全國(guó)職業(yè)院校技能大賽競(jìng)賽任務(wù)書(shū)賽題四賽項(xiàng)名稱：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護(hù)英文名稱：IntelligentControlandMaintenanceofIndustrialNetworks賽項(xiàng)組別：高等職業(yè)教育（學(xué)生賽）賽項(xiàng)編號(hào)：GZ0162023年全國(guó)職業(yè)院校技能大賽高職組“工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護(hù)”賽項(xiàng)（學(xué)生賽）賽題四選手須知：1.任務(wù)書(shū)共12頁(yè)，如出現(xiàn)任務(wù)書(shū)缺頁(yè)、字跡不清等問(wèn)題，請(qǐng)及時(shí)向裁判申請(qǐng)更換任務(wù)書(shū)。2.競(jìng)賽過(guò)程配有兩臺(tái)編程計(jì)算機(jī)，參考資料（使用手冊(cè)、使用說(shuō)明書(shū)、IO變量表）以.pdf格式放置在“E:\參考資料”文件夾下。3.參賽團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)在6小時(shí)內(nèi)完成任務(wù)書(shū)規(guī)定內(nèi)容；選手在競(jìng)賽過(guò)程中創(chuàng)建的程序文件必須存儲(chǔ)到“D:\賽位號(hào)”文件夾下，未存儲(chǔ)到指定位置的運(yùn)行記錄或程序文件均不予給分。4.選手提交的試卷不得出現(xiàn)學(xué)校、姓名等與身份有關(guān)的信息，否則成績(jī)無(wú)效。5.每一個(gè)任務(wù)的初始狀態(tài)和具體測(cè)試要求根據(jù)評(píng)判要求在開(kāi)賽時(shí)、任務(wù)評(píng)分前或任務(wù)評(píng)分時(shí)給定。6.在完成任務(wù)過(guò)程中，請(qǐng)及時(shí)保存程序及數(shù)據(jù)。競(jìng)賽場(chǎng)次：第場(chǎng)賽位號(hào)：第號(hào)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制的農(nóng)產(chǎn)品外觀質(zhì)量自動(dòng)分揀一、平臺(tái)概述本比賽項(xiàng)目需通過(guò)物理平臺(tái)達(dá)成考察目標(biāo)，平臺(tái)為一條簡(jiǎn)易工業(yè)網(wǎng)絡(luò)零部件裝配檢測(cè)生產(chǎn)線。整個(gè)生產(chǎn)線系統(tǒng)由四部分構(gòu)成：工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)工作站、控制系統(tǒng)單元和感知執(zhí)行單元，每個(gè)部分均配有通信系統(tǒng)接口，組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)線的互聯(lián)互通?，F(xiàn)場(chǎng)感知執(zhí)行單元配有人機(jī)交互模塊（觸摸屏），并應(yīng)配有無(wú)線通信接口（如WIFI、FRID）或生物信息識(shí)別功能，可實(shí)現(xiàn)身份驗(yàn)證，保證系統(tǒng)安全和產(chǎn)品信息溯源。生產(chǎn)線軟件系統(tǒng)包括用于生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制架構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)仿真軟件和生產(chǎn)管理（MES）系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)單元集成包括PLC、變頻器、伺服控制器、中間繼電器等電氣部件；感知執(zhí)行單元包括各種傳感器、執(zhí)行部件、現(xiàn)場(chǎng)觸摸控制屏、顯示屏和物料倉(cāng)等，集成于一個(gè)平臺(tái)上，用于模仿生產(chǎn)制造車(chē)間現(xiàn)實(shí)環(huán)境。各類(lèi)傳感器用于感知監(jiān)測(cè)物理量的狀態(tài)，為系統(tǒng)決策與執(zhí)行提供信息；各執(zhí)行部件執(zhí)行系統(tǒng)的控制命令，完成既定的動(dòng)作。送料B中的工件內(nèi)部植入FRID芯片，便于產(chǎn)品質(zhì)量溯源，送料A、B模塊均采用氣缸推送方式，外觀缺陷檢測(cè)采用視覺(jué)檢測(cè)，成品搬移采用三軸線性運(yùn)動(dòng)抓取機(jī)構(gòu)。該系統(tǒng)能夠完成送料、裝配、尺寸（高度）檢測(cè)和分揀、外觀（視覺(jué)顏色、缺陷）檢測(cè)分揀、FRID產(chǎn)品信息錄入、合格成品搬移入庫(kù)等功能。