2020年山东省职业院校技能大赛 中职组“通信与控制系统集成与维护”赛项 竞赛任务书

2020年山东省职业院校技能大赛

中职组“通信与控制系统集成与维护”赛项

竞赛任务书

（B卷）

工位_______________

●任务结果以竞赛答题卡结论为准，写在任务书上无效。

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

（1）任务书共41页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判

示意，更换任务书。

（2）竞赛时间共3.5小时，包括系统安装时间、接线时间、程序设计时

间、测试时间、调试时间和提交成果时间等。

（3）参赛选手提交的答题卡与任务书上只能按要求填写工位号进行识别，不

得填写指定内容之外的任何识别性标记。如果出现地区、校名、姓名等其他任何

与竞赛队有关的识别信息，一经发现，竞赛试卷和作品作废，比赛按零分处理，并且

提请大赛组委会进行处罚。

（4）任务中要求提交的截图/照片、视频资料中都不允许出现本工位或者

其他工位参赛选手图像、选手姓名、校名或者其他任何识别性的标记。一经发

现，竞赛试卷和作品作废，比赛按零分处理，并且提请大赛组委会进行处罚。

（5）竞赛任务书、竞赛答题卡、竞赛工具、竞赛器材及竞赛材料等不得

带出竞赛场地，一经发现，竞赛作品作废，比赛按零分处理，并且提请大赛组

委会进行处罚。

（6）正式比赛前，参赛选手需对竞赛平台中的设备工具模块进行清点确认，

正式比赛开始后，参赛选手如测定竞赛技术平台中的设备工具模块有故障可提

出更换，但该工具/模块经现场裁判与技术支持人员测定完好，确属参赛选手误判，

不予任何延时。

（7）竞赛过程中，参赛选手要遵守安全操作规程，确保人身及设备安全，

并接受裁判员的监督和警示。竞赛过程中由于参赛选手不规范操作造成的设备

模块损坏，裁判员与裁判长商定后，可根据现场情况给予酌情扣分。

（8）在竞赛过程中，参赛选手如有舞弊、不服从裁判判决、扰乱赛场秩

序等行为，裁判长按照规定扣减相应分数。情节严重的取消竞赛资格，竞赛成绩

记为零分。

2/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

特别注意：

●比赛所用U盘根目录下包括2个文件夹：“YooDao”、“提交资料”。

任务中所涉及的协议、原理图、接线图、素材等比赛资料，都存放在“YooDao”

文件夹中。

●竞赛答题卡完成后，需转化为PDF格式。最终成绩评判，以PDF格式

竞赛答题卡为准，在任务书上作答无效。在任务书上作答、未按照要求进行转

换，对评分造成影响，责任自负。

●要求提交的截图\照片、视频、文档等资料都必须存放到“提交资料”

文件夹中，比赛结束前，将需要提交的比赛文件按要求命名后全部拷贝到U盘

“提交资料”文件夹中，比赛结束时一并提交。比赛提交结果以U盘为准。未

按照要求存储或者提交，对评分造成影响，责任自负。

●各任务中要求的截图\照片必须按照题目要求进行命名。提交的截图\

照片必须保持清晰，若因照片模糊、排版错乱影响评分，责任自负。

●截图可使用windows自带“截图工具”，必须保存为PNG格式(默认

设置)。

●使用考试配置的摄像头进行拍照，保存为PNG格式，使用方法见附录一。

●题目要求录像时，须将指定内容进行记录，视频输出格式:wmv（部分

需转换）,视频名称要与题目要求完全一致。录制使用方法见附录一。

●比赛答题过程中，定时保存答题卡，以防文件丢失。建议在计算机中和

U盘中对需要提交的比赛文件都进行备份，以防文件损坏和丢失。

3/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

任务一系统安装部署（20分）

（一）系统设备安装、内部配线（14分）

根据提供的“技术平台接线图”，完成PLC（可编程逻辑控制器）、EMAM06

模拟量输入模块、交换机、直流24V正极电源接线端子排、直流24V负极电源接

线端子排、速度表、风机、报警灯、温湿度传感器、光照传感器、烟雾传感器、

直流电压表、开右侧门按钮、关右侧门按钮、右侧门开启指示灯、右侧门关闭指

示灯、紧急制动等模块的安装与接线。

注意：

1.安装过程遵守《安全操作规范》。

2.按照“技术平台接线图”安装模块，模块的安装位置正确牢固，螺丝、螺

母、垫片选型正确。

3.线号管与线对应正确。

4.冷压端子选型合理，压制牢固。

5.严格按照“技术平台接线图”中的接线要求，正确选择接线端子，且线序

正确，布局合理。

6.在整体上，线束布局合理牢固、长短适宜、美观大方。

7.提交试卷前，确保线槽盖好。

（二）功能调试（6分）

1.使用“STEP7MicroWINSMART”编程软件把U盘根目录“YooDao\任务

一”中的“PLC测试程序.smart”下载到PLC并运行，按照“图1-1PLC拍照布

局示意”的布局对PLC进行拍照，要求图片中能看清PLC各输入输出口指示灯

的亮灭状态，将图片命名为“图1-1-PLC程序下载”，存放到U盘根目录“提

4/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

交资料\任务一”中，并将此图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”

