1、2018 年山西省高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项 1 2018年山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 （总时间： 240 分钟） 工 作 任 务 书 （样题） 场次号 工位号 2018 年山西省高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项 2 注意事项 一、本任务书共 11 页，如出现缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，进行任务书的更换。 二、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。 三、不得擅自更改设备已有 器件位置和
2、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。 四、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赛选手误判时，每次扣参赛队 3分；若因人为操作损坏器件，酌情扣 5-10 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。 五、所编 PLC、触摸屏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。 六、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。 七 、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
3、得带离考场。 2018 年山西省高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项 3 请按要求在 4个小时内完成以下工作任务： 一、按“ 伺服 灌装机系统控制要求”，设计电气控制原理图，制定相应的 IO 分配表，并按图完成器件选型计算、器件安装、电路连接（含主电路）和相关元件参数设置。 二、按“伺服灌装机系统控制要求”，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。 三、根据赛场设备上所提供的故障考核装置，参考 T68 镗床 /X62W铣床电气原理图，排除机床电 气控制电路板上所设置的故障，使该电路能正常工作，同时完成维修工作票。 本次
4、工作任务请在 YL-158GA1 型现代电气控制系统安装与调试实训考核装置上完成，该装置的结构介绍及使用方法请参考用户说明书。 2018 年山西省高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项 4 伺服灌装机系统控制要求 一、系统运行说明 在现代社会中，灌装机广泛应用于食品、医药、日化等行业，灌装机产能水平的高低直接关系着产品的质量和生产的效率，要求伺服灌装系统提供更高精度的、更高自动化程度的控制工艺，来不断迎接市场的挑战！该系统由 X轴跟随伺服、 Y轴灌装步进、主轴传送带、正品检测装置、正品传送带和次品传 送带等部分组成。 图 1 伺服灌装机系统 伺服灌装机系统由以下电气控制回路组成：
5、X轴跟随由伺服电机M1 驱动，通过丝杠带动滑块来模拟灌装平台的左右移动【伺服电机M1参数设置如下：伺服电机 M1 旋转一周需要 4000 个脉冲】。 Y轴灌装喷嘴上下移动由步进电机 M2 驱动【步进电机 M2 参数设置如下：步进电机 M2 旋转一周需要 2000 个脉冲】。主轴传送带由三相异步电机M3 驱动【 M3 由变频器驱动，速度主要由模拟量 4-20mA 给定，可进行正反转运行，加速时间 0.5 秒，减速时间 0.5 秒】，正品传送带由三相异步电机 M4 驱动 【需要考虑过载】，次品传送带由三相异步电机M5 驱动【需要考虑过载】。 正品检测装置检测瓶装液体灌装是否合格，其体积 0-500
6、mL对应主轴传送带送料仓 正品仓检测装置正品传送带次品传送带M1 M5M4M2M3SQ3 SQ2 SQ12018 年山西省高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项 5 模拟量 DC 0-10V，合格瓶装液体净含量大于 450mL，小于 450mL 为次品。 SQ1 到 SQ2 之间的距离为灌装同步运行期间，此距离与两空物料瓶之间的距离相等。 电动机旋转以 “顺时针旋转为正向 ,逆时针旋转为反向” 为准。 二、控制系统设计要求 1、本系统使用三台 PLC，网络指定 QCPU/S7-300/S7-1500 为主站， 2 台 FX3U/S7-200Smart/S7-1200 为从站， 分别
7、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 HMI SB1 SB4、 SA1 Q00UCPU CPU314C-2PN/DP CPU 1511 M4、 M5、 SA2 H
8、L1 HL6 FX3U-48MR S7-200Smart 6ES7288-1SR40-0AA0 CPU 1212C 6ES7212-1BE40-0XB0 M1、 M2、 M3、 SA3 SQ1 SQ6 FX3U-48MT S7-200Smart 6ES7288-1ST30-0AA0 CPU 1212C 6ES7212-1AE40-0XB0 4、 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。参照所给定的图纸格式 把系统电气 原理图以及各个 PLC的 I/O接线图绘制在标准图纸上，在“设计”栏中填入选手工位号，在“制图”栏中填入 PLC品牌型号。
9、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2018 年山西省高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项 6 主要的中间继电器和存储器填入 IO分配表中。 5、本次工作任务中用到的主要器件（如 各个 PLC和变频器）已安装好，部分线路也已经安装好，选手不得擅自更改设备中已有器件的位置和线路。其余器件的安 装位置请自行定义。 三、系统控制要求 伺服灌装机控制系统设备具备两种工作模式，模式一：调试模式；模式二：自动模式。设备上电后触摸屏显示欢迎界面 ，点击界面任一位置，触摸屏即进入启动选择画面。 1、启动选择画面要求 启动选择画面（如图 2所示），选择“调试模式
