（全國職業(yè)技能比賽：高職）GZ016工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護(hù)賽項(xiàng)（教師賽）賽題第7套.docx

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全國職業(yè)院校技能大賽競賽任務(wù)書賽題七賽項(xiàng)名稱：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護(hù)英文名稱：IntelligentControlandMaintenanceofIndustrialNetworks賽項(xiàng)組別：高等職業(yè)教育（教師賽）賽項(xiàng)編號：GZ01610/10 2023年全國職業(yè)院校技能大賽高職組“工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護(hù)”賽項(xiàng)（教師賽）賽題七選手須知：1.任務(wù)書共10頁，如出現(xiàn)任務(wù)書缺頁、字跡不清等問題，請及時向裁判申請更換任務(wù)書。2.參賽隊?wèi)?yīng)在6小時內(nèi)完成任務(wù)書規(guī)定內(nèi)容。3.競賽過程配有兩臺編程計算機(jī)，參考資料（使用手冊、使用說明書、IO變量表）以.pdf格式放置在“E:參考資料”文件夾下。4.選手在競賽過程中創(chuàng)建的程序文件必須存儲到“D:賽位號”文件夾下，未存儲到指定位置的運(yùn)行記錄或程序文件均不予給分。5.選手提交的試卷不得出現(xiàn)學(xué)校、姓名等與身份有關(guān)的信息，否則成績無效。6.每一個任務(wù)的初始狀態(tài)和具體測試要求根據(jù)評判要求在開賽時、任務(wù)評分前或任務(wù)評分時給定。7.在完成任務(wù)過程中，請及時保存程序及數(shù)據(jù)。競賽場次：第場賽位號：第號10/10 基于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制的變速箱部件裝配生產(chǎn)線一、平臺概述本比賽項(xiàng)目需通過物理平臺達(dá)成考察目標(biāo)，平臺為一條新能源汽車變速箱部件裝配生產(chǎn)線。整個生產(chǎn)線系統(tǒng)由五部分構(gòu)成：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)單元、控制單元、檢測單元、執(zhí)行單元和信息管理單元，每個單元均配有通信接口，通過組網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)整個生產(chǎn)線系統(tǒng)的互聯(lián)互通。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)單元利用以太網(wǎng)通信接口實(shí)現(xiàn)整個生產(chǎn)線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信，能夠?qū)崿F(xiàn)與其他單元的數(shù)據(jù)、指令的網(wǎng)絡(luò)通信與傳輸。控制單元包括PLC、變頻器、伺服控制器、中間繼電器等電氣部件。用于接收來自檢測單元的傳感數(shù)據(jù)，發(fā)送控制指令，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行單元的動作執(zhí)行，以及和信息管理單元實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化等信息化管理功能。檢測單元主要包括視覺檢測、材質(zhì)檢測、條碼/二維碼檢測、稱重檢測、速度檢測、RFID讀寫等產(chǎn)品檢測裝置，以及對整個生產(chǎn)線系統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)實(shí)時監(jiān)測的各類傳感裝置，包括溫度、濕度、電能、電量、噪聲等環(huán)境監(jiān)測。執(zhí)行單元包括機(jī)械手、變頻電機(jī)、步進(jìn)電動轉(zhuǎn)盤、伺服導(dǎo)軌、氣動元件等執(zhí)行部件，能夠?qū)崿F(xiàn)整個生產(chǎn)線系統(tǒng)的物料出入庫、物料中轉(zhuǎn)、物料搬運(yùn)、裝配等生產(chǎn)執(zhí)行環(huán)節(jié)。信息管理單元配置了觸摸屏、顯示屏等人機(jī)交互部件，基于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)仿真軟件和生產(chǎn)管理MES系統(tǒng)軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)及生產(chǎn)線系統(tǒng)的設(shè)計、分析、仿真及整個生產(chǎn)線系統(tǒng)生產(chǎn)狀態(tài)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、工序工藝的數(shù)字化、信息化管理等功能。