2023年甘肅省現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試賽項任務(wù)書3

2023年甘肅省職業(yè)院校技能大賽（教師組）“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20頁，如出現(xiàn)缺頁、字跡不清等問題，請及時向裁判

示意，進(jìn)行任務(wù)書的更換。

二、在完成工作任務(wù)的全過程中，嚴(yán)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（GB50254-96）》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）同意后方可修改。

四、競賽過程中，參賽選手認(rèn)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(yán)重者（如導(dǎo)致PLC、變頻器、伺

服等燒壞），本次競賽成績計0分。

五、所編PLC、觸摸屏等程序必須保存到計算機(jī)的“D:\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(zhǔn)。

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。

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請按要求在4個小時內(nèi)完成以下工作任務(wù)：

一、按“系統(tǒng)控制要求”，設(shè)計電氣控制原理圖，制定相應(yīng)的IO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“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(dá)到控制要求。

三、根據(jù)給定的電氣設(shè)備原理圖及故障檢測要求，檢測出該電氣設(shè)備電

路板上的故障，并按要求在其電路圖紙的相應(yīng)位置上標(biāo)注故障類型符號。

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系統(tǒng)控制要求

一、系統(tǒng)運(yùn)行說明

標(biāo)簽打印系統(tǒng)是用于工業(yè)、商業(yè)、超市、零售業(yè)、物流、倉儲、圖書館

等需要的條形碼、二維碼等標(biāo)簽制作，具有采用準(zhǔn)確控制、高速運(yùn)行、一體

制作等要求的系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1標(biāo)簽打印系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

標(biāo)簽打印系統(tǒng)由以下電氣控制回路組成：打碼電機(jī)M1控制回路

【M1為雙速電機(jī)，需要考慮過載、聯(lián)鎖保護(hù)】。上色電機(jī)M2控制回路【M2

為三相異步電機(jī)（不帶速度繼電器），只進(jìn)行單向正轉(zhuǎn)運(yùn)行】。傳送帶電機(jī)M3

控制回路【M3為三相異步電動機(jī)（帶速度繼電器），由變頻器進(jìn)行多段速控

制,變頻器參數(shù)設(shè)置為第一段速為15Hz，第二段速為30Hz，第三段速為

40Hz、第四段速為50Hz，加速時間0.1秒,減速時間0.2秒】。熱封滾輪

電機(jī)M4控制回路【M4為三相異步電機(jī)（不帶速度繼電器），只進(jìn)行單向正

轉(zhuǎn)運(yùn)行】。上色噴涂進(jìn)給電機(jī)M5控制回路【M5為伺服電機(jī)；伺服電機(jī)參數(shù)

設(shè)置如下：伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周需要1000個脈沖，正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速可為1

圈/秒～3圈/秒；正轉(zhuǎn)對應(yīng)上色噴涂電機(jī)向下進(jìn)給】。以電動機(jī)旋轉(zhuǎn)“順時

針旋轉(zhuǎn)為正向,逆時針旋轉(zhuǎn)為反向”為準(zhǔn)。

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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，分別以CC_Link或工業(yè)以太網(wǎng)

的形式組網(wǎng)。

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QPLC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(jī)）。

3、電機(jī)控制、I/O、HMI與PLC組合分配方案（其余自行定義）：

方案三菱Q系列西門子S7-300西門子S7-1500

電機(jī)

+FX3U系列方案+S7-200Smart方案+S7-1200方案

HMIQ00UCPUCPU314C-2PN/DPCPU1511

M1、M2、M4

SB1～SB6FX3U-48MRS7-200SmartCPU1212C

HL1～HL36ES7288-1SR40-0AA06ES7212-1BE40-0XB0

M3、M5、編碼器S7-200SmartCPU1212C

SQ1～SQ5FX3U-48MT6ES7288-1ST30-0AA06ES7212-1AE40-0XB0

4、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。參照所給定的圖紙格式把系統(tǒng)電氣原理圖以及各個PLC的I/O接線圖繪

