（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（教師賽）賽題第5套.docx

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全國職業(yè)院校技能大賽競賽任務(wù)書賽題五賽項名稱：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護(hù)英文名稱：IntelligentControlandMaintenanceofIndustrialNetworks賽項組別：高等職業(yè)教育（教師賽）賽項編號：GZ016第12頁共12頁 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（教師賽）賽題五選手須知：1.任務(wù)書共12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：第號第12頁共12頁 基于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制的工件自動裝配生產(chǎn)線一、平臺概述本比賽項目需通過物理平臺達(dá)成考察目標(biāo)，平臺為一條簡易工業(yè)網(wǎng)絡(luò)零部件裝配檢測生產(chǎn)線。整個生產(chǎn)線系統(tǒng)由四部分構(gòu)成：工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場工作站、控制系統(tǒng)單元和感知執(zhí)行單元，每個部分均配有通信系統(tǒng)接口，組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)整個生產(chǎn)線的互聯(lián)互通。現(xiàn)場感知執(zhí)行單元配有人機(jī)交互模塊（觸摸屏），并應(yīng)配有無線通信接口（如WIFI、FRID）或生物信息識別功能，可實(shí)現(xiàn)身份驗證，保證系統(tǒng)安全和產(chǎn)品信息溯源。生產(chǎn)線軟件系統(tǒng)包括用于生產(chǎn)線設(shè)計的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制架構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)仿真軟件和生產(chǎn)管理（MES）系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)單元集成包括PLC、變頻器、伺服控制器、中間繼電器等電氣部件；感知執(zhí)行單元包括各種傳感器、執(zhí)行部件、現(xiàn)場觸摸控制屏、顯示屏和物料倉等，集成于一個平臺上，用于模仿生產(chǎn)制造車間現(xiàn)實(shí)環(huán)境。各類傳感器用于感知監(jiān)測物理量的狀態(tài)，為系統(tǒng)決策與執(zhí)行提供信息；各執(zhí)行部件執(zhí)行系統(tǒng)的控制命令，完成既定的動作。送料B中的工件內(nèi)部植入FRID芯片，便于產(chǎn)品質(zhì)量溯源，送料A、B模塊均采用氣缸推送方式，外觀缺陷檢測采用視覺檢測，成品搬移采用三軸線性運(yùn)動抓取機(jī)構(gòu)。該系統(tǒng)能夠完成送料、裝配、尺寸（高度）檢測和分揀、外觀（視覺顏色、缺陷）檢測分揀、FRID產(chǎn)品信息錄入、合格成品搬移入庫等功能。整個生產(chǎn)過程在生產(chǎn)管理（MES）系統(tǒng)監(jiān)控下自動完成。第12頁共12頁 二、任務(wù)要求根據(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”?？傮w任務(wù)是設(shè)計并利用現(xiàn)場提供設(shè)備組網(wǎng)完成一個遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制下的兩個工件自動組裝生產(chǎn)線，兩個工件分別是外料和內(nèi)料，內(nèi)料植入FRID芯片記錄產(chǎn)品信息。分項任務(wù)如下：（1）采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制架構(gòu)設(shè)計軟件進(jìn)行設(shè)計能完成所要求功能的系統(tǒng)；（2）采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制仿真軟件調(diào)試仿真設(shè)計的系統(tǒng)；（3）采用現(xiàn)場各模塊組網(wǎng)、編程，實(shí)現(xiàn)要求的功能。