中職“通信與控制系統(tǒng)集成與維護”賽項樣題-第一階段-競賽任務(wù)書

2022年山東省

“通信與控制系統(tǒng)集成與維護”賽項

第一階段

競賽任務(wù)書

樣題

工位_______________

●任務(wù)結(jié)果以競賽答題卡結(jié)論為準(zhǔn)，寫在任務(wù)書上無效。

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（1）任務(wù)書下發(fā)后應(yīng)仔細(xì)檢查，如出現(xiàn)任務(wù)書缺頁、字跡不清等問題，請

及時向裁判示意，更換任務(wù)書。

（2）競賽時間共4小時，包括系統(tǒng)安裝時間、接線時間、程序設(shè)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(wù)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(biāo)記。如果出現(xiàn)地區(qū)、校名、姓名等其他任何

與競賽隊有關(guān)的識別信息，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，競賽試卷和提交結(jié)果作廢，比賽按零分處理，

并且提請大賽組委會進行處罰。

（4）任務(wù)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(biāo)記。一經(jīng)發(fā)

現(xiàn)，競賽試卷和提交結(jié)果作廢，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(wù)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)，競賽提交結(jié)果作廢，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(shè)備工具模塊進行清點確認(rèn)，

正式比賽開始后，參賽選手如測定競賽技術(shù)平臺中的設(shè)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(shù)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(shè)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(shè)備

模塊損壞，裁判員與裁判長商定后，可根據(jù)現(xiàn)場情況和賽項規(guī)程給予酌情扣分。

（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，裁判長按照賽項規(guī)程扣減相應(yīng)分?jǐn)?shù)。情節(jié)嚴(yán)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：“競賽資料”、“提交資料”。

任務(wù)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“競賽資

料”文件夾中。

●競賽答題卡完成后，需要填寫對應(yīng)工位號，再轉(zhuǎn)化為PDF格式。最終

成績評判，以PDF格式競賽答題卡為準(zhǔn)，在任務(wù)書上作答無效。在任務(wù)書上作

答、未填寫工位號或未按照要求進行轉(zhuǎn)換，對評分造成影響，責(zé)任自負(fù)。

●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(zhǔn)。未

按照要求存儲或者提交，對評分造成影響，責(zé)任自負(fù)。

●各任務(wù)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(zé)任自負(fù)。

●截圖可使用windows自帶“截圖工具”，必須保存為PNG格式(默認(rèn)

設(shè)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或mp4,

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。要求選手在計算機

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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模塊一系統(tǒng)安裝部署（170分）

（一）系統(tǒng)設(shè)備安裝、內(nèi)部配線（120分）

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

EMAM06模擬量模塊、交換機、直流24V正極電源接線端子排、直流24V負(fù)極電

源接線端子排、速度表、風(fēng)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(guān)右側(cè)門按鈕、右側(cè)門開啟指示燈、右側(cè)門關(guān)

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(shù)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(yīng)正確。

4.冷壓端子選型合理，壓制牢固。

5.嚴(yán)格按照“技術(shù)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.競賽結(jié)束前，確保線槽蓋好。

（二）功能調(diào)試（50分）

1.使用“STEP7-MicroWINSMART”編程軟件把U盤根目錄“競賽資料\模

塊一”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\模塊一”中，并將此圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.docx”

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“競賽資料\模塊一”中的“HMI測試程序.emtp”下載到人

機交互界面設(shè)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\模塊一”中，并將此

圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.docx”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(guān)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(guān)閉指左側(cè)門開啟指左側(cè)門關(guān)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(guān)左側(cè)門按鈕

4按下開右側(cè)門按鈕

5按下關(guān)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(fēng)機轉(zhuǎn)動/照明燈點亮/報警燈閃爍/有煙霧狀態(tài)用“1”表示，風(fēng)機

停轉(zhuǎn)/照明燈熄滅/報警燈熄滅/無煙霧狀態(tài)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(fēng)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////

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模塊二通信配置及調(diào)試（130分）

（一）平臺網(wǎng)絡(luò)配置（10分）

1.無線路由器的配置

★路由器配置連接網(wǎng)址：；

★自己設(shè)置一個密碼，8位由字母和數(shù)字組成。

本地局域網(wǎng)絡(luò)（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(luò)的搭建和配置。設(shè)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(shè)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(shè)置”，將帶有IP地址、子網(wǎng)掩

