2020年山東省職業(yè)院校技能大賽 中職組“通信與控制系統(tǒng)集成與維護”賽項 競賽任務書

2020年山東省職業(yè)院校技能大賽

中職組“通信與控制系統(tǒng)集成與維護”賽項

競賽任務書

（B卷）

工位_______________

●任務結(jié)果以競賽答題卡結(jié)論為準，寫在任務書上無效。

2020年山東省“通信與控制系統(tǒng)集成與維護”賽項競賽任務書

（1）任務書共41頁，如出現(xiàn)任務書缺頁、字跡不清等問題，請及時向裁判

示意，更換任務書。

（2）競賽時間共3.5小時，包括系統(tǒng)安裝時間、接線時間、程序設計時

間、測試時間、調(diào)試時間和提交成果時間等。

（3）參賽選手提交的答題卡與任務書上只能按要求填寫工位號進行識別，不

得填寫指定內(nèi)容之外的任何識別性標記。如果出現(xiàn)地區(qū)、校名、姓名等其他任何

與競賽隊有關的識別信息，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，競賽試卷和作品作廢，比賽按零分處理，并且

提請大賽組委會進行處罰。

（4）任務中要求提交的截圖/照片、視頻資料中都不允許出現(xiàn)本工位或者

其他工位參賽選手圖像、選手姓名、校名或者其他任何識別性的標記。一經(jīng)發(fā)

現(xiàn)，競賽試卷和作品作廢，比賽按零分處理，并且提請大賽組委會進行處罰。

（5）競賽任務書、競賽答題卡、競賽工具、競賽器材及競賽材料等不得

帶出競賽場地，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，競賽作品作廢，比賽按零分處理，并且提請大賽組

委會進行處罰。

（6）正式比賽前，參賽選手需對競賽平臺中的設備工具模塊進行清點確認，

正式比賽開始后，參賽選手如測定競賽技術平臺中的設備工具模塊有故障可提

出更換，但該工具/模塊經(jīng)現(xiàn)場裁判與技術支持人員測定完好，確屬參賽選手誤判，

不予任何延時。

（7）競賽過程中，參賽選手要遵守安全操作規(guī)程，確保人身及設備安全，

并接受裁判員的監(jiān)督和警示。競賽過程中由于參賽選手不規(guī)范操作造成的設備

模塊損壞，裁判員與裁判長商定后，可根據(jù)現(xiàn)場情況給予酌情扣分。

（8）在競賽過程中，參賽選手如有舞弊、不服從裁判判決、擾亂賽場秩

序等行為，裁判長按照規(guī)定扣減相應分數(shù)。情節(jié)嚴重的取消競賽資格，競賽成績

記為零分。

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特別注意：

●比賽所用U盤根目錄下包括2個文件夾：“YooDao”、“提交資料”。

任務中所涉及的協(xié)議、原理圖、接線圖、素材等比賽資料，都存放在“YooDao”

文件夾中。

●競賽答題卡完成后，需轉(zhuǎn)化為PDF格式。最終成績評判，以PDF格式

競賽答題卡為準，在任務書上作答無效。在任務書上作答、未按照要求進行轉(zhuǎn)

換，對評分造成影響，責任自負。

●要求提交的截圖\照片、視頻、文檔等資料都必須存放到“提交資料”

文件夾中，比賽結(jié)束前，將需要提交的比賽文件按要求命名后全部拷貝到U盤

“提交資料”文件夾中，比賽結(jié)束時一并提交。比賽提交結(jié)果以U盤為準。未

按照要求存儲或者提交，對評分造成影響，責任自負。

●各任務中要求的截圖\照片必須按照題目要求進行命名。提交的截圖\

照片必須保持清晰，若因照片模糊、排版錯亂影響評分，責任自負。

●截圖可使用windows自帶“截圖工具”，必須保存為PNG格式(默認

設置)。

●使用考試配置的攝像頭進行拍照，保存為PNG格式，使用方法見附錄一。

●題目要求錄像時，須將指定內(nèi)容進行記錄，視頻輸出格式:wmv（部分

需轉(zhuǎn)換）,視頻名稱要與題目要求完全一致。錄制使用方法見附錄一。

●比賽答題過程中，定時保存答題卡，以防文件丟失。建議在計算機中和

U盤中對需要提交的比賽文件都進行備份，以防文件損壞和丟失。

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任務一系統(tǒng)安裝部署（20分）

（一）系統(tǒng)設備安裝、內(nèi)部配線（14分）

根據(jù)提供的“技術平臺接線圖”，完成PLC（可編程邏輯控制器）、EMAM06

模擬量輸入模塊、交換機、直流24V正極電源接線端子排、直流24V負極電源接

線端子排、速度表、風機、報警燈、溫濕度傳感器、光照傳感器、煙霧傳感器、

直流電壓表、開右側(cè)門按鈕、關右側(cè)門按鈕、右側(cè)門開啟指示燈、右側(cè)門關閉指

示燈、緊急制動等模塊的安裝與接線。

注意：

1.安裝過程遵守《安全操作規(guī)范》。

2.按照“技術平臺接線圖”安裝模塊，模塊的安裝位置正確牢固，螺絲、螺

母、墊片選型正確。

3.線號管與線對應正確。

4.冷壓端子選型合理，壓制牢固。

5.嚴格按照“技術平臺接線圖”中的接線要求，正確選擇接線端子，且線序

正確，布局合理。

6.在整體上，線束布局合理牢固、長短適宜、美觀大方。

7.提交試卷前，確保線槽蓋好。

（二）功能調(diào)試（6分）

1.使用“STEP7MicroWINSMART”編程軟件把U盤根目錄“YooDao\任務

一”中的“PLC測試程序.smart”下載到PLC并運行，按照“圖1-1PLC拍照布

局示意”的布局對PLC進行拍照，要求圖片中能看清PLC各輸入輸出口指示燈

的亮滅狀態(tài)，將圖片命名為“圖1-1-PLC程序下載”，存放到U盤根目錄“提

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交資料\任務一”中，并將此圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”