指定位置。(注意：PLC测试程序.smart已加密，但不影响下载)

图1-1PLC拍照布局示意

2.将U盘根目录“YooDao\任务一”中的“HMI测试程序”下载到人机交互

界面设备中。下载完成后对人机交互界面进行完整拍照，图片命名为“图1-2-HMI

测试程序下载”，存放到U盘根目录“提交资料\任务一”中，并将此图片粘贴

至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。

3.功能测试与记录

按照表1.1所示动作顺序，测试开关门按钮与指示灯功能，并记录各指示灯

的亮灭状态。指示灯点亮状态用“1”表示，指示灯熄灭状态用“0”表示。

表1.1功能测试记录

动作右侧门开启指右侧门关闭指左侧门开启指左侧门关闭指

动作名称

顺序示灯示灯示灯示灯

1启动PLC

2按下开左侧门按钮

3按下关左侧门按钮

4按下开右侧门按钮

5按下关右侧门按钮

5/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

按照表1.2所示动作顺序，在人机界面中查看测量数据、控制执行器动作状

态，并记录。风机转动/照明灯点亮/报警灯闪烁/有烟雾用“1”表示，风机停转/

照明灯熄灭/报警灯熄灭/无烟雾用“0”表示。

表1.2传感器数据测量与控制器功能记录

动作

动作名称数据1数据2数据3照明灯报警灯风机烟雾

顺序

1启动PLC

按下烟雾模块上黑

2色按钮10S，松开前//////

烟雾状态

4进入第二界面////

3点击X1////

4点击X2////

5点击X3////

任务二通信配置及调试（20分）

（一）平台网络配置（2分）

1.无线路由器的配置（0.4分）

★路由器配置连接网址：；

★自己设置一个密码，8位由字母和数字组成。

本地局域网络（LAN口）的搭建和配置：按照表2.1要求，对无线路由器进

行本地局域网络的搭建和配置。设置完毕后：

将带有Wi-Fi名称、Wi-Fi密码、频段带宽的“无线加密设置”配置界面进

行截图或拍照，图片命名为“图2-1-无线加密设置”，将带有IP地址、子网掩

码的“LAN接口设置”配置界面进行截图或拍照，图片命名为“图2-2-LAN接

6/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

口设置”，并将两张图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定

位置。

表2.1本地局域网配置要求

序号设备参数值示例

99号工位：YooDao_TXKZ_99，

1Wi-Fi名称YooDao_TXKZ_工位号

工位号<10时，十位用0填充

去掉“不加密”勾选框，然后自行设

2Wi-Fi密码8位数字和字母组成

置密码（长度<=10位）

3频段带宽20MHz

4IP地址176.128.工位号.9999号工位：9

2.平台局域网搭建（1.2分）

在通信与控制系统（高铁）集成与维护平台中，搭建局域网，并对各终端设

备的无线网络和有线网络进行连接和配置。按照表2.2所示IP地址规划表，组建

局域网络。将控制中心有线网卡及无线网卡的“无线网络连接详细信息”窗口进

行截图，图片命名为“图2-3-控制中心有线网络IP地址”“图2-4-控制中心无

线网络IP地址”，进入列控中心界面，将列控中心静态IP地址的界面进行拍照，

图片命名为“图2-5-列控中心IP地址”，将附加电脑“无线网络连接详细信息”

