2022年全國職業(yè)院校技能大賽賽項-ZZ-2022034 通信與控制系統(tǒng)集成與維護賽項正式賽卷-第一階段-競賽任務(wù)書G卷

2022年“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G卷

（1）任務(wù)書下發(fā)后應(yīng)仔細檢查，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、任務(wù)書、U盤、檔案袋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，

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。

●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。

●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，若因照片特別模糊、排版錯亂影響評分，責(zé)任自負。

●截圖可使用windows自帶“截圖工具”，必須保存為PNG格式(默認

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”，完成可編程邏輯控制器、模擬量模塊、交

換機、24V正負電源接線端子排、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、按鈕、指示燈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”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)

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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

表1.1功能測試記錄

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

動作順序動作名稱

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

表1.2控制器功能記錄

動作順序動作名稱照明燈報警燈風(fēng)機煙霧

1啟動PLC

按下煙霧模塊上黑色

2按鈕10S，松開前煙霧

狀態(tài)

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3按下開左側(cè)門按鈕

4按下關(guān)左側(cè)門按鈕

5按下開右側(cè)門按鈕

6按下關(guān)右側(cè)門按鈕

表1.3傳感器數(shù)據(jù)測量記錄

動作順序動作名稱速度表數(shù)值光照數(shù)值溫度數(shù)值濕度數(shù)值

1啟動PLC

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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)置一個至少8位的密碼。

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”，將DHCP服務(wù)器配置的界面進行截圖或拍照，圖片命名為“圖2-3-DHCP

服務(wù)器設(shè)置”。將以上三張圖片存放到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。配置完成后，

在路由器“高級設(shè)置->設(shè)備管理->系統(tǒng)日志”中，點擊“保存所有日志”按鈕，

將保存的日志文件“syslog.txt”存放到U盤根目錄“提交資料\模塊二”中。

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密碼至少8位密碼

一個不少于8位的密碼

3LAN口設(shè)置手動176.128.工位號.99

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

5頻段帶寬20MHz

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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)。

將控制中心“無線網(wǎng)絡(luò)連接詳細信息”窗口進行截圖，圖片命名為“圖2-4-控制

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

名為“圖2-5-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2-6-列控中心IP地址”；將附加電腦“無線網(wǎng)絡(luò)

連接詳細信息”進行截圖，圖片命名為“圖2-7-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2-8-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2-9-人機交互IP地址”。將以上圖片存放到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。（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

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通信測試結(jié)果分別進行截圖，分別以“圖2-10-控制中心與無線路由器”、“圖

2-11-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2-12-軌道電路通信”、

“圖2-13-列車通信”、“圖2-14-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2-15-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：PROFIBUS是一種具有廣泛應(yīng)用的、開放的數(shù)字通信系統(tǒng)，適合于快

速、時間要求嚴(yán)格的應(yīng)用和復(fù)雜的通信任務(wù)，特別適用于工廠自動化和過程自動

化領(lǐng)域。Modbus是一種串行通信協(xié)議，已經(jīng)成為工業(yè)領(lǐng)域通信協(xié)議的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，

并且現(xiàn)在是工業(yè)電子設(shè)備之間常用的連接方式。

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某公司為了應(yīng)對工業(yè)通信控制領(lǐng)域多協(xié)議的需求，出于節(jié)省成本考慮，設(shè)計

了支持PROFIBUS-DP和Modbus-RTU雙協(xié)議的通信模塊，硬件如圖2.1所示。

圖2.1RS-485模塊

本題需要參考資料存放于U盤根目錄“競賽資料\模塊二\RS-485模塊”文件夾

中，該文件夾下的文檔與軟件清單如下表2.1。

表2.1文檔與軟件清單

序號文檔與軟件描述

描述PROFIBUS-DP通信協(xié)議解析、通信報文實例分

1PROFIBUS-DP從站開發(fā).pdf析、電子設(shè)備數(shù)據(jù)庫文件分析等。后簡稱該文件為

“PROFIBUS-DP協(xié)議”。

描述RS-485模塊硬件參數(shù)與配置，模塊內(nèi)部空間分

2485_IOModule使用說明.pdf布與通信協(xié)議。后簡稱該文件為“RS-485模塊使用

說明”。

RS-485模塊的電子設(shè)備數(shù)據(jù)庫文件，包括含一般規(guī)