指定位置。(注意：PLC測試程序.smart已加密，但不影響下載)

圖1-1PLC拍照布局示意

2.將U盤根目錄“YooDao\任務一”中的“HMI測試程序”下載到人機交互

界面設備中。下載完成后對人機交互界面進行完整拍照，圖片命名為“圖1-2-HMI

測試程序下載”，存放到U盤根目錄“提交資料\任務一”中，并將此圖片粘貼

至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。

3.功能測試與記錄

按照表1.1所示動作順序，測試開關門按鈕與指示燈功能，并記錄各指示燈

的亮滅狀態(tài)。指示燈點亮狀態(tài)用“1”表示，指示燈熄滅狀態(tài)用“0”表示。

表1.1功能測試記錄

動作右側(cè)門開啟指右側(cè)門關閉指左側(cè)門開啟指左側(cè)門關閉指

動作名稱

順序示燈示燈示燈示燈

1啟動PLC

2按下開左側(cè)門按鈕

3按下關左側(cè)門按鈕

4按下開右側(cè)門按鈕

5按下關右側(cè)門按鈕

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按照表1.2所示動作順序，在人機界面中查看測量數(shù)據(jù)、控制執(zhí)行器動作狀

態(tài)，并記錄。風機轉(zhuǎn)動/照明燈點亮/報警燈閃爍/有煙霧用“1”表示，風機停轉(zhuǎn)/

照明燈熄滅/報警燈熄滅/無煙霧用“0”表示。

表1.2傳感器數(shù)據(jù)測量與控制器功能記錄

動作

動作名稱數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)3照明燈報警燈風機煙霧

順序

1啟動PLC

按下煙霧模塊上黑

2色按鈕10S，松開前//////

煙霧狀態(tài)

4進入第二界面////

3點擊X1////

4點擊X2////

5點擊X3////

任務二通信配置及調(diào)試（20分）

（一）平臺網(wǎng)絡配置（2分）

1.無線路由器的配置（0.4分）

★路由器配置連接網(wǎng)址：；

★自己設置一個密碼，8位由字母和數(shù)字組成。

本地局域網(wǎng)絡（LAN口）的搭建和配置：按照表2.1要求，對無線路由器進

行本地局域網(wǎng)絡的搭建和配置。設置完畢后：

將帶有Wi-Fi名稱、Wi-Fi密碼、頻段帶寬的“無線加密設置”配置界面進

行截圖或拍照，圖片命名為“圖2-1-無線加密設置”，將帶有IP地址、子網(wǎng)掩

碼的“LAN接口設置”配置界面進行截圖或拍照，圖片命名為“圖2-2-LAN接

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口設置”，并將兩張圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定

位置。

表2.1本地局域網(wǎng)配置要求

序號設備參數(shù)值示例

99號工位：YooDao_TXKZ_99，

1Wi-Fi名稱YooDao_TXKZ_工位號

工位號<10時，十位用0填充

去掉“不加密”勾選框，然后自行設

2Wi-Fi密碼8位數(shù)字和字母組成

置密碼（長度<=10位）

3頻段帶寬20MHz

4IP地址176.128.工位號.9999號工位：9

2.平臺局域網(wǎng)搭建（1.2分）

在通信與控制系統(tǒng)（高鐵）集成與維護平臺中，搭建局域網(wǎng)，并對各終端設

備的無線網(wǎng)絡和有線網(wǎng)絡進行連接和配置。按照表2.2所示IP地址規(guī)劃表，組建

局域網(wǎng)絡。將控制中心有線網(wǎng)卡及無線網(wǎng)卡的“無線網(wǎng)絡連接詳細信息”窗口進

行截圖，圖片命名為“圖2-3-控制中心有線網(wǎng)絡IP地址”“圖2-4-控制中心無

線網(wǎng)絡IP地址”，進入列控中心界面，將列控中心靜態(tài)IP地址的界面進行拍照，

圖片命名為“圖2-5-列控中心IP地址”，將附加電腦“無線網(wǎng)絡連接詳細信息”

進行截圖，圖片命名為“圖2-6-附加電腦IP地址”，將可編程邏輯控制器IP地

址配置完成界面進行拍照，圖片命名為“圖2-7-可編程邏輯控制器IP地址”，

將人機交互IP地址配置完成界面進行拍照，圖片命名為“圖2-8-人機交互界面

IP地址”，存放到U盤根目錄“提交資料\任務二”中，并將圖片粘貼至U盤根

目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。（要求圖片包含完整的IP地址信

息）

表2.2按照IP地址規(guī)劃組建局域網(wǎng)