进行截图，图片命名为“图2-6-附加电脑IP地址”，将可编程逻辑控制器IP地

址配置完成界面进行拍照，图片命名为“图2-7-可编程逻辑控制器IP地址”，

将人机交互IP地址配置完成界面进行拍照，图片命名为“图2-8-人机交互界面

IP地址”，存放到U盘根目录“提交资料\任务二”中，并将图片粘贴至U盘根

目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。（要求图片包含完整的IP地址信

息）

表2.2按照IP地址规划组建局域网

7/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

设备设备接口IP地址备注

控制中心（无线网络）WIFI176.128.工位号.3工位号<10时，十位用0填充

列控中心WIFI176.128.工位号.4

附加电脑WIFI176.128.工位号.5

可编程逻辑控制器LAN192.168.工位号.101

人机交互界面LAN192.168.工位号.102

控制中心（有线网络）LAN192.168.工位号.103

3.网络通信测试（0.4分）

分别在控制中心和附件电脑中的“命令提示符”界面下使用“ping”命令检

测控制中心与无线路由器、附加电脑与列控中心之间网络通信是否正常，将正常

通信测试结果分别进行截图，分别以“图2-9-控制中心与无线路由器”、“图2-10-

附加电脑与列控中心”命名，存放到U盘根目录“提交资料\任务二”中，并将

图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。（要求将命令

提示符整个窗口截图）

（二）列控中心配置（1分）

对列控中心进行配置（详见表2.3），并成功连接控制中心，保证列控中心

各项功能正常运行。在列控中心上对配置界面进行拍照截图，命名为“图2-11-

列控中心配置”；在控制中心计算机上对连接成功界面截图，命名为“图2-12-

连接成功”。两张图片存放到U盘根目录“提交资料\任务二”中，并将图片粘

贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。

表2.3通信配置参数

串口号波特率IP地址端口号

轨道电路通信ttyAMA49600//

列车通信ttyAMA5115200//

8/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

服务器通信//自行设置8080

（三）典型通信系统调试（13分）

背景：某项目小组负责某智慧教室数据采集系统设计，教室设有负责检测温

湿度、光照数据的传感器，根据温湿度及光照值，进行教室内高温预警、灯光调

节等功能，营造舒适的教学环境。教室有一台服务器，用于采集教室传感器数据，

实现联动控制功能，教室配备一块485通信模块（电源为24VDC），用于教室

数据监测，如下图2.1所示。监控室需要将获取教室内数据，并发送相关联动控

制设定指令。监控室和教室服务器处于同一局域网内，利用网络进行数据通信。

现采用附加电脑模拟监控室电脑，高铁主控制台模拟教室服务器。

图2.1485模块

任务：典型通信系统调试，实现教室数据监控。485模块采用Modbus通信

方式，485模块作为从站，通信协议详见U盘根目录“YooDao\任务二\485通信

协议.pdf”文件；相关软件详见U盘根目录“YooDao\任务二”。注意：本题中涉

及的通信接口为“通信485”接口。（注：使用给定的“CRC计算器”进行CRC

校验计算，采用CRC-16/MODBUS校验方式）

9/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

1.配置与连接485模块（5分）

（1）模块信息测试。高铁主控台用USB转485通信线连接485模块，打开

串口调试助手。已知485模块默认地址为0x01(拨码开关可用于设定模块地址,设

置方法见（2）)，数据位8，停止位1，无校验。请利用通信协议中的“模块信息”