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

口設(shè)置”，并將兩張圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.docx”指定

位置。

表2.1本地局域網(wǎng)配置要求

序號設(shè)備參數(shù)值示例

99號工位：ZZ_TXKZ_99，

1Wi-Fi名稱ZZ_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(shè)置

2Wi-Fi密碼8位數(shù)字和字母組成

密碼（長度<=10位）

3頻段帶寬20MHz

地址池開始地址：176.128.工位號.110

4DHCP服務(wù)器

地址池結(jié)束地址：176.128.工位號.200

5IP地址176.128.工位號.9999號工位：9

2.平臺局域網(wǎng)搭建

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(shè)

備的無線網(wǎng)絡(luò)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(luò)。

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將控制中心“無線網(wǎng)絡(luò)連接詳細(xì)信息”窗口進行截圖，圖片命名為“圖2-3-控制

中心IP無線地址”；將控制中心“網(wǎng)絡(luò)連接詳細(xì)信息”窗口進行截圖，圖片命

名為“圖2-4-控制中心IP有線地址”；將樹莓派（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(luò)

連接詳細(xì)信息”進行截圖，圖片命名為“圖2-6-附加電腦IP地址”；用STEP

7-MicroWINSMART軟件搜索PLC，將包含PLCIP地址界面進行截圖，圖片命名為

“圖2-7-PLCIP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IP地址”，存放到U盤根目錄“提交資料\模塊二”中，并將

圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.docx”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)

設(shè)備設(shè)備接口IP地址備注

控制中心WIFI176.128.工位號.3

控制中心網(wǎng)線192.168.3.2

列控中心WIFI176.128.工位號.4

附加電腦WIFI176.128.工位號.5

PLC網(wǎng)線00

人機交互網(wǎng)線01

3.網(wǎng)絡(luò)通信測試

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(luò)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\模塊二”中，并將

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圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.docx”指定位置。（要求將命令

提示符整個窗口截圖）

（二）智能終端配置（10分）

對智能終端控制器進行配置（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node-red界面上進行軌道電路通信、列車

通信、服務(wù)器通信配置，并進行拍照截圖，命名為“圖2-11-軌道電路通信”、

“圖2-12-列車通信”、“圖2-13-服務(wù)器通信”；在控制中心計算機上對連接成

功界面截圖，命名為“圖2-14-連接成功”。四張圖片存放到U盤根目錄“提交

資料\模塊二”中，并將圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.docx”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/dev/COM49600//

列車通信/dev/COM5115200//

服務(wù)器通信//自行設(shè)置8080

（三）典型通信系統(tǒng)調(diào)試（90分）

背景：某車站包含智能溫控系統(tǒng)，新風(fēng)室和回風(fēng)室安裝有管道溫濕度傳感器，

以監(jiān)測室外新風(fēng)和車站內(nèi)的溫度以及濕度。車站同時包含智能照明系統(tǒng)，系統(tǒng)包

括光線感應(yīng)器、照明設(shè)備等。利用智能溫控系統(tǒng)和智能照明系統(tǒng)可以實現(xiàn)對車站

環(huán)境狀態(tài)的智能控制，使得車站環(huán)境始終處于較為舒適的環(huán)境之中，并最終實現(xiàn)

節(jié)能減排的目的。（管道溫濕度傳感器一般安裝在新風(fēng)室和回風(fēng)室的墻壁上）

智能照明控制系統(tǒng)根據(jù)運營時段和自然光照強度對站廳層照明設(shè)備進行自

動控制，用485模塊D1-D4指示燈模擬站廳層照明設(shè)備。在每天高峰運營時段，

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車站的客流量比較大，站廳層照明設(shè)備全部開啟；在一般運營時段，比較光照強

度傳感器數(shù)據(jù)與系統(tǒng)預(yù)設(shè)值422Lux，現(xiàn)場實際光照強度值低于預(yù)設(shè)值時自動開啟

D1-D4照明設(shè)備，現(xiàn)場實際光照強度值高于預(yù)設(shè)值時只開啟D1-D3照明設(shè)備；在

每天停運前，需要清掃公共區(qū)，進入清掃模式后只打開D1照明設(shè)備；在深夜，

車站進入停運狀態(tài)，所有照明設(shè)備關(guān)閉，即D1-D4熄滅。

智能溫控系統(tǒng)采用滯回控制功能，當(dāng)回風(fēng)室溫度高于預(yù)設(shè)值32℃時，新風(fēng)系

統(tǒng)開始送風(fēng)，以達(dá)到降溫的效果，當(dāng)回風(fēng)室溫度低于預(yù)設(shè)值31℃時，新風(fēng)系統(tǒng)停