二、任務(wù)要求總體任務(wù)是設(shè)計并利用現(xiàn)場設(shè)備，組網(wǎng)完成對新能源汽車變速箱部件裝配生產(chǎn)線的智能控制。分項(xiàng)任務(wù)如下：1、采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制架構(gòu)設(shè)計軟件實(shí)現(xiàn)對工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計規(guī)劃；2、采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)各類通信接口、通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線系統(tǒng)的組網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)；10/10 3、采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制仿真軟件實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)線系統(tǒng)的調(diào)試仿真設(shè)計；4、采用現(xiàn)場給定的傳感器、可編程控制器、執(zhí)行器，通過操作、編程、調(diào)試等手段實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)線系統(tǒng)各功能單元、部件裝置的全流程自動化控制，實(shí)現(xiàn)對新能源汽車變速箱部件裝配生產(chǎn)線的模擬；5、采用生產(chǎn)管理MES系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)對整個生產(chǎn)線系統(tǒng)各類生產(chǎn)信息、物料狀態(tài)、環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)測及信息化管理。具體要求如下：（1）操作人員（現(xiàn)場員工）啟動現(xiàn)場觸摸屏，通過掃碼槍或RFID電子芯片裝置能夠?qū)崿F(xiàn)操作人員身份信息、工序工藝信息、物料狀態(tài)信息的自動錄入，啟動整個系統(tǒng)，系統(tǒng)自檢以后，進(jìn)入待命狀態(tài)；（2）操作人員現(xiàn)場操作工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計規(guī)劃軟件，實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與設(shè)計；（3）根據(jù)任務(wù)書功能要求進(jìn)行系統(tǒng)方案設(shè)計，完成后填寫設(shè)備選型設(shè)計表，同時編寫技術(shù)論證報告，保存到“D:賽位號”；（4）操作人員根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，可以借助生產(chǎn)管理MES系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)在線生成訂單、在線派發(fā)訂單、訂單跟蹤管理等功能；（5）操作人員可以現(xiàn)場對控制單元進(jìn)行操作、編程與調(diào)試，完成整個裝配生產(chǎn)線系統(tǒng)的自動運(yùn)行、自動監(jiān)測和自動管理，并經(jīng)過工業(yè)網(wǎng)絡(luò)單元與生產(chǎn)管理MES系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通及對生產(chǎn)過程的數(shù)字化和信息化管理功能；（6）物料通過上下料裝置實(shí)現(xiàn)自動上下料，經(jīng)過步進(jìn)電動轉(zhuǎn)盤實(shí)現(xiàn)物料檢測篩選，配合移載伺服機(jī)械手實(shí)現(xiàn)裝配、檢測、分揀、倉儲、RFID溯源等功能；（7）物料在加工全流程過程中，檢測單元的各類傳感器裝置、檢測裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對物料加工全流程的數(shù)據(jù)采集與感知；（8）物料在加工全流程過程中所采集的傳感數(shù)據(jù)、控制指令，能夠經(jīng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)單元傳輸至執(zhí)行單元、信息管理單元等終端，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)加工過程的網(wǎng)絡(luò)化傳輸和信息化管理；（9）整個裝配生產(chǎn)線系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)，均可以通過工業(yè)網(wǎng)絡(luò)單元實(shí)現(xiàn)與信息管理單元的生產(chǎn)管理MES系統(tǒng)軟件的信息交互，所有數(shù)據(jù)信息能夠顯示于大屏之上等等。