制在標(biāo)準(zhǔn)圖紙上。參照所給定的IO分配表格式，將編程中所用到的各個PLC

的IO點以及主要的中間繼電器和存儲器填入IO分配表中。

5、三臺PLC和變頻器安裝位置要求如圖2所示,不允許自行定義位置，

不得擅自更改設(shè)備已有器件位置和線路，其余器件位置自行定義。

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（a）正面

（b）反面

圖2PLC和變頻器安裝位置示意圖

三、系統(tǒng)控制要求

標(biāo)簽打印系統(tǒng)設(shè)備需具備三種工作模式。模式一：通訊測試模式；模式

二：設(shè)備調(diào)試模式；模式三：自動運(yùn)行模式。設(shè)備調(diào)試模式/自動運(yùn)行模式

切換開關(guān)（用控制柜正面SA1模擬）。設(shè)備上電后觸摸屏進(jìn)入到“首頁界面”

如圖3所示，在用戶未登錄時，“首頁界面”中的“通信測試模式”、“設(shè)備

調(diào)試模式”和“自動運(yùn)行模式”按鈕顯示為紅色，點擊上述三個按鈕沒有任

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何反應(yīng)，當(dāng)用戶名為Admin，輸入密碼2022后，可以進(jìn)入通訊測試模式、

調(diào)試模式以及自動運(yùn)行模式；當(dāng)用戶名為User，輸入密碼2022后，觸摸

屏只能進(jìn)入自動運(yùn)行模式，不能進(jìn)入通訊測試模式以及設(shè)備調(diào)試模式。

如果當(dāng)前登錄用戶為“Admin”，首頁界面中的“通信測試模式”、“設(shè)備

調(diào)試模式”和“自動運(yùn)行模式”按鈕由紅色變?yōu)榫G色。如果當(dāng)前登錄用戶為

“User”，首頁界面中“自動運(yùn)行模式”按鈕變?yōu)榫G色，其它按鈕變?yōu)榧t色。

如果未登錄或權(quán)限不夠按鈕為紅色時，點擊進(jìn)入相應(yīng)觸摸屏按鈕時彈出

“用戶權(quán)限不夠，禁止進(jìn)入該界面”信息。

圖3首頁界面示意圖

1、通訊測試模式

觸摸屏進(jìn)入通訊測試畫面后（界面如圖4所示），HL1以閃爍3次停

3秒的周期運(yùn)行（閃爍頻率為2HZ）。此模式下可檢測觸摸屏與三臺PLC及

三臺PLC之間的通信情況。當(dāng)三臺PLC上電后處于運(yùn)行狀態(tài)時，若系統(tǒng)網(wǎng)

