任務(wù)要求

總體任務(wù)是設(shè)計并利用現(xiàn)場物理平臺，組網(wǎng)完成對鋼珠罐裝生產(chǎn)線的智能控制。

分項任務(wù)如下：

1.采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制架構(gòu)設(shè)計軟件實現(xiàn)對工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計規(guī)劃；

2.采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)各類通信接口、通信協(xié)議實現(xiàn)生產(chǎn)線系統(tǒng)的組網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)；

3.采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制仿真軟件實現(xiàn)對生產(chǎn)線系統(tǒng)的調(diào)試仿真設(shè)計；

4.采用現(xiàn)場給定的傳感器、可編程控制器、執(zhí)行器，通過操作、編程、調(diào)試等

手段實現(xiàn)對生產(chǎn)線系統(tǒng)各功能單元、部件裝置的全流程自動化控制，實現(xiàn)對鋼珠罐

裝生產(chǎn)線的模擬；

5.采用生產(chǎn)管理系統(tǒng)（MES）軟件實現(xiàn)對整個生產(chǎn)線系統(tǒng)各類生產(chǎn)信息、物料

狀態(tài)、環(huán)境數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測及信息化管理。

具體要求如下：

1.參賽選手以操作人員身份（以下簡稱“操作人員”）啟動整個系統(tǒng)，系統(tǒng)自檢

以后，進(jìn)入待命狀態(tài)；

2.操作人員現(xiàn)場操作工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計規(guī)劃軟件，實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與設(shè)計；

3.根據(jù)任務(wù)書要求進(jìn)行系統(tǒng)方案設(shè)計，完成系統(tǒng)主要電氣元器件選型；

4.操作人員根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，可以借助生產(chǎn)管理系統(tǒng)（MES）軟件實現(xiàn)在線生成

訂單、在線派發(fā)訂單、訂單跟蹤管理等功能；

5.操作人員可以現(xiàn)場對控制單元進(jìn)行操作、編程與調(diào)試，完成整個裝配生產(chǎn)

線系統(tǒng)的自動運行、自動監(jiān)測和自動管理，并經(jīng)過工業(yè)網(wǎng)絡(luò)單元與生產(chǎn)管理系統(tǒng)（

MES）軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通及對生產(chǎn)過程的數(shù)字化和信息化管理功能；

6.物料在生產(chǎn)全流程過程中，檢測單元的各類傳感器裝置、檢測裝置能夠?qū)崿F(xiàn)

對物料生產(chǎn)全流程的數(shù)據(jù)采集與感知；

7.物料在生產(chǎn)全流程過程中所采集的傳感數(shù)據(jù)、控制指令，能夠通過工業(yè)網(wǎng)絡(luò)

單元傳輸至執(zhí)行單元、信息管理單元等終端，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的網(wǎng)絡(luò)化傳輸和信息化

管理；

8.整個裝配生產(chǎn)線系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)，均可以通過工業(yè)網(wǎng)

絡(luò)單元實現(xiàn)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)（MES）軟件的信息交互，所有數(shù)據(jù)信息能夠顯示于大

屏之上等。

比賽內(nèi)容

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鋼珠罐裝生產(chǎn)線工藝流程參考系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。通過生產(chǎn)管理系統(tǒng)（

MES）軟件，完成訂單下達(dá)；4個瓶體隨機順序供料A，在RFID信息寫入前讀取瓶

體條形碼或二維碼信息并顯示在觸摸屏（HMI）上；裝填大鋼珠（每瓶裝3顆）；

視覺檢測瓶體顏色缺陷，“不合格”黃色標(biāo)識瓶體分揀至“廢料滑槽”；“合格”