止送風(fēng)?，F(xiàn)場可以用提供的小風(fēng)扇對溫濕度芯片進行降溫。（假設(shè)，室外新風(fēng)溫

度小于30℃）

圖2.1485模塊

任務(wù)：實現(xiàn)智能照明系統(tǒng)和智能溫控系統(tǒng)功能。主控制臺電腦作為車站監(jiān)控

室，負(fù)責(zé)通過USB轉(zhuǎn)485線與485模塊進行數(shù)據(jù)通信；附加電腦作為監(jiān)控中心，

通過網(wǎng)絡(luò)與車站監(jiān)控室（主控制臺電腦）進行通信。通信協(xié)議詳見U盤根目錄“競

賽資料\模塊二\RS485模塊通訊協(xié)議用戶版.pdf”文件；相關(guān)軟件詳見U盤根目

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錄“競賽資料\模塊二”。注意：本題中涉及的通信接口為“通信485”接口；涉

及的串口調(diào)試助手必須使用“競賽資料\模塊二”中提供的。

1.配置與連接485模塊

車站監(jiān)控室用USB轉(zhuǎn)485通信線連接485模塊，打開串口調(diào)試助手。利用撥

碼開關(guān)設(shè)定模塊地址為0x0003，波特率為9600。然后發(fā)送建立通信協(xié)議，建立

通信成功后，模塊會回復(fù)字符“MCU-OK”。將包含串口信息、發(fā)送數(shù)據(jù)和模塊回

復(fù)數(shù)據(jù)（字符）的串口助手界面進行截圖，圖片命名為“圖2-15-建立通信”，并

將圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.docx”指定位置。

2.數(shù)據(jù)獲取

利用串口助手給模塊發(fā)送數(shù)據(jù)獲取指令，發(fā)送成功后，模塊會每隔1S自動

發(fā)送當(dāng)前溫度、濕度、光照數(shù)據(jù)、新風(fēng)系統(tǒng)打開狀態(tài)(ON/OFF/NUL)，數(shù)據(jù)為字符

形式，每種數(shù)據(jù)之間以逗號隔開。將數(shù)據(jù)獲取成功后的串口助手界面進行截圖，

圖片命名為“圖2-16-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.docx”指定位置。

3.智能光照系統(tǒng)

（1）高峰運營時段

給485模塊發(fā)送進入高峰運營時段指令，站廳層四個公共區(qū)照明全部開啟，

模塊D1-D4指示燈全亮。

（2）一般運營時段

給485模塊發(fā)送進入一般運營時段指令，并設(shè)置預(yù)設(shè)值422Lux。當(dāng)遮住光

線感應(yīng)器，自然光低于422Lux時，站廳層四個公共區(qū)照明全部開啟，模塊D1-D4

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指示燈全亮；當(dāng)不遮擋光線感應(yīng)器時，自然光高于422Lux，打開D1-D3指示燈。

（可使用usb小燈對光線感應(yīng)器進行照射）

（3）清掃模式

給485模塊發(fā)送進入清掃模式指令，此時只打開D1指示燈。

（4）停運狀態(tài)

給485模塊發(fā)送進入停運狀態(tài)指令，此時所有燈具關(guān)閉，即D1-D4熄滅。

將以上高峰運營時段、一般運營時段、清掃模式、停運狀態(tài)四個功能進行演

示，并用攝像頭進行錄像，將視頻命名為“視頻2-1-智能光照系統(tǒng)功能演示”保

存于U盤根目錄“提交資料\模塊二”中。

4.智能溫控系統(tǒng)

（1）設(shè)定滯回控制預(yù)設(shè)值

給485模塊發(fā)送設(shè)定滯回控制預(yù)設(shè)值指令，上限值32℃，下限值31℃。

（2）滯回控制開關(guān)