絡(luò)連接正常，則觸摸屏中對應(yīng)的通信指示燈點亮。此外，每一臺PLC需自

由分配一個輸出點，作為通信測試燈。分兩種情況測試：

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圖4通訊測試模式界面

（1）三臺PLC之間通信測試

按下SB1按鈕，主站PLC輸出點的通信測試燈以2Hz閃爍；再按下SB1

按鈕，主站PLC輸出點的通信測試燈保持2Hz閃爍，從站二PLC輸出點的

通信測試燈以1Hz閃爍；再按下SB1按鈕，主站、從站二PLC輸出點的通

信測試燈2秒后熄滅，第一種通信測試完成。

（2）觸摸屏與三臺PLC之間通信測試

在觸摸屏測試框輸入（AA），觸摸屏通訊測試界面上顯示“主站正在測

試”，主站PLC輸出點的通信測試燈和觸摸屏上的主站指示燈同時以1Hz閃

爍，閃爍3秒后同時變?yōu)槌Ａ?，觸摸屏通訊測試界面上顯示“主站通訊正常”；

在觸摸屏測試框輸入（BB），觸摸屏通訊測試界面上顯示“從站一正在測試”，

主站指示燈和輸出點的通信測試燈保持常亮、從站一PLC輸出點的通信測

試燈和觸摸屏上的從站一的指示燈以1Hz閃爍，閃爍3秒后同時變?yōu)槌Ａ粒?/p>

觸摸屏通訊測試界面上顯示“從站一通訊正?！保辉谟|摸屏測試框輸入（CC），

觸摸屏通訊測試界面上顯示“從站二正在測試”，主站和從站一指示燈和輸

出點的通信測試燈保持常亮、從站二PLC輸出點的通信測試燈和觸摸屏上

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的從站二的指示燈以1Hz閃爍，閃爍3秒后同時變?yōu)槌Ａ?，觸摸屏通訊測試

界面上顯示“從站二通訊正常”；在觸摸屏測試框輸入（DD），所有輸出點的

通信測試燈和觸摸屏上的指示燈以1Hz閃爍；3秒后所有通信測試燈熄滅，

觸摸屏通訊測試界面上顯示“全部通訊正?！?。此外，在通訊測試過程中，

斷開觸摸屏與PLC的連接線，觸摸屏通訊測試界面上顯示“通訊中斷，請檢

查網(wǎng)絡(luò)連接！”。

測試完成后，所有通信正常，按下“返回首頁界面”按鈕將觸摸屏切換

至首頁界面，模式指示燈HL1熄滅。

2、設(shè)備調(diào)試模式

當(dāng)SA2位于左檔位時且進(jìn)入設(shè)備調(diào)試模式后，觸摸屏出現(xiàn)調(diào)試畫面，

如圖5所示。通過點擊下拉框，隨意選擇需調(diào)試的電機(jī)，并當(dāng)前電機(jī)指示

燈亮，按下SB1按鈕，選中的電機(jī)按下述要求進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行。沒有調(diào)試順

序要求，每個電機(jī)調(diào)試完成后，對應(yīng)的指示燈熄滅。

圖5設(shè)備調(diào)試模式界面

（1）打碼電機(jī)M1調(diào)試過程

按下啟動按鈕SB1后，打碼電機(jī)低速運(yùn)行6秒后停止，再次按下啟動

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按鈕SB1后，高速運(yùn)行4秒，打碼電機(jī)M1調(diào)試結(jié)束。M1電機(jī)調(diào)試過程中，

HL1以1Hz閃爍。

（2）上色噴涂電機(jī)M2調(diào)試過程

按下啟動按鈕SB1后，上色噴涂電機(jī)啟動運(yùn)行4秒后停止，上色噴涂

電機(jī)M2調(diào)試結(jié)束。M2電機(jī)調(diào)試過程中，HL1長亮。

（3）傳送帶電機(jī)（變頻電機(jī)）M3調(diào)試過程

按下SB1按鈕，M3電動機(jī)以15Hz啟動，再按下SB1按鈕M3電動

機(jī)30Hz運(yùn)行，再按下SB1按鈕M3電動機(jī)40Hz運(yùn)行，再按下SB1按鈕

M3電動機(jī)50Hz運(yùn)行，按下停止按鈕SB2，M3停止。運(yùn)行過程中按下停止

按鈕SB2，M3立即停止（調(diào)試沒有結(jié)束），調(diào)試需重新啟動。M3電機(jī)調(diào)試

過程中，HL2以1Hz閃爍。

（4）熱封滾輪電機(jī)M4調(diào)試過程

按下SB1按鈕，電機(jī)M4啟動，3秒后M4停止，2秒后又自動啟動，

按此周期反復(fù)運(yùn)行，4次循環(huán)工作后自動停止?？呻S時按下SB2停止（調(diào)

試沒有結(jié)束），調(diào)試需重新啟動。電機(jī)M4調(diào)試過程中，HL2長亮。

（5）上色噴涂進(jìn)給電機(jī)（伺服電機(jī)）M5調(diào)試過程

上色噴涂進(jìn)給電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示。初始狀態(tài)斷電手動調(diào)節(jié)回