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設備設備接口IP地址備注

控制中心（無線網(wǎng)絡）WIFI176.128.工位號.3工位號<10時，十位用0填充

列控中心WIFI176.128.工位號.4

附加電腦WIFI176.128.工位號.5

可編程邏輯控制器LAN192.168.工位號.101

人機交互界面LAN192.168.工位號.102

控制中心（有線網(wǎng)絡）LAN192.168.工位號.103

3.網(wǎng)絡通信測試（0.4分）

分別在控制中心和附件電腦中的“命令提示符”界面下使用“ping”命令檢

測控制中心與無線路由器、附加電腦與列控中心之間網(wǎng)絡通信是否正常，將正常

通信測試結(jié)果分別進行截圖，分別以“圖2-9-控制中心與無線路由器”、“圖2-10-

附加電腦與列控中心”命名，存放到U盤根目錄“提交資料\任務二”中，并將

圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。（要求將命令

提示符整個窗口截圖）

（二）列控中心配置（1分）

對列控中心進行配置（詳見表2.3），并成功連接控制中心，保證列控中心

各項功能正常運行。在列控中心上對配置界面進行拍照截圖，命名為“圖2-11-

列控中心配置”；在控制中心計算機上對連接成功界面截圖，命名為“圖2-12-

連接成功”。兩張圖片存放到U盤根目錄“提交資料\任務二”中，并將圖片粘

貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。

表2.3通信配置參數(shù)

串口號波特率IP地址端口號

軌道電路通信ttyAMA49600//

列車通信ttyAMA5115200//

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服務器通信//自行設置8080

（三）典型通信系統(tǒng)調(diào)試（13分）

背景：某項目小組負責某智慧教室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計，教室設有負責檢測溫

濕度、光照數(shù)據(jù)的傳感器，根據(jù)溫濕度及光照值，進行教室內(nèi)高溫預警、燈光調(diào)

節(jié)等功能，營造舒適的教學環(huán)境。教室有一臺服務器，用于采集教室傳感器數(shù)據(jù)，

實現(xiàn)聯(lián)動控制功能，教室配備一塊485通信模塊（電源為24VDC），用于教室

數(shù)據(jù)監(jiān)測，如下圖2.1所示。監(jiān)控室需要將獲取教室內(nèi)數(shù)據(jù)，并發(fā)送相關聯(lián)動控

制設定指令。監(jiān)控室和教室服務器處于同一局域網(wǎng)內(nèi)，利用網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)通信。

現(xiàn)采用附加電腦模擬監(jiān)控室電腦，高鐵主控制臺模擬教室服務器。

圖2.1485模塊

任務：典型通信系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)教室數(shù)據(jù)監(jiān)控。485模塊采用Modbus通信

方式，485模塊作為從站，通信協(xié)議詳見U盤根目錄“YooDao\任務二\485通信

協(xié)議.pdf”文件；相關軟件詳見U盤根目錄“YooDao\任務二”。注意：本題中涉

及的通信接口為“通信485”接口。（注：使用給定的“CRC計算器”進行CRC

校驗計算，采用CRC-16/MODBUS校驗方式）

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1.配置與連接485模塊（5分）

（1）模塊信息測試。高鐵主控臺用USB轉(zhuǎn)485通信線連接485模塊，打開

串口調(diào)試助手。已知485模塊默認地址為0x01(撥碼開關可用于設定模塊地址,設

置方法見（2）)，數(shù)據(jù)位8，停止位1，無校驗。請利用通信協(xié)議中的“模塊信息”

進行測試，測試出模塊默認的波特率，并將模塊返回的數(shù)據(jù)進行分析，將波特率、

模塊版本、生產(chǎn)批號填寫至答題卡指定位置。

（2）地址設定。485模塊撥碼開關可用于設定模塊地址?，F(xiàn)需要將模塊地址

設置為0x12，設定完成后需將485模塊重新上電生效。已知撥碼開關1-8代表地

址數(shù)據(jù)從低位到高位的1-8位，撥至ON代表1，沒有撥至ON代表0。設定完成

后，將設定結(jié)果填寫至答題卡指定表格中。（注意：模塊撥碼開關必須設定為0x12，

才可進行后續(xù)操作）

2.數(shù)據(jù)采集（6分）

（1）手動模式。由于數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件波特率不可修改，需要借助串口調(diào)試助

手發(fā)送相關指令修改485模塊默認波特率，修改完成后重啟485模塊可生效。已

知數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件默認波特率為115200，數(shù)據(jù)位8，停止位1，無校驗。（注意：如

果設定失敗或設定后遺忘，請同時按下key1和key4按鍵，幾秒后待電路板4個

指示燈全亮，完成波特率和校驗位的復位。復位之后需將485模塊重新上電，波

特率恢復出廠值）

485模塊波特率修改完成后，打開數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件并打開串口，此時可利用按

鍵手動獲取傳感器數(shù)據(jù)，獲取的數(shù)據(jù)會顯示軟件接收窗口中。按下key1按鍵，

模塊主動發(fā)送一條包含5組溫度數(shù)據(jù)的協(xié)議；按下key2按鍵，模塊主動發(fā)送一

條包含5組濕度數(shù)據(jù)的協(xié)議；按下key3按鍵，模塊主動發(fā)送一條包含5組光照

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數(shù)據(jù)的協(xié)議；按下key4按鍵，模塊主動發(fā)送一條包含5組單片機片內(nèi)溫度數(shù)據(jù)

的協(xié)議。將得到的5組數(shù)據(jù)，去掉一個最大值，去掉一個最小值，剩余的三組取

平均值，取小數(shù)點后2位（四舍五入）。將得到的最終溫濕度、光照、單片機片

內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，填寫至答題卡指定位置。（注意：計算得到的傳感器數(shù)據(jù)為固定值，

與真實環(huán)境無關；波特率必須設定為115200，地址必須設定為0x12，才能正常

使用數(shù)據(jù)獲取功能）

（2）自動模式。利用數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件發(fā)送“自動模式”協(xié)議，可使模塊進入