3485_IOModule.GSD范，與DP主站有關(guān)的規(guī)范和與DP從站有關(guān)的規(guī)范。

后簡稱該文件為“RS-485模塊GSD文件”。

4Modbus協(xié)議中文版.pdfModbus協(xié)議規(guī)范。后簡稱該文件為“Modbus協(xié)議”

5SSCOM串口調(diào)試助手，ModbusCRC16計算器

模塊功能：RS-485模塊可以采集外界光照和溫濕度等數(shù)據(jù)的采集，并通過

PROFIBUS-DP協(xié)議與PLC、HMI以及PC等站設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換。主站發(fā)送相應(yīng)控

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制指令實現(xiàn)智能燈光系統(tǒng)控制；D1指示燈和光照傳感器配合實現(xiàn)智能照明系統(tǒng)；

D2指示燈和溫濕度傳感器配合實現(xiàn)智能溫控系統(tǒng)。

任務(wù)要求：通過撥碼開關(guān)設(shè)定模塊地址，通過Modbus-RTU修改模塊波特率，

啟動RS-485模塊的PROFIBUS-DP通信功能，完成RS-485模塊從開機態(tài)到數(shù)據(jù)交

換態(tài)的PROFIBUS-DP通信配置過程，主站控制從站完成智能燈光系統(tǒng)、智能照明

系統(tǒng)和智能溫控系統(tǒng)功能演示。主控制臺電腦模擬主站，主站通過USB轉(zhuǎn)RS-485

線與RS-485模塊進行數(shù)據(jù)通信。

1.配置與連接RS-485模塊

使用USB轉(zhuǎn)RS-485通信線連接RS-485模塊，主控制臺作為主站，主站地址

為3。RS-485模塊作為從站，從站地址為5。參考“RS-485模塊使用說明”設(shè)置

撥碼開關(guān)，將RS-485模塊地址設(shè)置為5，模式設(shè)置為Modbus-RTU。模塊默認波

特率為9600，使用Modbus-RTU協(xié)議將模塊波特率設(shè)定為19200。

將Modbus-RTU模式下設(shè)定波特率的協(xié)議填寫U盤根目錄“提交資料\競賽答

題卡.docx”中指定位置。

主站地址為3，從站地址為5，正確設(shè)置撥碼開關(guān)，模塊重新上電后，使通

信端口運行PROFIBUS-DP協(xié)議。參考“RS-485模塊使用說明”、“PROFIBUS-DP

協(xié)議”和“RS-485模塊GSD文件”，實現(xiàn)主站控制從站從上電狀態(tài)到數(shù)據(jù)交換狀

態(tài)的切換，整個流程分為查詢從機、從站診斷、參數(shù)設(shè)置、組態(tài)配置以及從站診

斷五個步驟，請根據(jù)“RS-485模塊GSD文件”以及以下設(shè)置要求對從站進行參數(shù)

設(shè)置與組態(tài)設(shè)置。

序號操作步驟設(shè)置要求

1查詢從站查詢并激活從機，需注意主從站地址值

2從站診斷

3參數(shù)設(shè)置關(guān)閉看門狗功能：看門狗因子WD_Fact_1=0x19，

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看門狗因子WD_Fact_2=0x1A。

Lock功能激活

4組態(tài)配置根據(jù)“RS-485模塊GSD文件”描述進行設(shè)置

5從站診斷

完成PROFIBUS-DP通信配置后，記錄下RS-485模塊產(chǎn)品識別碼并填寫U盤

根目錄“提交資料\競賽答題卡.docx”中指定位置。

2.數(shù)據(jù)獲取與控制

在數(shù)據(jù)交換狀態(tài)，串口調(diào)試助手發(fā)送相應(yīng)數(shù)據(jù)獲取模擬溫度數(shù)據(jù)，并將本次