10/10 三、比賽內(nèi)容模塊一：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護(hù)系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)1：系統(tǒng)方案設(shè)計根據(jù)任務(wù)需求設(shè)計系統(tǒng)方案，填寫設(shè)計方案要素表，包括主要元件的選型、功能描述和位置布局，完成后填寫設(shè)備選型設(shè)計表。表1系統(tǒng)元器件選型設(shè)計表序號設(shè)備名稱選用型號功能描述位置布局任務(wù)2：繪制拓?fù)鋱D（1）采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)計軟件進(jìn)行繪制，包括根據(jù)設(shè)計方案中確定的設(shè)備進(jìn)行選型、組網(wǎng)，完成虛擬系統(tǒng)的搭建。（2）使用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D設(shè)計軟件設(shè)計整個網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)拓?fù)鋱D，完成智能生產(chǎn)系統(tǒng)的邊緣層，包括設(shè)備層、控制層、數(shù)據(jù)接入層），應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層的繪制。同時，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D中標(biāo)注各設(shè)備之間所采用的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊總線，不同工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊總線采用不同顏色線條標(biāo)注。并將繪制的文件保存。任務(wù)3：配置IP地址表根據(jù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對遠(yuǎn)程服務(wù)器，工作站運(yùn)維計算機(jī)，數(shù)據(jù)管理網(wǎng)絡(luò)中主控PLC、觸摸屏，生產(chǎn)線PLC、伺服驅(qū)動器、RFID和搬移機(jī)械裝置等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備IP地址進(jìn)行規(guī)劃和分配。表2系統(tǒng)IP地址分配表序號設(shè)備名稱IP地址1234510/10 678910任務(wù)4：系統(tǒng)方案可行性分析及評價要求：根據(jù)項(xiàng)目背景和上述元器件選型、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等技術(shù)方案，從項(xiàng)目的可行性、技術(shù)性等維度進(jìn)行分析，編寫技術(shù)論證報告，報告以文字、圖片的形式呈現(xiàn)，報告應(yīng)包含以下內(nèi)容，編寫格式規(guī)范：（1）工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)的組網(wǎng)方式簡要說明；（2）數(shù)據(jù)傳輸與可視化運(yùn)維方案；（3）工業(yè)網(wǎng)絡(luò)可實(shí)施性論證。任務(wù)5：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試1、模型仿真設(shè)計（1）完成自動供料模塊模型的機(jī)械/電氣行為定義；（2）完成智能分揀檢測模塊模型的機(jī)械/電氣行為定義；（3）完成裝配模塊模型的機(jī)械/電氣行為定義；（4）完成倉儲模塊模型的機(jī)械/電氣行為定義；（5）完成仿真場景所需的外部變量配置與信號映射。2、虛擬仿真程序設(shè)計（1）完成虛擬仿真PLC程序編寫，實(shí)現(xiàn)控制自動供料模塊、分揀模塊、裝配模塊、倉儲模塊；（2）設(shè)計觸摸屏界面，編寫通信程序，實(shí)現(xiàn)觸摸屏可控制分揀檢測模塊的氣缸手動測試；（3）觸摸屏界面可啟動、停止虛擬仿真流程。3、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)的虛擬調(diào)試（1）完成對控制單元中的PLC模塊的程序編寫；（2）完成對信息管理單元中的觸摸屏模塊的HMI程序編寫；（3）按照料塊供料、料芯裝配、料塊在轉(zhuǎn)盤上各工位檢測、料塊分揀、工10/10 藝信息RFID寫入的工藝流程，將虛擬仿真模型配合PLC程序與HMI程序，實(shí)現(xiàn)3個料芯完整的工藝流程聯(lián)調(diào)運(yùn)行。