进行测试，测试出模块默认的波特率，并将模块返回的数据进行分析，将波特率、

模块版本、生产批号填写至答题卡指定位置。

（2）地址设定。485模块拨码开关可用于设定模块地址。现需要将模块地址

设置为0x12，设定完成后需将485模块重新上电生效。已知拨码开关1-8代表地

址数据从低位到高位的1-8位，拨至ON代表1，没有拨至ON代表0。设定完成

后，将设定结果填写至答题卡指定表格中。（注意：模块拨码开关必须设定为0x12，

才可进行后续操作）

2.数据采集（6分）

（1）手动模式。由于数据监控软件波特率不可修改，需要借助串口调试助

手发送相关指令修改485模块默认波特率，修改完成后重启485模块可生效。已

知数据监控软件默认波特率为115200，数据位8，停止位1，无校验。（注意：如

果设定失败或设定后遗忘，请同时按下key1和key4按键，几秒后待电路板4个

指示灯全亮，完成波特率和校验位的复位。复位之后需将485模块重新上电，波

特率恢复出厂值）

485模块波特率修改完成后，打开数据监控软件并打开串口，此时可利用按

键手动获取传感器数据，获取的数据会显示软件接收窗口中。按下key1按键，

模块主动发送一条包含5组温度数据的协议；按下key2按键，模块主动发送一

条包含5组湿度数据的协议；按下key3按键，模块主动发送一条包含5组光照

10/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

数据的协议；按下key4按键，模块主动发送一条包含5组单片机片内温度数据

的协议。将得到的5组数据，去掉一个最大值，去掉一个最小值，剩余的三组取

平均值，取小数点后2位（四舍五入）。将得到的最终温湿度、光照、单片机片

内温度数据，填写至答题卡指定位置。（注意：计算得到的传感器数据为固定值，

与真实环境无关；波特率必须设定为115200，地址必须设定为0x12，才能正常

使用数据获取功能）

（2）自动模式。利用数据监控软件发送“自动模式”协议，可使模块进入

自动上传数据模式。此时，切换至软件数据获取界面，会显示读取到的温度、湿

度、光照数据。将读取到数据的软件界面截图，图片命名为“图2-13-数据获取”，

并将图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。（注意：软

件显示的传感器数据为固定值，与真实环境无关；波特率必须设定为115200，地

址必须设定为0x12，才能正常使用数据获取功能）

3.光照值设定（2分）

（1）在自动模式下，打开教室电脑数据监控软件网络服务功能，此时可通

过监控室电脑网络调试助手，设定教室光照值，联动开关设定为“开”。光照值

设定采用滞回比较器方式，设定值下限为L=300Lux，设定值上限为H=400Lux，

滞回比较区间为Δ=100Lux。设定完成后，软件会根据自动模式下获取到的光照

值进行判断，进而控制软件上的指示灯。当光照值低于下限时，指示灯点亮；当

光照值高于上限时，指示灯熄灭；当光照值处于比较区间中，指示灯维持上一状

态。将设定完成后联动控制界面截图，图片命名为“图2-14-联动控制”，并将图

片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。

11/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

（2）利用给定的“CRC计算器”分析光照值设定协议采用了哪种CRC校验，

将校验方式填写至答题卡指定位置。

（四）通信拓扑图及设计（配置）方案（4分）

U盘根目录“YooDao\任务二\通信拓扑图绘制”目录下有控制中心、无线路

由器、列控中心、PLC、人机交互界面、485模块、CAN分析仪等设备的图片，

根据通信与控制系统（高铁）集成与维护实训平台功能，利用WPS软件或visio

软件绘制如下拓扑图，并对设计（配置）方案进行简述。

1.CAN通信网络（2分）

（1）通信拓扑图

根据U盘根目录“YooDao\任务二\CAN通信\CAN通信网络规则要求说明”

以及其他CAN资料，完成通信拓扑图的绘制。将此拓扑图截图，命名为“图

2-15-CAN通信网络拓扑”，并将图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题

卡.doc”指定位置。

（2）设计（配置）方案

根据U盘根目录“YooDao\任务二\CAN通信\CAN通信网络规则要求说明”

以及其他CAN资料，完成通信方案设计，并在U盘根目录“提交资料\竞赛答题

卡.doc”指定位置填写。

2.无线通信网络（1分）

假设控制中心发送进出站指令到列控中心，点阵屏上显示“允许进站”字样，

绘制控制中心、无线路由器、列控中心、点阵屏的无线通信网络拓扑图，划线时

采用虚线连线，箭头需标注出允许进站数据的传送方向，无粗细要求，并在线上

标注通信方式（提示：WIFI、短距离无线通信Zigbee两种方式）。将此拓扑图截

12/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

图，命名为“图2-16-无线通信网络拓扑”，并将图片粘贴至U盘根目录“提交资

料\竞赛答题卡.doc”指定位置。

例如：A和B设备采用WIFI形式进行通信，A将数据发送给B，示意图如

图2.2所示。

图2.2A和B设备通信示意图

3.485通信网络（1分）

假设485模块将温湿度数据定时自动上传至控制中心，控制中心接收到数据

后，转发给PLC，PLC将温湿度数据发送给人机交互界面进行显示。绘制PLC、

控制中心、人机交互界面、485模块的485通信网络拓扑图。485通信属于差分

信号传输，具有A，B两根信号线，划线时A线和B线均需要标注温湿度数据传

输方向，且A线为红色，B线为黑色，无粗细要求。将此拓扑图截图，命名为“图

2-17-485通信网络拓扑”，并将图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”