交互的虛擬溫度數(shù)據(jù)填寫至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.docx”指定位置。

利用串口助手周期性的向模塊發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)模塊的LED1到LED4依次

逐個循環(huán)點亮，時間間隔1秒。

按照視頻錄制腳本進行錄制，將視頻命名為“視頻2-1-智能燈光系統(tǒng)功能演

示”保存于U盤根目錄“提交資料\模塊二”中。

步驟編號操作演示步驟

打開AMCap漢化版，打開攝像頭，放置到屏幕左側(cè)；打開串口

1

助手，放置到屏幕右側(cè)；打開ocam錄屏軟件，開始錄制屏幕

2在串口助手界面操作發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)

RS-485模塊顯示LED1到LED4依次逐個循環(huán)點亮，時間間隔1

3

秒

3.智能照明系統(tǒng)

利用串口助手給模塊發(fā)送相關(guān)指令，控制模塊進入智能照明模式，設(shè)定光照

閾值，閾值可根據(jù)現(xiàn)場實際光線進行自行設(shè)定，當(dāng)用手遮住光照傳感器時，D1

指示燈點亮；當(dāng)把手拿開時，D1指示燈熄滅。

按照視頻錄制腳本進行錄制，將視頻命名為“視頻2-2-智能照明系統(tǒng)功能演

示”保存于U盤根目錄“提交資料\模塊二”中。

步驟編號操作演示步驟

打開AMCap漢化版，打開攝像頭，放置到屏幕左側(cè)；打開串口

1

助手，放置到屏幕右側(cè)；打開ocam錄屏軟件，開始錄制屏幕

2在串口助手界面操作發(fā)送設(shè)定光照閾值指令

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當(dāng)用手遮住光照傳感器時，D1指示燈點亮；當(dāng)把手拿開時，

3

D1指示燈熄滅

4.智能溫控系統(tǒng)

利用串口助手給模塊發(fā)送相關(guān)指令，控制模塊進入智能溫控模式，設(shè)定溫度

閾值，閾值自行根據(jù)環(huán)境溫度進行設(shè)定，當(dāng)用手按住溫濕度傳感器時，溫度值上

升，D2指示燈點亮；當(dāng)用小風(fēng)扇吹溫濕度傳感器時，溫度值下降，D2指示燈熄

滅。

按照視頻錄制腳本進行錄制，將視頻命名為“視頻2-3-智能溫控系統(tǒng)功能演

示”保存于U盤根目錄“提交資料\模塊二”中。

步驟編號操作演示步驟

打開AMCap漢化版，打開攝像頭，放置到屏幕左側(cè)；打開串口

1

助手，放置到屏幕右側(cè)；打開ocam錄屏軟件，開始錄制屏幕

2在串口助手界面操作發(fā)送設(shè)定溫度閾值指令

當(dāng)用手按住溫濕度傳感器時，D2指示燈點亮；當(dāng)用小風(fēng)扇吹

3

溫濕度傳感器時，D2指示燈熄滅

（四）通信拓撲圖繪制（20分）

U盤根目錄“競賽資料\模塊二\通信拓撲圖繪制”目錄下有設(shè)備圖片，利用

WPS軟件或visio軟件繪制如下拓撲圖，并對設(shè)計（配置）方案進行簡述。

1.CAN通信網(wǎng)絡(luò)

（1）通信拓撲圖

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，完成通信拓撲圖的繪制。將此拓撲圖截圖，命名為

“圖2-16-CAN通信網(wǎng)絡(luò)拓撲”，保存至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。

（2）設(shè)計（配置）方案

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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)站點副控臺小車將定位信息發(fā)送給列控中心，列控中心將定位信息轉(zhuǎn)發(fā)