給485模塊發(fā)送開啟滯回控制指令，當(dāng)開關(guān)打開時，滯回控制預(yù)設(shè)值有效，

新風(fēng)系統(tǒng)打開狀態(tài)(ON/OFF)才能生效，否則為“NUL”字樣。用手按住溫濕度傳

感器，模擬溫度上升，當(dāng)溫度大于32℃時，模塊返回數(shù)據(jù)中新風(fēng)系統(tǒng)打開狀態(tài)變

為ON，把手從溫濕度傳感器上拿開，模擬溫度下降，當(dāng)溫度小于31℃時，模塊

返回數(shù)據(jù)中新風(fēng)系統(tǒng)打開狀態(tài)變?yōu)镺FF。（可使用小風(fēng)扇對溫濕度傳感器進行降

溫）

將以上設(shè)定滯回控制預(yù)設(shè)值、滯回控制開關(guān)功能進行演示，并用攝像頭進行

錄像，將視頻命名為“視頻2-2-智能溫控系統(tǒng)功能演示”保存于U盤根目錄“提

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交資料\模塊二”中。（如無法改變模塊溫度到31℃以下或32℃以上，也可自行

設(shè)置上限值和下限值以實現(xiàn)滯回控制功能要求）

（四）通信拓?fù)鋱D繪制（20分）

U盤根目錄“競賽資料\模塊二\通信拓?fù)鋱D繪制”目錄下有設(shè)備圖片，利用

WPS軟件或visio軟件繪制如下拓?fù)鋱D，并對設(shè)計（配置）方案進行簡述。

1.CAN通信網(wǎng)絡(luò)

（1）通信拓?fù)鋱D

根據(jù)U盤根目錄“競賽資料\模塊二\CAN通信\CAN通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)則要求說

明.pdf”以及其他CAN資料，完成通信拓?fù)鋱D的繪制。將此拓?fù)鋱D截圖，命名為

“圖2-17-CAN通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?，并將圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答

題卡.docx”指定位置。

（2）設(shè)計（配置）方案

根據(jù)U盤根目錄“競賽資料\模塊二\CAN通信\CAN通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)則要求說

明.pdf”以及其他CAN資料，完成通信方案設(shè)計，并在U盤根目錄“提交資料\

競賽答題卡.docx”指定位置填寫。

2.通信網(wǎng)絡(luò)一

假設(shè)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，

軌道電路相應(yīng)區(qū)段信號機變?yōu)榫G燈，繪制控制中心、無線路由器、列控中心、點

陣屏、軌道電路的無線通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。Wifi和短距離無線通信Zigbee劃線時采

用虛線連線，箭頭需標(biāo)注出允許進站的傳送方向，無粗細(xì)要求，并在線上標(biāo)注通

信方式。485通信屬于差分信號傳輸，具有A，B兩根信號線，劃線時采用實線

連線，A線和B線均需要標(biāo)注信號機變燈數(shù)據(jù)傳輸方向，且A線為紅色，B線為

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黑色，無粗細(xì)要求。將此拓?fù)鋱D截圖，命名為“圖2-18-通信網(wǎng)絡(luò)一拓?fù)洹?，并?/p>

圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.docx”指定位置。

例如：A和B設(shè)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(shè)備通信示意圖

例如：A和B設(shè)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

2.3所示。

圖2.3A和B設(shè)備通信示意圖

3.通信網(wǎng)絡(luò)二

假設(shè)控制中心通過無線獲取列控中心傳來的變燈和列車位置數(shù)據(jù)，同時控制

中心通過串口給PLC發(fā)送查詢溫濕度和車門狀態(tài)指令，波特率115200。人機交互

界面、PLC、控制中心通過網(wǎng)線連接到交換機。人機交互界面通過有線網(wǎng)絡(luò)獲取

PLC中各個寄存器的狀態(tài)，控制中心可以通過有線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控PLC和人機交互界面

實時狀態(tài)。繪制PLC、控制中心、人機交互界面、列控中心、交換機、無線路由

器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。將此拓?fù)鋱D截圖，劃線時采用實線連線，無箭頭要求，無粗細(xì)要

求，并在線上標(biāo)注通信方式（串口、WIFI、網(wǎng)絡(luò)），串口需標(biāo)注通信波特率，命

名為“圖2-19-通信網(wǎng)絡(luò)二拓?fù)洹?，并將圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽

答題卡.docx”指定位置。

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模塊三故障檢測與維修（150分）

（一）硬件故障檢測與處理（120分）

1．軌道繼電器電路板焊接

根據(jù)提供的資料（U盤根目錄“YooDao\任務(wù)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

（1）任務(wù)描述

背景：某軌道交通科技公司項目小組初步設(shè)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(biāo)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(shè)計中，為方便各種測試，ADM2483與單片機之間的TTL