指定位置。

例如：A和B设备采用485通信形式进行，A将数据发送给B，示意图如图

2.2所示。

图2.2A和B设备通信示意图

13/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

任务三故障检测及维修（28分）

站点副控制台中有一个轨道继电器模块，共有8路继电器控制电路，每一路

轨道继电器对应轨道的一个区段。当列车运行到某一区段时，对应轨道继电器触

点吸合，并且对应轨道继电器指示灯点亮，代表列车在此区段。没有列车的区段，

对应的轨道继电器触点断开，轨道继电器指示灯是熄灭状态。

（一）硬件故障检测与处理（18分）

1.轨道继电器电路板焊接（8分）

根据提供的资料（U盘根目录“YooDao\任务三\轨道继电器原理图.pdf、轨

道继电器装配图.pdf和轨道继电器元器件清单.pdf”）把轨道继电器电路焊接完成。

2.电路板排故（10分）

（1）任务描述

背景：某轨道交通科技公司项目小组初步设计出了轨道继电器模块和RS485

通信模块两款样品。

《轨道继电器模块功能》：

上电后指示灯LED1-LED8依次循环点亮（同一时刻只有一个灯亮，下同），

同时，指示灯LED13-25也依次循环点亮；

《485模块功能》：

用于测试轨道电路信号灯是否工作正常。将485模块“故障485”接口（电路

板上已标注）与轨道电路485接口相连，实现485模块控制轨道电路上面的信号灯

循环点亮功能。485电路板设计中，为方便各种测试，ADM2483与单片机之间的

TTL通信连接线设置了电阻跳线。

（2）故障定位

14/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

假如您是这个公司的一名测试工程师，现需要根据“YooDao\任务三”目录

下的文档资料（原理图中有些元器件参数丢失），对项目小组设计出的两款电路

板样品进行测量、调试，找出电路板中的设计故障/元器件故障，并进行维修处

理。将故障定位以及故障处理方法填写到表3.1中。（提示：轨道继电器有4处故

障；485模块有1处故障）

表3.1轨道继电器电路故障排查记录表

故障定位处理方法

电路板名称+元器件符号+故障（过大，过小，焊错、空将故障定位的元器件修改为xxx或者添加或者重新焊接。

焊等）。示例：轨道继电器模块电路板R1电阻过大示例：R1阻值修改成1K

（3）故障处理调试

选用相应的电子元器件进行故障维修。将轨道继电器上电后的正反面拍照，

图片分别命名为“图3-1-轨道电路板排故正面”、“图3-2-轨道电路板排故反面”；

将485模块上电后电路板正面、反面拍照，图片分别命名为“图3-3-485模块排

故正面”、“图3-4-485模块排故反面”。将拍照图片保存于U盘根目录“提交资

料\任务三”中，并粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。

将《轨道继电器模块功能》进行演示，并用摄像头进行录像，将视频命名为

“视频3-1-轨道继电器功能演示.wmv”保存于U盘根目录“提交资料\任务三”