給控制中心，控制中心再將定位信息發(fā)送給PLC，人機交互界面讀取PLC中列車

定位信息，然后在界面顯示列車位置。繪制小車、列控中心、控制中心、PLC、

人機交互界面的通信網(wǎng)絡(luò)拓撲圖，圖片需標(biāo)注設(shè)備名稱。WIFI和短距離無線通信

Zigbee劃線時采用虛線連線，箭頭需標(biāo)注出列車位置的傳送方向，無粗細要求，

并在線上標(biāo)注通信方式。有線網(wǎng)絡(luò)通信采用實線連線，無箭頭粗細要求，并在線

上標(biāo)注通信方式（WIFI、Zigbee、有線網(wǎng)絡(luò)）。將此拓撲圖截圖，命名為“圖2-17-

通信網(wǎng)絡(luò)一拓撲”，保存至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。（注意：拓撲圖各模塊通信

方式，以實際競賽的設(shè)備為準(zhǔn)）

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)備采用網(wǎng)絡(luò)通信形式進行，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

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2022年“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G卷

假設(shè)人機交互界面可以控制站點副控臺軌道電路實現(xiàn)變燈，人機交互界面將

變燈指令發(fā)送給PLC，PLC將變燈指令發(fā)送給控制中心，控制中心將指令轉(zhuǎn)發(fā)給

列控中心，列控中心將指令轉(zhuǎn)發(fā)給軌道電路，實現(xiàn)區(qū)段變燈操作。繪制PLC、控

制中心、人機交互界面、列控中心、軌道電路網(wǎng)絡(luò)拓撲圖，圖片需標(biāo)注設(shè)備名稱。

劃線統(tǒng)一采用實線連線，需用箭頭標(biāo)注數(shù)據(jù)傳輸方向，無粗細要求，并在線上標(biāo)

注通信方式（RS-485、WIFI、有線網(wǎng)絡(luò)），RS-485通信需標(biāo)注通信波特率，通信

波特率以實際比賽現(xiàn)場軌道電路波特率為準(zhǔn)。將此拓撲圖截圖，命名為“圖2-18-

通信網(wǎng)絡(luò)二拓撲”，保存至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。

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模塊三故障檢測及維修（150分）

（一）硬件故障檢測與處理（120分）

1.電路板焊接

根據(jù)提供的資料（U盤根目錄“競賽資料\模塊三\STM32網(wǎng)關(guān)板清單.pdf”）

把STM32網(wǎng)關(guān)板焊接完成。焊接完成后，按照以下操作步驟表格進行視頻錄制，

將視頻命名為“視頻3-1-STM32網(wǎng)關(guān)板”保存于U盤根目錄“提交資料\模塊三”

