职业技能大赛：现代电气控制系统安装与调试赛项样题（高职组）任务7.智能饲喂.docx

1、2022年江西省职业院校技能大赛高职组现代电气控制系统安装与调试赛项样题库工位号:2022年江西省职业院校技能大赛高职组现代电气控制系统安装与调试赛项工作任务书（样题）高职组现代电气控制系统安装与调试赛项专家组中国 江西202212注意事项一、在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装和电气维修的安全操作规程。电气安装中，低压电器安装按电气装置安装工程低压电器施工及验收规范（GB50254-96）验收。二、不得擅自更改设备已有器件位置和线路，若现场设备安装调试有疑问，须经设计人员（赛场评委）同意后方可修改。三、竞赛过程中，参赛选手认定竞赛设备的器件有故障，可提出更换，器件经现场裁判测定完好属参

2、赛选手误判时，每次扣参赛队1分；若因人为操作损坏器件，扣5分；后果严重者（如导致PLC、变频器、伺服等烧坏），本次竞赛成绩计0分。四、所编PLC、触摸屏、PPT等程序必须保存到计算机的“D: 场次号-工位号”文件夹下，场次号和工位号以现场抽签为准。五、参赛选手在完成工作任务的过程中，不得在任何地方标注学校名称、选手姓名等信息。六、比赛结束后，参赛选手需要将任务书以及现场发放的图纸、资料、草稿纸等材料一并上交，不得带离考场。请按要求在10个小时内完成以下工作任务：一、按“智能饲喂系统”，使用智能化电气设计软件，设计控制系统主电路、控制电路（含伺服、步进、变频器）、PLC控制电路。二、按设计图完成

3、元件选型计算、元件安装、电路连接（含主电路）和相关元件参数设置。三、按“智能饲喂系统”，编写PLC程序及触摸屏程序，完成后下载至设备PLC及触摸屏，并调试该电气控制系统达到控制要求。四、根据给定的电气设备原理图及故障检测要求，检测出该电气设备电路板上的故障，并按要求在其电路图纸的相应位置上标注故障类型符号。五、使用三维场景搭建软件进行工业场景的搭建，完成搭建后的场景能够完整的展示“智能饲喂系统”结构。 六、按“智能饲喂系统”编写PPT，内容包含设计思路，调试流程，并能独立讲解，时间为5分钟。PPT文件必须保存到计算机的“D:工位号”文件夹下，工位号以现场抽签为准。智能饲喂系统一、系统运行说明智

4、能饲喂系统主要由触摸屏和饲喂小车组成，触摸屏供饲养员查看饲喂系统运行情况，包括每个槽位的情况，饲喂车、槽内饲料量等。饲喂小车系统图如图1所示。 图1 饲喂小车系统 饲喂小车结构如图。SQ1、SQ3为小车两端的限位保护开关，M1伺服电机控制饲喂小车移动的位置；M2由变频器带动的电机，其作用是控制饲喂小车放料到槽位当中；M3是原点的向小车放料的电机，当饲喂小车中的料投放完毕之后，小车回到该点重新装料;M4是4个槽位的共同的搅拌震动电机为三相异步电机，其作用是当槽位里有饲料时搅拌震动；小车具体到达某一槽位由伺服电机精确定位，槽1位置位于15cm处，槽2位置位于17cm处，槽3位置位于18cm处，槽4

5、位置位于19cm处。（以滑块的右边为基准）每个槽最多放料100kg。智能饲喂系统由以下电气控制回路组成：小车运行由电机M1驱动【M1为伺服电机；伺服电机参数设置如下：伺服电机旋转一周需要4000个脉冲】；小车内部的放料由电机M2驱动【M2为三相异步电动机由变频器进行模拟量控制，0-10v对应0-50Hz。【加减速时间分别为0.4S、0.6S。只进行单向正转运行】；给饲喂小车装料由电机M3驱动【M3为双速电机，需要考虑过载、联锁保护，低速时热继电器整定电流为0.25A,高速时热继电器整定电流为0.3A】；搅拌震动由电机M4驱动【M4为三相异步电动机，可实现正反转运行】。二、控制系统设计要求1.本

6、系统使用三台PLC、一台变频器，网络指定QCPU/S7-300/S7-1500为主站，2台FX3U/S7-200Smart/S7-1200及变频器为从站，分别以CC_Link或工业以太网的形式组网。2.MCGS触摸屏应连接到系统中主站PLC上（三菱系统中触摸屏连接到QPLC的RS232端口；西门子系统中触摸屏连接到S7-300/S7-1500的以太网端口，不允许连接到交换机）。3.电机控制、I/O、HMI与PLC组合分配方案（其余自行定义）： 方案电机三菱Q系列+FX3U系列方案西门子S7-300 +S7-200Smart方案西门子S7-1500 +S7-1200方案HMISB1SB4Q00U

