2016年現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試賽題B題資料

1、2016年全國高職院校技能大賽“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試”賽項201奔全國職業(yè)院校技能大賽現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試（B題）工作任務(wù)書（總時間：240分鐘）場次號 工位號2016年全國高職院校技能大賽“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試”賽項注意事項一、本任務(wù)書共14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(wù)書的更換。二、在完成工作任務(wù)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（GB50254-99驗收。三、不得擅自更改設(shè)備已有器件位置和線路， 若現(xiàn)場設(shè)備安裝調(diào) 試有疑問，須經(jīng)設(shè)計人員（賽場評委）同意后

2、方可修改。四、競賽過程中，參賽選手認定競賽設(shè)備的器件有故障，可提出 更換，器件經(jīng)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(dǎo)致 PLG變頻器、伺服等燒壞），本次競賽成績計0分。五、所編PLG觸摸屏等程序必須保存到計算機的“ 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(wù)的過程中， 不得在任何地方標(biāo)注學(xué) 校名稱、選手姓名等信息。七、比賽結(jié)束后，參賽選手需要將任務(wù)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。2016年全國高職院校技能大賽“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試”賽項請按要

3、求在4個小時內(nèi)完成以下工作任務(wù)：一、按“平面?zhèn)}庫系統(tǒng)”控制要求，設(shè)計電氣控制原理圖，制定 相應(yīng)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(guān)元件參數(shù)設(shè)置。二、按“平面?zhèn)}庫系統(tǒng)”控制要求，編寫 PLC程序及觸摸屏程序， 完成后下載至設(shè)備PLC及觸摸屏，并調(diào)試該電氣控制系統(tǒng)達到控制要 求。三、根據(jù)賽場設(shè)備上所提供的故障考核裝置，參考 X62W院床電氣 原理圖，排除機床電氣控制電路板上所設(shè)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(wù)請在YL-158GA1型現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試實 訓(xùn)考核裝置上完成，該裝置的結(jié)構(gòu)介紹及使用方法請參考用戶說明 書

4、。操作過程中，須遵守安全操作規(guī)程和職業(yè)素養(yǎng)要求的相關(guān)規(guī)定。SQ14運料小車貨物類 型檢測 傳感器傳送帶2（ M4傳送帶1SQ1SQ4返貨區(qū)2016年全國高職院校技能大賽“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試”賽項平面?zhèn)}庫控制系統(tǒng)一、系統(tǒng)運行說明某平面?zhèn)}庫的結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)（其主要由）傳送帶、機器手、運料小車、推料氣缸和一套平面?zhèn)}庫等組成。圖1平面?zhèn)}庫結(jié)構(gòu)圖平面?zhèn)}庫系統(tǒng)的運行過程如下：開始運行時，人工將貨物從進貨 區(qū)放至傳送帶1上，當(dāng)SQ1檢測到貨物之后，由電機M1帶動傳送帶 1將貨物運送至SQ2位置，期間需要對貨物類型進行檢測，根據(jù)貨物 類型檢測到的結(jié)果（用控制柜正面的 070V電壓模擬貨物類型），

5、將 貨物分成 A、B、C三種（04V為A貨，47V為B貨，770V為C 貨）；由機械手臂抓起貨物，并根據(jù)貨物類型檢測結(jié)果決定將貨物放 至運料小車或者傳送帶2;平面?zhèn)}庫包括三個倉位，運動送料小車將 貨物運送至相應(yīng)的倉位后，小車上的氣缸將貨物推進倉位。 送料小車 的初始位置在SQ12處的倉位。如圖1所示，每個倉位配有一個位置 檢測傳感器（SQ11SQ13,且每一個倉位存放貨物的順序需按照 A、 B、C的順序依次存放，送料小車應(yīng)按照從左往右（倉位 1-倉位2-倉 位3）的順序進行送料；如果貨物類型檢測傳感器檢測到的貨物不滿2016年全國高職院校技能大賽“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試”賽項足各個倉位存放