瓶體（空瓶）完成盒蓋裝配工序，在稱重平臺稱重并計算裝填大鋼珠凈重量（手動

4次分別對4個瓶體（有蓋）稱重，計算瓶體（有蓋）重量平均值，作為瓶體（有蓋

）的標(biāo)準(zhǔn)重量，該值存入DB塊相應(yīng)變量），在觸摸屏（HMI）顯示裝填大鋼珠凈

重量；RFID信息寫入（訂單號、小鋼珠數(shù)量（0）、大鋼珠數(shù)量（3）、倉位號、

稱重數(shù)據(jù)（裝填大鋼珠凈重量）、生產(chǎn)設(shè)備號、操作員、生產(chǎn)日期）；再通過三軸

線性搬移裝置按照先Y軸、后X軸順序，送入指定倉位，按對角擺放，擺放順序

“EIA”或“ECG”。

圖1系統(tǒng)工藝流程示意圖（參考）

訂單所需原料包括瓶體（無蓋）4個，且均帶有條形碼或二維碼，并帶有未

寫入信息的RFID芯片。其中，3個“合格”瓶體和1個“不合格”瓶體（黃色缺陷標(biāo)

識），具體見瓶體標(biāo)識，瓶蓋4個；大鋼珠12顆（每個瓶體裝填3顆）。

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模塊一：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護(hù)系統(tǒng)設(shè)計、仿真和物理系統(tǒng)的安裝、

接線、組網(wǎng)與參數(shù)設(shè)置

※提示：模塊一建議完成時長180分鐘。

任務(wù)一：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護(hù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

1.系統(tǒng)方案設(shè)計

根據(jù)任務(wù)書要求設(shè)計系統(tǒng)方案，補充并填寫“系統(tǒng)主要電氣元器件選型表（如

表1所示）”的選用型號。將填寫的文件存儲為pdf格式文件，文件名為“1系

統(tǒng)主要電氣元器件選型表.pdf”，文件存放在“E:\GZ016+XS+賽位號\”文件夾內(nèi)。

表1系統(tǒng)主要電氣元器件選型表

序號設(shè)備名稱選用型號功能描述（參考）

采集設(shè)備端傳感器數(shù)據(jù)，上傳數(shù)據(jù)至云平臺、

1主站PLC

下發(fā)數(shù)據(jù)至執(zhí)行設(shè)備

從站PLC#1采集設(shè)備端傳感器數(shù)據(jù)；接收主站信息；控

從站PLC#2

2制執(zhí)行器動作

從站PLC#3

3防火墻（FW）配置不同端口，設(shè)置安全策略，安全攔截

三層交換機

#1(SW1)

三層交換機組建環(huán)網(wǎng)，劃分VLAN網(wǎng)段，實現(xiàn)不同網(wǎng)段

4

#2(SW2)互通

三層交換機

#3(SW3)

實現(xiàn)有線設(shè)備和無線設(shè)備的數(shù)據(jù)交換；連接

5無線AP

外部網(wǎng)絡(luò)

6邊緣網(wǎng)關(guān)采集邊緣端數(shù)據(jù)，協(xié)議轉(zhuǎn)換，上傳至云端

7智能電表用于采集設(shè)備用電信息

8變頻器控制交流三相異步電機的動作

RFID#1寫入訂單信息

9

RFID#2寫入合格品信息

10視覺傳感器顏色檢測，缺陷檢測，大小檢測

2.繪制工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)鋱D

根據(jù)圖2所示的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，繪制拓?fù)鋱D。該拓?fù)鋱D采用環(huán)形組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，

通過三層交換機（SW1、SW2、SW3）和防火墻（FW）進(jìn)行子網(wǎng)劃分與隔離，將

云服務(wù)器、計算機#1（PC1）、計算機#2（PC2）、主站PLC、無線AP、邊緣網(wǎng)

關(guān)分別配置在不同網(wǎng)段，具體工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

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防火墻（FW）服務(wù)器

設(shè)計網(wǎng)絡(luò)（PC1）

三層交換機（SW1）

數(shù)據(jù)管理網(wǎng)絡(luò)

