中职“通信与控制系统集成与维护”赛项样题-第一阶段-竞赛任务书

2022年山东省

“通信与控制系统集成与维护”赛项

第一阶段

竞赛任务书

样题

工位_______________

●任务结果以竞赛答题卡结论为准，写在任务书上无效。

2022年山东省“通信与控制系统集成与维护”赛项第一阶段竞赛任务书-样题

（1）任务书下发后应仔细检查，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4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，竞赛试卷和提交结果作废，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，竞赛试卷和提交结果作废，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，竞赛提交结果作废，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，可根据现场情况和赛项规程给予酌情扣分。

（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，裁判长按照赛项规程扣减相应分数。情节严重的取消竞赛资格，竞赛

成绩记为零分。

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特别注意：

●比赛所用U盘根目录下包括2个文件夹：“竞赛资料”、“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“竞赛资

料”文件夹中。

●竞赛答题卡完成后，需要填写对应工位号，再转化为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、未填写工位号或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或mp4,

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。要求选手在计算机

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。

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模块一系统安装部署（170分）

（一）系统设备安装、内部配线（120分）

根据提供的“技术平台接线图”，完成导轨、PLC（可编程逻辑控制器）、

EMAM06模拟量模块、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.竞赛结束前，确保线槽盖好。

（二）功能调试（50分）

1.使用“STEP7-MicroWINSMART”编程软件把U盘根目录“竞赛资料\模

块一”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

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交资料\模块一”中，并将此图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.docx”

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“竞赛资料\模块一”中的“HMI测试程序.emtp”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\模块一”中，并将此

图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.docx”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

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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/有烟雾状态用“1”表示，风机

停转/照明灯熄灭/报警灯熄灭/无烟雾状态用“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////

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模块二通信配置及调试（130分）

（一）平台网络配置（10分）

1.无线路由器的配置

★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

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.docx”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：ZZ_TXKZ_99，

1Wi-Fi名称ZZ_TXKZ_工位号

工位号<10时，十位用0填充

去掉“不加密”勾选框，然后自行设置

2Wi-Fi密码8位数字和字母组成

密码（长度<=10位）

3频段带宽20MHz

地址池开始地址：176.128.工位号.110

4DHCP服务器

地址池结束地址：176.128.工位号.200

5IP地址176.128.工位号.9999号工位：9

2.平台局域网搭建

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。

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将控制中心“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IP无线地址”；将控制中心“网络连接详细信息”窗口进行截图，图片命

名为“图2-4-控制中心IP有线地址”；将树莓派（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”；用STEP

7-MicroWINSMART软件搜索PLC，将包含PLCIP地址界面进行截图，图片命名为

“图2-7-PLCIP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IP地址”，存放到U盘根目录“提交资料\模块二”中，并将

图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.docx”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

设备设备接口IP地址备注

控制中心WIFI176.128.工位号.3

控制中心网线192.168.3.2

列控中心WIFI176.128.工位号.4

附加电脑WIFI176.128.工位号.5

PLC网线00

人机交互网线01

3.网络通信测试

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\模块二”中，并将

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图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.docx”指定位置。（要求将命令

提示符整个窗口截图）

（二）智能终端配置（10分）

对智能终端控制器进行配置（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node-red界面上进行轨道电路通信、列车

通信、服务器通信配置，并进行拍照截图，命名为“图2-11-轨道电路通信”、

“图2-12-列车通信”、“图2-13-服务器通信”；在控制中心计算机上对连接成

功界面截图，命名为“图2-14-连接成功”。四张图片存放到U盘根目录“提交

资料\模块二”中，并将图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.docx”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/dev/COM49600//

列车通信/dev/COM5115200//

服务器通信//自行设置8080

（三）典型通信系统调试（90分）

背景：某车站包含智能温控系统，新风室和回风室安装有管道温湿度传感器，

以监测室外新风和车站内的温度以及湿度。车站同时包含智能照明系统，系统包

括光线感应器、照明设备等。利用智能温控系统和智能照明系统可以实现对车站

环境状态的智能控制，使得车站环境始终处于较为舒适的环境之中，并最终实现

节能减排的目的。（管道温湿度传感器一般安装在新风室和回风室的墙壁上）

智能照明控制系统根据运营时段和自然光照强度对站厅层照明设备进行自

动控制，用485模块D1-D4指示灯模拟站厅层照明设备。在每天高峰运营时段，

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车站的客流量比较大，站厅层照明设备全部开启；在一般运营时段，比较光照强