6、貨物的要求，由機械手將該貨物抓取后送至傳送帶2送回返貨區(qū)。平面?zhèn)}庫控制系統(tǒng)主要由以下電氣控制回路組成：傳送帶1由電機M1驅(qū)動【M1為三相異步電機，只進行單向正轉(zhuǎn)運行，要求能進 行Y-降壓起動，起動時間為3秒，并且需要設(shè)有過載保護，熱繼 電器的整定電流設(shè)置為0.4A】；機器手底盤旋轉(zhuǎn)由電機 M2驅(qū)動【M2 為伺服電機，要求伺服電機能進行正、反轉(zhuǎn)，伺服電機正轉(zhuǎn)則機械手 底盤向左旋轉(zhuǎn)，伺服電機反轉(zhuǎn)則機械手底盤向右旋轉(zhuǎn)；伺服電機參數(shù)設(shè)置如下：伺服電機旋轉(zhuǎn)一周需要 1000個脈沖，伺服電機通過齒輪 減速器帶動機械手底盤旋轉(zhuǎn)，減速比為 24:1】；送料小車由電機 M3 驅(qū)動【M3為步進電機，要求步進電機能

7、進行正、反轉(zhuǎn)，步進電機參 數(shù)設(shè)置如下：步進電機旋轉(zhuǎn)一周需要 2000個脈沖，已知直線導(dǎo)軌的 螺距為4mm,并使用旋轉(zhuǎn)編碼器對小車位置進行檢測】；傳送帶2由 電機M4驅(qū)動【M4為三相異步電機，由變頻器驅(qū)動，要求變頻器速 度由PLC輸出模擬量電壓進行給定，已知傳送帶 2的速度v與變頻 器的運行頻率f之間的關(guān)系為：v=0.2Xf,傳送帶2的速度需要從觸 摸屏設(shè)定，M4從0mm/s加速到5mm/s需要用時1秒，從5mm/s減 速到0mm/s需要用時0.5秒機械手夾緊氣缸YV1、小車上推料氣 缸YV2由PLC數(shù)字量輸出點控制，機械手夾緊氣缸置位則夾緊，復(fù) 位則松開；推料氣缸置位則推出，復(fù)位則返回。系統(tǒng)輸

8、入應(yīng)包含以下各點：傳送帶1、2的位置傳感器SQ1SQ4 （使用控制柜正面的行程開關(guān)模擬）；送料電動機M3位置檢測傳感 器SQ11、SQ12、SQ13,左右極限位保護傳感器 SQ14和SQ15,編 碼器（雙相計數(shù)）；調(diào)試/自動運行模式切換開關(guān)（用控制柜正面SA12016年全國高職院校技能大賽“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試”賽項模擬），調(diào)試啟動按鈕SB4、調(diào)試停止按鈕SB1,自動運行啟動按鈕 SB5、自動運行停止按鈕SB2,貨物類型確認按鈕SB3 （所有按鈕SB 請使用控制柜正面元件）和急停按鈕（由控制柜正面的SA2模擬）。 貨物檢測傳感器SQ16（用控制柜正面的SA3來模擬，SA3位于右檔 位時代

9、表傳感器有信號），推料氣缸動作過程用延時3秒代替；由鉗 電阻模擬電機 M1的溫度，由溫控器顯示溫度，溫控器輸出接點給 PLC。系統(tǒng)的輸出指示燈應(yīng)該包含：系統(tǒng)停止指示燈（紅燈 HL1）、系 統(tǒng)調(diào)試指示燈（紅燈HL2）、系統(tǒng)運行指示燈（綠燈HL4）。所有的指 示燈請使用控制柜正面元件。二、控制系統(tǒng)設(shè)計要求1、本系統(tǒng)使用三臺 PLC,網(wǎng)絡(luò)指定 QCPU/S7-300/S7-1500為主 站，2 臺 FX3U/S7-200Smart/S7-1200 為從站，分另U以 CC_Link 或工 業(yè)以太網(wǎng)的形式組網(wǎng)。具體配置見表 1。2、MCGS觸摸屏應(yīng)連接到系統(tǒng)中主站 PLC上（三菱系統(tǒng)中觸摸 屏連接到 Q