通信連接線設(shè)置了電阻跳線。

（2）故障定位

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(wù)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(shè)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(shè)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

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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(yīng)的電子元器件進行故障維修。將軌道繼電器正反面拍照，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(wù)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》中的②③功能進行依次連續(xù)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(wù)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(wù)三”中。

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(lǐng)元器件。

（二）射頻標(biāo)簽檢測與處理（30分）

軌道電路分為八個區(qū)段，每個區(qū)段配備一個應(yīng)答器（射頻標(biāo)簽），用于存儲

當(dāng)前區(qū)段相關(guān)信息，如下圖3.1所示。運行列車從左至右進行區(qū)間行駛，當(dāng)列車

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行駛至對應(yīng)區(qū)段時，列車下方的讀寫器會讀取區(qū)段應(yīng)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(yīng)的區(qū)段號，如

下圖3.2所示，本圖片顯示的信息為列車位于區(qū)段1位置。

圖3.1軌道電路區(qū)段及應(yīng)答器

圖3.2列車區(qū)間行駛模式下LCD界面

應(yīng)答器配置模塊如圖3.3所示，可用于檢測、修改應(yīng)答器中相關(guān)信息。

圖3.3應(yīng)答器配置模塊

站點副控制臺軌道電路區(qū)段應(yīng)答器存儲的狀態(tài)信息及通信協(xié)議如表3.2所示。

校驗為從數(shù)組的第1個元素到第5個元素求和的值取低8位再取反，第1個元素到第

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5個元素數(shù)據(jù)在下表中已標(biāo)黃。限速數(shù)據(jù)均為十進制。數(shù)組第5個元素中，保留位

默認(rèn)為0，如果有相應(yīng)特殊指令，則對應(yīng)位置為1，否則為0。

表3.2軌道區(qū)段應(yīng)答器狀態(tài)信息及通信協(xié)議

應(yīng)答器數(shù)據(jù)存儲含義

名稱幀頭編號區(qū)段最固定道固定道命令校幀尾

（區(qū)高限速岔直軌岔側(cè)軌驗

段）值限速限速

01234567

FB100101高4位低4位

FB100302

列列

VB10010325、35、

扣跳臨車車

VB10030450、0、0、

0xCC保保保車停時位通0xFF

FB10050555、50km/h25km/h

留留留命命限置信

VB10050680km/h

令令速校升

FB100707

準(zhǔn)級

FB100908

圖3.4某地區(qū)站場圖

上圖所示為某地區(qū)站場圖，表3.2中“應(yīng)答器名稱”一欄為編號（區(qū)段）01-08

的應(yīng)答器。VB為有源應(yīng)答器，用于存儲最高限速、固定限速、扣車、跳停、臨

時限速、列車位置校準(zhǔn)、通信升級等信息；FB為無源應(yīng)答器，用于存儲最高限速、

固定限速數(shù)據(jù)、列車位置校準(zhǔn)。應(yīng)答器在圖中已標(biāo)出（紅色字體），所有應(yīng)答器

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均位于下行軌道上。固定道岔直軌限速和固定道岔側(cè)軌限速值和道岔型號有關(guān)，

此線路采用的型號要求所有無源應(yīng)答器和有源應(yīng)答器的固定道岔直軌通過限速

為50km/h，固定道岔側(cè)軌限速為25km/h。

FB+FB+VB排列時，組合中的VB有源應(yīng)答器應(yīng)包含列車通信升級命令，其他

情況VB有源應(yīng)答器不包含升級命令。當(dāng)列車通過任意應(yīng)答器時，應(yīng)答器會向中

心通信，表示此列車已處于該軌道區(qū)段，保證列車行駛安全。當(dāng)通過順位第二應(yīng)

答器時，用于判定列車運行方向（根據(jù)列車讀取不同位置應(yīng)答器對應(yīng)的時間，可

得知列車開行方向），當(dāng)判斷列車開行方向與運營規(guī)定的方向相同時，滿足列車

升級條件。此時如果順位第三應(yīng)答器為有源應(yīng)答器此時，列車可升級。如不是有

源應(yīng)答器，需繼續(xù)運行直到通過有源應(yīng)答器列車才能升級。

扣車和跳停命令為互鎖關(guān)系，當(dāng)扣車命令有效時，跳停命令失效。VB1005

所在區(qū)段需要扣車操作，VB1001和VB1003需要跳停操作。

因為VB1003后要經(jīng)過彎道，臨時限速指令有效，其余VB有源應(yīng)答器臨時限

速指令無效。彎道半徑為1500米，為了防止列車脫軌，要求區(qū)段最高限速值為

55km/h。FB1001、FB1003、VB1001、FB1005區(qū)段最高限速為80km/h；VB1005、

FB1007、FB1009因為要經(jīng)過道岔，區(qū)段最高限速值為50km/h。

1．建立通信

將應(yīng)答器配置模塊與上位機連接，已知應(yīng)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，無校驗，波特率未知，借助串口調(diào)試助手，發(fā)送十六進制