度传感器数据与系统预设值422Lux，现场实际光照强度值低于预设值时自动开启

D1-D4照明设备，现场实际光照强度值高于预设值时只开启D1-D3照明设备；在

每天停运前，需要清扫公共区，进入清扫模式后只打开D1照明设备；在深夜，

车站进入停运状态，所有照明设备关闭，即D1-D4熄灭。

智能温控系统采用滞回控制功能，当回风室温度高于预设值32℃时，新风系

统开始送风，以达到降温的效果，当回风室温度低于预设值31℃时，新风系统停

止送风。现场可以用提供的小风扇对温湿度芯片进行降温。（假设，室外新风温

度小于30℃）

图2.1485模块

任务：实现智能照明系统和智能温控系统功能。主控制台电脑作为车站监控

室，负责通过USB转485线与485模块进行数据通信；附加电脑作为监控中心，

通过网络与车站监控室（主控制台电脑）进行通信。通信协议详见U盘根目录“竞

赛资料\模块二\RS485模块通讯协议用户版.pdf”文件；相关软件详见U盘根目

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录“竞赛资料\模块二”。注意：本题中涉及的通信接口为“通信485”接口；涉

及的串口调试助手必须使用“竞赛资料\模块二”中提供的。

1.配置与连接485模块

车站监控室用USB转485通信线连接485模块，打开串口调试助手。利用拨

码开关设定模块地址为0x0003，波特率为9600。然后发送建立通信协议，建立

通信成功后，模块会回复字符“MCU-OK”。将包含串口信息、发送数据和模块回

复数据（字符）的串口助手界面进行截图，图片命名为“图2-15-建立通信”，并

将图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.docx”指定位置。

2.数据获取

利用串口助手给模块发送数据获取指令，发送成功后，模块会每隔1S自动

发送当前温度、湿度、光照数据、新风系统打开状态(ON/OFF/NUL)，数据为字符

形式，每种数据之间以逗号隔开。将数据获取成功后的串口助手界面进行截图，

图片命名为“图2-16-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.docx”指定位置。

3.智能光照系统

（1）高峰运营时段

给485模块发送进入高峰运营时段指令，站厅层四个公共区照明全部开启，

模块D1-D4指示灯全亮。

（2）一般运营时段

给485模块发送进入一般运营时段指令，并设置预设值422Lux。当遮住光

线感应器，自然光低于422Lux时，站厅层四个公共区照明全部开启，模块D1-D4

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指示灯全亮；当不遮挡光线感应器时，自然光高于422Lux，打开D1-D3指示灯。

（可使用usb小灯对光线感应器进行照射）

（3）清扫模式

给485模块发送进入清扫模式指令，此时只打开D1指示灯。

（4）停运状态

给485模块发送进入停运状态指令，此时所有灯具关闭，即D1-D4熄灭。

将以上高峰运营时段、一般运营时段、清扫模式、停运状态四个功能进行演

示，并用摄像头进行录像，将视频命名为“视频2-1-智能光照系统功能演示”保

存于U盘根目录“提交资料\模块二”中。

4.智能温控系统

（1）设定滞回控制预设值

给485模块发送设定滞回控制预设值指令，上限值32℃，下限值31℃。

（2）滞回控制开关

给485模块发送开启滞回控制指令，当开关打开时，滞回控制预设值有效，

新风系统打开状态(ON/OFF)才能生效，否则为“NUL”字样。用手按住温湿度传

感器，模拟温度上升，当温度大于32℃时，模块返回数据中新风系统打开状态变

为ON，把手从温湿度传感器上拿开，模拟温度下降，当温度小于31℃时，模块

返回数据中新风系统打开状态变为OFF。（可使用小风扇对温湿度传感器进行降

温）

将以上设定滞回控制预设值、滞回控制开关功能进行演示，并用摄像头进行

录像，将视频命名为“视频2-2-智能温控系统功能演示”保存于U盘根目录“提

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交资料\模块二”中。（如无法改变模块温度到31℃以下或32℃以上，也可自行

设置上限值和下限值以实现滞回控制功能要求）

（四）通信拓扑图绘制（20分）

U盘根目录“竞赛资料\模块二\通信拓扑图绘制”目录下有设备图片，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

（1）通信拓扑图

根据U盘根目录“竞赛资料\模块二\CAN通信\CAN通信网络规则要求说

明.pdf”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2-17-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.docx”指定位置。