自動上傳數(shù)據(jù)模式。此時，切換至軟件數(shù)據(jù)獲取界面，會顯示讀取到的溫度、濕

度、光照數(shù)據(jù)。將讀取到數(shù)據(jù)的軟件界面截圖，圖片命名為“圖2-13-數(shù)據(jù)獲取”，

并將圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。（注意：軟

件顯示的傳感器數(shù)據(jù)為固定值，與真實環(huán)境無關；波特率必須設定為115200，地

址必須設定為0x12，才能正常使用數(shù)據(jù)獲取功能）

3.光照值設定（2分）

（1）在自動模式下，打開教室電腦數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件網(wǎng)絡服務功能，此時可通

過監(jiān)控室電腦網(wǎng)絡調(diào)試助手，設定教室光照值，聯(lián)動開關設定為“開”。光照值

設定采用滯回比較器方式，設定值下限為L=300Lux，設定值上限為H=400Lux，

滯回比較區(qū)間為Δ=100Lux。設定完成后，軟件會根據(jù)自動模式下獲取到的光照

值進行判斷，進而控制軟件上的指示燈。當光照值低于下限時，指示燈點亮；當

光照值高于上限時，指示燈熄滅；當光照值處于比較區(qū)間中，指示燈維持上一狀

態(tài)。將設定完成后聯(lián)動控制界面截圖，圖片命名為“圖2-14-聯(lián)動控制”，并將圖

片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。

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（2）利用給定的“CRC計算器”分析光照值設定協(xié)議采用了哪種CRC校驗，

將校驗方式填寫至答題卡指定位置。

（四）通信拓撲圖及設計（配置）方案（4分）

U盤根目錄“YooDao\任務二\通信拓撲圖繪制”目錄下有控制中心、無線路

由器、列控中心、PLC、人機交互界面、485模塊、CAN分析儀等設備的圖片，

根據(jù)通信與控制系統(tǒng)（高鐵）集成與維護實訓平臺功能，利用WPS軟件或visio

軟件繪制如下拓撲圖，并對設計（配置）方案進行簡述。

1.CAN通信網(wǎng)絡（2分）

（1）通信拓撲圖

根據(jù)U盤根目錄“YooDao\任務二\CAN通信\CAN通信網(wǎng)絡規(guī)則要求說明”

以及其他CAN資料，完成通信拓撲圖的繪制。將此拓撲圖截圖，命名為“圖

2-15-CAN通信網(wǎng)絡拓撲”，并將圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題

卡.doc”指定位置。

（2）設計（配置）方案

根據(jù)U盤根目錄“YooDao\任務二\CAN通信\CAN通信網(wǎng)絡規(guī)則要求說明”

以及其他CAN資料，完成通信方案設計，并在U盤根目錄“提交資料\競賽答題

卡.doc”指定位置填寫。

2.無線通信網(wǎng)絡（1分）

假設控制中心發(fā)送進出站指令到列控中心，點陣屏上顯示“允許進站”字樣，

繪制控制中心、無線路由器、列控中心、點陣屏的無線通信網(wǎng)絡拓撲圖，劃線時

采用虛線連線，箭頭需標注出允許進站數(shù)據(jù)的傳送方向，無粗細要求，并在線上

標注通信方式（提示：WIFI、短距離無線通信Zigbee兩種方式）。將此拓撲圖截

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圖，命名為“圖2-16-無線通信網(wǎng)絡拓撲”，并將圖片粘貼至U盤根目錄“提交資

料\競賽答題卡.doc”指定位置。

例如：A和B設備采用WIFI形式進行通信，A將數(shù)據(jù)發(fā)送給B，示意圖如

圖2.2所示。

圖2.2A和B設備通信示意圖

3.485通信網(wǎng)絡（1分）

假設485模塊將溫濕度數(shù)據(jù)定時自動上傳至控制中心，控制中心接收到數(shù)據(jù)

后，轉(zhuǎn)發(fā)給PLC，PLC將溫濕度數(shù)據(jù)發(fā)送給人機交互界面進行顯示。繪制PLC、

控制中心、人機交互界面、485模塊的485通信網(wǎng)絡拓撲圖。485通信屬于差分

信號傳輸，具有A，B兩根信號線，劃線時A線和B線均需要標注溫濕度數(shù)據(jù)傳

輸方向，且A線為紅色，B線為黑色，無粗細要求。將此拓撲圖截圖，命名為“圖

2-17-485通信網(wǎng)絡拓撲”，并將圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”

指定位置。

例如：A和B設備采用485通信形式進行，A將數(shù)據(jù)發(fā)送給B，示意圖如圖

2.2所示。

圖2.2A和B設備通信示意圖

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任務三故障檢測及維修（28分）

站點副控制臺中有一個軌道繼電器模塊，共有8路繼電器控制電路，每一路

軌道繼電器對應軌道的一個區(qū)段。當列車運行到某一區(qū)段時，對應軌道繼電器觸

點吸合，并且對應軌道繼電器指示燈點亮，代表列車在此區(qū)段。沒有列車的區(qū)段，

對應的軌道繼電器觸點斷開，軌道繼電器指示燈是熄滅狀態(tài)。

（一）硬件故障檢測與處理（18分）

1.軌道繼電器電路板焊接（8分）

根據(jù)提供的資料（U盤根目錄“YooDao\任務三\軌道繼電器原理圖.pdf、軌

道繼電器裝配圖.pdf和軌道繼電器元器件清單.pdf”）把軌道繼電器電路焊接完成。

2.電路板排故（10分）

（1）任務描述

背景：某軌道交通科技公司項目小組初步設計出了軌道繼電器模塊和RS485

通信模塊兩款樣品。

《軌道繼電器模塊功能》：

上電后指示燈LED1-LED8依次循環(huán)點亮（同一時刻只有一個燈亮，下同），

同時，指示燈LED13-25也依次循環(huán)點亮；

《485模塊功能》：

用于測試軌道電路信號燈是否工作正常。將485模塊“故障485”接口（電路

板上已標注）與軌道電路485接口相連，實現(xiàn)485模塊控制軌道電路上面的信號燈

循環(huán)點亮功能。485電路板設計中，為方便各種測試，ADM2483與單片機之間的

TTL通信連接線設置了電阻跳線。

（2）故障定位

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假如您是這個公司的一名測試工程師，現(xiàn)需要根據(jù)“YooDao\任務三”目錄