中。

步驟編號操作演示步驟

打開AMCap漢化版，打開攝像頭，放置到屏幕左側(cè)；打開串口

1

助手，放置到屏幕右側(cè)；打開ocam錄屏軟件，開始錄制屏幕

2將24V電源按照正確方向接至P7端口

3用miniUSB線插至J1口，另一端插至電腦

4將USB轉(zhuǎn)RS-485線接至P2端口，另一端插至電腦

5打開串口調(diào)試助手，打開J1口對應(yīng)的串口，波特率9600

發(fā)送字符relayon，用萬用表蜂鳴檔測量K1繼電器常開端口是

6

否閉合，注意拍清楚萬用表上示數(shù)。

發(fā)送字符relayoff，用萬用表蜂鳴檔測量K1繼電器常開端口是

7

否閉合，注意拍清楚萬用表上示數(shù)。

從電路板上C8電容左側(cè)引腳引一根5V電源線，觸發(fā)P4端子

8

最左側(cè)接線端口，串口調(diào)試助手接收字符input4on

將站點副控臺協(xié)調(diào)器CC2530核心板拔下，按照正確的方向插

9

至Core-board1位置

打開U盤根目錄“競賽資料\模塊三”中“控制中心（串口

10

版）.exe”，打開P2口對應(yīng)的串口，波特率115200

從區(qū)段一到區(qū)段八，推動小車，控制中心（串口版）界面上顯

11

示列車所在位置。

從區(qū)段八到區(qū)段一，推動小車，控制中心（串口版）界面上顯

12示列車進出站模式，手動點擊“進站”“出站”按鈕，完成小

車進出站操作。

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)計出了智能小車控制板和RS-485

通信模塊兩款樣品（注意：模塊樣品并非成品，有可能存在設(shè)計問題）。小車控

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制板用于列車自動控制系統(tǒng)中小車的控制。

《智能小車控制板》：

電路板介紹：智能小車控制板固定在模型小車底座上，控制板電源來自車輪，

軌道通上24V直流電后，車輪帶電，車輪引出兩根電源線接至板子電源接口。同

時，智能小車下方有一個RFID讀卡器，可以讀取軌道上應(yīng)答器標(biāo)簽信息。整套控

制板+小車底座如下圖所示。

圖3.1整套控制板+小車底座

硬件接線：控制板測試不需要小車底座，首先按下圖所示將電源線焊接至電

源接口，接上24V電源。讀卡器接口通過杜邦線焊接至RC522讀寫器，如下圖3.3

所示，注意引腳對應(yīng)關(guān)系。

圖3.2小車控制板

圖3.3RC522讀寫器及引腳對應(yīng)

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功能介紹：

①小車起?？刂?/p>

電腦連接至WIFI模塊，默認WIFI名稱為CTCS-WIFI模塊所貼標(biāo)簽編號，密碼

為：12345678。連接成功后，修改電腦無線網(wǎng)絡(luò)IP地址為。配置完

成后，電腦打開網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手，設(shè)置為TCPServer，端口號6666。隨后小車會自

動連接至TCP服務(wù)，電腦通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手給小車控制板發(fā)送啟動指令A(yù)A010001

5000000000000000FE，然后用萬用表測量電機接口的電壓，A連紅表筆，

B連黑表筆。然后給小車控制板發(fā)送停車指令A(yù)A01000100000000000000

00FE，用萬用表測量電機接口的電壓，A連紅表筆，B連黑表筆。

②RFID讀寫功能

將RC522讀寫器硬件連接好后，進行刷卡操作（卡片位于維修物料包中）。打

開網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手，設(shè)定每隔500ms給模塊發(fā)送啟動指令，小車會回復(fù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)

EE01************ZZZZ****FF，其中ZZ數(shù)據(jù)為讀取到的應(yīng)答器數(shù)據(jù)，

將讀取到的應(yīng)答器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為十進制，填寫至U盤根目錄“提交資料\競賽答題

卡.docx”指定位置。

③霍爾測速

電路板背面有一個霍爾傳感器（型號：3144E），用于小車速度測量，如下

圖3.4所示。利用提供的磁鐵（副控臺協(xié)調(diào)器上的磁鐵），接觸霍爾傳感器，電

路板正面霍爾傳感器指示燈HLED點亮。

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圖3.4小車控制板背面

《RS-485模塊》：

用于測試軌道電路信號燈是否工作正常。將RS-485模塊“故障485”接口（電

路板上已標(biāo)注）與軌道電路RS-485接口相連，實現(xiàn)RS-485模塊控制軌道電路上面

信號燈變化功能。RS-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)“競賽資料\模塊三\故障

維修”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，找出電路板中的故障，可能包含設(shè)計或元器

件選型或焊接等故障，并進行維修處理（必要時可以對電路板上的銅線進行斷開、

飛線等操作）。將故障定位以及故障處理方法填寫到表3.1中。（提示：智能小車

控制板有4處故障；RS-485模塊有1處故障）

表3.1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。將電機控制板的正反面拍照，圖片分

別命名為“圖3-1-電路板排故正面”、“圖3-2-電路板排故反面”；將RS-485模塊

的正反面拍照，圖片分別命名為“圖3-3-RS-485模塊排故正面”、“圖3-4-RS-485

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模塊排故反面”。將拍照圖片保存于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。