10、PLC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(wǎng)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配置方案二菱 Q+FX3U系列方案西門子S7-300+S7-200Smart 方案西門子S7-1500+S7-1200 方案HMI、YV1、YV2Q00UCPUCPU314C-2PN/DPCPU 1511-1 PNM1、M4、FX3U-32MRS7-200SmartCPU 1212C62016年全國高職院校技能大賽“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試”賽項SA1SA36ES7288-1S

11、R40-0AA06ES7212-1BE40-0XB0M2、M3、SB1SB5、FX3U-32MTS7-200Smart6ES7288-1ST30-0AA0CPU 1212C6ES7212-1AE40-0XB04、根據(jù)本控制要求設(shè)計電氣控制原理圖，根據(jù)所設(shè)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(biāo)準圖紙上，并填寫I/O分配表，在“設(shè)計” 欄中填入選手工位號，在“制圖”欄中填入 PLC品牌型號。5、本次工作任務(wù)中用到的主要器件（如各個 PLC和變頻器）已 安裝好，部分線路也已經(jīng)安裝好（參見實物），選手不得擅自更改設(shè) 備中已有器件的位置和線

12、路。其余器件的安裝位置請自行定義。三、系統(tǒng)控制要求平面?zhèn)}庫系統(tǒng)設(shè)備設(shè)有兩種工作模式，模式一：調(diào)試模式；模式 二：自動運行模式。系統(tǒng)工作模式由運行模式切換開關(guān)SA1 （控制柜反面）選取。設(shè)備上電后觸摸屏首先進入登錄畫面。 控制柜正面的紅色指示燈 HL1以0.5Hz頻率閃爍點亮，表示系統(tǒng)上電。若連續(xù) 15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、觸摸屏登錄畫面要求登錄畫面如圖2所示。點擊“用戶登錄”按鈕，彈出用戶登錄窗 口如圖3所示，登錄畫面中用戶名為 admin,密碼為123。如輸入有 錯，畫面上應(yīng)彈出“密碼輸入錯誤，是否重新輸入”的提示

13、框，點擊 提示框中的“是”，用戶可重新登錄，點擊提示框中的“否”，返回登 錄畫面。點擊“重新啟動”按鈕，觸摸屏重新啟動進入登錄畫面。登錄后系統(tǒng)自動進入相應(yīng)畫面：當(dāng) SA1在左擋位時，畫面進入2016年全國高職院校技能大賽“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試”賽項“調(diào)試模式”；當(dāng)SA1在右擋位時，畫面進入“自動運行模式”。系統(tǒng)要求進入自動運行模式之前，需首先進行調(diào)試。登錄畫面用戶名:admin123A5tT*a0*-14RCEfGH1JDi>lKLMN0pUR&1Cb|jUVWXYz呵a：入調(diào)貓裝X和自確道由根式圖2登錄畫面圖3用戶登錄窗口2、調(diào)試模式設(shè)備進入調(diào)試模式后，觸摸屏切換至調(diào)試畫

14、面，觸摸屏畫面設(shè)計可參考圖4。觸摸屏進入調(diào)試畫面后，控制柜正面的紅色指示燈 HL1熄滅，綠色指示燈HL4保持0.5Hz頻率閃爍，直到調(diào)試模式結(jié)束 通過按下“選擇調(diào)試按鈕”，可依次選擇需要調(diào)試的電機 M1M4, 觸摸屏中對應(yīng)電機指示燈亮。按下控制柜正面綠色按鈕SB4,選中的 電機將進行調(diào)試運行。調(diào)試模式畫面電機調(diào)試指示選擇調(diào)試按鈕M4電機設(shè)定一傳送帶2函f亍諫度r M3電機設(shè)定-送料小車速度mm/s機械手底盤角度度送料小車復(fù)位°送料可瘁當(dāng)前位罟mm送和庫演示mm/s圖4調(diào)試畫面示意圖2016年全國高職院校技能大賽“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試”賽項（1）傳送帶1驅(qū)動電機M1調(diào)試過程按下S