具體要求如下：通過啟動現(xiàn)場觸摸控制器，自動錄入操作者信息，系統(tǒng)自檢、待機(jī)；根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，通過生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)（MES系統(tǒng)的一部分）下達(dá)生產(chǎn)指令，啟動系統(tǒng)運(yùn)行；送料模塊A將外料送到傳送帶上，通過傳送帶送到裝配位置，輸送帶停止；送料B將內(nèi)料送出，并與外料組裝；組裝件由輸送帶送至尺寸檢測位置進(jìn)行高度測量，并根據(jù)高度尺寸是否合格進(jìn)行分揀；高度合格組件送至待搬移位置；⑦錄入裝配好的組件FRID產(chǎn)品信息；第12頁共12頁 ⑧成品依次擺放的指定位置，搬移過程中，將產(chǎn)品按ABCDE順序位置擺放；⑨生產(chǎn)信息能夠顯示于大屏之上。三、競賽內(nèi)容模塊一：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護(hù)系統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計任務(wù)1：系統(tǒng)方案設(shè)計、分析及評價（1）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（2）根據(jù)系統(tǒng)方案進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D繪制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)第12頁共12頁 注。并將繪制的文件保存。（3）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、掃碼器和搬移機(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12345678910（4）系統(tǒng)方案的可行性分析及評價要求：根據(jù)項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)2：網(wǎng)絡(luò)控制虛擬系統(tǒng)仿真設(shè)計與調(diào)試（1）虛擬系統(tǒng)仿真設(shè)計采用虛擬仿真編程軟件，并對各個模塊進(jìn)行編程，其中包括根據(jù)功能進(jìn)行對象、信號定義，并將信號映射到PLC中；編寫PLC程序?qū)⑿盘栍成涞椒抡孳浖?，完成相關(guān)設(shè)備的自動運(yùn)行；編寫PLC和HMI程序，實(shí)現(xiàn)在HMI第12頁共12頁 中下發(fā)數(shù)據(jù)到PLC，實(shí)現(xiàn)相關(guān)設(shè)備模擬自動運(yùn)行，等等。同時還要求：打開設(shè)備模型庫，調(diào)用與實(shí)物機(jī)構(gòu)相同的設(shè)備模型；將調(diào)用的設(shè)備設(shè)置在安裝位置，與設(shè)計方案中布局圖安裝位置相同；設(shè)置各設(shè)備仿真模型的屬性，并進(jìn)行輸入輸出IO點(diǎn)關(guān)聯(lián)，虛擬關(guān)聯(lián)應(yīng)對應(yīng)實(shí)際PLC等設(shè)備的輸入輸出連接點(diǎn)。（2）虛擬系統(tǒng)仿真調(diào)試在虛擬仿真編程開發(fā)環(huán)境中完成，要求：設(shè)置虛擬仿真編程開發(fā)環(huán)境的可編程控制器模擬軟件PLCSIM通訊參數(shù)；通過通信參數(shù)設(shè)置控制相關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備模型動作完成，虛擬設(shè)備模型動作應(yīng)與實(shí)際設(shè)備的動作一致；控制虛擬部件模型運(yùn)動到指定位置，虛擬傳感器模型能夠正確檢測并輸出信號給可編程控制器模擬軟件；在仿真系統(tǒng)中，按照工藝流程，將各部件進(jìn)行聯(lián)機(jī)運(yùn)行。任務(wù)3：物理系統(tǒng)的組網(wǎng)、參數(shù)配置和測試（1）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)，如電量計量表采用RS485通信接口進(jìn)行連接；LPC與信息采集單元模擬量輸出端、數(shù)字輸出端、氣動部件、電機(jī)部件之間，制作相應(yīng)的連接線纜進(jìn)行組網(wǎng)；同時，完成ProfiBus、ProfiNet第12頁共12頁 總線的通訊電路連接。