整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程在生產(chǎn)管理（MES）系統(tǒng)監(jiān)控下自動(dòng)完成。生產(chǎn)線流程如圖1所示。圖1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)零部件裝配檢測(cè)生產(chǎn)線流程二、任務(wù)要求根據(jù)任務(wù)書(shū)功能要求進(jìn)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，完成后填寫(xiě)設(shè)備選型設(shè)計(jì)表，同時(shí)編寫(xiě)技術(shù)論證報(bào)告，保存到“D:\賽位號(hào)”?？傮w任務(wù)是設(shè)計(jì)并利用現(xiàn)場(chǎng)提供設(shè)備組網(wǎng)完成一個(gè)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制下的柑橘外觀質(zhì)量自動(dòng)檢測(cè)分揀系統(tǒng)，其中柑橘采用塑料制品模擬件。分項(xiàng)任務(wù)如下：（1）采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制架構(gòu)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)能完成所要求功能的系統(tǒng)；（2）采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制仿真軟件調(diào)試仿真設(shè)計(jì)的系統(tǒng)；（3）采用現(xiàn)場(chǎng)各模塊組網(wǎng)、編程，實(shí)現(xiàn)要求的功能；（4）編寫(xiě)《競(jìng)賽總結(jié)》，保存到“D:\賽位號(hào)”。具體要求如下：EQ\o\ac(○,1)通過(guò)啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)觸摸控制器，自動(dòng)錄入操作者信息，系統(tǒng)自檢、待機(jī)；EQ\o\ac(○,2)根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，通過(guò)MES系統(tǒng)下達(dá)生產(chǎn)指令，啟動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行；EQ\o\ac(○,3)柑橘通過(guò)送料模塊A和B輪流進(jìn)行自動(dòng)上料，并由輸送帶送至視覺(jué)檢測(cè)位置；EQ\o\ac(○,4)視覺(jué)檢測(cè)完成兩個(gè)檢測(cè)任務(wù)，一是缺陷檢測(cè)、二是尺寸測(cè)量；EQ\o\ac(○,5)視覺(jué)檢測(cè)后，柑橘通過(guò)輸送帶至待搬移位置；EQ\o\ac(○,6)將成品依次擺放的指定位置。搬移過(guò)程中，分別將合格大號(hào)柑橘放置在九宮倉(cāng)庫(kù)ABC位置，合格小號(hào)柑橘放置在GHI位置。EQ\o\ac(○,7)生產(chǎn)信息能夠顯示于大屏之上；三、競(jìng)賽內(nèi)容模塊一：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護(hù)系統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)任務(wù)1：系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)根據(jù)任務(wù)需求設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案，填寫(xiě)設(shè)計(jì)方案要素表，包括主要元件的選型、功能描述和位置布局，完成后填寫(xiě)設(shè)備選型設(shè)計(jì)表。表1系統(tǒng)元器件選型設(shè)計(jì)表序號(hào)設(shè)備名稱選用型號(hào)功能描述位置布局任務(wù)2：繪制拓?fù)鋱D（1）采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行繪制，包括根據(jù)設(shè)計(jì)方案中確定的設(shè)備進(jìn)行選型、組網(wǎng)，完成虛擬系統(tǒng)的搭建。（2）使用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)拓?fù)鋱D，完成智能生產(chǎn)系統(tǒng)的邊緣層，包括設(shè)備層、控制層、數(shù)據(jù)接入層），應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層的繪制。