任務(wù)6：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)安裝與組網(wǎng)（1）設(shè)備安裝根據(jù)設(shè)計方案和仿真結(jié)果進(jìn)行部件或設(shè)備選型，如根據(jù)檢測物理量選擇相應(yīng)傳感器；根據(jù)要求的氣動控制要求，選擇合適的氣動執(zhí)行設(shè)備；要求運(yùn)動控制要求，選擇合適的驅(qū)動電機(jī)，等等，并將這些設(shè)備安裝固定，要求符合相關(guān)電氣施工規(guī)范的國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。（2）系統(tǒng)組網(wǎng)將相關(guān)設(shè)備采用對應(yīng)的通信接口和線纜進(jìn)行連接，完成系統(tǒng)組網(wǎng)，如工業(yè)以太網(wǎng)連接、現(xiàn)場總線設(shè)備連接、無線通信設(shè)備連接。安裝過程中，元部件、設(shè)備安裝，線纜表示和固定、線段壓線等均符合工業(yè)電氣相關(guān)電氣施工規(guī)范的國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。任務(wù)7：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置與測試需要完成相關(guān)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定，使系統(tǒng)能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊測試，要求：（1）溫濕度傳感器采用RS-485總線與PLC連接，使用Modbus協(xié)議通信（RTU），并填寫“RS485通訊參數(shù)設(shè)定表”表格；使用“USB轉(zhuǎn)RS485”將感知設(shè)備總線連接至計算機(jī)USB口。根據(jù)“通訊參數(shù)設(shè)定表”，使用串口調(diào)試工具檢測設(shè)備的連通完好性，并保存測試結(jié)果。（2）PLC與人機(jī)界面、伺服驅(qū)動等設(shè)備部件之間采用ProfiNet的通訊方式；（3）PLC與金屬傳感器、顏色傳感器等檢測設(shè)備部件之間采用IO-Link協(xié)議的通訊方式；（4）設(shè)置智能網(wǎng)關(guān)的IP地址及參數(shù)；（5）設(shè)置伺服驅(qū)動器的IP地址及通信參數(shù)；（6）PLC與RFID讀寫器之間采用ModbusTCP的通訊方式。模塊二：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護(hù)系統(tǒng)集成與調(diào)試任務(wù)1：網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試10/10 （1）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上電后，判定各設(shè)備指示器是否正常；（2）使用網(wǎng)線測試工具進(jìn)行信號聯(lián)通性測試；（3）通過三層交換機(jī)管理界面，將各三層交換機(jī)相關(guān)端口配置為組環(huán)網(wǎng)端口；（4）完成各三層交換機(jī)環(huán)網(wǎng)參數(shù)配置，使數(shù)據(jù)能夠在環(huán)網(wǎng)中傳輸任務(wù)2：物料轉(zhuǎn)運(yùn)模塊調(diào)試（1）電機(jī)手動調(diào)試。根據(jù)任務(wù)書所要求選擇傳輸模塊的驅(qū)動電機(jī)（步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動或變頻器驅(qū)動）。在觸摸屏中電機(jī)運(yùn)行參數(shù)模塊中，輸入轉(zhuǎn)盤電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度、加速度、減速度參數(shù)；當(dāng)按下轉(zhuǎn)盤手動正轉(zhuǎn)按鈕時，轉(zhuǎn)盤正常正轉(zhuǎn)；當(dāng)按下轉(zhuǎn)盤手動反轉(zhuǎn)按鈕時，轉(zhuǎn)盤正常反轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的同時，通過速度傳感器檢測輸轉(zhuǎn)盤運(yùn)行速度，并實(shí)時顯示在觸摸屏中。（2）料井供料裝置手動調(diào)試?？赏ㄟ^按下“料井推料氣缸”按鈕控制氣缸伸出與縮回，并在觸摸屏中用指示燈顯示對應(yīng)氣缸限位位置。任務(wù)3：物料裝配模塊調(diào)試（1）料芯推料裝置手動調(diào)試?？赏ㄟ^按下“推料氣缸”按鈕控制氣缸伸出與縮回，并在觸摸屏中用指示燈顯示對應(yīng)氣缸限位位置。（2）料芯沖壓裝置手動調(diào)試?？赏ㄟ^按下“沖壓氣缸”按鈕控制氣缸伸出與縮回，并在觸摸屏中用指示燈顯示對應(yīng)氣缸限位位置。（3）在自動調(diào)試模式下，可配合物料運(yùn)轉(zhuǎn)完成料芯裝配任務(wù)。