下的文檔資料（原理圖中有些元器件參數(shù)丟失），對項目小組設計出的兩款電路

板樣品進行測量、調(diào)試，找出電路板中的設計故障/元器件故障，并進行維修處

理。將故障定位以及故障處理方法填寫到表3.1中。（提示：軌道繼電器有4處故

障；485模塊有1處故障）

表3.1軌道繼電器電路故障排查記錄表

故障定位處理方法

電路板名稱+元器件符號+故障（過大，過小，焊錯、空將故障定位的元器件修改為xxx或者添加或者重新焊接。

焊等）。示例：軌道繼電器模塊電路板R1電阻過大示例：R1阻值修改成1K

（3）故障處理調(diào)試

選用相應的電子元器件進行故障維修。將軌道繼電器上電后的正反面拍照，

圖片分別命名為“圖3-1-軌道電路板排故正面”、“圖3-2-軌道電路板排故反面”；

將485模塊上電后電路板正面、反面拍照，圖片分別命名為“圖3-3-485模塊排

故正面”、“圖3-4-485模塊排故反面”。將拍照圖片保存于U盤根目錄“提交資

料\任務三”中，并粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。

將《軌道繼電器模塊功能》進行演示，并用攝像頭進行錄像，將視頻命名為

“視頻3-1-軌道繼電器功能演示.wmv”保存于U盤根目錄“提交資料\任務三”

中；將485模塊控制副控臺軌道電路信號燈功能進行演示，并用攝像頭將信號燈

變化的情況進行錄像，視頻命名為“視頻3-2-485模塊功能演示.wmv”保存于U

盤根目錄“提交資料\任務三”中。

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提示：參賽隊維修過程中使用的元器件全部在提供的元件包中，可能存在故

障的元器件提供了備件，競賽過程中不得再申領元器件。

（二）應答器檢測與處理（10分）

軌道電路分為八個區(qū)段，每個區(qū)段配備一個應答器，用于存儲當前區(qū)段相關

信息，如下圖3.3所示。運行列車從左至右進行區(qū)間行駛，當列車行駛至對應區(qū)

段時，列車下方的讀寫器會讀取區(qū)段應答器信息，并伴有“滴”的提示聲，表示

讀卡成功。同時列車LCD屏幕中左側(cè)表盤會指向相應的區(qū)段號，如下圖3.4所示，

本圖片顯示的信息為列車位于區(qū)段1位置。

圖3.3軌道電路區(qū)段及應答器

圖3.4列車區(qū)間行駛模式下LCD界面

應答器配置模塊如圖3.5所示，可用于檢測、修改應答器中相關信息。

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圖3.5應答器配置模塊

站點副控制臺軌道電路區(qū)段應答器存儲的狀態(tài)信息設計參數(shù)如表3.2所示。

表3.2軌道區(qū)段應答器狀態(tài)信息

第一區(qū)段第二區(qū)段第三區(qū)段第四區(qū)段第五區(qū)段第六區(qū)段第七區(qū)段第八區(qū)段

轉(zhuǎn)彎1岔道1轉(zhuǎn)彎2岔道2坡路2隧道坡路1轉(zhuǎn)彎1

A公司設計出了一套程序，用于對應答器數(shù)據(jù)的修改；B公司也設計出了一

套程序，但由于寫入?yún)f(xié)議丟失，只能通過專用的軟件進行應答器數(shù)據(jù)的讀取。A

公司設計的應答器配置模塊與上位機通信遵循一定的數(shù)據(jù)協(xié)議，用于建立通信和

應答器數(shù)據(jù)的寫入，詳見U盤根目錄“YooDao\任務三\應答器配置通信協(xié)議.pdf”。

1.建立通信（2分）

將包含A公司程序的CC2530核心板安裝到應答器配置模塊上（核心板上已

標注好AB）。已知應答器配置模塊與上位機通信的數(shù)據(jù)位為8，停止位為1，波

特率和校驗位未知，借助U盤根目錄“YooDao\任務三\串口調(diào)試工具.exe”軟件，

測試出應答器配置模塊與上位機通信的波特率及校驗位，并將測試結(jié)果填寫至U

盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。

2.數(shù)據(jù)寫入與信息驗證（8分）

借助“串口調(diào)試工具”軟件及“應答器配置通信協(xié)議.pdf”文件，參看表3.2

中各區(qū)段狀態(tài)信息，完成對區(qū)段1-8應答器狀態(tài)信息的寫入。

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將包含B公司程序的CC2530核心板安裝到應答器配置模塊上（核心板上已

標注好AB）。利用U盤根目錄“YooDao\任務三\應答器查詢軟件.exe”，配置正

確的串口號，波特率115200，數(shù)據(jù)位8，停止位1，校驗位無校驗。依次讀取區(qū)

段1-8應答器，并將讀取過程進行錄像，要求：應答器查詢軟件上區(qū)段編號及區(qū)