原點SQ1，按下SB1按鈕，上色噴涂電機(jī)M5正轉(zhuǎn)向左移動，當(dāng)SQ2檢測

到信號時，停止旋轉(zhuǎn)，停2秒后，電機(jī)M5反轉(zhuǎn)右移，當(dāng)SQ1檢測到信號

時，停止旋轉(zhuǎn)，停2秒后，又向正轉(zhuǎn)左移動至SQ3后停2秒，電機(jī)M5反

轉(zhuǎn)右移回原點，至此上色噴涂電機(jī)M5調(diào)試結(jié)束。M5電機(jī)調(diào)試過程中，M5電

機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速均為1圈/秒，HL1和HL2同時以2Hz閃爍。

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圖6取料小車水平移動示意圖

所有電機(jī)（M1～M5）調(diào)試完成后將自動返回首頁界面。在未調(diào)試結(jié)束前，

單臺電機(jī)可以反復(fù)調(diào)試。調(diào)試過程不要切換選擇調(diào)試電機(jī)。

3、自動運(yùn)行模式

當(dāng)所有電機(jī)（M1-M5）都未運(yùn)行時，將SA1切換到右檔位，同時進(jìn)入觸

摸屏自動運(yùn)行模式界面，觸摸屏自動運(yùn)行界面可如圖7所示，觸摸屏畫面主

要包含：各個電機(jī)的工作狀態(tài)指示燈、按鈕、設(shè)置加工參數(shù)、當(dāng)日生產(chǎn)數(shù)量

（停止或失電時都不會被清零）等信息。完成加工后，只能返回到首頁界面。

圖7自動運(yùn)行模式界面

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自動運(yùn)行模式時初始狀態(tài)：上色噴涂進(jìn)給電機(jī)在原點SQ1、傳送帶上各

檢測點（SB3～SB6）常開、所有電機(jī)（M1～M5）停止等。加工過程按下列順

序執(zhí)行。

（1）設(shè)置加工數(shù)量后，按下啟動按鈕SB1，設(shè)備運(yùn)行指示燈HL3閃爍

等待放入工件（0.5Hz），當(dāng)入料傳感器（SB3）檢測到A點傳送帶上有標(biāo)簽

工件，則HL3長亮，設(shè)備開始加工過程，M3電機(jī)正轉(zhuǎn)啟動，以50Hz運(yùn)行，

帶動傳送帶上的工件移動。

（2）當(dāng)工件移動到達(dá)B點（由SB4給出信號）后M3電機(jī)變換成15Hz

正轉(zhuǎn)運(yùn)行，同時打碼電機(jī)M1高速正轉(zhuǎn)，4秒后變?yōu)榈退僬D(zhuǎn)，4秒后打碼

電機(jī)M1停止（代表第一次打碼結(jié)束）；傳送帶立即以30Hz反轉(zhuǎn)，傳送工

件重新回到B點，M3電機(jī)變換成15Hz正轉(zhuǎn)運(yùn)行，打碼機(jī)進(jìn)行第二次打碼，

同樣先高速正轉(zhuǎn)4秒后變?yōu)榈退僬D(zhuǎn)，4秒后打碼電機(jī)M1停止。

（3）兩次打碼結(jié)束后，傳送帶繼續(xù)以50Hz前行，當(dāng)工件移動到達(dá)C點

（由SB5給出信號）后開始上色，傳送帶降為15Hz正轉(zhuǎn)運(yùn)行；先上色噴

涂進(jìn)給電機(jī)M5以3圈/秒速度從原點前進(jìn)SQ2，此時上色電機(jī)M2啟動運(yùn)