（S7-1500PLC）

環(huán)網(wǎng)冗余

三層交換機（SW2）三層交換機（SW3）

邊緣網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)

維護(hù)網(wǎng)絡(luò)（PC2）（邊緣計算網(wǎng)關(guān)）（S7-1200PLC）無線

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圖2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

使用賽位提供軟件設(shè)計并繪制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)拓?fù)鋱D，完成鋼珠罐裝生產(chǎn)

線系統(tǒng)邊緣層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層的劃分。在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)拓?fù)鋱D中應(yīng)標(biāo)注：設(shè)備名

稱、地址、通訊方式、組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。拓?fù)鋱D應(yīng)包含使用Profinet（綠色）通訊協(xié)議

的所有元件，Profibus-DP（紫色）通訊協(xié)議的遠(yuǎn)程I/O元件、Modbus-RTU（藍(lán)色）

通訊協(xié)議的環(huán)境數(shù)據(jù)檢測元件、Modbus-TCP（紅色）通訊協(xié)議的RFID元件、

TCP/IP（黑色）通訊協(xié)議的視覺傳感器元件，其它未選用元件無需繪制，各元

件之間所采用的各類工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議用不同顏色線條標(biāo)注。將繪制的文件存

儲為.pdf格式文件，文件名為“2網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)拓?fù)鋱D.pdf”，文件存放在

“E:\GZ016+XS+賽位號\”文件夾內(nèi)。

3.配置IP地址表

對系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃（VLAN劃分），VLAN劃分及網(wǎng)關(guān)IP地址分配表如

表2所示。結(jié)合表2內(nèi)容，完成網(wǎng)絡(luò)單元設(shè)備的IP地址分配，填寫系統(tǒng)IP地址

分配表，即表3所示。將填寫的文件存儲為.pdf格式文件，文件名為“3系統(tǒng)

IP地址分配表.pdf”，文件存放在“E:\GZ016+XS+賽位號\”文件夾內(nèi)。

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表2VLAN劃分及網(wǎng)關(guān)IP地址分配表

設(shè)備名稱VLAN網(wǎng)絡(luò)單元

（符號）名稱網(wǎng)關(guān)端口號名稱IP地址

主干網(wǎng)絡(luò)192.168.0.201/245，6環(huán)網(wǎng)（結(jié)果填入表3）

三層交換機

設(shè)計網(wǎng)絡(luò)192.168.6.1/24自定義計算機#1(PC1)

#1（SW1）

數(shù)據(jù)管理網(wǎng)絡(luò)

192.168.5.1/24自定義主站PLC

（S7-1500PLC）

主干網(wǎng)絡(luò)5，6環(huán)網(wǎng)

192.168.0.202/24

三層交換機

維護(hù)網(wǎng)絡(luò)192.168.10.1/24自定義計算機#2(PC2)

#2（SW2）

邊緣網(wǎng)絡(luò)192.168.15.1/24自定義邊緣計算網(wǎng)關(guān)

主干網(wǎng)絡(luò)192.168.0.203/245，6環(huán)網(wǎng)

三層交換機服務(wù)網(wǎng)絡(luò)192.168.50.1/24自定義服務(wù)器

#3（SW3）

產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)

192.168.30.1/24自定義產(chǎn)線

（S7-1200PLC）

無線AP192.168.40.1/24自定義—

防火墻內(nèi)網(wǎng)192.168.0.254/24GE2SW1

（FW）

表3系統(tǒng)IP地址分配表

序號設(shè)備/元器件名稱IP地址

1服務(wù)器

2計算機#1(PC1)

3計算機#2(PC2)

4主站PLC

5防火墻（FW）GE2端口

6防火墻（FW）GE3端口

7三層交換機#1(SW1)（5，6端口）

8三層交換機#2(SW2)（5，6端口）

9三層交換機#3(SW3)（5，6端口）

10邊緣計算網(wǎng)關(guān)

