2024年上海高職院校學生技能大賽工業(yè)網絡智能控制與維護賽項樣題

2024年上海高職院校學生技能大賽“工業(yè)網絡智能控制與維護”賽項(學生賽)樣題13.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、I/O變量表)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檢測單元主要包括條碼檢測、稱重檢測等產品檢測裝置執(zhí)行單元包括機械手、傳輸帶、氣缸等執(zhí)行元件，能夠網絡仿真測試和生產管理系統(MES)等軟件，能夠實現工業(yè)網絡與生產線系統的設段實現對生產線系統各功能單元、部件裝置的全流程自動單元實現與生產管理系統(MES)軟件的信息交互，所有數據信息能夠顯示于大屏之輪胎裝配生產線工藝流程參考系統工藝流程如圖1所示A將瓶體推出，步進轉盤旋轉瓶體至供料B進行料芯裝配；隨后完成高度檢測、視覺號、高度檢測數據、稱重數據、操作員(工位號)、生產日期(年、月、日),由三軸產品搬產品搬移入庫測視覺B盒蓋裝配供料A圖1系統工藝流程示意圖訂單所需原料包括瓶體4個(帶RFID芯片，不帶內襯),“高度合格”料芯4個(不帶RFID芯片),“高度不合格”料芯1個(不帶RFID芯片),“高度合格且有缺陷的”瓶體1個(不帶RFID芯片),瓶蓋4個。任務一：工業(yè)網絡智能控制與維護工業(yè)網絡設計表1系統主要電氣元器件選型表功能描述(參考)1采集設備端傳感器數據，上傳數據至云平臺、2從站PLC#1采集設備端傳感器數據；接收主站信息；控制執(zhí)行器動作從站PLC#2從站PLC#33防火墻(FW)4組建環(huán)網，劃分VLAN網段，訪問控制列表、實現不同網段互通或限制訪問5實現有線設備和無線設備的數據交換；連接外部網絡67智能電表用于采集設備用電信息8控制交流三相異步電機的動作9寫入訂單信息寫入合格品信息顏色檢測、缺陷檢測，大小檢測、數量檢測根據圖2所示的工業(yè)網絡系統結構，繪制拓撲圖。該拓撲圖采用環(huán)形組網結構，網關分別配置在不同網段，具體工業(yè)網絡系統結構示意圖如圖2所示。防火墻防火墻(FW)三層交換機維護網絡(PC2)圖2工業(yè)網絡系統結構示意圖組網結構。拓撲圖應包含使用Profinet(綠色)通訊協議的所有元件，Profibus-DP(紫色)通訊協議的遠程I/O元件、Modbus-RTU(藍色)通訊協議的環(huán)境數據檢測元件、Modbus-TCP(紅色)通訊協議的RFID元件、TCP/IP(黑色)通訊協議的視覺傳感器顏色線條標注。將繪制的文件存儲為.pdf格式文件，對系統進行網絡規(guī)劃(VLAN劃分),VLAN劃分及網關IP地址分配表如表2所示。結合表2內容，完成網絡單元設備的IP地址分配，填寫系統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IP地址分配表.pdf”,文件存放在“E:\GZ016+XS+賽位號\”文件夾內。(符號)三層交換機#1環(huán)網(結果填入表3)設計網絡自定義計算機#1(PC1)自定義三層交換機#2環(huán)網維護網絡自定義計算機#2(PC2)自定義主站PLC三層交換機#3環(huán)網自定義產線防火墻內網表3系統IP地址分配表12計算機#1(PC1)3計算機#2(PC2)4主站PLC5防火墻(FW)GE1端口6防火墻(FW)GE2端口7防火墻(FW)GE3端口8三層交換機#1(SW1)(3,5端口)9三層交換機#2(SW2)(3,5端口)三層交換機#3(SW3)(3,5端口)任務二：工業(yè)網絡智能控制系統虛擬仿真與調試括剛體、碰撞體、運動副等機械屬性和電氣屬性的設置，建立動作信號，與虛擬PLC根據競賽平臺的實物布局完成轉盤送料機構、高度檢測對系統的各單元模型進行仿真測試，在相關軟件內使用“運(1)轉盤旋轉機構(2)擋料機構(3)三軸線性搬運水平控制機構對系統的單元模型分別進行單站虛擬調試(非系統聯調仿真),使其按照工藝要求(1)供料A單元：點擊虛擬HMI“供料A單元運行”,完成供料A單元將瓶體由(2)轉盤送料單元：點擊虛擬HMI“轉盤送料單元運行”,完成轉盤將瓶體旋轉(3)料塊裝配單元：點擊虛擬HMI“料塊裝配單元運行”,完成料塊裝配的過程。