7、CPUCPU314C-2PN/DPCPU 1511M3、M4HL1HL3FX3U-32MRS7-200Smart6ES7288-1SR40-0AA0CPU 1212C6ES7212-1BE40-0XB0M1SQ1、SQ3FX3U-32MTS7-200Smart6ES7288-1ST30-0AA0CPU 1212C6ES7212-1AE40-0XB0M2FR-E740G120C-PNG120C-PN4.根据本控制要求设计电气控制原理图，根据所设计的电路图连接电路，不允许借用机床考核单元电气回路。参照所给定的IO分配表格式，将编程中所用到的各个PLC的IO点以及主要的中间继电器和存储器填入IO分配

8、表中。5.三台PLC和变频器安装位置要求如图2所示,不允许自行定义位置，不得擅自更改设备已有器件位置和线路，其余器件位置自行定义。从站：三菱FX3U-32MT/西门子S7-200Smart（6ES7288-1ST30-0AA0）/西门子 CPU 1212C6ES7212-1BE40-0XB0变频器：三菱FR-E840/西门子G120C （a）正面从站：三菱FX3U-32MR/西门子S7-200Smart（6ES7288-1SR40-0AA0）/ 西门子CPU 1212C6ES7212-1AE40-0XB0主站：三菱Q00UCPU/西门子S7-300/西门子S7-1500 （b）反面图2 PLC

9、和变频器安装位置示意图三、系统控制要求智能饲喂系统设备具备两种工作模式，模式一：手动调试模式；模式二：自动运行模式。设备上电后触摸屏进入欢迎界面,滚动字幕“2022年全国职业院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试赛”，点击触摸界面任意位置，设备进入调试模式。1.调试模式设备进入手动调试模式后，触摸屏出现调试画面，调试画面可参考图3进行制作。通过按下选择调试按钮，选择需要调试的电机，当前电机指示灯亮，触摸屏提示信息变化为“当前调试电机为：电机”，按下SB1启动按钮，选中的电机将进行调试运行。每个电机调试完成后，对应的指示灯熄灭。图3 手动调试界面（1） 伺服电动机M1调试过程初始位置将滑块移动到

10、左端原点（滑块右边在12cm处），在触摸屏上设定伺服电机运行的速度和距离，按下SB1按钮，伺服电机根据设定的参数运行，HL1灯以亮2s,灭1s的频率闪烁。按下SB2后，小车返回至原点,停止。（传感器根据需要自定安装）（2） 变频电动机M2调试过程按一下启动按钮SB1按钮，M1电动机以10-50Hz增速运行，加速度为2Hz每秒。再次按下SB1后，M1电机以当前的频率运行，再次按下SB1，继 图4 小车运行结构示意图续增速运行。到50Hz后，一直运行。按下停止按钮SB2，M1停止。M1电动机在运行时，HL1灯长亮。（3）双速电机M3调试过程按下SB1按钮，电机M3以3秒间隔进行低速-高速-停止-低

11、速-高速-停止-.状态循环切换，电机M3在低速运行时， HL2以2Hz闪烁点亮，M3在高速运行时，HL2长亮，M3停止时，HL2熄灭。循环3次，自动停止。按下停止按钮SB2，M3停止，HL2灭。（4）搅拌震动电机M4调试过程按一下SB1按钮，M4电动机正转5S，暂停2s，反转5S，暂停2s，以此不断循环。正转时HL1长亮，反转时1Hz闪烁。按下停止按钮SB2，M4停止，HL1熄灭。所有电机（M1M4）调试完成后按下SB3，系统将切换进入到自动运行模式。在未进入自动运行模式时，单台电机可以反复调试.2.自动模式切换进入到自动运行模式后，触摸屏自动进入运行模式画面，出现“自动运行模式”字样，画面可

12、参考图5进行设计。画面要求：触摸屏画面应当有槽位置指示，各槽位置有饲料进入时，对应位置显示饲料的重量，触摸屏中当前小车内饲料的重量，小车承重载量；图5 自动运行模式智能饲喂系统工艺流程与控制要求：（1）系统初始化状态无论小车在什么位置，上电后小车自动回到初始原点位置并等待系统参数设定完成后，按下SB1系统启动。饲喂小车的载货重量一般在0-100千克之间，载重量可按要求设定，承重量信号将转换成0-10V电压信号。模拟量信号可以使用前面板提供的0-10V电压给出。在运行之前，要先进行载重设定：即待触摸屏中显示小车的载货承重时，按下确认按钮SB4，系统自动记录当前载货承重（小车载重设定根据需向4个槽