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任務(wù)二：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)虛擬仿真與調(diào)試

采用軟件進(jìn)行虛擬仿真設(shè)計，結(jié)合系統(tǒng)實際功能，對各個部件進(jìn)行屬性定義，

包括剛體、碰撞體、運動副等機械屬性和電氣屬性的設(shè)置，建立動作信號，與虛擬

PLC變量建立映射連接，完成的裝配任務(wù)；編寫虛擬PLC調(diào)試程序和虛擬HMI

調(diào)試程序，并將裝配調(diào)試好的“4仿真模型”、“5虛擬PLC調(diào)試程序”和“6虛

擬HMI調(diào)試程序”保存，文件存放在“E:\GZ016+XS+賽位號\”文件夾內(nèi)。

具體任務(wù)要求如下：

※提示：評分過程中，參賽選手通過虛擬HMI發(fā)出指令，完成以下“3.機構(gòu)虛

擬手動調(diào)試”、“4.單元仿真自動運行”的仿真動作，允許選手點擊運行，禁止選手

做任何修改。

1.單元模型裝配

根據(jù)競賽平臺的實物布局完成供料A、高度檢測機構(gòu)、輸送帶變頻電動機、

稱重搬運單元的裝配工作，并定義機電對象、信號。

2.部件虛擬點動測試對系統(tǒng)的各單元模型進(jìn)行仿真測試，在相關(guān)軟件內(nèi)使用

“運行時察看器”，采取點動方式實現(xiàn)擋料1、擋料2、稱重氣缸頂升、供料A推

出、供料B推出動作的虛擬手動測試。

3.機構(gòu)虛擬手動調(diào)試

圖3虛擬手動調(diào)試界面示意圖（參考）

通過操作虛擬HMI實現(xiàn)擋停料、加蓋、三軸線性搬運水平控制等機構(gòu)的虛

擬手動調(diào)試。

（1）擋停料機構(gòu)

點擊“擋料1”按鈕，小鋼珠擋料機構(gòu)伸出，對應(yīng)“到位”信號指示燈點

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亮；過五秒小鋼珠擋料機構(gòu)自動縮回，對應(yīng)到位“原點”信號指示燈點亮；點

擊“擋料2”按鈕，大鋼珠擋料機構(gòu)伸出，對應(yīng)“到位”信號指示燈點亮；過

五秒大鋼珠擋料機構(gòu)自動縮回，對應(yīng)“原點”信號指示燈點亮。

（2）加蓋機構(gòu)

點擊“供料B”按鈕，推料氣缸推出，對應(yīng)“到位”信號指示燈點亮；過五秒

推料氣缸自動縮回，對應(yīng)“原點”信號指示燈點亮。

（3）三軸線性搬運水平控制機構(gòu)

點擊“X軸正”按鈕，X軸正方向運動，位置數(shù)據(jù)實時變化，松開按鈕停止

運動，位置數(shù)據(jù)不再實時變化；點擊“X軸負(fù)”按鈕，X軸負(fù)方向運動，位置數(shù)

據(jù)實時變化，松開按鈕停止運動，位置數(shù)據(jù)不再實時變化；點擊“Y軸正”按鈕，

Y軸正方向運動，位置數(shù)據(jù)實時變化，松開按鈕停止運動，位置數(shù)據(jù)不再實時變

化；點擊“Y軸負(fù)”按鈕，Y軸負(fù)方向運動，位置數(shù)據(jù)實時變化，松開按鈕停

止運動，位置數(shù)據(jù)不再實時變化。

4.單元仿真自動運行對系統(tǒng)的單元模型分別進(jìn)行單站虛擬調(diào)試（非系統(tǒng)聯(lián)