(4)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，將相關設備采用對應的通信接口和線纜進行連接，包括工業(yè)線設備連接、無線通信設備連接，完成系統組網。安(1)設備安裝、氣路連接與電氣接線(2)根據任務要求按照T568B標準，完成以下網線制作間為自比賽開始1小時后。(1)網絡層設置與測試根據“VLAN劃分及網關IP地址分配表(表2)”和“系統IP地址分配表(表3)”使用現場提供的工業(yè)網絡測試軟件，對設置的網絡參保存為圖片格式，文件名為“7網絡測試jpg”(指示線全綠),文件存放在(2)邊緣層網絡組態(tài)I/O、伺服驅動器及其它PLC之間的通信組態(tài)，并截圖保存為圖片格式(如圖3所示),文件名為“8系統組態(tài)jpg”(在線監(jiān)控時，全通),文件存放在“E:GZ016+XS+賽位號圖3系統組態(tài)截圖(參考)(3)環(huán)網冗余測試線網絡網關”192.168.40.1;拔掉SW1、SW2、SW3的任意一個環(huán)網端口網線，仍然能編寫PLC調試程序和觸摸屏(HMI)虛實調試程序，完成虛實聯動，即虛擬模型系統包括手動調試、自動調試和系統聯調，各工序手、自動調試、系統聯調由觸摸屏相應按鈕來切換控制。在手動調試模式下，通過點擊觸摸屏(HMI)調試總界面的“手動調試”按鈕完成手動調試(后續(xù)界面需自行設計);在自動調試模式下，通過點擊觸摸屏(HMI)調試總界面的“自動調試”按鈕完成自動調試(后續(xù)界面需自行設計);在系統聯調模式下，通過點擊觸摸屏(HMI)調試總界面的“系統聯調”按鈕完成系統聯調(后續(xù)界面需自行設計)。觸摸屏(HMI)手動調試、自動調試及系統聯調界面根據任務要求自行設計，觸摸屏(HMI)調試總界面(參考)如圖4所示。調試總界面(1)供料A①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”②再次按下觸摸屏(HMI)“供料A”按鈕，供料A(2)轉盤送料②按下觸摸屏(HMI)“轉盤去裝配位”按鈕，轉盤旋轉至供料位置，顯示到位指(3)高度檢測(4)視覺檢測測試前，選手準備好有缺陷料塊的瓶體和無缺陷的料(5)變頻電動機皮帶運動或反轉運動控制，并能在變頻器面板能正確顯示當前設(6)稱重檢測(8)合格品搬移入庫按鈕Y軸停止運動。(1)供料A(2)供料B(3)高度檢測測試時，選手根據裁判指令，在高度檢測區(qū)域放置含(4)入庫前稱重檢測升氣缸抬升，觸摸屏顯示稱重數據(單位：g),3秒后，頂升氣缸下降，流程結束。測試時，選手根據裁判指令將準備好瓶體(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(1)通過RFID讀寫器向瓶體芯片寫入初始訂單數據，包括訂單號和入庫倉位號；表4瓶體RFID信息定義①訂單號：②入庫倉位號：(2)瓶體由供料A推出至步進轉盤的傳輸帶上；(3)轉盤旋轉至供料B位置，供料B將料芯放至料瓶中，然后送至高度檢測工(5)進行視覺缺陷檢測；有缺陷的瓶體推送至廢料滑槽，無缺陷的瓶體由傳輸系(6)瓶體到達稱重位置后，供料C將盒蓋推出，裝配機構完成盒蓋與瓶體的裝配；(7)由三軸線性搬移裝置抓取成品移動至RFID讀寫位置；先更新芯片數據信息(寫入信息見表5),再讀取瓶體信息，顯示在觸摸屏上，然后三軸線性搬移裝置將成表5瓶體RFID信息定義②入庫倉位號：⑥操作員：工位③高度檢測數據：⑦生產日期：年/月/日；④稱重數據：(7)系統聯調過程中，若觸發(fā)安全光柵，系統暫停運行并進行聲光報警。根據工業(yè)網絡智能控制系統的工藝要求，在訂單生產過程中，對各單元設平穩(wěn)完成一個生產周期的運行時間”提高10%以上。在系統優(yōu)化完成后，以截圖的方式保存文件名為“11優(yōu)化后平穩(wěn)完成一個生產周期的運行時間