2022年甘肃省职业院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试-任务书B

2022年甘肃省职业院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项年甘肃省职业院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试（总时间：240分钟）工作任务书（B卷）场次号 工位号 注意事项一、本任务书共20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，不得带离考场。请按要求在4个小时内完成以下工作任务：一、按“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“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。系统控制要求一、系统运行说明标签打印系统是用于工业、商业、超市、零售业、物流、仓储、图书馆等需要的条形码、二维码等标签制作，具有采用准确控制、高速运行、一体制作等要求的系统，如图1所示。图1 标签打印系统结构示意图标签打印系统由以下电气控制回路组成：打码电机M1控制回路【M1为双速电机，需要考虑过载、联锁保护】。上色电机M2控制回路【M2为三相异步电机（不带速度继电器），只进行单向正转运行】。传送带电机M3控制回路【M3为三相异步电动机（带速度继电器），由变频器进行多段速控制,变频器参数设置为第一段速为15Hz，第二段速为30Hz，第三段速为40Hz、第四段速为50Hz，加速时间0.1秒,减速时间0.2秒】。热封滚轮电机M4控制回路【M4为三相异步电机（不带速度继电器），只进行单向正转运行】。上色喷涂进给电机M5控制回路【M5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1000个脉冲，正转/反转的转速可为1圈/秒～3圈/秒；正转对应上色喷涂电机向下进给】。以电动机旋转“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，分别以CC_Link或工业以太网的形式组网。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）。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HMIQ00UCPUCPU314C-2PN/DPCPU1511M1、M2、M4SB1～SB6HL1～HL3FX3U-48MRS7-200Smart6ES7288-1SR40-0AA0CPU1212C6ES7212-1BE40-0XB0M3、M5、编码器SQ1～SQ5FX3U-48MTS7-200Smart6ES7288-1ST30-0AA0CPU1212C6ES7212-1AE40-0XB04、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。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。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。（a）正面（b）反面图2PLC和变频器安装位置示意图三、系统控制要求标签打印系统设备需具备三种工作模式。模式一：通讯测试模式；模式二：设备调试模式；模式三：自动运行模式。设备调试模式/自动运行模式切换开关（用控制柜正面SA1模拟）。设备上电后触摸屏进入到“首页界面”如图3所示，在用户未登录时，“首页界面”中的“通信测试模式”、“设备调试模式”和“自动运行模式”按钮显示为红色，点击上述三个按钮没有任何反应，当用户名为Admin，输入密码2022后，可以进入通讯测试模式、调试模式以及自动运行模式；当用户名为User，输入密码2022后，触摸屏只能进入自动运行模式，不能进入通讯测试模式以及设备调试模式。如果当前登录用户为“Admin”，首页界面中的“通信测试模式”、“设备调试模式”和“自动运行模式”按钮由红色变为绿色。如果当前登录用户为“User”，首页界面中“自动运行模式”按钮变为绿色，其它按钮变为红色。如果未登录或权限不够按钮为红色时，点击进入相应触摸屏按钮时弹出“用户权限不够，禁止进入该界面”信息。图3首页界面示意图1、通讯测试模式触摸屏进入通讯测试画面后（界面如图4所示），HL1以闪烁3次停3秒的周期运行（闪烁频率为2HZ）。此模式下可检测触摸屏与三台PLC及三台PLC之间的通信情况。当三台PLC上电后处于运行状态时，若系统网络连接正常，则触摸屏中对应的通信指示灯点亮。此外，每一台PLC需自由分配一个输出点，作为通信测试灯。分两种情况测试：图4通讯测试模式界面（1）三台PLC之间通信测试按下SB1按钮，主站PLC输出点的通信测试灯以2Hz闪烁；再按下SB1按钮，主站PLC输出点的通信测试灯保持2Hz闪烁，从站二PLC输出点的通信测试灯以1Hz闪烁；再按下SB1按钮，主站、从站二PLC输出点的通信测试灯2秒后熄灭，第一种通信测试完成。