（2）设计（配置）方案

根据U盘根目录“竞赛资料\模块二\CAN通信\CAN通信网络规则要求说

明.pdf”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.docx”指定位置填写。

2.通信网络一

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，

轨道电路相应区段信号机变为绿灯，绘制控制中心、无线路由器、列控中心、点

阵屏、轨道电路的无线通信网络拓扑图。Wifi和短距离无线通信Zigbee划线时采

用虚线连线，箭头需标注出允许进站的传送方向，无粗细要求，并在线上标注通

信方式。485通信属于差分信号传输，具有A，B两根信号线，划线时采用实线

连线，A线和B线均需要标注信号机变灯数据传输方向，且A线为红色，B线为

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黑色，无粗细要求。将此拓扑图截图，命名为“图2-18-通信网络一拓扑”，并将

图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.docx”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

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

2.3所示。

图2.3A和B设备通信示意图

3.通信网络二

假设控制中心通过无线获取列控中心传来的变灯和列车位置数据，同时控制

中心通过串口给PLC发送查询温湿度和车门状态指令，波特率115200。人机交互

界面、PLC、控制中心通过网线连接到交换机。人机交互界面通过有线网络获取

PLC中各个寄存器的状态，控制中心可以通过有线网络监控PLC和人机交互界面

实时状态。绘制PLC、控制中心、人机交互界面、列控中心、交换机、无线路由

器网络拓扑图。将此拓扑图截图，划线时采用实线连线，无箭头要求，无粗细要

求，并在线上标注通信方式（串口、WIFI、网络），串口需标注通信波特率，命

名为“图2-19-通信网络二拓扑”，并将图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛

答题卡.docx”指定位置。

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模块三故障检测与维修（150分）

（一）硬件故障检测与处理（120分）

1．轨道继电器电路板焊接

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

（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

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

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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》中的②③功能进行依次连续演示，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。

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）射频标签检测与处理（30分）

轨道电路分为八个区段，每个区段配备一个应答器（射频标签），用于存储

当前区段相关信息，如下图3.1所示。运行列车从左至右进行区间行驶，当列车

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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3.2所示，本图片显示的信息为列车位于区段1位置。

图3.1轨道电路区段及应答器

图3.2列车区间行驶模式下LCD界面

应答器配置模块如图3.3所示，可用于检测、修改应答器中相关信息。

图3.3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及通信协议如表3.2所示。

校验为从数组的第1个元素到第5个元素求和的值取低8位再取反，第1个元素到第

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5个元素数据在下表中已标黄。限速数据均为十进制。数组第5个元素中，保留位

默认为0，如果有相应特殊指令，则对应位置为1，否则为0。

表3.2轨道区段应答器状态信息及通信协议

应答器数据存储含义

名称帧头编号区段最固定道固定道命令校帧尾

（区高限速岔直轨岔侧轨验

段）值限速限速

01234567

FB100101高4位低4位

FB100302

列列

VB10010325、35、

扣跳临车车

VB10030450、0、0、

0xCC保保保车停时位通0xFF

FB10050555、50km/h25km/h

留留留命命限置信

VB10050680km/h

令令速校升

FB100707

准级

FB100908

图3.4某地区站场图

上图所示为某地区站场图，表3.2中“应答器名称”一栏为编号（区段）01-08

的应答器。VB为有源应答器，用于存储最高限速、固定限速、扣车、跳停、临

时限速、列车位置校准、通信升级等信息；FB为无源应答器，用于存储最高限速、

固定限速数据、列车位置校准。应答器在图中已标出（红色字体），所有应答器

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均位于下行轨道上。固定道岔直轨限速和固定道岔侧轨限速值和道岔型号有关，

此线路采用的型号要求所有无源应答器和有源应答器的固定道岔直轨通过限速

为50km/h，固定道岔侧轨限速为25km/h。

FB+FB+VB排列时，组合中的VB有源应答器应包含列车通信升级命令，其他

情况VB有源应答器不包含升级命令。当列车通过任意应答器时，应答器会向中

心通信，表示此列车已处于该轨道区段，保证列车行驶安全。当通过顺位第二应

答器时，用于判定列车运行方向（根据列车读取不同位置应答器对应的时间，可

得知列车开行方向），当判断列车开行方向与运营规定的方向相同时，满足列车

升级条件。此时如果顺位第三应答器为有源应答器此时，列车可升级。如不是有

源应答器，需继续运行直到通过有源应答器列车才能升级。

扣车和跳停命令为互锁关系，当扣车命令有效时，跳停命令失效。VB1005

所在区段需要扣车操作，VB1001和VB1003需要跳停操作。

因为VB1003后要经过弯道，临时限速指令有效，其余VB有源应答器临时限

速指令无效。弯道半径为1500米，为了防止列车脱轨，要求区段最高限速值为

55km/h。FB1001、FB1003、VB1001、FB1005区段最高限速为80km/h；VB1005、

FB1007、FB1009因为要经过道岔，区段最高限速值为50km/h。

1．建立通信

将应答器配置模块与上位机连接，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，无校验，波特率未知，借助串口调试助手，发送十六进制