段信息能夠清晰顯示。將視頻命名為“視頻3-3-應答器信息讀取.wmv”保存于

U盤根目錄“提交資料\任務三”中。

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任務四應用設計（22分）

（一）PLC與人機交互界面設計（18分）

1.PLC順序功能圖繪制（2分）

（1）任務背景

順序功能圖又稱流程圖。它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種

圖形，順序控制功能圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術，它是一種通用的

技術語言。順序功能圖的詳細描述，請參看U盤根目錄“YooDao\任務四\PLC

程序設計\順序功能圖說明.pdf”。

（2）功能描述

要求：按下按鈕SB1，電機KM1、KMY啟動并正轉(zhuǎn)；2秒后，KMY斷開，

電機KM△接通，并一直運行；按SB2，電機停止運作。

I/O分配：如表4.1所示。

表4.1I/O分配表

輸入信號信號元件及作用

I0.0SB1：正轉(zhuǎn)

I0.1SB2：停止

輸出信號控制對象及作用

Q0.0KM1

Q0.2KM△

Q0.3KMY

請利用WPS/Visio繪制順序功能圖，并將繪制完成的順序功能圖截圖。圖片

命名為“圖4-1-順序功能圖”，保存在U盤根目錄“提交資料\任務四\PLC程序

設計”中，并粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。（注意:

順序功能圖顏色不做要求）

2.PLC時序圖繪制（2分）

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（1）任務背景

某高鐵車廂內(nèi)有一個風扇控制系統(tǒng)，當現(xiàn)場溫度>=30℃時，風扇打開，當現(xiàn)

場溫度<30℃時，風扇關閉。一段時間后，發(fā)現(xiàn)風扇經(jīng)常燒壞，最后發(fā)現(xiàn)是由于

現(xiàn)場溫度一直在30℃左右來回變動，造成風扇頻繁啟動，導致風扇發(fā)熱燒壞。為

了改進風扇控制系統(tǒng)，在控制系統(tǒng)中實現(xiàn)：當現(xiàn)場溫度>=32℃時，風扇打開，當

現(xiàn)場溫度<=28℃時，風扇關閉，當溫度>28℃且<32℃時，風扇維持上一個狀態(tài)不

變化。在控制系統(tǒng)中加入滯回比較器功能，即：當現(xiàn)場溫度高于或者低于報警值

（30℃）超過2℃，風扇才進行狀態(tài)變化。

同時該系統(tǒng)具有檢測溫度、濕度參數(shù)功能，當溫度或者濕度參數(shù)出現(xiàn)異常時

（溫度>=36℃，或者溫度<=10℃，或者濕度>=80%），報警紅色指示燈點亮。一

旦出現(xiàn)溫度或者濕度參數(shù)異常，在系統(tǒng)復位前，即使參數(shù)異常消除，紅色指示燈

依然亮。即：一旦出現(xiàn)溫度或者濕度參數(shù)異常，紅色報警指示燈熄滅的條件是：

異常的參數(shù)恢復到正常范圍，并且必須通過復位輕觸按鍵進行復位。

（2）繪制時序圖

根據(jù)采集到的溫度值，利用滯回比較器進行風扇Q0.0控制。同時根據(jù)采集

到的溫度、濕度值實現(xiàn)系統(tǒng)報警指示功能，I0.0為復位輕觸按鍵輸入口，按下按

鍵I0.0=1，松開按鍵I0.0=0，下降沿復位有效：復位按鍵按下后，再彈起時復位

有效。已知AIW0是采集到的溫度數(shù)據(jù)（假設真實溫度=AIW0/260.0-40.0單

位：℃），AIW1是采集到的濕度數(shù)據(jù)（假設真實濕度=AIW1/310，例如：AIW1=3100，

對應濕度=10%），Q0.0代表風扇（Q0.0置1，風扇開啟；Q0.0置0，風扇關閉），

Q0.1代表現(xiàn)紅色報警指示燈（Q0.1置1，指示燈點亮；Q0.1置0，指示燈熄滅），

根據(jù)輸入信號I0.0、AIW0、AIW1的波形，在提供的“PLC時序圖答題紙”上畫

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出梯形圖程序中Q0.0、Q0.1的時序波形。利用WPS/Visio繪制或者利用提供“PLC

