2023年全國職業(yè)院校技能大賽賽項-GZ016 工業(yè)網(wǎng)絡智能控制與維護賽項正式賽卷（教師賽）GZ016 賽題（教師賽A）

2023年全國職業(yè)院校技能大賽高職組

“工業(yè)網(wǎng)絡智能控制與維護”賽項（教師賽）

賽題A

選手須知：

1.任務書共16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。

2.參賽隊應在6小時內(nèi)完成任務書規(guī)定內(nèi)容。

3.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:\參考資料”文件夾下。

4.選手在競賽過程中創(chuàng)建的錄屏文件、源程序、表格、圖片等

文件必須存儲到“E:\GZ016+JS+賽位號\”文件夾下，未存儲到指定

位置的文件均不予給分。文件夾需要自己新建，例：賽位號：1號，

文件夾名稱為：GZ016JS01；評價時只評價對應文件夾下的文件。

5.選手提交的試卷不得出現(xiàn)學校、姓名等與身份有關(guān)的信息，

否則成績無效。

6.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。

7.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

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基于工業(yè)網(wǎng)絡控制的鋼珠罐裝生產(chǎn)線

一、平臺概述

本比賽項目通過物理平臺達成賽項考核目標，該平臺有多個部分構(gòu)成：工業(yè)

網(wǎng)絡、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口，通過組

網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)對整個鋼珠罐裝生產(chǎn)線系統(tǒng)的工業(yè)網(wǎng)絡智能控制與維護。

工業(yè)網(wǎng)絡單元利用以太網(wǎng)通信接口實現(xiàn)整個生產(chǎn)線系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信，能夠?qū)?/p>

現(xiàn)與其它單元的網(wǎng)絡通信與數(shù)據(jù)傳輸。

控制單元包括PLC、伺服控制器、遠程I/O等電氣部件，用于接收來自檢測

單元的傳感數(shù)據(jù)，發(fā)送控制指令，實現(xiàn)執(zhí)行單元的動作執(zhí)行，以及和信息管理單

元實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化、信息化管理等功能。

檢測單元主要包括條碼/二維碼檢測、稱重檢測等產(chǎn)品檢測裝置，以及對整

個生產(chǎn)線系統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)實時監(jiān)測的各類傳感裝置，包括溫度、濕度、

電能、電量等動力環(huán)境監(jiān)測。

執(zhí)行單元包括機械手、傳輸帶、氣缸等執(zhí)行元件，能夠?qū)崿F(xiàn)整個生產(chǎn)線系統(tǒng)

的物料入庫、物料組裝、物料搬運等生產(chǎn)執(zhí)行環(huán)節(jié)。

信息管理單元配置觸摸屏（HMI）、顯示屏等人機交互硬件，同時也配置基

于工業(yè)網(wǎng)絡仿真測試和生產(chǎn)管理系統(tǒng)（MES）等軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)網(wǎng)絡與生產(chǎn)

線系統(tǒng)的設(shè)計分析、仿真優(yōu)化，以及整個生產(chǎn)線系統(tǒng)生產(chǎn)狀態(tài)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、工藝

工序的數(shù)字化、信息化管理等功能。

二、任務要求

總體任務是設(shè)計并利用現(xiàn)場物理平臺，組網(wǎng)完成對鋼珠罐裝生產(chǎn)線的智能控

制。分項任務如下：

1.采用工業(yè)網(wǎng)絡控制架構(gòu)設(shè)計軟件實現(xiàn)對工業(yè)網(wǎng)絡的設(shè)計規(guī)劃；

2.采用工業(yè)網(wǎng)絡各類通信接口、通信協(xié)議實現(xiàn)生產(chǎn)線系統(tǒng)的組網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)；

3.采用工業(yè)網(wǎng)絡控制仿真軟件實現(xiàn)對生產(chǎn)線系統(tǒng)的調(diào)試仿真設(shè)計；

4.采用現(xiàn)場給定的傳感器、可編程控制器、執(zhí)行器，通過操作、編程、調(diào)試

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等手段實現(xiàn)對生產(chǎn)線系統(tǒng)各功能單元、部件裝置的全流程自動化控制，實現(xiàn)對鋼