数据CC0000000000FFFF测试出应答器配置模块与上位机通信的波特率，当波

特率符合要求时，模块会回复字符串“MCU-OK”。将测试结果填写至U盘根目录

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“提交资料\竞赛答题卡.docx”指定位置。（注意：只有建立通信成功后，才可读

取写入应答器数据，否则刷卡不会伴有“滴”的提示声）

2．数据写入与信息验证

利用串口调试助手，参看表3.2内容和试题背景，完成对编号（区段）1-8

应答器状态信息的写入。（注意：只有建立通信成功后才可进行数据写入与信息

验证，写入成功应答器会自动回复字符串“Write-OK”）

利用U盘根目录“竞赛资料\模块三\应答器查询软件(2021年国赛版).exe”，

配置正确的串口号，利用“1.建立通信”中测试的波特率，完成对区段1-8应答

器状态信息的读取。

选手打开串口，将区段1-8应答器依次读取，软件界面依次显示出所有区段

信息，将包含区段1-8信息的软件界面截图，以“图3-5-射频标签检测处理”命

名，存放到U盘根目录“提交资料\模块三”中，并粘贴至U盘根目录“提交资

料\竞赛答题卡.docx”指定位置。

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模块四控制系统应用设计（150分）

（一）综合监控应用设计（20分）

1.PLC时序图绘制

（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

某送料小车工作示意图如图所示。小车由电动机拖动，电动机正转时小车前

进；而电动机反转时小车后退。小车初始位置如图所示。通电时按下启动按钮自

检所处位置，如不在A点则自动后退，到达A点后自检是否已装满料，如车内料

不满则自动装料，入料已满则等待10秒后前行。小车具体工作过程如下：

①当按下启动按钮小车后退至A（SQ1）点，停止，并开始自动装料。装料

达一定量后自动停止装料（装料用时约10秒），然后小车自动前进。

②小车前进过程自动撒料，到B(SQ2)点小车撒完料，自动后退。

③小车后退至A（SQ1）点又开始装料，如此自动循环。

④运行过程中按下停止按钮，小车立即停止。

注：不考虑如何装料与撒料的过程。

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I/O分配如下表所示：

输入信号信号元件及作用

I0.0SB1：启动控制

I0.1SB2：停止控制

I0.2SQ1：后限位控制

I0.3SQ2：前限位控制

输出信号控制对象及作用

Q0.1KM1：电机前进

Q0.2KM2：电机后退

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）。

（二）智能农业大棚管理系统设计（80分）

甲方为乙方设计智能农业大棚管理系统用于对8个农业大棚进行管理，并将

信息汇总至控制室的人机交互界面。每个大棚分别种植了不同种类的果蔬。可在

控制室对农业大棚实现远程控制管理。可实现参观采摘与作物管理功能。其中游

客参观采摘主要在人机交互界面实现，员工种植管理在树莓派和人机交互界面都

可实现。编写相关程序，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\智能农业大棚管理系统演示视频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。

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系统登录主界面如图4.0所示。主界面右上角为5色星大赛标识，长按此标

识5秒可进入系统锁定界面进行设置。主界面右下方实时显示当前年月日时分秒。

点击“参观采摘”或“作物管理”按钮，可进入对应界面页面，其中点击“作物

管理”按钮需输入管理员密码（111）方可进入。

图4.0系统登录页面

长按5色星大赛标识5秒，进入如图4.1系统锁定设置界面。此界面可设置两个

时间节点，到达时间节点后系统不论处于任何状态均自动锁定，无法进行任何操

作，如图4.2系统锁定界面所示。只有输入甲方提供的一期密码或二期密码（此

密码请选手自主设置）后才可解锁。此界面为甲方保护设计，以防为乙方提供系

统后，乙方不按合同规定日期要求分期付款。如此界面时间节点设置成0，则系

统不锁定。请将此分期付款系统锁定设计视频录制，并以“视频4-1-PLC分期付

款系统锁定设计”保存至U盘根目录“提交资料\任务四”。

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图4.1系统锁定设置界面

图4.2系统锁定界面

（1）系统登录界面中点击“参观采摘”按钮，系统进入如图4.3参观采摘界

面。界面中有“游客参观”、“游客采摘”、“员工采摘”、“商店购买”等按

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钮。右下方实时显示当前年月日时分秒，左下方点击首页按钮后可回到图4.0系