同時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D中標(biāo)注各設(shè)備之間所采用的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊總線，不同工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊總線采用不同顏色線條標(biāo)注。并將繪制的文件保存。任務(wù)3：配置IP地址表根據(jù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)遠(yuǎn)程服務(wù)器，工作站運(yùn)維計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)管理網(wǎng)絡(luò)中主控PLC、觸摸屏，生產(chǎn)線PLC、伺服驅(qū)動(dòng)器、掃碼器和搬移機(jī)械裝置等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備IP地址進(jìn)行規(guī)劃和分配。表2系統(tǒng)IP地址分配表序號(hào)設(shè)備名稱IP地址12345678910任務(wù)4：網(wǎng)絡(luò)控制虛擬系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)與調(diào)試（1）虛擬系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)采用虛擬仿真編程軟件，并對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行編程，其中包括根據(jù)功能進(jìn)行對(duì)象、信號(hào)定義，并將信號(hào)映射到PLC中；編寫(xiě)PLC程序?qū)⑿盘?hào)映射到仿真軟件中，完成相關(guān)設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行；編寫(xiě)PLC和HMI程序，實(shí)現(xiàn)在HMI中下發(fā)數(shù)據(jù)到PLC，實(shí)現(xiàn)相關(guān)設(shè)備模擬自動(dòng)運(yùn)行，等等。同時(shí)還要求：EQ\o\ac(○,1)打開(kāi)設(shè)備模型庫(kù)，調(diào)用與實(shí)物機(jī)構(gòu)相同的設(shè)備模型；EQ\o\ac(○,2)將調(diào)用的設(shè)備設(shè)置在安裝位置，與設(shè)計(jì)方案中布局圖安裝位置相同；EQ\o\ac(○,3)設(shè)置各設(shè)備仿真模型的屬性，并進(jìn)行輸入輸出IO點(diǎn)關(guān)聯(lián)，虛擬關(guān)聯(lián)應(yīng)對(duì)應(yīng)實(shí)際PLC等設(shè)備的輸入輸出連接點(diǎn)。（2）虛擬系統(tǒng)仿真調(diào)試在虛擬仿真編程開(kāi)發(fā)環(huán)境中完成，要求：EQ\o\ac(○,1)設(shè)置虛擬仿真編程開(kāi)發(fā)環(huán)境的可編程控制器模擬軟件PLCSIM通訊參數(shù)；EQ\o\ac(○,2)通過(guò)通信參數(shù)設(shè)置控制相關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備模型動(dòng)作完成，虛擬設(shè)備模型動(dòng)作應(yīng)與實(shí)際設(shè)備的動(dòng)作一致；EQ\o\ac(○,3)控制虛擬部件模型運(yùn)動(dòng)到指定位置，虛擬傳感器模型能夠正確檢測(cè)并輸出信號(hào)給可編程控制器模擬軟件；EQ\o\ac(○,4)在仿真系統(tǒng)中，按照工藝流程，將各部件進(jìn)行聯(lián)機(jī)運(yùn)行。任務(wù)5：物理系統(tǒng)的安裝和組網(wǎng)（1）設(shè)備安裝根據(jù)設(shè)計(jì)方案和仿真結(jié)果進(jìn)行部件或設(shè)備選型，如根據(jù)檢測(cè)物理量選擇相應(yīng)傳感器；根據(jù)要求的氣動(dòng)上料要求，選擇合適的氣動(dòng)執(zhí)行設(shè)備；根據(jù)皮帶傳輸功能要求，選擇相應(yīng)的電機(jī)；根據(jù)任務(wù)書(shū)中的要求視覺(jué)檢測(cè)，選擇滿足需求的視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備，等等，并將這些設(shè)備安裝固定，要求符合相關(guān)電氣施工規(guī)范的國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。