中；将485模块控制副控台轨道电路信号灯功能进行演示，并用摄像头将信号灯

变化的情况进行录像，视频命名为“视频3-2-485模块功能演示.wmv”保存于U

盘根目录“提交资料\任务三”中。

15/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

提示：参赛队维修过程中使用的元器件全部在提供的元件包中，可能存在故

障的元器件提供了备件，竞赛过程中不得再申领元器件。

（二）应答器检测与处理（10分）

轨道电路分为八个区段，每个区段配备一个应答器，用于存储当前区段相关

信息，如下图3.3所示。运行列车从左至右进行区间行驶，当列车行驶至对应区

段时，列车下方的读写器会读取区段应答器信息，并伴有“滴”的提示声，表示

读卡成功。同时列车LCD屏幕中左侧表盘会指向相应的区段号，如下图3.4所示，

本图片显示的信息为列车位于区段1位置。

图3.3轨道电路区段及应答器

图3.4列车区间行驶模式下LCD界面

应答器配置模块如图3.5所示，可用于检测、修改应答器中相关信息。

16/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

图3.5应答器配置模块

站点副控制台轨道电路区段应答器存储的状态信息设计参数如表3.2所示。

表3.2轨道区段应答器状态信息

第一区段第二区段第三区段第四区段第五区段第六区段第七区段第八区段

转弯1岔道1转弯2岔道2坡路2隧道坡路1转弯1

A公司设计出了一套程序，用于对应答器数据的修改；B公司也设计出了一

套程序，但由于写入协议丢失，只能通过专用的软件进行应答器数据的读取。A

公司设计的应答器配置模块与上位机通信遵循一定的数据协议，用于建立通信和

应答器数据的写入，详见U盘根目录“YooDao\任务三\应答器配置通信协议.pdf”。

1.建立通信（2分）

将包含A公司程序的CC2530核心板安装到应答器配置模块上（核心板上已

标注好AB）。已知应答器配置模块与上位机通信的数据位为8，停止位为1，波

特率和校验位未知，借助U盘根目录“YooDao\任务三\串口调试工具.exe”软件，

测试出应答器配置模块与上位机通信的波特率及校验位，并将测试结果填写至U

盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。

2.数据写入与信息验证（8分）

借助“串口调试工具”软件及“应答器配置通信协议.pdf”文件，参看表3.2

中各区段状态信息，完成对区段1-8应答器状态信息的写入。

17/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

将包含B公司程序的CC2530核心板安装到应答器配置模块上（核心板上已

标注好AB）。利用U盘根目录“YooDao\任务三\应答器查询软件.exe”，配置正

确的串口号，波特率115200，数据位8，停止位1，校验位无校验。依次读取区

段1-8应答器，并将读取过程进行录像，要求：应答器查询软件上区段编号及区

段信息能够清晰显示。将视频命名为“视频3-3-应答器信息读取.wmv”保存于

U盘根目录“提交资料\任务三”中。

18/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

任务四应用设计（22分）

（一）PLC与人机交互界面设计（18分）

1.PLC顺序功能图绘制（2分）

（1）任务背景

顺序功能图又称流程图。它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种

图形，顺序控制功能图并不涉及所描述的控制功能的具体技术，它是一种通用的

技术语言。顺序功能图的详细描述，请参看U盘根目录“YooDao\任务四\PLC

程序设计\顺序功能图说明.pdf”。

（2）功能描述

要求：按下按钮SB1，电机KM1、KMY启动并正转；2秒后，KMY断开，

电机KM△接通，并一直运行；按SB2，电机停止运作。

I/O分配：如表4.1所示。

表4.1I/O分配表

输入信号信号元件及作用

I0.0SB1：正转

I0.1SB2：停止

输出信号控制对象及作用

Q0.0KM1

Q0.2KM△

Q0.3KMY

请利用WPS/Visio绘制顺序功能图，并将绘制完成的顺序功能图截图。图片

命名为“图4-1-顺序功能图”，保存在U盘根目录“提交资料\任务四\PLC程序

设计”中，并粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。（注意:

