節(jié)。

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圖5滑臺電動機結構示意圖

（3）攪拌電機M3調試過程

選擇攪拌電機M3調試后，按下按鈕SB1或觸摸屏上啟動，M3

電機先以Y形運行3S后自動切換為△形運行，直至按下按鈕SB2或

觸摸屏上停止后電機M3停轉完成調試。

（4）噴頭伸縮機構驅動電機M4調試過程

選擇M4電機調試后，按下SB1或觸摸屏上啟動，電機M4先反

向啟動（從電機軸一側來看，順時針為正向旋轉，逆時針為反旋轉向），

驅動噴頭伸縮機構縮回（本系統(tǒng)中，假設M4電機旋轉1周，噴頭伸

縮機構運動1CM），直至SA2檢測到即表示噴頭伸縮機構返回原位。

然后M4電機正轉驅動噴頭伸縮機構伸出3CM，伸出到位后M4電機

立即反轉驅動噴頭伸縮機構縮回3CM返回原位即完成調試。

（5）散熱風扇電機M5調試過程

選擇M5電機調試后，按下SB1或觸摸屏上啟動，電機M5正轉

啟動運行，直至按下SB2或觸摸屏上停止時電機停轉完成調試。

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2019年山東省職業(yè)院校技能大賽現代電氣控制系統(tǒng)安裝與調試賽項

5、自動運行模式

系統(tǒng)進入到自動運行模式后，觸摸屏觸摸屏進入如圖6界面。

圖6自動運行模式畫面

涂膠機自動運行前應首先進行工藝設定，如果沒有進行工藝設定，

則按下按鈕SB3或觸摸屏上啟動則觸摸屏上彈出“請進行工藝設定”

提示文字。

在觸摸屏操作區(qū)點擊“工藝設定”按鈕進入工藝設定界面如圖7

所示。

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2019年山東省職業(yè)院校技能大賽現代電氣控制系統(tǒng)安裝與調試賽項

圖7工藝設定界面

（1）工藝設定：

在工藝設定界面可以進行工藝的設定，最少需要設定一個工序，

最多可以設定四個工序，但兩個工序之間不能出現空白未設定的工序，

否則按下“確定”按鍵后觸摸屏彈出“工序設定不完整，請重新設定”

提示文字；工序設定時點擊下拉框選擇當前工序涂膠的工位，不同的

工序選擇的工位可以重復；在涂膠長度輸入框可輸入當前設定工序涂

膠的長度，單位為CM，設定范圍為1~6之間的整數。若工藝設定正

確，按確定按鍵后保存即可進入加工模式；若工藝設定不完整或有涂

膠長度漏設定、多設定的，按確定按鍵則觸摸屏顯示“參數設定錯誤，

請檢查”提示。按取消按鍵則清除之前設定的工藝，然后重新設定后

再次確定。

工藝設定完成之后按“返回運行模式”按鍵可返回運行界面，運

行界面上加工顯示區(qū)顯示你所設定的工藝。如圖8所示即為兩種任意

設定的工藝示例所顯示的界面。

（a）（b）

圖8工藝設定示例

（2）啟動運行

工藝設定正確后，可以按下SB3或觸摸屏上啟動，設備開始運

行。

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（a）設備先對原料進行加熱，加熱時HL4燈及觸摸屏上“加熱