统登录界面。

图4.3参观采摘界面

①参观采摘界面中点击“游客参观”按钮后，进入如图4.4游客参观界面。

界面左上方为返回上级界面按钮图标，右上方为游客参观倒计时（倒计时固定为

2分钟），倒计时清零后自动返回到参观采摘界面，倒计时下方为加时按钮及密

码，输入加时密码333，点击加时按钮，游客观赏倒计时可增加一分钟，若密码

非333，则加时按钮操作无反应。通过运行轨道电路小车的所处区段位置来对应

八种水果的大棚的显示界面，小车区段及对应大棚表格如下：

大棚名称对应区段

苹果大棚区段1

香蕉大棚区段2

火龙果大棚区段3

西红柿大棚区段4

黄瓜大棚区段5

茄子大棚区段6

土豆大棚区段7

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西瓜大棚区段8

小车在每个区段停留1s后显示文字即将进入***种植区域......，2s后弹出窗

口，显示作物环境介绍，右方显示其生长环境温湿度和光照，当环境温度高于作

物适宜温度最高值时，散热风扇开启。如图4.5作物介绍，蔬菜水果环境介绍详

见YooDao\任务四\素材。小车运行到某一区段时，对应轨道电路指示灯由绿灯转

红灯闪烁，3S之后红灯常亮。将本功能以“视频4-2-PLC游客参观设计”命名，

保存至U盘根目录“提交资料\任务四\应用设计”中。

图4.4游客参观界面

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图4.5作物介绍

②参观采摘界面中点击“游客采摘”按钮，进入游客采摘并购买界面。如

图4.6游客采摘购买界面，游客可以自行设定采摘kg或个数并进行购买，按照对

应价格结算。点击离开按钮，当前界面会自动关闭，并返回上级界面。点击结算

按钮弹出付款窗口，付款窗口如图4.7付款界面，点击确认付款，弹出图4.8交

易成功界面。将本功能以“视频4-3-PLC游客采摘设计”命名，保存至U盘根目

录“提交资料\任务四\应用设计”中。

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图4.6游客采摘购买界面

图4.7付款界面

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图4.8交易成功界面

③参观采摘界面中点击“员工采摘”按钮，进入图4.9员工采摘界面。采摘

界面进入时需要输入密码111，密码正确后方可进入，进入员工采摘面后，各类

蔬菜水果下方可输入采摘的kg或个数，点击入库按钮，进入图4.10入库成功界

面入库完成。点击离开按钮，当前界面会自动关闭，并返回上级界面。将本功能

以“视频4-4-PLC员工采摘设计”命名，保存至U盘根目录“提交资料\任务四\

应用设计”中。（每种作物请选手以自己工位号数量采摘并入库）

图4.9员工采摘界面

图4.10入库成功界面

④参观采摘界面中点击“商店购买”按钮，进入图4.11商店界面。初始状

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态库存为零，商店库存=员工采摘数量，游客在商店购买商品打九折，并且成功

购买后库存会随之购买数量减少，总消费精确到第三位小数值。付款界面如图

4.12，点击确认付款按钮，弹出交易成功界面；再点击关闭按钮，复位交易成功

界面以及付款界面。交易成功界面如图4.13交易成功页面。点击离开按钮，当前

界面会自动关闭，并返回上级界面。将本功能以“视频4-5-PLC商店购买设计”

命名，保存至U盘根目录“提交资料\任务四\应用设计”中。注：视频录制购买

时请选手任选2种作物，以自己工位号数量购买。

图4.11商店界面

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图4.12付费界面

图4.13交易成功页面

（2）系统登录界面中点击“作物管理”按钮，并输入密码（密码为111）后，

进入图4.14作物管理界面。界面中需包含作物环境温度、湿度、光照等实时数

据。界面需有手动按钮可直接开启/关闭散热、取暖、灌溉等功能。点击取暖按

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钮则加热灯（照明灯代替）开启，再次点击加热灯（照明灯代替）关闭；点击散

热按钮则风扇开启，再次点击风扇关闭；点击灌溉按钮则报警灯闪烁，再次点击

报警灯熄灭。界面还可模拟环境进行温度与湿度的升降功能：如大棚温度高于作

物适宜生长温度，则风扇自动开启；如大棚温度低于作物适宜生长温度，则加热

灯（照明灯代替）自动开启；如果大棚湿度低于作物适宜生长湿度，则灌溉功能

开启（报警灯闪烁）。以上温度或湿度到达适宜区间后对应相关设备自动停止工

作。将本功能以“视频4-6-PLC作物管理设计”命名，保存至U盘根目录“提交

资料\任务四\应用设计”中。

图4.14作物