顺序功能图颜色不做要求）

2.PLC时序图绘制（2分）

19/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

（1）任务背景

某高铁车厢内有一个风扇控制系统，当现场温度>=30℃时，风扇打开，当现

场温度<30℃时，风扇关闭。一段时间后，发现风扇经常烧坏，最后发现是由于

现场温度一直在30℃左右来回变动，造成风扇频繁启动，导致风扇发热烧坏。为

了改进风扇控制系统，在控制系统中实现：当现场温度>=32℃时，风扇打开，当

现场温度<=28℃时，风扇关闭，当温度>28℃且<32℃时，风扇维持上一个状态不

变化。在控制系统中加入滞回比较器功能，即：当现场温度高于或者低于报警值

（30℃）超过2℃，风扇才进行状态变化。

同时该系统具有检测温度、湿度参数功能，当温度或者湿度参数出现异常时

（温度>=36℃，或者温度<=10℃，或者湿度>=80%），报警红色指示灯点亮。一

旦出现温度或者湿度参数异常，在系统复位前，即使参数异常消除，红色指示灯

依然亮。即：一旦出现温度或者湿度参数异常，红色报警指示灯熄灭的条件是：

异常的参数恢复到正常范围，并且必须通过复位轻触按键进行复位。

（2）绘制时序图

根据采集到的温度值，利用滞回比较器进行风扇Q0.0控制。同时根据采集

到的温度、湿度值实现系统报警指示功能，I0.0为复位轻触按键输入口，按下按

键I0.0=1，松开按键I0.0=0，下降沿复位有效：复位按键按下后，再弹起时复位

有效。已知AIW0是采集到的温度数据（假设真实温度=AIW0/260.0-40.0单

位：℃），AIW1是采集到的湿度数据（假设真实湿度=AIW1/310，例如：AIW1=3100，

对应湿度=10%），Q0.0代表风扇（Q0.0置1，风扇开启；Q0.0置0，风扇关闭），

Q0.1代表现红色报警指示灯（Q0.1置1，指示灯点亮；Q0.1置0，指示灯熄灭），

根据输入信号I0.0、AIW0、AIW1的波形，在提供的“PLC时序图答题纸”上画

20/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

出梯形图程序中Q0.0、Q0.1的时序波形。利用WPS/Visio绘制或者利用提供“PLC

时序答题纸”绘制均可。如果利用WPS/Visio绘制(“PLC时序答题纸”电子档

文件在“YooDao\任务四\PLC程序设计”目录下)，将时序图截图，如果利用提

供的铅笔和答题纸绘制，将绘制完成的时序图进行拍照。图片命名为“图4-2-时

序图”，保存在U盘根目录“提交资料\任务四\PLC程序设计”中，并粘贴至U

盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。

3.停车场管理系统设计（14分）

停车场管理系统用于对停车场内车辆进行管理，并将信息汇总至人机交互界

面。每个停车场中包含四种车辆，分别为私家车、出租车、厢货车和军用车，其

中前三种车辆为收费车辆，收费车辆与总车辆之比生成一个收费比。每个停车场

均配有指示灯。编写人机交互界面和PLC程序，完成以下任务设计。逻辑功能

可参照U盘根目录“YooDao\任务四\应用设计\停车场管理系统演示视频1和

2.wmv”。提示：

(1)本任务中涉及的应答器数据与任务三中改写的应答器数据互不影响。

(2)所需的图片资源在U盘根目录“YooDao\任务四\应用设计\素材”中。

所需的相关软件在U盘根目录“YooDao\任务四\应用设计”中。通信协议详见

U盘根目录“YooDao\任务四\应用设计\停车场管理系统通信协议.pdf”。

1.登录系统设计（3分）

登录系统主界面如图4.1所示。标题采用滚动显示方式。标题左边表盘可实

时显示当前时间。按下标题下方按钮，弹出登录窗口，如图4.2所示。

21/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

图4.1登录系统主界面

图4.2登录窗口界面

表盘下方为通信波特率设定区，波特率选项为2400、9600、19200，默认波

特率为2400。如果管理员密码输入错误，修改的波特率不生效，不能成功设置人

机交互界面通信波特率，并弹出设定失败窗口，如图4.3所示。选择波特率19200，

输入管理员密码333，点击设置按钮后管理员密码恢复至000，并弹出设定成功

22/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

窗口，如图4.4所示。

图4.3波特率设定失败

图4.4波特率设定成功

四种用户分别为管理员1、管理员2、经理和总经理。管理员1和管理员2

头像一致。管理员1默认密码为111，管理员2默认密码为222，经理密码为333，

23/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

总经理密码为444。输入正确密码，弹出进入按钮，如图4.5所示。点击按

钮可跳转至“选择用户类型”界面。输入错误弹出错误提示窗口，如图4.6所示。

图4.5进入登录窗口界面

图4.6登陆失败错误提示

已知PLC和人机交互软件均需设定的波特率为19200，两种程序均下载后，

若两者波特率设置不一致，则触摸屏弹出“PLCNoResponse”窗口如图4.7所示，

24/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

如果设定正确，触摸屏不弹出“PLCNoResponse”窗口。

图4.7PLCNoResponse界面

设计管理员1、管理员2、经理和总经理四种按钮，如图4.8所示。已知权限

等级为总经理>经理>管理员1=管理员2，总经理可以点击所有按钮，经理可以点

击除总经理以外的按钮。管理员1和管理员2权限平级，但只能点击自己的按钮。

若无权限，弹出提示窗口。点击管理员1或管理员2按钮，跳转至“停车场管理

界面”。

25/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

图4.8选择用户类型

2.停车场管理功能设计（4分）

管理员1登录状态下的停车场管理界面如下图4.9所示。界面左上角为返

回按钮和登录人员信息，右上角为当前系统时间。每个停车场有三个指示灯，

从左到右依次是绿、黄、红，用来表示当前收费比，所谓收费比是指非军用车

辆与当前停车场所有车辆的比值。指示灯下方为当前停车场信息框，显示框的

左半部分显示当前停车场收费车辆的数量，右半部分显示收费比，精确到小数

点后两位。界面最下方黑色区域为车辆信息显示区，可以显示当前检测到各类

车辆的信息。车辆信息右侧为模式切换和功能按钮。管理员1负责1-4号停车

场的监测与归类，管理员2负责5-8号停车场的监测与归类，如果登录人员为

管理员1，显示停车场1-4，如果登录人员为管理员2，显示停车位5-8。

26/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

图4.9停车场车辆检测界面1

（1）停车场车辆数量采集