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)。（2）根據(jù)任務(wù)書要求和設(shè)計中的要求，需要完成相關(guān)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定，并填寫相應(yīng)參數(shù)，使系統(tǒng)能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊測試，要求：①智能電量采集表、變頻器采用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。②PLC之間通信可采用ProfiNet智能輸入輸出方式，根據(jù)設(shè)計中的要求對相關(guān)設(shè)備設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)，并填寫“ProfiNet通訊參數(shù)設(shè)定表”，使用相關(guān)通用性軟件（設(shè)備廠商提供）將ProfiNet組態(tài)界面的“網(wǎng)絡(luò)視圖”界面和“操作模式-智能設(shè)備通信”界面保存。③PLC與遠(yuǎn)程IO模塊1、遠(yuǎn)程IO模塊2、RFID網(wǎng)管控制、伺服驅(qū)動等設(shè)備部件之間采用ProfiNet的通訊方式，但要實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程IO模塊2之間通訊，需對ProfiBus劃分主站模塊和從站模塊，并要求對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行GSD文件添加，并進(jìn)行設(shè)備組態(tài)，設(shè)置相關(guān)屬性參數(shù)；PLC與視覺系統(tǒng)之間采用TCP/IP的通訊方式，根據(jù)任務(wù)書要求對相關(guān)設(shè)備并進(jìn)行設(shè)備組態(tài)，設(shè)置相關(guān)屬性參數(shù)。模塊二：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)調(diào)試與智能運(yùn)維人機(jī)交互界面上HMI設(shè)有運(yùn)行和調(diào)試選項，調(diào)試選項包括各工序選項，如包括送料、輸送帶傳送、尺寸檢測與分揀、FRID第12頁共12頁 信息讀入和三軸線性運(yùn)動直角搬移機(jī)構(gòu)，還包括可視化單元、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)聯(lián)調(diào)選項，每一個子選項根據(jù)環(huán)節(jié)設(shè)置子項調(diào)試項目，如送料工序，包括氣缸推料和輸送至檢測分揀位置，這兩個部分均要能夠單獨(dú)手動調(diào)試，在每一個環(huán)節(jié)可設(shè)置相關(guān)參數(shù)。聯(lián)調(diào)應(yīng)該在各個單元完成后進(jìn)行聯(lián)調(diào)。在每項子任務(wù)調(diào)試前，需要編寫PLC和HMI程序（可在仿真程序的基礎(chǔ)上修改），通過操作HMI控制自動供料單元、安裝單元、檢測分揀單元和搬移單元的手動和自動運(yùn)行。任務(wù)1：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)編程調(diào)試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：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)手動調(diào)試與系統(tǒng)優(yōu)化①氣缸手動調(diào)試。先選擇送料模塊A或B，當(dāng)按下推料按鈕時，氣缸推出，當(dāng)氣缸到位時，指示燈亮；當(dāng)按下回縮按鈕時，氣缸回縮，在觸摸屏中的相應(yīng)指示燈亮。②第12頁共12頁 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，輸入傳輸電機(jī)的傳輸速度、加速度、減速度參數(shù)；當(dāng)按下輸送帶手動前進(jìn)按鈕時，輸送帶正常前進(jìn)運(yùn)行；當(dāng)按下輸送帶手動后退按鈕時，輸送帶正常后退運(yùn)行；輸送帶運(yùn)行同時，通過速度傳感器檢測輸送帶運(yùn)行速度，并實(shí)施顯示在觸摸屏中。