15、B4按鈕，電機M1以3秒間隔進行Y型運行-型運行- 停止-Y型運行-型運行-停止-.狀態(tài)循環(huán)切換，電機 M1在Y型 運行時，HL2以2Hz閃爍點亮，M1在型運行時，HL2長亮，M1 停止時，HL2熄滅。按下停止按鈕 SB1, M1停止，HL2滅。（2）機器手底盤旋轉(zhuǎn)電機 M2調(diào)試過程首先在觸摸屏中設(shè)置機械手底盤的旋轉(zhuǎn)速度 （速度取整數(shù)，設(shè)定 范圍為38 /s）,再設(shè)定機械手底盤的正向（向左）旋轉(zhuǎn)角度 0c （% 取整數(shù)，設(shè)定范圍為60 120° ）,按下SB4,伺服電機M2按照設(shè) 定的速度正向旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度（需要考慮減速比24:1）, 2秒后再反向旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度回到初始位置；然后再次在觸

16、摸屏中設(shè)置機械手底盤的 反向（向右）旋轉(zhuǎn)角度B B取整數(shù)，設(shè)定范圍為60 120 ）,按 下SB4,伺服電機M2按照設(shè)定的速度反向旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度，2秒后再 正向旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度回到初始位置； 再次按下SB4,伺服電機首先帶動 機械手底盤正向旋轉(zhuǎn)口角度，2秒后反向旋轉(zhuǎn)口角度，再過2秒后反 向旋轉(zhuǎn)B角度，再過2秒后正向旋轉(zhuǎn)B角度。電機M2運行過程中， 可隨時按下SB1使M2停止，再次按下SB4,電機M2繼續(xù)完成未完 成的動作。M2在調(diào)試過程中，HL2紅燈長亮。（3）送料小車驅(qū)動電機M3調(diào)試過程送料小車電機結(jié)構(gòu)示意圖如圖 5所示。電機M3調(diào)試前，送料小 車在SQ11與SQ13之間的任意位置。首先在觸摸屏上

17、設(shè)置送料小車 的速度（設(shè)定范圍為4.012.0mm/s,精確到小數(shù)點后一位），按一下 SB4按鈕，步進電機 M3帶動送料小車左行至SQ11,停2秒后再向 右運行至SQ12 （此時小車所在的位置為初始位置，系統(tǒng)將編碼器中2016年全國高職院校技能大賽“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試”賽項的數(shù)值清零）。然后，再次按下SB4,送料小車將按照以下順序循環(huán) 運行：右運行至SQ13停2秒-左行至SQ12停2秒-左行至SQ11停2 秒-右行至SQ12停2秒-右行至SQ13停2秒-；M3運行過程中， 隨時按下SB1,小車停止，此時可以使用觸摸屏中的“送料小車復(fù)位” 按鈕控制送料小車返回初始位置 （即無論送料小車停

18、在哪個位置， 按 下觸摸屏中的“送料小車復(fù)位”按鈕，送料小車都將 直接返回至初始 位置SQ12處）。在調(diào)試過程中，HL2紅燈以1Hz閃爍點亮。止匕外， 要求在觸摸屏中顯示送料小車的當(dāng)前位置（單位為mm,精確到小數(shù)點后一位），并要求有動畫演示效果。fSQ回 |SQ12碗 13圖5送料小車電機結(jié)構(gòu)示意圖止匕外，在M3電機移動過程中檢測左右硬限位 SQ14和SQ15。即小車左移時，SQ14檢測有信號，小車停止；小車右移時，SQ15檢 測有信號，小車停止。（4）傳送帶2驅(qū)動電動機M4調(diào)試過程首先在觸摸屏中設(shè)置傳送帶2的速度（速度v的范圍102016年全國高職院校技能大賽“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試”賽

19、項4.06.0mm/s,精確到小數(shù)點后1位）；然后按下SB4按鈕，M4電動 機按照所設(shè)置的速度正向 點動運行；M4電機調(diào)試過程中，HL2以 5Hz閃爍。所有電機（M1M4）調(diào)試完成后，將SA1旋至右檔位，系統(tǒng)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(fù)調(diào) 試。3、自動運行模式系統(tǒng)切換到自動運行模式后，觸摸屏也隨之進入自動運行模式畫 面（參見圖6）,畫面自行設(shè)計。畫面設(shè)計要求：觸摸屏有倉庫顯示 區(qū)，顯示每個倉位內(nèi)A、B、C三種貨物的數(shù)量；有倉位關(guān)閉設(shè)定區(qū)， 可以選擇將對應(yīng)倉位關(guān)閉；有參數(shù)顯示區(qū)，可以顯示當(dāng)前貨物類型、 機械手底盤方向、送料小車的當(dāng)前位置、貨物類型傳感器的實時電壓