（2）触摸屏与三台PLC之间通信测试在触摸屏测试框输入（AA），触摸屏通讯测试界面上显示“主站正在测试”，主站PLC输出点的通信测试灯和触摸屏上的主站指示灯同时以1Hz闪烁，闪烁3秒后同时变为常亮，触摸屏通讯测试界面上显示“主站通讯正常”；在触摸屏测试框输入（BB），触摸屏通讯测试界面上显示“从站一正在测试”，主站指示灯和输出点的通信测试灯保持常亮、从站一PLC输出点的通信测试灯和触摸屏上的从站一的指示灯以1Hz闪烁，闪烁3秒后同时变为常亮，触摸屏通讯测试界面上显示“从站一通讯正常”；在触摸屏测试框输入（CC），触摸屏通讯测试界面上显示“从站二正在测试”，主站和从站一指示灯和输出点的通信测试灯保持常亮、从站二PLC输出点的通信测试灯和触摸屏上的从站二的指示灯以1Hz闪烁，闪烁3秒后同时变为常亮，触摸屏通讯测试界面上显示“从站二通讯正常”；在触摸屏测试框输入（DD），所有输出点的通信测试灯和触摸屏上的指示灯以1Hz闪烁；3秒后所有通信测试灯熄灭，触摸屏通讯测试界面上显示“全部通讯正常”。此外，在通讯测试过程中，断开触摸屏与PLC的连接线，触摸屏通讯测试界面上显示“通讯中断，请检查网络连接！”。测试完成后，所有通信正常，按下“返回首页界面”按钮将触摸屏切换至首页界面，模式指示灯HL1熄灭。2、设备调试模式当SA2位于左档位时且进入设备调试模式后，触摸屏出现调试画面，如图5所示。通过点击下拉框，随意选择需调试的电机，并当前电机指示灯亮，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5 设备调试模式界面（1）打码电机M1调试过程按下启动按钮SB1后，打码电机低速运行6秒后停止，再次按下启动按钮SB1后，高速运行4秒，打码电机M1调试结束。M1电机调试过程中，HL1以1Hz闪烁。（2）上色喷涂电机M2调试过程按下启动按钮SB1后，上色喷涂电机启动运行4秒后停止，上色喷涂电机M2调试结束。M2电机调试过程中，HL1长亮。（3）传送带电机（变频电机）M3调试过程按下SB1按钮，M3电动机以15Hz启动，再按下SB1按钮M3电动机30Hz运行，再按下SB1按钮M3电动机40Hz运行，再按下SB1按钮M3电动机50Hz运行，按下停止按钮SB2，M3停止。运行过程中按下停止按钮SB2，M3立即停止（调试没有结束），调试需重新启动。M3电机调试过程中，HL2以1Hz闪烁。（4）热封滚轮电机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，4次循环工作后自动停止。可随时按下SB2停止（调试没有结束），调试需重新启动。电机M4调试过程中，HL2长亮。（5）上色喷涂进给电机（伺服电机）M5调试过程上色喷涂进给电机结构示意图如图6所示。初始状态断电手动调节回原点SQ1，按下SB1按钮，上色喷涂电机M5正转向左移动，当SQ2检测到信号时，停止旋转，停2秒后，电机M5反转右移，当SQ1检测到信号时，停止旋转，停2秒后，又向正转左移动至SQ3后停2秒，电机M5反转右移回原点，至此上色喷涂电机M5调试结束。M5电机调试过程中，M5电机正转和反转转速均为1圈/秒，HL1和HL2同时以2Hz闪烁。图6取料小车水平移动示意图所有电机（M1～M5）调试完成后将自动返回首页界面。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。3、自动运行模式当所有电机（M1-M5）都未运行时，将SA1切换到右档位，同时进入触摸屏自动运行模式界面，触摸屏自动运行界面可如图7所示，触摸屏画面主要包含：各个电机的工作状态指示灯、按钮、设置加工参数、当日生产数量（停止或失电时都不会被清零）等信息。完成加工后，只能返回到首页界面。图7自动运行模式界面自动运行模式时初始状态：上色喷涂进给电机在原点SQ1、传送带上各检测点（SB3～SB6）常开、所有电机（M1～M5）停止等。加工过程按下列顺序执行。（1）设置加工数量后，按下启动按钮SB1，设备运行指示灯HL3闪烁等待放入工件（0.5Hz），当入料传感器（SB3）检测到A点传送带上有标签工件，则HL3长亮，设备开始加工过程，M3电机正转启动，以50Hz运行，带动传送带上的工件移动。（2）当工件移动到达B点（由SB4给出信号）后M3电机变换成15Hz正转运行，同时打码电机M1高速正转，4秒后变为低速正转，4秒后打码电机M1停止（代表第一次打码结束）；传送带立即以30Hz反转，传送工件重新回到B点，M3电机变换成15Hz正转运行，打码机进行第二次打码，同样先高速正转4秒后变为低速正转，4秒后打码电机M1停止。（3）两次打码结束后，传送带继续以50Hz前行，当工件移动到达C点（由SB5给出信号）后开始上色，传送带降为15Hz正转运行；先上色喷涂进给电机M5以3圈/秒速度从原点前进SQ2，此时上色电机M2启动运行；再以2圈/秒速度进给至SQ3位置后停止，3秒后M5反转以3圈/秒速度进给SQ2，上色电机M2停止运行，M5反转以1圈/秒速度回到原点，上色工作结束。（4）上色工作结束后，传送带继续以50Hz前行，同时开启热封滚轮加热（HL3代表加热动作），当工件移动到达D点（由SB6给出信号）后先检测滚轮温度（温度控制器+热电阻Pt100），温度超过30℃开始热封（否则传送带停止运行），传送带以15Hz正转运行，同时热封滚轮电机M4运行2秒→停2秒，循环3次后热封结束。至此一个标签加工完成。（5）一个标签加工结束后，才能重新在入料口（A点）放入下一个标签工件，循环运行。在运行中按下停止按钮SB2后，设备将完成当前工件的加工后停止，同时HL3熄灭。在运行中按下急停按钮后，各动作立即停止（人工取走标签后），设备重新启动开始运行。4、非正常情况处理当上色喷涂进给电机M5出现越程（左、右超行程位置开关分别为两侧微动开关SQ4、SQ5），伺服系统自动锁住，并在触摸屏自动弹出报警画面“报警画面，设备越程”，解除报警后，系统重新从原点初始态启动。当工件移动到达D点（由SB6给出信号），10秒内检测滚轮温度未超过30℃，10秒后自动弹出报警画面“加热器损坏，请检查设备”，手动关闭窗口后再次自动进入10秒温度检测。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伺服电机场次号：