③分揀裝置手動調(diào)試。當(dāng)按下分揀阻擋按鈕時，當(dāng)阻擋到位時，觸摸屏中對應(yīng)該阻擋的指示燈亮；當(dāng)按下分揀放行按鈕時，當(dāng)放行到位時，在觸摸屏中該放行到位指示燈亮。④選擇單機(jī)調(diào)試模式，進(jìn)入手動調(diào)試界面，選擇裝配模塊調(diào)試。調(diào)試過程與①相似。⑤選擇單機(jī)調(diào)試模式，選擇高度檢測模塊調(diào)試。當(dāng)按下高度檢測上升按鈕時，動作正常，觸摸屏中該上升到位指示燈亮；當(dāng)按下高度檢測下降按鈕時，下降動作正常。分別將裝配合格組件和裝配不合格組件手動放置在該模塊檢測工位。設(shè)定測量次數(shù)（如10次），將測量平均值參數(shù)在觸摸屏中進(jìn)行設(shè)置，允許測量誤差參數(shù)在觸摸屏中設(shè)置為±2mm或其他，用于判定材料合格與否。⑥選擇單機(jī)調(diào)試模式，選擇RFID檢測模塊調(diào)試。將帶有電子標(biāo)簽的內(nèi)料手動放置在該檢測工位，當(dāng)設(shè)置為讀取模式時，按下RFID讀取按鈕時，觸摸屏中輸出該電子標(biāo)簽載碼體的信息；當(dāng)設(shè)置為寫入模式時，按下RFID寫入按鈕時，系統(tǒng)將觸摸屏中設(shè)置的信息寫入到該電子標(biāo)簽載碼體中。⑦在調(diào)試狀態(tài)下，選擇產(chǎn)品搬移選項的取貨模式，按下設(shè)置的“取貨”按鈕，機(jī)械搬移系統(tǒng)完成將貨物“拾起”動作；當(dāng)選擇“倉儲”模式，按下設(shè)置的“倉儲”按鈕，機(jī)械搬移系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)將“拾起”的產(chǎn)品送到指定的倉儲位置。搬移過程中，將產(chǎn)品按ABCDE順序位置擺放。第12頁共12頁 任務(wù)3：系統(tǒng)聯(lián)調(diào)與信息管理在調(diào)試狀態(tài)下，選擇“系統(tǒng)聯(lián)調(diào)”選項，操作員使用FRID卡或其生物信息（指紋、人臉識別）進(jìn)行人機(jī)交互時，系統(tǒng)自檢待機(jī)狀態(tài)；操作人員通過觸摸屏在信息管理系統(tǒng)（MES）中下達(dá)生產(chǎn)任務(wù)時，系統(tǒng)進(jìn)入自動組裝生產(chǎn)循環(huán)運(yùn)行狀態(tài)。首先，送料模塊A將外料送到傳送帶上氣缸回縮，傳送帶將外料送到裝配位置，送料模塊A將外料送到傳送帶上氣缸回縮，并進(jìn)行高度檢測與分揀、FRID產(chǎn)品信息錄入等，然后將合格產(chǎn)品送到九宮格倉儲的指定位置。搬移過程中，搬移過程中，將產(chǎn)品按ABCDE順序位置擺放。任務(wù)4：可視化系統(tǒng)調(diào)試與數(shù)據(jù)采集顯示在調(diào)試狀態(tài)下，選擇“可視化”選項，系統(tǒng)能夠在自動運(yùn)行情況下，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)圖和相關(guān)數(shù)據(jù)顯示。還可實(shí)現(xiàn)能耗和二氧化碳排放顯示。任務(wù)5：故障診斷調(diào)試模擬故障調(diào)試當(dāng)在調(diào)試狀態(tài)下，選擇“故障模擬”時，系統(tǒng)能夠在可視化系統(tǒng)上顯示“故障”。故障現(xiàn)象包括總電源故障、網(wǎng)絡(luò)連線及相關(guān)設(shè)備、光電位置傳感器失靈、推料氣缸卡死、輸送帶電機(jī)掉電、搬移裝置三軸電機(jī)人一個出現(xiàn)掉電，等等，在正常運(yùn)行開始幾個組裝周期后，系統(tǒng)隨機(jī)產(chǎn)生其中一個故障，系統(tǒng)停止運(yùn)行，并進(jìn)行聲光報警，通知運(yùn)維人員故障排除。綜合任務(wù)：職業(yè)素養(yǎng)第12頁共12頁 考查選手操作過程中的安全規(guī)范；設(shè)施設(shè)備、工具儀器使用情況；衛(wèi)生清潔情況；穿戴規(guī)范；工作紀(jì)律，文明禮貌等。由現(xiàn)場裁判進(jìn)行過程記錄、現(xiàn)場評分、選手確認(rèn)。在任務(wù)施工過程中正確選擇設(shè)備，安全可靠的使用工具，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。第12頁共12頁