20、 值；有參數(shù)設(shè)定區(qū)，可以對機械手底盤速度、送料小車速度、傳送帶2速度進行設(shè)定（設(shè)定 范圍與調(diào)試模式下相同）內(nèi)樣倉位1倉位2倉位3ABC返回調(diào)試界用倉降顯赤區(qū) , , , , ,關(guān)閉1 關(guān)團工 關(guān)-3J倉位關(guān)閉設(shè)定區(qū)'動運行模式畫面套散顯示區(qū)當(dāng)前貨物競型假如n車巾黃mn的物光型松溫造盛器串伍v加琳于屈岫方顯示,后 Lt fit圖6自動運行模式參考畫面平面?zhèn)}庫自動運行時工藝流程與控制要求:（1）系統(tǒng)初始化狀態(tài)112016年全國高職院校技能大賽“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試”賽項小車處于原點（中間位置 SQ12）,小車內(nèi)無貨物（SQ16檢測）， 機器手處于原始位置。（2）運行操作按下自動運行啟

21、動按鈕 SB5,系統(tǒng)開始運行，指示燈 HL4長 亮；上貨與分揀工作流程：將貨物從進貨區(qū)放至傳送帶1,當(dāng)SQ1檢測到貨物時，電機 M1 開始降壓起動；貨物經(jīng)由傳送帶 1被送至SQ2處，期間經(jīng)過貨物類 型傳感器時，觸摸屏中顯示貨物類型傳感器電壓值，按下按鈕SB3,則確認貨物類型，并在觸摸屏上顯示；當(dāng) SQ2檢測到貨物時，電機 M1停止；然后等待3秒，期間機械手將貨物抓起，根據(jù)入庫存放規(guī) 則決定將貨物抓放至送料小車或者是傳送帶 2;入庫存放規(guī)則：每個倉位存放貨物的順序為：依次存入 A、B、C、A、B、C.; 選擇倉位的順序為：倉位 1、倉位2、倉位3,放滿為止；每個倉位 最多放6個貨物；檢測到的貨物

22、不滿足上述入庫存放規(guī)則， 由機械手 將該貨物抓取至傳送帶2送回返貨區(qū)。入庫工作流程：系統(tǒng)初始狀態(tài)下，所有倉位都無貨，則若第一個貨物經(jīng)由貨物類 型檢測傳感器檢測為A類貨物，當(dāng)M1電機停止后，等待3秒（期間 機械手將貨物夾起），然后機械手底盤向左旋轉(zhuǎn)口角度（的值取“調(diào) 試模式”下的設(shè)定值），旋轉(zhuǎn)到位后再等待3秒（期間機械手將貨物 放至在送料小車上）；當(dāng)小車上的貨物檢測傳感器 SQ16檢測到信號 時，等待3秒（期間機械手臂提起），然后機械手底盤向右旋轉(zhuǎn)口角122016年全國高職院校技能大賽“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試”賽項度回原位，同時送料小車向左行駛將貨物送至 SQ11 （倉位1）,到達 SQ11

23、位置時，再等待3秒（表示推料氣缸已動作將貨物推送至倉位）， 此時觸摸屏中倉位1中的A貨物數(shù)量變成1;然后送料小車向右行駛 返回至初始位置SQ12處。若第二個貨物被檢測是 A類貨物時，則按照以上流程將貨物放 至送料小車，再由送料小車將該貨物送至 SQ12 （倉位2）存放。若第二個貨物被檢測是B類貨物時，則按照以上流程將貨物放至 送料小車，再由送料小車將該貨物送至 SQ11 （倉位1）存放。若第二個貨物是C類貨物，則機械手將貨物夾起并向右旋轉(zhuǎn)（3角 度（3的值取“調(diào)試模式”下的設(shè)定值），將貨物放至在SQ3處，傳 送帶2電機M4啟動運行，將該貨物送回至返貨區(qū)，SQ4動作，傳送 帶2電機M4停止。以此類推，直至所