珠罐裝生產(chǎn)線的模擬；

5.采用生產(chǎn)管理系統(tǒng)（MES）軟件實現(xiàn)對整個生產(chǎn)線系統(tǒng)各類生產(chǎn)信息、物

料狀態(tài)、環(huán)境數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測及信息化管理。

具體要求如下：

1.參賽選手以操作人員身份（以下簡稱“操作人員”）啟動整個系統(tǒng)，系統(tǒng)自

檢以后，進入待命狀態(tài)；

2.操作人員現(xiàn)場操作工業(yè)網(wǎng)絡設(shè)計規(guī)劃軟件，實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)絡的規(guī)劃與設(shè)

計；

3.根據(jù)任務書要求進行系統(tǒng)方案設(shè)計，完成系統(tǒng)主要電氣元器件選型；

4.操作人員根據(jù)生產(chǎn)任務，可以借助生產(chǎn)管理系統(tǒng)（MES）軟件實現(xiàn)在線生

成訂單、在線派發(fā)訂單、訂單跟蹤管理等功能；

5.操作人員可以現(xiàn)場對控制單元進行操作、編程與調(diào)試，完成整個裝配生產(chǎn)

線系統(tǒng)的自動運行、自動監(jiān)測和自動管理，并經(jīng)過工業(yè)網(wǎng)絡單元與生產(chǎn)管理系統(tǒng)

（MES）軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通及對生產(chǎn)過程的數(shù)字化和信息化管理功能；

6.物料在生產(chǎn)全流程過程中，檢測單元的各類傳感器裝置、檢測裝置能夠?qū)?/p>

現(xiàn)對物料生產(chǎn)全流程的數(shù)據(jù)采集與感知；

7.物料在生產(chǎn)全流程過程中所采集的傳感數(shù)據(jù)、控制指令，能夠通過工業(yè)網(wǎng)

絡單元傳輸至執(zhí)行單元、信息管理單元等終端，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的網(wǎng)絡化傳輸和信

息化管理；

8.整個裝配生產(chǎn)線系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)，均可以通過工業(yè)

網(wǎng)絡單元實現(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

于大屏之上等。

三、比賽內(nèi)容

鋼珠罐裝生產(chǎn)線工藝流程參考系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。

通過生產(chǎn)管理系統(tǒng)（MES）軟件，完成訂單下達；4個瓶體隨機順序供料A，

瓶體需要寫入RFID信息，RFID信息寫入在瓶體推送前、后均可；隨后完成瓶

體材質(zhì)檢測、瓶體高度檢測、瓶體視覺缺陷檢測，檢測順序根據(jù)采用系統(tǒng)而定；

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“不合格”瓶體通過分揀機構(gòu)送至“廢品滑槽”（在影響其它機構(gòu)運行時可從“廢品

滑槽”中手動取出“不合格”瓶體）；“合格”瓶體稱重并加蓋后，通過RFID信息寫

入（訂單號、大鋼珠數(shù)量（0）、小鋼珠數(shù)量（0）、倉位號、稱重數(shù)據(jù)、生產(chǎn)設(shè)

備號、操作員、生產(chǎn)日期），送至倉位，倉位放置順序為H、B。

圖1系統(tǒng)工藝流程示意圖（參考）

訂單所需原料包括瓶體4個，均帶有未寫入信息的RFID芯片，包括2個“合

格”瓶體（金屬材質(zhì)、塑料材質(zhì)各1個）、1個瓶體（空瓶）高度“不合格”瓶體，

1個瓶體缺陷“不合格”瓶體，瓶蓋4個。

模塊一：工業(yè)網(wǎng)絡智能控制與維護系統(tǒng)設(shè)計、仿真和

物理系統(tǒng)的安裝、接線、組網(wǎng)與參數(shù)設(shè)置

※提示：模塊一建議完成時長180分鐘。

任務一：工業(yè)網(wǎng)絡智能控制與維護工業(yè)網(wǎng)絡設(shè)計

1.系統(tǒng)方案設(shè)計

根據(jù)任務書要求設(shè)計系統(tǒng)方案，補充并填寫“系統(tǒng)主要電氣元器件選型表（表

1）”的選用型號。將填寫的文件存儲為pdf格式文件，文件名為“1系統(tǒng)主要電

氣元器件選型表.pdf”，文件存放在“E:\GZ016+JS+賽位號\”文件夾內(nèi)。

表1系統(tǒng)主要電氣元器件選型表

序號設(shè)備名稱選用型號功能描述（參考）

采集設(shè)備端傳感器數(shù)據(jù)，上傳數(shù)據(jù)至云平臺、

1主站PLC

下發(fā)數(shù)據(jù)至執(zhí)行設(shè)備

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從站PLC#1采集設(shè)備端傳感器數(shù)據(jù)；接收主站信息；控