將《智能小車控制板》按照下表步驟進行演示，并用攝像頭進行錄像，將視

頻命名為“視頻3-2-智能小車控制板功能演示”保存于U盤根目錄“提交資料\

模塊三”中；將RS-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3-3-RS-485模塊功能演

示”保存于U盤根目錄“提交資料\模塊三”中。

步驟編號操作演示步驟

打開AMCap漢化版，打開攝像頭，放置到屏幕左側(cè)；打開網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手，

1

放置到屏幕右側(cè)；打開ocam錄屏軟件，開始錄制屏幕

2將小車控制板通上24V電源

3連接上WIFI模塊熱點，打開網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手，連接上WIFI模塊

4發(fā)送啟動指令，用萬用表測量電機接口AB之間的電壓

5發(fā)送停車指令，用萬用表測量電機接口AB之間的電壓

6拿磁鐵靠近霍爾傳感器，電路板上HLED指示燈點亮

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

障的元器件提供了無質(zhì)量問題的備件，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）

應(yīng)答器是一種用于地面向列車信息傳輸?shù)狞c式設(shè)備，一種能向車載子系統(tǒng)發(fā)

送報文信息的傳輸設(shè)備，既可以傳輸固有信息，也可連接軌旁單元傳送可變信息。

站點副控臺軌道電路模擬真實軌道電路，共分為八個區(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3.5所示。站點副控制臺

上列車節(jié)點模擬真實運行列車，當(dāng)列車行駛至對應(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3.6所示，本圖片顯示的信息為列車

位于區(qū)段1位置。

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圖3.5軌道電路區(qū)段及應(yīng)答器圖3.6列車區(qū)間行駛模式下LCD界面

應(yīng)答器配置模塊模擬實際BEPT應(yīng)答器讀寫工具，如圖3.7所示，可用于檢測、

修改應(yīng)答器中相關(guān)信息。

圖3.7應(yīng)答器配置模塊

在軌道交通領(lǐng)域，應(yīng)答器報文數(shù)據(jù)通常都是以BTF文件形式保存，BTF文件

可以用記事本打開，這里以某地鐵5號線南段應(yīng)答器報文為例，BTF文件打開后

如下圖3.8所示。STATION為車站編號；BALISEID為應(yīng)答器編號；BALISENAME為

應(yīng)答器名稱；BALISETYPE為應(yīng)答器類型；USERDATA為用戶報文，一般為104個

字節(jié)，主要用來存儲應(yīng)答器基本信息，根據(jù)需求存儲應(yīng)答器鏈接、線路坡度、線

路速度、等級轉(zhuǎn)換、CTCS數(shù)據(jù)、特殊區(qū)段、調(diào)車危險、軌道區(qū)段、臨時限速、區(qū)

間反向運行、大號碼道岔等信息。TELEGRAM為廠家報文，一般為128個字節(jié)，

主要用來存儲特征標(biāo)識數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)。

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圖3.8應(yīng)答器報文

現(xiàn)場施工人員通常會利用BEPT應(yīng)答器讀寫工具，將BTF文件燒寫至應(yīng)答器

中，然后核對應(yīng)答器報文特征標(biāo)識無誤后，在應(yīng)答器設(shè)備數(shù)據(jù)單上簽字，應(yīng)答器

設(shè)備數(shù)據(jù)單如圖3.9所示。應(yīng)答器報文特征標(biāo)識為廠家報文的前16個字節(jié)。

圖3.9應(yīng)答器設(shè)備數(shù)據(jù)單

應(yīng)答器設(shè)備數(shù)據(jù)單中N_PIG、M_MCOUNT、NID_C、NID_BG為用戶報文前50

位的一部分，用戶報文的前50位為幀標(biāo)志，存儲了應(yīng)答器的基本信息，如下表

3.2所示。

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表3.2用戶報文前50位

名字節(jié)

變量備注

稱位

信息傳送的方向

Q_UPDOWN1

（0=車對地，1=地對車)