數(shù)據(jù)CC0000000000FFFF測試出應(yīng)答器配置模塊與上位機通信的波特率，當(dāng)波

特率符合要求時，模塊會回復(fù)字符串“MCU-OK”。將測試結(jié)果填寫至U盤根目錄

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“提交資料\競賽答題卡.docx”指定位置。（注意：只有建立通信成功后，才可讀

取寫入應(yīng)答器數(shù)據(jù)，否則刷卡不會伴有“滴”的提示聲）

2．?dāng)?shù)據(jù)寫入與信息驗證

利用串口調(diào)試助手，參看表3.2內(nèi)容和試題背景，完成對編號（區(qū)段）1-8

應(yīng)答器狀態(tài)信息的寫入。（注意：只有建立通信成功后才可進行數(shù)據(jù)寫入與信息

驗證，寫入成功應(yīng)答器會自動回復(fù)字符串“Write-OK”）

利用U盤根目錄“競賽資料\模塊三\應(yīng)答器查詢軟件(2021年國賽版).exe”，

配置正確的串口號，利用“1.建立通信”中測試的波特率，完成對區(qū)段1-8應(yīng)答

器狀態(tài)信息的讀取。

選手打開串口，將區(qū)段1-8應(yīng)答器依次讀取，軟件界面依次顯示出所有區(qū)段

信息，將包含區(qū)段1-8信息的軟件界面截圖，以“圖3-5-射頻標(biāo)簽檢測處理”命

名，存放到U盤根目錄“提交資料\模塊三”中，并粘貼至U盤根目錄“提交資

料\競賽答題卡.docx”指定位置。

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模塊四控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計（150分）

（一）綜合監(jiān)控應(yīng)用設(shè)計（20分）

1.PLC時序圖繪制

（1）任務(wù)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(shù)，它是一種通用的

技術(shù)語言。順序功能圖的詳細(xì)描述，請參看U盤根目錄“YooDao\任務(wù)四\PLC

程序設(shè)計\順序功能圖說明.pdf”。

（2）功能描述

某送料小車工作示意圖如圖所示。小車由電動機拖動，電動機正轉(zhuǎn)時小車前

進；而電動機反轉(zhuǎn)時小車后退。小車初始位置如圖所示。通電時按下啟動按鈕自

檢所處位置，如不在A點則自動后退，到達(dá)A點后自檢是否已裝滿料，如車內(nèi)料

不滿則自動裝料，入料已滿則等待10秒后前行。小車具體工作過程如下：

①當(dāng)按下啟動按鈕小車后退至A（SQ1）點，停止，并開始自動裝料。裝料

達(dá)一定量后自動停止裝料（裝料用時約10秒），然后小車自動前進。

②小車前進過程自動撒料，到B(SQ2)點小車撒完料，自動后退。

③小車后退至A（SQ1）點又開始裝料，如此自動循環(huán)。

④運行過程中按下停止按鈕，小車立即停止。

注：不考慮如何裝料與撒料的過程。

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I/O分配如下表所示：

輸入信號信號元件及作用

I0.0SB1：啟動控制

I0.1SB2：停止控制

I0.2SQ1：后限位控制

I0.3SQ2：前限位控制

輸出信號控制對象及作用

Q0.1KM1：電機前進

Q0.2KM2：電機后退

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(wù)四\PLC程序

設(shè)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）。

（二）智能農(nóng)業(yè)大棚管理系統(tǒng)設(shè)計（80分）

甲方為乙方設(shè)計智能農(nóng)業(yè)大棚管理系統(tǒng)用于對8個農(nóng)業(yè)大棚進行管理，并將

信息匯總至控制室的人機交互界面。每個大棚分別種植了不同種類的果蔬。可在

控制室對農(nóng)業(yè)大棚實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制管理?？蓪崿F(xiàn)參觀采摘與作物管理功能。其中游