2從站PLC#2

制執(zhí)行器動作

從站PLC#3

3防火墻（FW）配置不同端口，設(shè)置安全策略，安全攔截

三層交換機

#1(SW1)

三層交換機組建環(huán)網(wǎng)，劃分VLAN網(wǎng)段，實現(xiàn)不同網(wǎng)段

4

#2(SW2)互通

三層交換機

#3(SW3)

實現(xiàn)有線設(shè)備和無線設(shè)備的數(shù)據(jù)交換；連接

5無線AP

外部網(wǎng)絡

6邊緣網(wǎng)關(guān)采集邊緣端數(shù)據(jù)，協(xié)議轉(zhuǎn)換，上傳至云端

7智能電表用于采集設(shè)備用電信息

8變頻器控制交流三相異步電機的動作

RFID#1寫入訂單信息

9

RFID#2寫入合格品信息

10視覺傳感器顏色檢測，缺陷檢測，大小檢測

2.繪制工業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)拓撲圖

根據(jù)圖2所示的工業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，繪制拓撲圖。該拓撲圖采用環(huán)形組網(wǎng)結(jié)

構(gòu)，通過三層交換機（SW1、SW2、SW3）和防火墻（FW）進行子網(wǎng)劃分與隔

離，將云服務器、計算機#1（PC1）、計算機#2（PC2）、主站PLC、無線AP、

邊緣網(wǎng)關(guān)分別配置在不同網(wǎng)段，具體工業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

防火墻（FW）服務器

設(shè)計網(wǎng)絡（PC1）

三層交換機（SW1）

邊緣網(wǎng)絡

（邊緣計算網(wǎng)關(guān)）

數(shù)據(jù)管理網(wǎng)絡

（S7-1500PLC）

環(huán)網(wǎng)冗余

三層交換機（SW2）三層交換機（SW3）

維護網(wǎng)絡（PC2）產(chǎn)線網(wǎng)絡

（S7-1200PLC）無線AP

圖2工業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

使用賽位提供軟件設(shè)計并繪制系統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)拓撲圖，完成鋼珠罐裝生產(chǎn)

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線系統(tǒng)邊緣層、網(wǎng)絡層、應用層的劃分。在網(wǎng)絡架構(gòu)拓撲圖中應標注：設(shè)備

名稱、地址、通訊方式、組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。拓撲圖應包含使用Profinet（綠色）通訊

協(xié)議的所有元件，Profibus-DP（紫色）通訊協(xié)議的遠程I/O元件、Modbus-RTU

（藍色）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)議的視覺傳感器元件，其它未選用元件無需繪

制，各元件之間所采用的各類工業(yè)網(wǎng)絡通訊協(xié)議用不同顏色線條標注。將繪

制的文件存儲為.pdf格式文件，文件名為“2網(wǎng)絡架構(gòu)拓撲圖.pdf”，文件存放

在“E:\GZ016+JS+賽位號\”文件夾內(nèi)。

3.配置IP地址表

對系統(tǒng)進行網(wǎng)絡規(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+JS+賽位號\”文件夾內(nèi)。

表2VLAN劃分及網(wǎng)關(guān)IP地址分配表

網(wǎng)絡單元

設(shè)備名稱VLAN

（符號）

名稱網(wǎng)關(guān)端口號名稱IP地址

主干網(wǎng)絡192.168.0.201/247，8環(huán)網(wǎng)（結(jié)果填入表3）

設(shè)計網(wǎng)絡自定義計算機

三層交換機192.168.2.1/24#1(PC1)

（）

#1SW1邊緣網(wǎng)絡192.168.20.1/24自定義邊緣計算網(wǎng)關(guān)

數(shù)據(jù)管理網(wǎng)絡192.168.30.1/24自定義主站PLC

三層交換機主干網(wǎng)絡192.168.0.202/247，8環(huán)網(wǎng)

（）

#2SW2維護網(wǎng)絡192.168.10.1/24自定義計算機#2(PC2)

主干網(wǎng)絡192.168.0.203/247，8環(huán)網(wǎng)