行；再以2圈/秒速度進(jìn)給至SQ3位置后停止，3秒后M5反轉(zhuǎn)以3圈/

秒速度進(jìn)給SQ2，上色電機(jī)M2停止運(yùn)行，M5反轉(zhuǎn)以1圈/秒速度回到原

點，上色工作結(jié)束。

（4）上色工作結(jié)束后，傳送帶繼續(xù)以50Hz前行，同時開啟熱封滾輪

加熱（HL3代表加熱動作），當(dāng)工件移動到達(dá)D點（由SB6給出信號）后

先檢測滾輪溫度（溫度控制器+熱電阻Pt100），溫度超過30℃開始熱封（否

則傳送帶停止運(yùn)行），傳送帶以15Hz正轉(zhuǎn)運(yùn)行，同時熱封滾輪電機(jī)M4運(yùn)

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行2秒→停2秒，循環(huán)3次后熱封結(jié)束。至此一個標(biāo)簽加工完成。

（5）一個標(biāo)簽加工結(jié)束后，才能重新在入料口（A點）放入下一個標(biāo)

簽工件，循環(huán)運(yùn)行。在運(yùn)行中按下停止按鈕SB2后，設(shè)備將完成當(dāng)前工件

的加工后停止，同時HL3熄滅。在運(yùn)行中按下急停按鈕后，各動作立即停

止（人工取走標(biāo)簽后），設(shè)備重新啟動開始運(yùn)行。

4、非正常情況處理

當(dāng)上色噴涂進(jìn)給電機(jī)M5出現(xiàn)越程（左、右超行程位置開關(guān)分別為兩側(cè)

微動開關(guān)SQ4、SQ5），伺服系統(tǒng)自動鎖住，并在觸摸屏自動彈出報警畫面“報

警畫面，設(shè)備越程”，解除報警后，系統(tǒng)重新從原點初始態(tài)啟動。

當(dāng)工件移動到達(dá)D點（由SB6給出信號），10秒內(nèi)檢測滾輪溫度未超

過30℃，10秒后自動彈出報警畫面“加熱器損壞，請檢查設(shè)備”，手動關(guān)

閉窗口后再次自動進(jìn)入10秒溫度檢測。

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器件參數(shù)

序號器件型號參數(shù)值

1熱繼電器

2

變頻器

3步進(jìn)電機(jī)

4伺服電機(jī)

場次號：工位號：

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賽場情況記錄表

工位號（完成任務(wù)后將此評分表放工作臺上，不能將此表丟失）

（職業(yè)與安全意識根據(jù)此表記錄評分，計入比賽成績）

選手簽名及工位號確認(rèn)

電路過載、短路情況

記錄

記錄工作人員簽名：選手簽名及工位號確認(rèn)

賽場環(huán)境保護(hù)記錄

記錄工作人員簽名：選手簽名及工位號確認(rèn)

違章操作情況記錄

選手簽名及工位號確認(rèn)

記錄工作人員簽名：

材料更換及設(shè)備情況

記錄

記錄工作人員簽名：

選手簽名及工位號確認(rèn)

賽場紀(jì)律情況記錄

記錄工作人員簽名：選手簽名及工位號確認(rèn)

選手競賽中途離開賽

離開賽場原因

場起止時間記錄

選手簽名及工位號確認(rèn)

選手完成任務(wù)，報告

結(jié)束競賽時間記錄

記錄工作人員簽名：

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PLCI/O分配表

PLC型號電氣元件符號IO地址功能說明

場次號：工位號：

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2023年甘肅省職業(yè)院校技能大賽（教師組）“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試”賽項

PLCI/O分配表

PLC型號電氣元件符號IO地址功能說明

場次號：工位號：

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2023年甘肅省職業(yè)院校技能大賽（教師組）“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試”賽項

PLCI/O分配表

PLC型號電氣元件符號IO地址功能說明

場次號：工位號：

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2023年甘肅省職業(yè)院校技能大賽（教師組）“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試”賽項

場次工位

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2023年甘肅省職業(yè)院校技能大賽（教師組）“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試”賽項

場次工位

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2023年甘肅省職業(yè)院校技能大賽（教師組）“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試”賽項

2023年甘肅省職業(yè)院校技能大賽

(教師組)

現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試

（總時間：240分鐘）

工

作

任

務(wù)