M_VERSION7語言/代碼版本編號

Q_MEDIA1信息傳輸媒介（0=應(yīng)答器、1=環(huán)線）

幀N_PIG3本應(yīng)答器在應(yīng)答器組中的位置（000=1,111=8）

標(biāo)N_TOTAL3應(yīng)答器組中所包含的應(yīng)答器數(shù)量（000=1,111=8）

志M_DUP2本應(yīng)答器信息與前/后應(yīng)答器信息的關(guān)系（01=相同，10=不同）

M_MCOUNT8報文計數(shù)器（0～254）（255=報文適應(yīng)同一組的所有應(yīng)答器）

NID_C10地區(qū)編號（高7位=大區(qū)編號，低3位=分區(qū)編號）

NID_BG14應(yīng)答器（組）編號（高6位=車站編號，低8位=應(yīng)答器編號）

Q_LINK1應(yīng)答器（組）的鏈接關(guān)系（0=不鏈接，1=鏈接）

軌道電路設(shè)備上從左至右1-8個應(yīng)答器用戶報文前50位數(shù)據(jù)如下表3.3所示。

表3.3應(yīng)答器1-8用戶報文前50位數(shù)據(jù)

編Q_UPDM_VERQ_MEN_TOTAM_DUM_MCO

N_PIGNID_CNID_BGQ_LINK

號OWNSIONDIALPUNT

11160000252556410

21160000252556420

31160000252556430

41160000252556440

51160000252556450

61160000252556460

71160000252556470

81160000252556480

軌道電路設(shè)備上從左至右1-8個應(yīng)答器報文特征標(biāo)識如下表3.4所示。

表3.4應(yīng)答器1-8報文特征標(biāo)識

編號應(yīng)答器報文特征標(biāo)識

131354B4B78427B8920105AF1E50AF69C

2D1A24DC25ADD55EB42255C5DE30C28F6

3D24EC23805DC870FB086866391709E63

42D85CF169F6A83D9A83AD091CEA102C6

59C96BA5F06F0C3DB60DD992B2C3A985D

6B6E1AAFF1952A4ABBA121AF5BA31614D

7121E128885870A2C57F78FD8C4E93508

86881E94CF6F5F5958B95544CF5728D5D

1．校驗計算與建立通信

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用記事本打開U盤根目錄“競賽資料\模塊三\CB-5633-1-V0.0.1.btf”，CRSC16D

為USERDATA的校驗數(shù)據(jù)，CRC16T為TELEGRAM的校驗數(shù)據(jù)，利用U盤根目錄“競

賽資料\模塊三\CRC計算器.exe”測試兩個數(shù)據(jù)的校驗方式，將測試結(jié)果填寫至U

盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。

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)CC000000000000000000000000000000000000000000000000FF

（共26個字節(jié)）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“OK”。將測試結(jié)果填寫至U盤根目錄“提交資料\

競賽答題卡.doc”指定位置。

2．?dāng)?shù)據(jù)寫入與信息驗證

利用串口調(diào)試助手，參看表3.5中通信協(xié)議，完成對區(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，才可寫入應(yīng)答器數(shù)據(jù)，寫入成功應(yīng)答

器會自動回復(fù)字符串“OK”）

表3.5應(yīng)答器讀寫通信協(xié)議

數(shù)據(jù)協(xié)議含義

幀頭命令用戶報文前506位0報文特征標(biāo)幀尾

操作

位識

第0字節(jié)第1字節(jié)第2-8字節(jié)第9-24字節(jié)第25字節(jié)

應(yīng)答器寫入0xCC0x01見表3.2000000見表3.30xFF

應(yīng)答器讀取0xEE0x01見表3.2000000見表3.30xFF

利用U盤根目錄“競賽資料\模塊三\應(yīng)答器查詢軟件(2022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。將讀取完的應(yīng)答器查詢軟件界面進行截圖，以“圖3-5-射頻

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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（100分）

1.PLC時序