三層交換機

產(chǎn)線網(wǎng)絡192.168.40.1/24自定義產(chǎn)線

#3（SW3）

無線AP192.168.50.1/24自定義—

防火墻內(nèi)網(wǎng)192.168.0.254/24GE2SW1

（）

FW服務網(wǎng)絡192.168.200.254/24GE3服務器

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※提示：服務器相關(guān)信息：

設(shè)備型號IP地址計算機名用戶名密碼

YL-15A192.168.200.100DESKTOP-4FUHS4Syalongyalong

DLDS-532192.168.200.100WIN-D73HHC9H3AFAdministratorAa1

表3系統(tǒng)IP地址分配表

序號設(shè)備/元器件名稱IP地址

1服務器

2計算機#1(PC1)

3計算機#2(PC2)

4主站PLC

5防火墻（FW）GE2端口

6防火墻（FW）GE3端口

7三層交換機#1(SW1)（7，8端口）

8三層交換機#2(SW2)（7，8端口）

9三層交換機#3(SW3)（7，8端口）

10邊緣計算網(wǎng)關(guān)

4.方案的可行性分析與評價

從產(chǎn)線生產(chǎn)工藝、工序的合理性，各工序所采用的傳感器、執(zhí)行部件的

可行性，網(wǎng)絡搭建的合理性與安全性以及整個系統(tǒng)的經(jīng)濟性等方面去分析與

評價。將填寫的文件存儲為.pdf格式文件，文件名為“4方案的可行性分析與

評價報告.pdf”，文件存放在“E:\GZ016+JS+賽位號\”文件夾內(nèi)。

任務二：工業(yè)網(wǎng)絡智能控制系統(tǒng)虛擬仿真與調(diào)試

采用軟件進行虛擬仿真設(shè)計，結(jié)合系統(tǒng)實際功能，對各個部件進行屬性定義，

包括剛體、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變量建立映射連接，完成的裝配任務；編寫虛擬PLC調(diào)試程序和虛擬

HMI調(diào)試程序，并將裝配調(diào)試好的“5仿真模型”、“6虛擬PLC調(diào)試程序”和“7

虛擬HMI調(diào)試程序”保存，文件存放在“E:\GZ016+JS+賽位號\”文件夾內(nèi)。

具體任務要求如下：

※提示：評分過程中，參賽選手通過虛擬HMI發(fā)出指令，完成以下“3.機構(gòu)

虛擬手動調(diào)試”、“4.單元仿真自動運行”的仿真動作，允許選手點擊運行，禁止

選手做任何修改。

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1.單元模型裝配

根據(jù)競賽平臺的實物布局完成供料A、高度檢測機構(gòu)、輸送帶變頻電動機、

稱重搬運單元的裝配工作，并定義機電對象、信號。

2.部件虛擬點動測試

對系統(tǒng)的各單元模型進行仿真測試，在相關(guān)軟件內(nèi)使用“運行時察看器”，采

取點動方式實現(xiàn)擋料1、擋料2、稱重氣缸頂升、供料A推出、供料B推出動作

的虛擬手動測試。

3.機構(gòu)虛擬手動調(diào)試

圖3虛擬手動調(diào)試界面示意圖（參考）

通過操作虛擬HMI實現(xiàn)擋停料、加蓋、三軸線性搬運水平控制等機構(gòu)的虛

擬手動調(diào)試。

（1）擋停料機構(gòu)

點擊“擋料1”按鈕，小鋼珠擋料機構(gòu)伸出，對應“到位”信號指示燈點亮；

再次點擊“擋料1”按鈕，小鋼珠擋料機構(gòu)縮回，對應到位“原點”信號指示燈點

亮；點擊“擋料2”按鈕，大鋼珠擋料機構(gòu)伸出，對應“到位”信號指示燈點亮；

再次點擊“擋料2”按鈕，大鋼珠擋料機構(gòu)縮回，對應“原點”信號指示燈點亮。

（2）加蓋機構(gòu)

點擊“供料B”按鈕，推料氣缸推出，對應“到位”信號指示燈點亮；再次點

擊“供料B”按鈕，推料氣缸縮回，對應“原點”信號指示燈點亮。

（3）三軸線性搬運水平控制機構(gòu)

點擊“X軸正”按鈕，X軸正方向運動，位置數(shù)據(jù)實時變化，松開按鈕停止

運動，位置數(shù)據(jù)不再實時變化；點擊“X軸負”按鈕，X軸負方向運動，位置數(shù)