（2）系統(tǒng)組網(wǎng)將相關(guān)設(shè)備采用對(duì)應(yīng)的通信接口和線纜進(jìn)行連接，完成系統(tǒng)組網(wǎng)，如電量計(jì)量表采用RS485通信接口進(jìn)行連接；LPC與信息采集單元模擬量輸出端、數(shù)字輸出端、氣動(dòng)部件、電機(jī)部件之間，制作相應(yīng)的連接線纜進(jìn)行組網(wǎng)；同時(shí)，完成ProfiBus、ProfiNet總線的通訊電路連接。安裝過(guò)程中，元部件、設(shè)備安裝，線纜表示和固定、線段壓線等均符合工業(yè)電氣相關(guān)電氣施工規(guī)范的國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。任務(wù)6：網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置和測(cè)試根據(jù)任務(wù)書(shū)要求和設(shè)計(jì)中的要求，需要完成相關(guān)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定，并填寫(xiě)相應(yīng)參數(shù)，使系統(tǒng)能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊測(cè)試，要求：（1）智能電量采集表、變頻器采用RS-485總線與PLC連接，使用Modbus協(xié)議通信（RTU），并填寫(xiě)“RS485通訊參數(shù)設(shè)定表”表格；使用“USB轉(zhuǎn)RS485”將感知設(shè)備總線連接至計(jì)算機(jī)USB口。根據(jù)“通訊參數(shù)設(shè)定表”，使用串口調(diào)試工具檢測(cè)設(shè)備的連通完好性，并保存測(cè)試結(jié)果。（2）PLC之間通信可采用ProfiNet智能輸入輸出方式，根據(jù)設(shè)計(jì)中的要求對(duì)相關(guān)設(shè)備設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)，并填寫(xiě)“ProfiNet通訊參數(shù)設(shè)定表”，使用相關(guān)通用性軟件（設(shè)備廠商提供）將ProfiNet組態(tài)界面的“網(wǎng)絡(luò)視圖”界面和“操作模式-智能設(shè)備通信”界面保存。（3）PLC與遠(yuǎn)程IO模塊1、遠(yuǎn)程IO模塊2、RFID網(wǎng)管控制、伺服驅(qū)動(dòng)等設(shè)備部件之間采用ProfiNet的通訊方式，但要實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程IO模塊2之間通訊，需對(duì)ProfiBus劃分主站模塊和從站模塊，并要求對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行GSD文件添加，并進(jìn)行設(shè)備組態(tài)，設(shè)置相關(guān)屬性參數(shù)；PLC與視覺(jué)系統(tǒng)之間采用TCP/IP的通訊方式，根據(jù)任務(wù)書(shū)要求對(duì)相關(guān)設(shè)備并進(jìn)行設(shè)備組態(tài)，設(shè)置相關(guān)屬性參數(shù)。模塊二：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護(hù)系統(tǒng)調(diào)試人機(jī)交互界面上HMI設(shè)有運(yùn)行和調(diào)試選項(xiàng)，調(diào)試選項(xiàng)包括各工序選項(xiàng)，如包括送料、皮帶傳送、視覺(jué)檢測(cè)與分揀和三軸線性運(yùn)動(dòng)直角搬移機(jī)構(gòu)，還包括可視化單元、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)聯(lián)調(diào)選項(xiàng)，每一個(gè)子選項(xiàng)根據(jù)環(huán)節(jié)設(shè)置子項(xiàng)調(diào)試項(xiàng)目，如送料工序，包括氣缸推料和輸送至檢測(cè)分揀位置，這兩個(gè)部分均要能夠單獨(dú)手動(dòng)調(diào)試，在每一個(gè)環(huán)節(jié)可設(shè)置相關(guān)參數(shù)。聯(lián)調(diào)應(yīng)該在各個(gè)單元完成后進(jìn)行聯(lián)調(diào)。在每項(xiàng)子任務(wù)調(diào)試前，需要編寫(xiě)PLC和HMI程序（可在仿真程序的基礎(chǔ)上修改），通過(guò)操作HMI控制自動(dòng)供料單元、安裝單元、檢測(cè)分揀單元和搬移單元的手動(dòng)和自動(dòng)運(yùn)行。