10、”，弹出“用户登入”窗口（如图 3所示），用户名下拉选“负责人”，输入密码“ 123”方可进入“调试模式界面”，密码错误不能进入画面，调试完成后自动返回启动画面（也可在调试过程点击按钮返回）。 选择“自动模式”，弹出“用户登入”窗口，用户名下拉选“操作员”，输入密码“ 456”方可进入“自动运行模式”画面，密码错误不能进入画面。 图 2 启动选择画面 图 3 用户登录界面 2018 年山西省高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项 7 2、调试模式 触摸屏进入调试画面后， 设备进入调试模式后，触摸屏出现调试画面，如图 4所示。通过点击下拉框，随意选择需调试的电机，并且当前电机指示灯亮
11、，按下 SB1 按钮，选中的电机按下述要求进行调试运行。没有调试顺序要求，每个电机调试完成后，对应的指示灯熄灭。 图 4 调试模式参考画面 （ 1） X轴跟随伺服电机 M1 调试过程 X轴跟随伺服电机 M1 安装 在丝杠位置上， （滑块模拟灌装喷嘴）安装示意图 如图 6所示。初始状态断电手动调节回原点 SQ3，按钮 SB1实现正向点动运转功能，按钮 SB3 实现反向点动运转功 能；选择开关SA1指定 2个速度选择， SA1 接通时速度要求为 4mm/s， SA1断开时速度要求为 12mm/s。在按下 SB1 或 SB2 实现点动运转时，应允许切换SA1，改变当前运转速度。调试中按下 SB2 后
12、，伺服电机自动回原点SQ3， M1 电机调试结束。 M1 电机调试过程中， HL1 以 2Hz 闪烁，停止时 HL1常亮。 2018 年山西省高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项 8 触摸屏上滑动条位置刻度与实物钢尺相同（单位：厘米），显示实物滑动块当前位置。 图 5 伺服电机安装示意图 （ 2）灌装步进电机 M2调试过程 灌装步进电机 M2 不需要安装在丝杠位置上。按下启动按钮 SB1后，步进电机 M2 以 30r/min 的速度正转 5s-停 2s-反转 5s-停 2s 的周期一直运行，按下停止按钮 SB2，步进电机 M2 停止。 M2 电机调试过程中， HL2 以亮 2S灭
13、 1S 的周期闪烁。 （ 3）传送带电机 M3（变频电机）调试过程 按下 SB1 按钮， M3 电机以正转 15Hz（运行 3秒） -反转 20Hz（运行 2秒） -正转 15Hz（运行 3秒） -反转 20Hz（运行 2秒）的周期一直运行。【 注： M3 电机速度由 PLC 模拟量 4-20mA给定。 】整个过程中按下停止按钮 SB2， M3电机停止。电机 M3 调试过程中， HL2 以亮 2S灭 1S的周期闪烁。 （ 4） 正品传送带电机 M4 调试过程 按下 SB1按钮，电机 M4 启动， 3秒后 M4 停止， 2秒后又自动启动，按此周期反复运行，可随时按下 SB2 停止。电机 M4 调
14、试过程中， 2018 年山西省高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项 9 HL2 以 2.5Hz闪烁。 （ 5）次品传送带电机 M5 调试过程 按下启动按钮 SB1后，延时 5秒后次品传送带电机 M5 才启动运行，按下停止按钮 SB2 后，次品传送带电机 M5 延时 3秒后才停止，次品传送带电机 M5 调试结束。 M5 电机调试过程中， HL2 以 1Hz 闪烁。 所有电机（ M1 M5）调试完成后将自动返回启动选择界面。在未调试结束前，单台电机可以反复调试。调试过程不要切 换选择调试电机。 2、自动模式 操作员登陆设备“进入自动模式”，触摸屏进入自动模式画面，如图 7所示，触摸屏
15、画面主要包含： 自动切换进入到自动运行模式后，触摸屏随即进入自动运行模式画面，自动运行模式画面请参考图 6所示，主要包含：各个电机的工作状态指示灯、返回启动选择画面按钮、设定主轴传送带速度、 设定灌装物料瓶个数、 显示跟随轴速度、显示合格灌装液体瓶数量、显示不合格灌装液体瓶数量等信息。 图 6 自动运行模式参考画面 伺服灌装机系统工艺流程与控制要求： 2018 年山西省高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项 10 （ 1） 系统初始化状态 自动模式时初始状态：开关 SQ1 SQ6 常 开、所有电机（ M1 M5）停止， SA2 检测有液体。触摸屏上主轴传送带速度设定范围 2.05.
16、0mm/s(设定比例 V=0.5*f)。自动运行前手动将丝杠滑块移动到 SQ3位置。 （ 2）自动运行过程 1 设定灌装物料瓶个数和主轴传送带速度后，按下自动模式启动按钮 SB3,设备运行指示灯 HL3 闪烁（ 0.5Hz），当进料传感器 SQ6初始检测到有空物料瓶进入主轴传送带，则 HL3 常亮。主轴传送带电机 M3 正转启动，同时 X轴跟随伺服 M1以 2.5r/s的速度运行至 SQ2 处（ SQ2-SQ1 区间为同步区间 ），此时灌装喷嘴追上空物料瓶，然后灌装喷嘴向下移动，即步进电机 M2 以 3r/s的速度正转3r 停止，停止期间开始向物料瓶灌装液体， HL4 以 2Hz 频率闪烁，代表液体正在灌装；当 M1 电机运行到 SQ1 位置时，灌装液体结束，HL4 指示灯灭，主轴传送带电机 M3停止，反转 3r 后停止，然后M1 电机以 3r/s的速度高速运行至 SQ2处，然后为下一个空物料瓶灌装液体，依上述流程循环运行，直到需灌装物料瓶数数量为0， M1电机回到 SQ3 位置，系统停止（运行期间可增加需灌装瓶数量）， HL5常亮。 2 M1 电机 在运行至 SQ2期间，正品检测装置开始检测合格瓶装液体，并在触摸屏上显示合格和不合格数量。若瓶装液体合格就启动正品传送带电机 M4， M4 运行 5s后停止；否则机械手抓到次