據(jù)實時變化，松開按鈕停止運動，位置數(shù)據(jù)不再實時變化；點擊“Y軸正”按鈕，

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Y軸正方向運動，位置數(shù)據(jù)實時變化，松開按鈕停止運動，位置數(shù)據(jù)不再實時

變化；點擊“Y軸負”按鈕，Y軸負方向運動，位置數(shù)據(jù)實時變化，松開按鈕停

止運動，位置數(shù)據(jù)不再實時變化。

4.單元仿真自動運行

對系統(tǒng)的單元模型分別進行單站虛擬調(diào)試（非系統(tǒng)聯(lián)調(diào)仿真），使其按照工

藝要求仿真自動運行。

（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

由供料氣缸推出，瓶體到位。

（2）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，完成對料瓶高度檢測的動作。

（3）稱重搬運單元：點擊虛擬HMI“稱重單元運行”，料瓶在取料位置，

稱重搬運機構(gòu)伸出取料瓶，完成對料瓶稱重檢測的動作。

（4）倉儲單元：點擊虛擬HMI“倉儲單元運行”，三軸線性搬運裝置將物料

搬運至A倉位，搬運流程完成。

任務三：工業(yè)網(wǎng)絡組網(wǎng)搭建與測試

1.工業(yè)網(wǎng)絡關(guān)鍵設(shè)備安裝與接線

將相關(guān)設(shè)備采用對應的通信接口和線纜進行連接，包括工業(yè)以太網(wǎng)連接、現(xiàn)

場總線設(shè)備連接、無線通信設(shè)備連接，完成系統(tǒng)組網(wǎng)。安裝過程中，元器件、

設(shè)備安裝工藝均應符合國家和行業(yè)規(guī)范、標準。

（1）設(shè)備安裝、氣路連接與電氣接線

①完成高度檢測機構(gòu)的安裝；

②完成機器視覺機構(gòu)安裝、接線與調(diào)試。

（2）根據(jù)任務要求按照T568B標準，完成以下網(wǎng)線制作

①完成服務器到防火墻GE3口的網(wǎng)線制作并連接；

②完成SW2對應端口到計算機#2（PC2）的網(wǎng)線制作并連接。

※提示：未完成網(wǎng)線制作需啟用備用網(wǎng)線的，該技能點不得分，備用網(wǎng)

線啟用時間為自比賽開始2小時后。

2.工業(yè)網(wǎng)絡關(guān)鍵設(shè)備參數(shù)設(shè)置與測試

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（1）網(wǎng)絡層設(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）”完成三層交換機、防火墻、無線AP等設(shè)備設(shè)置，滿足系統(tǒng)設(shè)計要求和使

用功能。

使用現(xiàn)場提供的工業(yè)網(wǎng)絡測試軟件，對設(shè)置的網(wǎng)絡參數(shù)進行測試，并將測試

結(jié)果保存為圖片格式，文件名為“8網(wǎng)絡測試.jpg”（指示線全綠），文件存放在

“E:\GZ016+JS+賽位號\”文件夾內(nèi)。修改網(wǎng)絡設(shè)備的IP地址，點擊測試，指示線

“由綠變紅”；恢復后，指示線“由紅變綠”。

（2）邊緣層網(wǎng)絡組態(tài)

采用ProfiNet、ProfibusDP的通訊方式，使用軟件，完成PLC與人機界面、

遠程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4所示），文件名為“9系統(tǒng)組態(tài).jpg”（在線監(jiān)控時，全通），文件存放在

“E:\GZ016+JS+賽位號\”文件夾內(nèi)。

圖4系統(tǒng)組態(tài)截圖(參考)

（3）環(huán)網(wǎng)冗余測試

設(shè)置計算機#2（PC2）的IP地址如表3所設(shè)定，使用連續(xù)ping命令，ping

通“產(chǎn)線網(wǎng)絡網(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ping通“產(chǎn)線網(wǎng)絡網(wǎng)關(guān)”192.168.40.1；使用連續(xù)ping命令，ping

通“產(chǎn)線網(wǎng)絡網(wǎng)關(guān)”192.168.40.1；拔掉同一個三層交換機的另外一個環(huán)網(wǎng)端口網(wǎng)

線，不能ping通“產(chǎn)線網(wǎng)絡網(wǎng)關(guān)”192.168.40.1。

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模塊二：工業(yè)網(wǎng)絡智能控制系統(tǒng)調(diào)試與智能運維