調(diào)仿真），使其按照工藝要求仿真自動運行。

（1）供料A單元：點擊虛擬HMI“供料A單元運行”，完成供料A單元由

供料氣缸推出，瓶體到位。

（2）鋼珠裝填單元：點擊虛擬HMI“鋼珠裝填單元運行”瓶體運輸?shù)戒撝?/p>

裝填模塊，對應(yīng)的擋料機構(gòu)動作，進(jìn)行鋼珠裝配，由推料氣缸把掉落的鋼珠進(jìn)行裝

瓶，裝瓶完成后再次移動。

（3）稱重搬運單元：點擊虛擬HMI“稱重單元運行”，料瓶在取料位置，

稱重搬運機構(gòu)伸出取料瓶，完成對料瓶稱重檢測的動作。

（4）倉儲單元：點擊虛擬HMI“倉儲單元運行”，龍門搬運裝置將物料搬

運至C倉位，搬運流程完成。

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任務(wù)三：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)搭建與測試

1.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵設(shè)備安裝與接線將相關(guān)設(shè)備采用對應(yīng)的通信接口和線纜進(jìn)行

連接，包括工業(yè)以太網(wǎng)連接、現(xiàn)場總線設(shè)備連接、無線通信設(shè)備連接，完成系統(tǒng)組網(wǎng)。

安裝過程中，元器件、設(shè)備安裝工藝均應(yīng)符合國家和行業(yè)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)。

（1）設(shè)備安裝、氣路連接與電氣接線

①完成分揀裝置的設(shè)備安裝、氣路連接與電氣接線；

②完成機器視覺設(shè)備安裝、電氣接線與調(diào)試。

（2）根據(jù)任務(wù)要求按照T568B標(biāo)準(zhǔn)，完成以下網(wǎng)線制作

①完成服務(wù)器到SW3對應(yīng)端口的網(wǎng)線制作并連接；

②完成SW1對應(yīng)端口到計算機#1（PC1）的網(wǎng)線制作并連接。

※提示：未完成網(wǎng)線制作需啟用備用網(wǎng)線的，該技能點不得分，備用網(wǎng)線

啟用時間為自比賽開始2小時后。

2.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵設(shè)備參數(shù)設(shè)置與測試

（1）網(wǎng)絡(luò)層設(shè)置與測試

根據(jù)“VLAN劃分及網(wǎng)關(guān)IP地址分配表（表2）”和“系統(tǒng)IP地址分配表

（表3）”完成三層交換機、防火墻、無線AP等設(shè)備設(shè)置，滿足系統(tǒng)設(shè)計要求

和使用功能。使用現(xiàn)場提供的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)測試軟件，對設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行測試，并

將測試結(jié)果保存為圖片格式，文件名為“7網(wǎng)絡(luò)測試.jpg”（指示線全綠），文

件存放在“E:\GZ016+XS+賽位號\”文件夾內(nèi)。修改網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的IP地址，點擊測

試，指示線“由綠變紅”；恢復(fù)后，指示線“由紅變綠”。

（2）邊緣層網(wǎng)絡(luò)組態(tài)

采用ProfiNet、ProfibusDP的通訊方式，使用軟件，完成PLC與人機界面、遠(yuǎn)

程I/O、伺服驅(qū)動器及其它PLC之間的通信組態(tài)，并截圖保存為圖片格式（如圖

4所示），文件名為“8系統(tǒng)組態(tài).jpg”（在線監(jiān)控時，全通），文件存放在

“E:\GZ016+XS+賽位號\”文件夾內(nèi)。

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圖4系統(tǒng)組態(tài)截圖（參考）

（3）環(huán)網(wǎng)冗余測試

設(shè)置計算機#2（PC2）的IP地址如表3所設(shè)定，使用連續(xù)ping命令，ping通

“產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)”192.168.30.1；拔掉SW1、SW2、SW3的任意一個環(huán)網(wǎng)端口網(wǎng)線，仍然

能ping通“產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)”192.168.30.1；使用連續(xù)ping命令，ping通“產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)