根据表4.2中的信息，自主计算收费车辆数量和收费比并写入程序，从而

在界面中显示收费车辆数量、收费比和轨道灯的状态。其中，收费比数值越大

说明该停车场盈利越多，将收费比分三个等级：95-100%，一等，显示绿灯；

90-95%，二等，显示黄灯；80-90%，三等，显示红灯。

表4.2停车场号与各车辆信息

私家车出租车厢货车军用车

停车场18563

停车场21218100

停车场378152

停车场4111393

停车场513974

停车场6917111

停车场7111360

停车场815793

以停车场1为例，车辆总数为22，收费车辆为19，收费比为86%，图4.10

所示为检测装置位于停车场1时的参考界面。

27/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

图4.10停车场车辆检测界面2

（2）停车场指示灯显示

根据所提供的相关软件及通信协议，完成停车场指示灯的显示。发送01

时，显示停车场1的当前收费比；发送02时，显示停车场2的当前收费比；以

此类推。当停车场收费比为一等时显示绿灯，二等显示黄灯，三等为红灯。以

上显示使用所提供的TCP通信相关软件和协议进行完成。

（3）报警信息提示

界面下方黑色区域为报警信息显示区，报警信息包含序号、事件发生日期、

事件发生时间、事件信息。报警信息颜色和收费比有关，一等为绿色，二等为

黄色，三等为红色。假设当检测装置位于停车场1，收费比为86%时，事件信

息为“12020/10/412:10:48停车场1收费比：三等”，并且此条报警信息为红

色。当停车场指示灯显示为红色时，主控制台上报警灯亮。

（4）车辆归类

车辆归类分为自动归类和手动归类，默认状态下为自动归类。1-4停车场

28/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

全部采用自动归类，5-8停车场全部采用手动归类。在自动归类的模式下，在

归类区将相应的停车场中的各类车辆信息分别写入对应的车型当中。在手动归

类的模式下，分别点击指示灯上方的相应停车场，将对应的车辆信息写入。

（5）系统复位

两种模式下分别点击复位按钮，所属界面中的所有灯熄灭，收费车辆、收费

比、归类区中的各种车辆数量清零。

3.车辆统计与价格显示（4分）

在选择用户类型界面，点击经理，进入停车场收费管理显示界面，如图4.11

所示。由于经理级别要高于管理员1和管理员2，因此原先显示在管理员1和

管理员2界面中的各种车辆数量、收费比不会因点击复位按钮而受到影响。

图4.11停车场收费管理显示界面

在经理模式切换中选择经理1，进入图4.12所示界面。界面中包括停车场号、

车型、单价、停车时间、应收、折扣、实收。右上角为车辆信息和下拉选单，下

拉选单中包括私家车、出租车、厢货车和军用车。停车场统一收费标准为：私家

29/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

车1/h，出租车1.5/h，厢货车2/h，军用车免费，默认时间均为1。经理1采用了

停车时间越长，折扣越大的活动，吸引更多车辆停在4个停车场内，因军用车辆

免费，所以不参加折扣活动。私家车停车时间长于5个小时（包含5个小时），

打95折，即95%；长于8个小时（包含8个小时），打9折，即90%；出租车

则在上述时间情况下打98折和95折；厢货车只有在长于10个小时（包含10个

小时）的情况下打95折。

图4.12经理1模式下停车场收费管理显示界面

在车辆信息下拉选单中选择私家车，其中下拉菜单中显示的为停车场1中的

车辆信息，出现如图4.13所示的参考界面。此界面以私家车1作为参考，界面中

包含停车场1中所有私家车信息。下拉选单中选择出租车，界面中出现所有出租

车信息；下拉选单中选择厢货车，界面中出现所有厢货车信息；下拉选单中选择

军用车，界面中出现所有军用车信息。在输入停车时间时，每一个界面中任选五

辆使用软件中自带的键盘进行输入。在录制视频时，需完成相应的打折功能。点

击右下角中的结算按钮，显示当前总金额。

30/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

图4.13私家车收费管理界面

点击主控制台左侧门打开按钮一次，出现图4.14所示的参考界面，车辆信息

及下拉选单消失。界面中包含停车场2中所有私家车。点击两次，出现所有出租

车；点击三次，出现所有厢货车；点击四次，出现所有军用车。停车场2中所有

车型显示完整之后，在输入停车时间时，使用软件中自带的键盘进行输入。在录

制视频时，需完成相应的打折功能。点击右下角中的结算按钮，显示当前总金额。

使用主控制台左侧门关闭按钮和右侧门打开按钮，将停车场3和停车场4中的车

辆信息进行显示，演示效果与停车场2所演示功能一致。

31/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

图4.14停车场2收费管理界面

在经理模式切换下拉选单中选择经理2，进入图4.15所示参考界面。此界面

包含了经理2管理下所有车型的数量的总和及相关信息。由于停车场5-8不具备

打折功能，在强制输入折扣下方数值时，恢复至0。点击右下角中的结算按钮，

显示当前总金额。

图4.15经理2模式下停车场收费管理显示界面

32/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

4.总经理管理功能

在用户以总经理模式登陆时，可进行系统的锁定和当前时间的查看。在“用

户类型界面”点击“总经理”按钮，可进入总经理管理界面，总经理管理界面如

图4.16所示。

点击系统锁定按钮，进入锁定界面，此时密码输入窗口显示000，如图4.17

所示。超级用户密码用于进行系统的解锁，和总经理密码不同。在密码输入窗口

输入666，右下角弹出解锁图标，点击解锁图标完成系统的解锁，跳转至总经理

管理界面。再次点击系统锁定按钮，系统锁定界面密码输入框恢复为000，右下

角无解锁图标。注意：再次点击系统锁定按钮操作需体现在录制视频中。

选择用户，输入密码，点击“更改密码”按钮，可以实现对应用户密码的修

改，这里以修改经理密码作为演示。更改密码后，系统强制跳转至初始界面，选

择经理，输入更改后的密码，弹出按钮，点击按钮可跳转至“选择用户类

型”界面。

33/41

2020年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项竞赛任务书

图4.16总经理管理界面

图4.17系统锁定界面

5.功能录制

（1）将上述1-4步骤使用提供的oCam录屏软件，只需录制在线模拟窗口所

显示的功能，涉及主控制台的功能无需操作和录制，视频命名为“视频4-1-停车

场管理系统1”；

（2）使用oCam录屏软件及相关录制设备录制触摸屏与主控制台之间联动所

产生的功能，视频命名为“视频4-1-停车场管理系统2”。

将以上两个视频保存于U盘根目录“提交资料\任务四\应用设计”中。