※提示：模塊二建議完成時長180分鐘。

任務四：工業(yè)網(wǎng)絡智能控制系統(tǒng)調(diào)試

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

擬模型與真實設(shè)備動作一致。并將“10PLC調(diào)試程序”、“11觸摸屏（HMI）虛實

調(diào)試程序”保存，文件存放在“E:\GZ016+JS+賽位號\”文件夾內(nèi)。

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)試由轉(zhuǎn)換開關(guān)

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)任務要求自行設(shè)計，觸摸屏（HMI）調(diào)試總界面（參考）

如圖5所示。

圖5觸摸屏（HMI）調(diào)試總界面（參考）

1.手動調(diào)試

（1）供料A

①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“到位”信號指示燈點亮；

②再次按下觸摸屏（HMI）“供料A”按鈕，供料A推料氣缸縮回，

觸摸屏對應“原點”信號指示燈點亮。

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圖6觸摸屏（HMI）手動調(diào)試界面（參考）

（2）RFID讀寫

①在RFID檢測區(qū)域放置帶有芯片的瓶體。

②在觸摸屏上輸入框中寫入待寫數(shù)據(jù)，按下“RFID寫入”按鈕，將數(shù)據(jù)寫

入到RFID芯片中。待寫數(shù)據(jù)內(nèi)容從“訂單號”文本框至“生產(chǎn)日期”文本框，依

次輸入“1、2、3、4、5、6、7、8”。

③在觸摸屏上按下“RFID讀取”按鈕，觸摸屏上顯示讀取數(shù)據(jù)。讀取數(shù)據(jù)

內(nèi)容從“訂單號”文本框至“生產(chǎn)日期”文本框，依次顯示“1、2、3、4、5、6、7、

8”。

（3）大鋼珠裝配

①按下觸摸屏（HMI）“擋料2”按鈕，大鋼珠擋料機構(gòu)伸出，觸摸屏對應“到

位”指示燈點亮；

②再次按下觸摸屏（HMI）“擋料2”按鈕，大鋼珠擋料機構(gòu)縮回，觸摸屏

對應“原點”指示燈點亮；

③按下觸摸屏（HMI）“大鋼珠推料”按鈕，大鋼珠推料氣缸推出，觸摸屏

對應“到位”指示燈點亮；

④再次按下觸摸屏（HMI）“大鋼珠推料”按鈕，大鋼珠推料氣缸縮回，觸

摸屏對應“原點”指示燈點亮。

（4）視覺檢測

①在視覺識別區(qū)域分別放置“合格”瓶體和“不合格”瓶體；

②點擊觸摸屏（HMI）“拍照測試1”按鈕，視覺判斷瓶體有無黃色缺陷，無

黃色缺陷瓶體，在觸摸屏（HMI）上顯示“合格”；有黃色缺陷瓶體在觸摸屏（HMI）

上顯示“不合格”。

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測試前，選手準備好“合格”瓶體和“不合格”瓶體；測試時，選手將瓶體放

置到視覺識別區(qū)，再點擊“拍照測試1”按鈕；由裁判指定瓶體放入的先后順

序。

（5）變頻電動機皮帶運動

變頻電動機皮帶機構(gòu)手動調(diào)試前，首先在觸摸屏（HMI）“變頻器設(shè)定頻率

（Hz）”文本框中輸入頻率值，再按住“正轉(zhuǎn)”或“反轉(zhuǎn)”按鈕，實現(xiàn)變頻電動機皮

帶機構(gòu)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)運動控制，并能實時顯示皮帶當前速度值（單位mm/s）。