關(guān)”192.168.30.1；拔掉同一個三層交換機的另外一個環(huán)網(wǎng)端口網(wǎng)線，不能ping通

“產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)”192.168.30.1。

模塊二：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)調(diào)試與智能運維

※提示：模塊二建議完成時長180分鐘。

任務(wù)四：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)調(diào)試

編寫PLC調(diào)試程序和觸摸屏（HMI）虛實調(diào)試程序，完成虛實聯(lián)動，即虛

擬模型與真實設(shè)備動作一致。并將“9PLC調(diào)試程序”、“10觸摸屏（HMI）虛

實調(diào)試程序”保存，文件存放在“E:\GZ016+XS+賽位號\”文件夾內(nèi)。

系統(tǒng)包括手動調(diào)試、自動調(diào)試和系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，各工序手、自動調(diào)試由轉(zhuǎn)換開關(guān)

來切換控制。在手動調(diào)試模式下，通過點擊觸摸屏（HMI）調(diào)試總界面的“手動調(diào)

試”按鈕完成手動調(diào)試（后續(xù)界面需自行設(shè)計）；在自動調(diào)試模式下，通過點擊觸

摸屏（HMI）調(diào)試總界面的“自動調(diào)試”按鈕完成自動調(diào)試（后續(xù)界面需自行設(shè)

計）；在系統(tǒng)聯(lián)調(diào)模式下，通過點擊觸摸屏（HMI）調(diào)試總界面的“系統(tǒng)聯(lián)調(diào)”按

鈕完成系統(tǒng)聯(lián)調(diào)（后續(xù)界面需自行設(shè)計）。觸摸屏（HMI）手動調(diào)試、自動調(diào)試及

系統(tǒng)聯(lián)調(diào)界面根據(jù)任務(wù)要求自行設(shè)計，觸摸屏（HMI）調(diào)試總界面（參考）如圖5

所示。

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圖5觸摸屏（HMI）調(diào)試總界面（參考）

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1.手動調(diào)試

圖6觸摸屏（HMI）調(diào)試手動界面（參考）

（1）物料A供料

①按下觸摸屏（HMI）“供料A”按鈕，供料A推料氣缸推出，觸摸屏對

應(yīng)“到位”信號指示燈點亮；

②再次按下觸摸屏（HMI）“供料A”按鈕，供料A推料氣缸縮回，觸摸屏

對應(yīng)“原點”信號指示燈點亮。

（2）RFID讀寫

①在RFID檢測區(qū)域放置帶有芯片的瓶體。

②在觸摸屏上輸入框中寫入待寫數(shù)據(jù)，按下“RFID寫入”按鈕，將數(shù)據(jù)寫

入到RFID芯片中。待寫數(shù)據(jù)內(nèi)容從“訂單號”文本框至“生產(chǎn)日期”文本框，依次

輸入“1、2、3、4、5、6、7、8”。

③在觸摸屏上按下“RFID讀取”按鈕，觸摸屏上顯示讀取數(shù)據(jù)。讀取數(shù)據(jù)

內(nèi)容從“訂單號”文本框至“生產(chǎn)日期”文本框，依次顯示“1、2、3、4、5、6、7、8”。

（3）大鋼珠裝配

①按下觸摸屏（HMI）“擋料2”按鈕，大鋼珠擋料機構(gòu)伸出，觸摸屏對應(yīng)

“到位”指示燈點亮；

②再次按下觸摸屏（HMI）“擋料2”按鈕，大鋼珠擋料機構(gòu)縮回，觸摸屏

對應(yīng)“原點”指示燈點亮；

③按下觸摸屏（HMI）“大鋼珠推料”按鈕，大鋼珠推料氣缸推出，觸摸屏

對應(yīng)“到位”指示燈點亮；

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④再次按下觸摸屏（HMI）“大鋼珠推料”按鈕，大鋼珠推料氣缸縮回，觸