指示燈”長亮，加熱5S后攪拌電機M3開始運行，原料繼續(xù)進行加

熱，涂膠機運行過程中需一直對原料進行加熱直至設備停止。

（b）M3電機先以Y形運行3S后自動切換為△形運行，在涂膠

機運行過程中，M3電機一直運行直至設備停止。

（c）攪拌電機運行的同時涂膠機開始自動作業(yè)，滑臺先移動至

工序一所設定的工位，到達工位后膠泵電機運行開始出膠、膠閥打開

（膠閥控制在本任務中無需考慮），同時M4電機正轉帶動噴頭伸縮

機構前進，直至到達設定的涂膠長度；膠泵電機停轉停止出膠、膠閥

關閉，等待2S后M4電機反轉帶動噴頭伸縮機構后退回原位完成本

工序的涂膠作業(yè)。

（d）工序一的涂膠作業(yè)完成之后滑臺繼續(xù)運動至下一工序設定

的工位位置進行涂膠作業(yè)；如果下一工序的涂膠工位與上一工序相同，

則滑臺無需運動直接打開膠閥、膠泵電機運行開始涂膠。在自動涂膠

過程中，滑臺的移動速度由選手自定。

（e）完成所設定工藝的所有工序后，滑臺首先回到工位A位置，

然后觸摸屏上彈出“已完成本次涂膠，是否繼續(xù)涂膠作業(yè)”提示框，

此時若按下按鈕SB3或觸摸屏上啟動則根據當前所設定工藝再次進

行涂膠作業(yè)（由于涂膠機未停止，因此無需加熱原料）、若按下按鈕

SB4或觸摸屏上停止則HL4滅、加熱指示燈滅、攪拌電機停轉，設

備停止。再次啟動時需對原料重新進行加熱后可繼續(xù)涂膠作業(yè)。

（f）膠泵電機控制：在進行涂膠作業(yè)時，若本工序涂膠的長度

≤2CM，則膠泵電機以15HZ速度運行；若本工序涂膠的長度為

3CM~4CM，則膠泵電機以25HZ速度運行；若本工序涂膠的長度≥

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2019年山東省職業(yè)院校技能大賽現代電氣控制系統(tǒng)安裝與調試賽項

5CM，則膠泵電機以35HZ速度運行。在觸摸屏運行界面應顯示膠泵

電機運行速度。

（g）在涂膠機自動運行過程中，指示燈HL3長亮，直至涂膠機

停止工作后HL3熄滅。

（3）緊急停止

系統(tǒng)發(fā)生急停事件按下急停按鈕時(用SA1模擬實現，即SA1被

切斷)，系統(tǒng)立即停止。急?；謴秃螅⊿A1被接通），再次按下SB3，

系統(tǒng)自動從急停之前狀態(tài)啟動運行。

6、非正常情況處理

在設備運行過程中，使用鉑電阻和溫控儀來實時監(jiān)測設備外殼的

溫度，若監(jiān)測溫度超過30℃，設備立即停止運行、觸摸屏上“設備

過熱”指示燈長亮、HL1~HL4同時以1HZ頻率閃亮、散熱風扇電機

M5自動啟動運行。

溫度降至30℃以下后，觸摸屏上“設備過熱”燈滅、HL1~HL4

燈滅、M5電機繼續(xù)運行5S后停止。M5停轉后系統(tǒng)自動從之前狀態(tài)

啟動運行。

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維修工作票

工作票編號N0：

發(fā)單日期：20年月日

工位號

工作任務T68鏜床電氣線路故障檢測與排除

工作時間自年月日時分至年月日時分

登陸學號：（即兩位數的工位號，如：01、10、20等）

工作條件

登陸密碼：無

觀察故障現象和排除故障后試機通電；檢測及排故過程停電。

工作許可人簽名

．在工作許可人簽名后方可進行檢修；

維1

2．對電氣線路進行檢測，確定線路的故障點并排除調試填寫下列表格；

修

3．嚴格遵守電工操作安全規(guī)程；

要

4．不得擅自改變原線路接線，不得更改電路和元件位置；

求

5．完成檢修后能恢復該鏜床各項功能。

故障

現象

描述

故障

檢測

和排

除過

程

故障

點描

述

注：選手在“工位號”欄簽工位號，裁判在“工作許可人簽名”欄簽

名。

18

2019年山東省職業(yè)院校技能大賽現代電氣控制系統(tǒng)安裝與調試賽項

鏜床

SQ6

SQ4

80

76777879

75

SQ5

18

KM7

T68

反轉

74

444

型

6869

7071

72

快速移動

17

KM6

73

67

444

正轉

YL-ZT.0-6

YL-ZT

13

SQ163

61

626465

KT

16

66

14

電路故障點電氣原理圖

KM2

浙江亞龍教儀有限公司

3

15

KM5

60

11

59

高速

KM3

13

KT

比列

頁

5358

14

KM4

545557

56

222

KT

第

重量

KM4

14