時序答題紙”繪制均可。如果利用WPS/Visio繪制(“PLC時序答題紙”電子檔

文件在“YooDao\任務四\PLC程序設計”目錄下)，將時序圖截圖，如果利用提

供的鉛筆和答題紙繪制，將繪制完成的時序圖進行拍照。圖片命名為“圖4-2-時

序圖”，保存在U盤根目錄“提交資料\任務四\PLC程序設計”中，并粘貼至U

盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。

3.停車場管理系統(tǒng)設計（14分）

停車場管理系統(tǒng)用于對停車場內(nèi)車輛進行管理，并將信息匯總至人機交互界

面。每個停車場中包含四種車輛，分別為私家車、出租車、廂貨車和軍用車，其

中前三種車輛為收費車輛，收費車輛與總車輛之比生成一個收費比。每個停車場

均配有指示燈。編寫人機交互界面和PLC程序，完成以下任務設計。邏輯功能

可參照U盤根目錄“YooDao\任務四\應用設計\停車場管理系統(tǒng)演示視頻1和

2.wmv”。提示：

(1)本任務中涉及的應答器數(shù)據(jù)與任務三中改寫的應答器數(shù)據(jù)互不影響。

(2)所需的圖片資源在U盤根目錄“YooDao\任務四\應用設計\素材”中。

所需的相關軟件在U盤根目錄“YooDao\任務四\應用設計”中。通信協(xié)議詳見

U盤根目錄“YooDao\任務四\應用設計\停車場管理系統(tǒng)通信協(xié)議.pdf”。

1.登錄系統(tǒng)設計（3分）

登錄系統(tǒng)主界面如圖4.1所示。標題采用滾動顯示方式。標題左邊表盤可實

時顯示當前時間。按下標題下方按鈕，彈出登錄窗口，如圖4.2所示。

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圖4.1登錄系統(tǒng)主界面

圖4.2登錄窗口界面

表盤下方為通信波特率設定區(qū)，波特率選項為2400、9600、19200，默認波

特率為2400。如果管理員密碼輸入錯誤，修改的波特率不生效，不能成功設置人

機交互界面通信波特率，并彈出設定失敗窗口，如圖4.3所示。選擇波特率19200，

輸入管理員密碼333，點擊設置按鈕后管理員密碼恢復至000，并彈出設定成功

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窗口，如圖4.4所示。

圖4.3波特率設定失敗

圖4.4波特率設定成功

四種用戶分別為管理員1、管理員2、經(jīng)理和總經(jīng)理。管理員1和管理員2

頭像一致。管理員1默認密碼為111，管理員2默認密碼為222，經(jīng)理密碼為333，

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總經(jīng)理密碼為444。輸入正確密碼，彈出進入按鈕，如圖4.5所示。點擊按

鈕可跳轉(zhuǎn)至“選擇用戶類型”界面。輸入錯誤彈出錯誤提示窗口，如圖4.6所示。

圖4.5進入登錄窗口界面

圖4.6登陸失敗錯誤提示

已知PLC和人機交互軟件均需設定的波特率為19200，兩種程序均下載后，

若兩者波特率設置不一致，則觸摸屏彈出“PLCNoResponse”窗口如圖4.7所示，

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如果設定正確，觸摸屏不彈出“PLCNoResponse”窗口。

圖4.7PLCNoResponse界面

設計管理員1、管理員2、經(jīng)理和總經(jīng)理四種按鈕，如圖4.8所示。已知權限

等級為總經(jīng)理>經(jīng)理>管理員1=管理員2，總經(jīng)理可以點擊所有按鈕，經(jīng)理可以點

擊除總經(jīng)理以外的按鈕。管理員1和管理員2權限平級，但只能點擊自己的按鈕。

若無權限，彈出提示窗口。點擊管理員1或管理員2按鈕，跳轉(zhuǎn)至“停車場管理

界面”。

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圖4.8選擇用戶類型

2.停車場管理功能設計（4分）

管理員1登錄狀態(tài)下的停車場管理界面如下圖4.9所示。界面左上角為返

回按鈕和登錄人員信息，右上角為當前系統(tǒng)時間。每個停車場有三個指示燈，

從左到右依次是綠、黃、紅，用來表示當前收費比，所謂收費比是指非軍用車

輛與當前停車場所有車輛的比值。指示燈下方為當前停車場信息框，顯示框的

左半部分顯示當前停車場收費車輛的數(shù)量，右半部分顯示收費比，精確到小數(shù)

點后兩位。界面最下方黑色區(qū)域為車輛信息顯示區(qū)，可以顯示當前檢測到各類

車輛的信息。車輛信息右側(cè)為模式切換和功能按鈕。管理員1負責1-4號停車

場的監(jiān)測與歸類，管理員2負責5-8號停車場的監(jiān)測與歸類，如果登錄人員為

管理員1，顯示停車場1-4，如果登錄人員為管理員2，顯示停車位5-8。

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圖4.9停車場車輛檢測界面1

（1）停車場車輛數(shù)量采集

根據(jù)表4.2中的信息，自主計算收費車輛數(shù)量和收費比并寫入程序，從而

在界面中顯示收費車輛數(shù)量、收費比和軌道燈的狀態(tài)。其中，收費比數(shù)值越大

說明該停車場盈利越多，將收費比分三個等級：95-100%，一等，顯示綠燈；

90-95%，二等，顯示黃燈；80-90%，三等，顯示紅燈。

表4.2停車場號與各車輛信息

私家車出租車廂貨車軍用車

停車場18563

停車場21218100

停車場378152

停車場4111393

停車場513974

停車場6917111

停車場7111360

停車場815793

以停車場1為例，車輛總數(shù)為22，收費車輛為19，收費比為86%，圖4.10

所示為檢測裝置位于停車場1時的參考界面。

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圖4.10停車場車輛檢測界面2

（2）停車場指示燈顯示

根據(jù)所提供的相關軟件及通信協(xié)議，完成停車場指示燈的顯示。發(fā)送01

時，顯示停車場1的當前收費比；發(fā)送02時，顯示停車場2的當前收費比；以

此類推。當停車場收費比為一等時顯示綠燈，二等顯示黃燈，三等為紅燈。以

上顯示使用所提供的TCP通信相關軟件和協(xié)議進行完成。

（3）報警信息提示

界面下方黑色區(qū)域為報警信息顯示區(qū)，報警信息包含序號、事件發(fā)生日期、

事件發(fā)生時間、事件信息。報警信息顏色和收費比有關，一等為綠色，二等為

黃色，三等為紅色。假設當檢測裝置位于停車場1，收費比為86%時，事件信

息為“12020/10/412:10:48停車場1收費比：三等”，并且此條報警信息為紅

色。當停車場指示燈顯示為紅色時，主控制臺上報警燈亮。

（4）車輛歸類

車輛歸類分為自動歸類和手動歸類，默認狀態(tài)下為自動歸類。1-4停車場

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全部采用自動歸類，5-8停車場全部采用手動歸類。在自動歸類的模式下，在