松開按鈕，皮帶停止。

（6）入庫前稱重檢測

①點擊觸摸屏“頂升”按鈕，頂升氣缸抬升，觸摸屏對應“到位”指示燈點亮；

②再次點擊觸摸屏“頂升”按鈕，頂升氣缸下降，觸摸屏對應“原點”指示燈點

亮。

（7）合格品搬移入庫

①點擊觸摸屏“X軸正”按鈕，X軸正方向運動，觸摸屏位置數(shù)據(jù)實時增加，

松開按鈕X軸停止運動。

②點擊觸摸屏“X軸負”按鈕，X軸負方向運動，觸摸屏位置數(shù)據(jù)實時減小，

松開按鈕X軸停止運動。

③點擊觸摸屏“Y軸正”按鈕，Y軸正方向運動，觸摸屏位置數(shù)據(jù)實時增加，

松開按鈕Y軸停止運動。

④點擊觸摸屏“Y軸負”按鈕，Y軸負方向運動，觸摸屏位置數(shù)據(jù)實時減小，

松開按鈕Y軸停止運動。

2.自動調(diào)試

圖7觸摸屏（HMI）自動調(diào)試界面（參考）

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（1）供料A

流程開始，點擊觸摸屏（HMI）“供料A自動運行”按鈕，供料A氣缸將

瓶體從料倉中推出，瓶體到位。

（2）高度檢測

※提示：請參賽選手正確標定“合格”瓶底的高度測量值。

點擊觸摸屏（HMI）上的“高度檢測”按鈕，相應氣缸依次動作，完成高度

檢測，在觸摸屏上顯示高度檢測數(shù)值，3秒后，相應氣缸依次復位。

（3）盒蓋裝配

流程開始，在稱重平臺上放置瓶體（無蓋），點擊觸摸屏（HMI）“盒蓋

裝配自動運行”按鈕，推料氣缸將盒蓋推出，盒蓋裝配機構(gòu)完成瓶體裝蓋，盒

蓋裝配機構(gòu)回到初始位，流程結(jié)束。

（4）入庫前稱重檢測

流程開始，在稱重平臺上放置瓶體（有蓋），點擊觸摸屏“稱重自動運行”

按鈕，頂升氣缸抬升，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，選手將準備好瓶體（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，

點擊觸摸屏上“入庫自動運行”按鈕，三軸線性搬移裝置抓取瓶體，并將瓶體放

置到指定的九宮格庫位中，三軸線性搬移裝置回到初始位，流程結(jié)束。

3.系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

在完成單元模塊手動、自動調(diào)試基礎(chǔ)上，按著工藝系統(tǒng)設(shè)計，逐級實現(xiàn)

前后單元模塊的連接。在連接過程當中，應確認前一個單元模塊輸出信號、

數(shù)據(jù)等是否正常，如存在異常，需排除異常，再繼續(xù)聯(lián)調(diào)，直至完成所有單

元模塊的軟、硬件連接，開始一個完整的產(chǎn)品生產(chǎn)周期的試運行；當系統(tǒng)能

夠平穩(wěn)的完成一個生產(chǎn)周期工作時，系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試完成。以截圖的方式保

存第一次平穩(wěn)完成一個生產(chǎn)周期的運行時間（以PLC的DB塊數(shù)據(jù)為準），

文件名為“12第一次平穩(wěn)完成一個生產(chǎn)周期的運行時間.jpg”圖片文件必須存

儲到“E:\GZ016+JS+賽位號\”文件夾下。具體系統(tǒng)聯(lián)調(diào)流程如下：

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※提示：系統(tǒng)聯(lián)調(diào)過程中，虛擬模型與真實設(shè)備動作一致。

（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、訂單

內(nèi)容和入庫倉位。

瓶體RFID信息定義如下：

表4瓶體RFID信息定義

瓶體RFID信息定義：（存放4組數(shù)據(jù)）

①訂單號：

②小鋼珠數(shù)量：

③大鋼珠數(shù)量：

④入庫倉位：

（2）瓶體由供料A推出后，開始下一工序。

（3）利用伺服搬運機械手將瓶體搬運至下一工序。

（4）進行瓶體高度檢測；標識高度“不合格”的瓶體經(jīng)高度檢測判定為“不合

格”，然后將“不合格”瓶體由傳送系統(tǒng)運送至廢料滑槽；標識高度“合格”的瓶體

經(jīng)高度檢測判定為“合格”，然后將“合格”瓶體由傳輸系統(tǒng)運送至下一工序。

（5）輸送帶將瓶體運送到視覺檢測位置，視覺系統(tǒng)檢測瓶體有無缺陷；標

識有缺陷“不合格”瓶體送至廢料滑槽；標識無缺陷“合格”瓶體送至送到稱重位置。

（7）“合格”瓶體到達稱重位置后，供料B將盒蓋推出，裝配機構(gòu)完成盒蓋

與瓶體的裝配；然后進行成品稱重；由三軸線性搬移裝置抓取成品移動至RFID

讀寫位置；先讀取芯片數(shù)據(jù)信息，再將瓶體RFID信息更新（見表5）；更新完

成后，三軸線性搬移裝置將成品放置到指定的九宮格倉庫位中。流程結(jié)束。

表5瓶體RFID信息定義

瓶體RFID信息定義：（存放8組數(shù)據(jù)）

①訂單號：⑤稱重數(shù)據(jù):