13、全部投放的饲料的总重量而定，小车载重在总重量的1/6与1/5之间）。（2）运行操作系统运行方式主要可以分为手动、自动两种方式。A.手动方式：触摸屏选择手动模式，手动指示灯点亮，按下SB1，手动进入待运行状态。在触摸屏上按下相应槽的启动按钮，饲喂小车从原点接料后运行到相应槽位置投放饲料。即小车在初始原点位置，放料电机高速运行状态下运行，放料速度为4kg/s。根据放料时间，显示小车内饲料重量。按下停止放料按钮，放料结束，饲喂小车运行到相应槽位开始投放饲料，投放饲料时投料电机在40Hz运行状态下运行，投料速度为4kg/s。根据投料时间，显示小车内饲料重量和槽位内饲料重量。当小车内饲料投完，小车自动返

14、回原点等待。按下停止投放饲料按钮，投放饲料结束，饲喂小车自动返回原点等待，显示数据清零。b. 自动方式： 裁判设定参数后，按下启动按钮SB1（小车在初始原点位置），2s后放料电机运行开始向小车内放料，放料过程必须在25s内完成，放料电机在高速运行状态下运行，放料速度为4kg/s；放料电机在低速运行状态下运行，投料速度为1kg/5s； 放料结束后（小车装满），小车向右运行到槽1位置停止，小车内部投料电机M2运行，开始向槽1投放饲料，投料电机在50Hz状态下运行，投料速度为6kg/s；投料电机在40Hz状态下运行，投料速度为4kg/s；投料电机在30Hz状态下运行，投料速度为1kg/s；投料电机在

15、20Hz状态下运行，投料速度为1kg/5s。投料速度按下表运行。当槽内有饲料时，搅拌电机开始间歇工作，搅拌电机正转5s，暂停2s，反转5S，暂停3S。 槽内设置重量和实际重量差投料电机运行频率50KG20,5,=20KG=5KG投料频率50Hz40Hz30Hz20Hz当槽1饲料达到设定投放要求后，再向槽2投放，当槽2饲料达到设定投放要求后，再向槽3投放，以此类推，当所有槽都满时，系统停止运行，同时报警指示灯HL3闪烁（周期为0.5S）。（3）停止操作系统自动运行过程中，按下停止按钮SB2，系统立即停止，再次按下SB1，系统自动从之前状态启动运行。运行过程的动作要求连贯，执行动作要求顺序执行，运

16、行过程不允许出现硬件冲突。3.非正常情况处理小车在运行过程中意外超出限程（包括左限程和右限程），整个系统立即停止，并在触摸屏中弹出报警画面，等待5s后，小车自动返回至原点，并闪烁报警灯HL2。等待故障维修检查完成，重新按下启动SB1恢复运行。 小车载重量设定不符时，整个系统立即停止，并在触摸屏中弹出报警画面，等待2s后，重新设定。 当小车超重时，系统立即暂停，并在触摸屏中弹出报警画面，等待2s后，清除小车内饲料，重新装车。故障检测一、工作任务请选手在设有故障（10个故障点）的装置上进行故障查找，并将故障点的位置与故障类型在图纸上标出。装置图纸见附件，符号具体要求如下： 二、操作要求1.观察现象

17、时，只能接通控制电路的电源，不能接通主回路电源；2.故障检测时，必须在断电情况下测量，不能打开行线槽盖板、不能松卸端子；3.必要时，可以打开开关面板和按钮盒进行检测；4.请使用万用表、绝缘电阻测试仪、接地电阻测试仪等仪表进行故障检测；5.故障点只需在图纸上标注符号，无需修复。三、模块分值本模块分值为10分，每正确找到一个故障点且标注正确得1.0分。标注方法如下：四、注意事项在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装安全操作规程。12数字化工业场景搭建一、工作任务请选手根据任务书“智能饲喂系统”的场景平面参考图进行工业场景搭建。 场景平面参考图二、操作要求1.在电脑上使用三维场景搭建软件进行操作

18、，搭建三维场景图；2.搭建所需的部件可在模型库中选择；3.搭建的三维场景必须与场景平面参考图展现的场景一致。三、模块分值本模块分值为5分，每正确搭建一个区域得1分，区域搭建错误或不完整该区域不得分。四、注意事项在完成工作任务的全过程中，严格遵守赛场纪律。 应用办公软件制作汇报PPT一.工作任务请选手根据任务书 “智能饲喂系统”的控制要求制作PPT。二操作要求1.在电脑上使用WPS软件进行操作；2.内容包含设计思路，调试流程。三.模块分值本模块分值为8分，PPT制作3分，汇报5分。四.注意事项在完成工作任务的全过程中，严格遵守赛场纪律。142022年江西省职业院校技能大赛高职组现代电气控制系统安装与调试赛项样题库器件参数 序号器件型号参数值1热继电器2变频器3步进电机4伺服电机 工位号：15