任務(wù)4：物料檢測模塊調(diào)試（1）編程實(shí)現(xiàn)物料重量檢測，可在觸摸屏顯示對于重量值；（2）編程實(shí)現(xiàn)物料信息RFID讀取，可手動在觸摸屏進(jìn)行讀寫信息；（3）編程實(shí)現(xiàn)物料材質(zhì)、顏色等信息獲取，可在觸摸屏顯示對應(yīng)信息；（4）編程實(shí)現(xiàn)掃碼器數(shù)據(jù)讀取，可在觸摸屏顯示對應(yīng)信息。任務(wù)5：物料搬運(yùn)模塊調(diào)試（1）完成導(dǎo)軌伺服電機(jī)手動調(diào)試。在觸摸屏中電機(jī)運(yùn)行參數(shù)模塊中，輸入轉(zhuǎn)盤電機(jī)的速度、加速度、減速度參數(shù)；當(dāng)按下手動前進(jìn)按鈕時，正常向前運(yùn)動；10/10 當(dāng)按下手動后退按鈕時，正常向后運(yùn)動。（2）機(jī)械手手動調(diào)試。可控制機(jī)械手正常取料、放料。任務(wù)6：系統(tǒng)聯(lián)調(diào)與優(yōu)化（1）完成無線Lora通信程序編寫，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制三色燈狀態(tài)功能程序；（2）完成初始化程序編寫，要求系統(tǒng)聯(lián)調(diào)下，按下“復(fù)位”按鈕，實(shí)現(xiàn)電機(jī)回原點(diǎn)、氣缸復(fù)位等初始化動作；（3）完成系統(tǒng)聯(lián)調(diào)啟動、停止等功能控制，要求按下“啟動”按鈕，三色燈亮綠燈，按下停止按鈕，三色燈亮黃燈，觸碰安全光柵，生產(chǎn)線暫停，三色燈以1s周期頻率閃爍，離開安全光柵，生產(chǎn)線恢復(fù)正常。（4）系統(tǒng)聯(lián)調(diào)按料塊供料、料芯裝配、料塊在轉(zhuǎn)盤上各工位檢測、料塊分揀、工藝信息RFID讀取的工藝流程，實(shí)現(xiàn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護(hù)系統(tǒng)的全功能集成調(diào)試。任務(wù)7：可視化系統(tǒng)調(diào)試（1）通過工業(yè)網(wǎng)關(guān)，采集控制系統(tǒng)的PLC數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包含產(chǎn)品信息（材質(zhì)、顏色、RFID讀取數(shù)值）；（2）通過工業(yè)網(wǎng)關(guān)，采集控制系統(tǒng)的現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)（產(chǎn)線溫度、濕度、氣壓表數(shù)值信息）；（3）完成MES系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程制定，生產(chǎn)訂單下發(fā)等任務(wù)；（4）根據(jù)網(wǎng)關(guān)采集的數(shù)據(jù)，在MES系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)配置，在可視化大屏設(shè)計繪制界面，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控、合格率顯示。任務(wù)8：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)云端智能運(yùn)維管理使用提供的振動傳感器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)測電機(jī)的振動數(shù)據(jù)。要求對電機(jī)進(jìn)行實(shí)時在線監(jiān)測，判斷電機(jī)的各個部件是否有破損，并從振動曲線角度提供證據(jù)，識別設(shè)備是否正常，確保設(shè)備啟動后，正常運(yùn)行，并通過振動曲線提供證據(jù)。1、正確配置振動傳感器，其中IP設(shè)置為192.168.0.112，名稱為ME150-001。2、正確配置設(shè)備診斷軟件，確保振動傳感器的數(shù)據(jù)能夠正常上傳，其中設(shè)備名10/10 稱設(shè)置為t-001，設(shè)備編號設(shè)置為t-0013、觀察振動曲線，做好記錄。●貫穿整個賽項(xiàng)過程考核點(diǎn)：職業(yè)素養(yǎng)考查選手操作過程中的團(tuán)隊協(xié)作與質(zhì)量控制意識、工程思維與工匠精神等，具體包括安全規(guī)范；設(shè)施設(shè)備、工具儀器使用情況；衛(wèi)生清潔情況；穿戴是否規(guī)范；工作紀(jì)律，文明禮貌等。在任務(wù)施工過程中能正確選擇設(shè)備，安全可靠地使用工具，設(shè)備安裝穩(wěn)固、部件均勻排布、行列對齊、間距相等、整齊美觀；布線合理、所有線都裝入線槽。施工完成后需對地板衛(wèi)生進(jìn)行打掃、對桌面進(jìn)行整理、對工具設(shè)備進(jìn)行還原等等。由現(xiàn)場裁判進(jìn)行過程記錄、現(xiàn)場評分、選手確認(rèn)。10/10