①②小鋼珠數(shù)量：⑥生產(chǎn)設(shè)備號：

②③大鋼珠數(shù)量：⑦操作員:

④入庫倉位：⑧生產(chǎn)日期:

系統(tǒng)聯(lián)調(diào)過程中，若觸發(fā)安全光柵，系統(tǒng)暫停運行并進行聲光報警。

4.工業(yè)網(wǎng)絡智能控制系統(tǒng)優(yōu)化

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根據(jù)工業(yè)網(wǎng)絡智能控制系統(tǒng)的工藝要求，在訂單生產(chǎn)過程中，對各單元設(shè)備

運行參數(shù)、控制程序和生產(chǎn)節(jié)拍進行優(yōu)化，實現(xiàn)系統(tǒng)整體生產(chǎn)效率比“第一次平

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“13優(yōu)化后平穩(wěn)完成一個生產(chǎn)周期的運行時間.jpg”（以PLC

的DB塊數(shù)據(jù)為準），圖片文件必須存儲到“E:\GZ016+JS+賽位號\”文件夾下。

5.工業(yè)網(wǎng)絡智能控制系統(tǒng)MES應用

根據(jù)工業(yè)網(wǎng)絡智能控制系統(tǒng)的工藝要求，實現(xiàn)PLC控制程序與MES系統(tǒng)通

訊，通過MES系統(tǒng)下發(fā)訂單，實現(xiàn)系統(tǒng)訂單自動生產(chǎn)。在訂單生產(chǎn)過程中，采

集各單元設(shè)備運行參數(shù)，記錄運行時間、單件產(chǎn)品的加工時間、訂單信息，顯示

生產(chǎn)狀態(tài)、庫位信息。訂單完成后，系統(tǒng)自動停止。

授權(quán)操作者根據(jù)用圖1所示的流程，在MES系統(tǒng)創(chuàng)建訂單并下發(fā)（可同時

下多條訂單），下單后系統(tǒng)自動運行，完成四組物料裝配工序，完成訂單下達的

所有任務。

任務五工業(yè)網(wǎng)絡智能控制與維護系統(tǒng)智能運維

1.系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與分析

(1)設(shè)備能耗統(tǒng)計和分析

通過配置邊緣網(wǎng)關(guān)和云平臺參數(shù)，采集數(shù)據(jù)管理單元的“能耗數(shù)據(jù)”和“環(huán)境

數(shù)據(jù)”展示到云平臺的web界面上。

①能耗數(shù)據(jù)包括：當前電壓、當前電流、總電能、功率因數(shù)；

②環(huán)境數(shù)據(jù)包括：CO2、大氣壓力、噪聲、溫度值、濕度值數(shù)據(jù)。

(2)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集

在云平臺web上顯示以下數(shù)據(jù)：

①搬運機械手位置、速度數(shù)據(jù)；

②高度檢測用餅圖、視覺檢測用柱狀圖、變頻電動機輸送帶速度用時間連

續(xù)圖表示、X軸實時位置；物料RFID數(shù)據(jù)；二維碼/條形碼檢測值；

③稱重檢測重量數(shù)據(jù)。

2.系統(tǒng)的報警優(yōu)化

系統(tǒng)自動運行時，云端遠程設(shè)置溫度、濕度、CO2傳感器閾值。當超過閾值

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時，云平臺能夠讓系統(tǒng)報警，并通過云平臺進行處理，解除報警，恢復正常。

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2023年全國職業(yè)院校技能大賽高職組

“工業(yè)網(wǎng)絡智能控制與維護”賽項（教師賽）

賽題A

選手須知：

1.任務書共16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。

2.參賽隊應在6小時內(nèi)完成任務書規(guī)定內(nèi)容。

3.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:\參考資料”文件夾下。

4.選手在競賽過程中創(chuàng)建的錄屏文件、源程序、表格、圖片等

文件必須存儲到“E:\GZ016+JS+賽位號\”文件夾下，未存儲到指定

位置的文件均不予給分。文件夾需要自己新建，例：賽位號：1號，

文件夾名稱為：GZ016JS01；評價時只評價對應文件夾下