客參觀采摘主要在人機交互界面實現(xiàn)，員工種植管理在樹莓派和人機交互界面都

可實現(xiàn)。編寫相關(guān)程序，完成以下任務(wù)設(shè)計。邏輯功能可參照U盤根目錄“YooDao\

任務(wù)四\應(yīng)用設(shè)計\智能農(nóng)業(yè)大棚管理系統(tǒng)演示視頻1和2.wmv”。提示：

(1)本任務(wù)中涉及的應(yīng)答器數(shù)據(jù)與任務(wù)三中改寫的應(yīng)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(wù)四\應(yīng)用設(shè)計\素材”中。

所需的相關(guān)軟件在U盤根目錄“YooDao\任務(wù)四\應(yīng)用設(shè)計”中。

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系統(tǒng)登錄主界面如圖4.0所示。主界面右上角為5色星大賽標(biāo)識，長按此標(biāo)

識5秒可進入系統(tǒng)鎖定界面進行設(shè)置。主界面右下方實時顯示當(dāng)前年月日時分秒。

點擊“參觀采摘”或“作物管理”按鈕，可進入對應(yīng)界面頁面，其中點擊“作物

管理”按鈕需輸入管理員密碼（111）方可進入。

圖4.0系統(tǒng)登錄頁面

長按5色星大賽標(biāo)識5秒，進入如圖4.1系統(tǒng)鎖定設(shè)置界面。此界面可設(shè)置兩個

時間節(jié)點，到達(dá)時間節(jié)點后系統(tǒng)不論處于任何狀態(tài)均自動鎖定，無法進行任何操

作，如圖4.2系統(tǒng)鎖定界面所示。只有輸入甲方提供的一期密碼或二期密碼（此

密碼請選手自主設(shè)置）后才可解鎖。此界面為甲方保護設(shè)計，以防為乙方提供系

統(tǒng)后，乙方不按合同規(guī)定日期要求分期付款。如此界面時間節(jié)點設(shè)置成0，則系

統(tǒng)不鎖定。請將此分期付款系統(tǒng)鎖定設(shè)計視頻錄制，并以“視頻4-1-PLC分期付

款系統(tǒng)鎖定設(shè)計”保存至U盤根目錄“提交資料\任務(wù)四”。

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圖4.1系統(tǒng)鎖定設(shè)置界面

圖4.2系統(tǒng)鎖定界面

（1）系統(tǒng)登錄界面中點擊“參觀采摘”按鈕，系統(tǒng)進入如圖4.3參觀采摘界

面。界面中有“游客參觀”、“游客采摘”、“員工采摘”、“商店購買”等按

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鈕。右下方實時顯示當(dāng)前年月日時分秒，左下方點擊首頁按鈕后可回到圖4.0系

統(tǒng)登錄界面。

圖4.3參觀采摘界面

①參觀采摘界面中點擊“游客參觀”按鈕后，進入如圖4.4游客參觀界面。

界面左上方為返回上級界面按鈕圖標(biāo)，右上方為游客參觀倒計時（倒計時固定為

2分鐘），倒計時清零后自動返回到參觀采摘界面，倒計時下方為加時按鈕及密

碼，輸入加時密碼333，點擊加時按鈕，游客觀賞倒計時可增加一分鐘，若密碼

非333，則加時按鈕操作無反應(yīng)。通過運行軌道電路小車的所處區(qū)段位置來對應(yīng)

八種水果的大棚的顯示界面，小車區(qū)段及對應(yīng)大棚表格如下：

大棚名稱對應(yīng)區(qū)段

蘋果大棚區(qū)段1

香蕉大棚區(qū)段2

火龍果大棚區(qū)段3

西紅柿大棚區(qū)段4

黃瓜大棚區(qū)段5

茄子大棚區(qū)段6

土豆大棚區(qū)段7

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西瓜大棚區(qū)段8

小車在每個區(qū)段停留1s后顯示文字即將進入***種植區(qū)域......，2s后彈出窗

口，顯示作物環(huán)境介紹，右方顯示其生長環(huán)境溫濕度和光照，當(dāng)環(huán)境溫度高于作

物適宜溫度最高值時，散熱風(fēng)扇開啟。如圖4.5作物介紹，蔬菜水果環(huán)境介紹詳

見YooDao\任務(wù)四\素材。小車運行到某一區(qū)段時，對應(yīng)軌道電路指示燈由綠燈轉(zhuǎn)