任務(wù)1：網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試（1）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上電后，判定各設(shè)備指示器是否正常；（2）使用網(wǎng)線測(cè)試工具進(jìn)行信號(hào)聯(lián)通性測(cè)試；（3）通過(guò)三層交換機(jī)管理界面，將各三層交換機(jī)相關(guān)端口配置為組環(huán)網(wǎng)端口；（4）完成各三層交換機(jī)環(huán)網(wǎng)參數(shù)配置，使數(shù)據(jù)能夠在環(huán)網(wǎng)中傳輸任務(wù)2：送料模塊的調(diào)試氣缸手動(dòng)調(diào)試。先選擇送料模塊A或B，當(dāng)按下推料按鈕時(shí)，氣缸推出，當(dāng)氣缸到位時(shí)，指示燈亮；當(dāng)按下回縮按鈕時(shí)，氣缸回縮，在觸摸屏中的相應(yīng)指示燈亮。任務(wù)3：傳輸分揀模塊調(diào)試（1）電機(jī)手動(dòng)調(diào)試。根據(jù)任務(wù)書(shū)所要求選擇傳輸模塊的驅(qū)動(dòng)電機(jī)（步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)或變頻器驅(qū)動(dòng)）。在觸摸屏中電機(jī)運(yùn)行參數(shù)模塊中，輸入傳輸電機(jī)的傳輸速度、加速度、減速度參數(shù)；當(dāng)按下輸送帶手動(dòng)前進(jìn)按鈕時(shí)，輸送帶正常前進(jìn)運(yùn)行；當(dāng)按下輸送帶手動(dòng)后退按鈕時(shí)，輸送帶正常后退運(yùn)行；輸送帶運(yùn)行同時(shí)，通過(guò)速度傳感器檢測(cè)輸送帶運(yùn)行速度，并實(shí)施顯示在觸摸屏中。（2）分揀裝置手動(dòng)調(diào)試。當(dāng)按下分揀阻擋按鈕時(shí)，當(dāng)阻擋到位時(shí)，觸摸屏中對(duì)應(yīng)該阻擋的指示燈亮；當(dāng)按下分揀放行按鈕時(shí)，當(dāng)放行到位時(shí)，在觸摸屏中該放行到位指示燈亮。任務(wù)3：外觀檢測(cè)單元調(diào)試在調(diào)試狀態(tài)下，選擇視覺(jué)檢測(cè)模式，當(dāng)按下“視覺(jué)檢測(cè)”按鈕時(shí)，可以判定裝配件的質(zhì)量是否合格，產(chǎn)品合格綠燈亮，產(chǎn)品不合格紅燈亮。任務(wù)4：產(chǎn)品搬移單元調(diào)試在調(diào)試狀態(tài)下，選擇產(chǎn)品搬移選項(xiàng)的取貨模式，按下設(shè)置的“取貨”按鈕，機(jī)械搬移系統(tǒng)完成將貨物“拾起”動(dòng)作；當(dāng)選擇“倉(cāng)儲(chǔ)”模式，按下設(shè)置的“倉(cāng)儲(chǔ)”按鈕，機(jī)械搬移系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)將“拾起”的產(chǎn)品送到指定的倉(cāng)儲(chǔ)位置。搬移過(guò)程中，合格大號(hào)柑橘放置在九宮倉(cāng)庫(kù)ABC位置，合格小號(hào)柑橘放置在GHI位置。任務(wù)5：系統(tǒng)聯(lián)調(diào)在調(diào)試狀態(tài)下，選擇“系統(tǒng)聯(lián)調(diào)”選項(xiàng)，操作員使用FRID卡或其生物信息（指紋、人臉識(shí)別）進(jìn)行人機(jī)交互時(shí)，系統(tǒng)自檢待機(jī)狀態(tài)；操作人員通過(guò)觸摸屏在MES中下達(dá)生產(chǎn)任務(wù)時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)組裝生產(chǎn)循環(huán)運(yùn)行狀態(tài)。首先，送料模塊A、B輪流將柑橘送到傳送帶上氣缸回縮，傳送帶將柑橘送至視覺(jué)檢測(cè)后，再次進(jìn)行外觀分揀，外觀合格的柑橘被送到待搬移位置，通過(guò)三軸線性運(yùn)動(dòng)控制搬移機(jī)構(gòu)送到指定位置，搬移過(guò)程中，合格大號(hào)柑橘放置在九宮倉(cāng)庫(kù)ABC位置，合格小號(hào)柑橘放置在GHI位置。任務(wù)6：可視化系統(tǒng)調(diào)試在調(diào)試狀態(tài)下，選擇“可視化”選項(xiàng)，系統(tǒng)能夠在自動(dòng)運(yùn)行情況下，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)圖和相關(guān)數(shù)據(jù)顯示。還可實(shí)現(xiàn)能耗和二氧化碳排放顯示。任務(wù)7：故障診斷調(diào)試模擬故障調(diào)試當(dāng)在調(diào)試狀態(tài)下，選擇“故障模擬”時(shí)，系統(tǒng)能夠在可視化系統(tǒng)上顯示“故障”。故障現(xiàn)象包括總電源故障、光電位置傳感器失靈、推料氣缸卡死、輸送帶電機(jī)掉電、搬移裝置三軸電機(jī)人一個(gè)出現(xiàn)掉電，等等，在正常運(yùn)行