歸類區(qū)將相應的停車場中的各類車輛信息分別寫入對應的車型當中。在手動歸

類的模式下，分別點擊指示燈上方的相應停車場，將對應的車輛信息寫入。

（5）系統(tǒng)復位

兩種模式下分別點擊復位按鈕，所屬界面中的所有燈熄滅，收費車輛、收費

比、歸類區(qū)中的各種車輛數(shù)量清零。

3.車輛統(tǒng)計與價格顯示（4分）

在選擇用戶類型界面，點擊經(jīng)理，進入停車場收費管理顯示界面，如圖4.11

所示。由于經(jīng)理級別要高于管理員1和管理員2，因此原先顯示在管理員1和

管理員2界面中的各種車輛數(shù)量、收費比不會因點擊復位按鈕而受到影響。

圖4.11停車場收費管理顯示界面

在經(jīng)理模式切換中選擇經(jīng)理1，進入圖4.12所示界面。界面中包括停車場號、

車型、單價、停車時間、應收、折扣、實收。右上角為車輛信息和下拉選單，下

拉選單中包括私家車、出租車、廂貨車和軍用車。停車場統(tǒng)一收費標準為：私家

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車1/h，出租車1.5/h，廂貨車2/h，軍用車免費，默認時間均為1。經(jīng)理1采用了

停車時間越長，折扣越大的活動，吸引更多車輛停在4個停車場內(nèi)，因軍用車輛

免費，所以不參加折扣活動。私家車停車時間長于5個小時（包含5個小時），

打95折，即95%；長于8個小時（包含8個小時），打9折，即90%；出租車

則在上述時間情況下打98折和95折；廂貨車只有在長于10個小時（包含10個

小時）的情況下打95折。

圖4.12經(jīng)理1模式下停車場收費管理顯示界面

在車輛信息下拉選單中選擇私家車，其中下拉菜單中顯示的為停車場1中的

車輛信息，出現(xiàn)如圖4.13所示的參考界面。此界面以私家車1作為參考，界面中

包含停車場1中所有私家車信息。下拉選單中選擇出租車，界面中出現(xiàn)所有出租

車信息；下拉選單中選擇廂貨車，界面中出現(xiàn)所有廂貨車信息；下拉選單中選擇

軍用車，界面中出現(xiàn)所有軍用車信息。在輸入停車時間時，每一個界面中任選五

輛使用軟件中自帶的鍵盤進行輸入。在錄制視頻時，需完成相應的打折功能。點

擊右下角中的結(jié)算按鈕，顯示當前總金額。

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圖4.13私家車收費管理界面

點擊主控制臺左側(cè)門打開按鈕一次，出現(xiàn)圖4.14所示的參考界面，車輛信息

及下拉選單消失。界面中包含停車場2中所有私家車。點擊兩次，出現(xiàn)所有出租

車；點擊三次，出現(xiàn)所有廂貨車；點擊四次，出現(xiàn)所有軍用車。停車場2中所有

車型顯示完整之后，在輸入停車時間時，使用軟件中自帶的鍵盤進行輸入。在錄

制視頻時，需完成相應的打折功能。點擊右下角中的結(jié)算按鈕，顯示當前總金額。

使用主控制臺左側(cè)門關閉按鈕和右側(cè)門打開按鈕，將停車場3和停車場4中的車

輛信息進行顯示，演示效果與停車場2所演示功能一致。

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圖4.14停車場2收費管理界面

在經(jīng)理模式切換下拉選單中選擇經(jīng)理2，進入圖4.15所示參考界面。此界面

包含了經(jīng)理2管理下所有車型的數(shù)量的總和及相關信息。由于停車場5-8不具備

打折功能，在強制輸入折扣下方數(shù)值時，恢復至0。點擊右下角中的結(jié)算按鈕，

顯示當前總金額。

圖4.15經(jīng)理2模式下停車場收費管理顯示界面

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4.總經(jīng)理管理功能

在用戶以總經(jīng)理模式登陸時，可進行系統(tǒng)的鎖定和當前時間的查看。在“用

戶類型界面”點擊“總經(jīng)理”按鈕，可進入總經(jīng)理管理界面，總經(jīng)理管理界面如

圖4.16所示。

點擊系統(tǒng)鎖定按鈕，進入鎖定界面，此時密碼輸入窗口顯示000，如圖4.17

所示。超級用戶密碼用于進行系統(tǒng)的解鎖，和總經(jīng)理密碼不同。在密碼輸入窗口

輸入666，右下角彈出解鎖圖標，點擊解鎖圖標完成系統(tǒng)的解鎖，跳轉(zhuǎn)至總經(jīng)理

管理界面。再次點擊系統(tǒng)鎖定按鈕，系統(tǒng)鎖定界面密碼輸入框恢復為000，右下

角無解鎖圖標。注意：再次點擊系統(tǒng)鎖定按鈕操作需體現(xiàn)在錄制視頻中。

選擇用戶，輸入密碼，點擊“更改密碼”按鈕，可以實現(xiàn)對應用戶密碼的修

改，這里以修改經(jīng)理密碼作為演示。更改密碼后，系統(tǒng)強制跳轉(zhuǎn)至初始界面，選

擇經(jīng)理，輸入更改后的密碼，彈出按鈕，點擊按鈕可跳轉(zhuǎn)至“選擇用戶類

型”界面。

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圖4.16總經(jīng)理管理界面

圖4.17系統(tǒng)鎖定界面

5.功能錄制

（1）將上述1-4步驟使用提供的oCam錄屏軟件，只需錄制在線模擬窗口所

顯示的功能，涉及主控制臺的功能無需操作和錄制，視頻命名為“視頻4-1-停車

場管理系統(tǒng)1”；

（2）使用oCam錄屏軟件及相關錄制設備錄制觸摸屏與主控制臺之間聯(lián)動所

產(chǎn)生的功能，視頻命名為“視頻4-1-停車場管理系統(tǒng)2”。

將以上兩個視頻保存于U盤根目錄“提交資料\任務四\應用設計”中。