紅燈閃爍，3S之后紅燈常亮。將本功能以“視頻4-2-PLC游客參觀設(shè)計”命名，

保存至U盤根目錄“提交資料\任務(wù)四\應(yīng)用設(shè)計”中。

圖4.4游客參觀界面

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圖4.5作物介紹

②參觀采摘界面中點擊“游客采摘”按鈕，進入游客采摘并購買界面。如

圖4.6游客采摘購買界面，游客可以自行設(shè)定采摘kg或個數(shù)并進行購買，按照對

應(yīng)價格結(jié)算。點擊離開按鈕，當(dāng)前界面會自動關(guān)閉，并返回上級界面。點擊結(jié)算

按鈕彈出付款窗口，付款窗口如圖4.7付款界面，點擊確認(rèn)付款，彈出圖4.8交

易成功界面。將本功能以“視頻4-3-PLC游客采摘設(shè)計”命名，保存至U盤根目

錄“提交資料\任務(wù)四\應(yīng)用設(shè)計”中。

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圖4.6游客采摘購買界面

圖4.7付款界面

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圖4.8交易成功界面

③參觀采摘界面中點擊“員工采摘”按鈕，進入圖4.9員工采摘界面。采摘

界面進入時需要輸入密碼111，密碼正確后方可進入，進入員工采摘面后，各類

蔬菜水果下方可輸入采摘的kg或個數(shù)，點擊入庫按鈕，進入圖4.10入庫成功界

面入庫完成。點擊離開按鈕，當(dāng)前界面會自動關(guān)閉，并返回上級界面。將本功能

以“視頻4-4-PLC員工采摘設(shè)計”命名，保存至U盤根目錄“提交資料\任務(wù)四\

應(yīng)用設(shè)計”中。（每種作物請選手以自己工位號數(shù)量采摘并入庫）

圖4.9員工采摘界面

圖4.10入庫成功界面

④參觀采摘界面中點擊“商店購買”按鈕，進入圖4.11商店界面。初始狀

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態(tài)庫存為零，商店庫存=員工采摘數(shù)量，游客在商店購買商品打九折，并且成功

購買后庫存會隨之購買數(shù)量減少，總消費精確到第三位小數(shù)值。付款界面如圖

4.12，點擊確認(rèn)付款按鈕，彈出交易成功界面；再點擊關(guān)閉按鈕，復(fù)位交易成功

界面以及付款界面。交易成功界面如圖4.13交易成功頁面。點擊離開按鈕，當(dāng)前

界面會自動關(guān)閉，并返回上級界面。將本功能以“視頻4-5-PLC商店購買設(shè)計”

命名，保存至U盤根目錄“提交資料\任務(wù)四\應(yīng)用設(shè)計”中。注：視頻錄制購買

時請選手任選2種作物，以自己工位號數(shù)量購買。

圖4.11商店界面

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圖4.12付費界面

圖4.13交易成功頁面

（2）系統(tǒng)登錄界面中點擊“作物管理”按鈕，并輸入密碼（密碼為111）后，

進入圖4.14作物管理界面。界面中需包含作物環(huán)境溫度、濕度、光照等實時數(shù)

據(jù)。界面需有手動按鈕可直接開啟/關(guān)閉散熱、取暖、灌溉等功能。點擊取暖按

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鈕則加熱燈（照明燈代替）開啟，再次點擊加熱燈（照明燈代替）關(guān)閉；點擊散

熱按鈕則風(fēng)扇開啟，再次點擊風(fēng)扇關(guān)閉；點擊灌溉按鈕則報警燈閃爍，再次點擊

報警燈熄滅。界面還可模擬環(huán)境進行溫度與濕度的升降功能：如大棚溫度高于作

物適宜生長溫度，則風(fēng)扇自動開啟；如大棚溫度低于作物適宜生長溫度，則加熱

燈（照明燈代替）自動開啟；如果大棚濕度低于作物適宜生長濕度，則灌溉功能

開啟（報警燈閃爍）。以上溫度或濕度到達(dá)適宜區(qū)間后對應(yīng)相關(guān)設(shè)備自動停止工

作。將本功能以“視頻4-6-PLC作物管理設(shè)計”命名，保存至U盤根目錄“提交

資料\任務(wù)四\應(yīng)用設(shè)計”中。

圖4.14作物