摸屏對應(yīng)“原點”指示燈點亮。

（4）視覺檢測

①在視覺識別區(qū)域分別放置有、無黃色缺陷瓶體；

②點擊觸摸屏“拍照測試1”按鈕，視覺判斷瓶體有無缺陷，無黃色缺陷瓶體，

在觸摸屏（HMI）上顯示“合格”；有黃色缺陷瓶體在觸摸屏（HMI）上顯示“不合

格”。

測試前，選手準(zhǔn)備好“合格”瓶體和“不合格”瓶體；測試時，選手將瓶體放

置到視覺識別區(qū)，再點擊“拍照測試1”按鈕；由裁判指定瓶體放入的先后順序。

（5）變頻電動機皮帶運動

變頻電動機皮帶機構(gòu)手動調(diào)試前，首先在觸摸屏（HMI）“變頻器設(shè)定頻率

（Hz）”文本框中輸入頻率值，再按住“正轉(zhuǎn)”或“反轉(zhuǎn)”按鈕，實現(xiàn)變頻電動機

皮帶機構(gòu)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)運動控制，并能實時顯示皮帶當(dāng)前速度值（單位mm/s）。

松開按鈕，皮帶停止。

（6）入庫前稱重檢測

①點擊觸摸屏“頂升”按鈕，頂升氣缸抬升，觸摸屏對應(yīng)“到位”指示燈點亮；

②再次點擊觸摸屏“頂升”按鈕，頂升氣缸下降，觸摸屏對應(yīng)“原點”指示燈點

亮。

（7）合格品搬移入庫

①點擊觸摸屏“X軸正”按鈕，X軸正方向運動，觸摸屏位置數(shù)據(jù)實時增加，

松開按鈕X軸停止運動。

②點擊觸摸屏“X軸負(fù)”按鈕，X軸負(fù)方向運動，觸摸屏位置數(shù)據(jù)實時減小，

松開按鈕X軸停止運動。

③點擊觸摸屏“Y軸正”按鈕，Y軸正方向運動，觸摸屏位置數(shù)據(jù)實時增加，

松開按鈕Y軸停止運動。

④點擊觸摸屏“Y軸負(fù)”按鈕，Y軸負(fù)方向運動，觸摸屏位置數(shù)據(jù)實時減小，

松開按鈕Y軸停止運動。

2.自動調(diào)試

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圖7觸摸屏（HMI）自動調(diào)試界面（參考）

（1）供料A

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流程開始，點擊觸摸屏（HMI）“供料A自動運行”按鈕，供料A氣缸將

瓶體從料倉中推出，瓶體到位。

（2）大鋼珠裝配

流程開始，在大鋼珠裝配位置前放置瓶體，點擊觸摸屏（HMI）“裝配自

動運行”按鈕，大鋼珠裝配位的擋停2伸出，物料傳輸系統(tǒng)將瓶體運送到大鋼

珠裝配位，物料傳送系統(tǒng)停止；裝配大鋼珠2顆；裝配完成后，擋停2縮回，

物料傳送系統(tǒng)再次啟動；瓶體離開大鋼珠裝配位，傳送帶停止，流程結(jié)束。

※提示：自動運行前，選手需要在料倉裝填適量大鋼珠，在運行起始位放置

瓶體。

（3）盒蓋裝配流程開始，在稱重平臺上放置瓶體（無蓋），點擊觸摸屏

（HMI）“盒蓋

裝配自動運行”按鈕，推料氣缸將盒蓋推出，盒蓋裝配機構(gòu)完成瓶體裝蓋，

盒蓋裝配機構(gòu)回到初始位，流程結(jié)束。

（4）入庫前稱重檢測流程開始，在稱重平臺上放置瓶體（有蓋），點擊

觸摸屏“稱重自動運行”

按鈕，頂升氣缸抬升，觸摸屏（HMI）顯示裝填大鋼珠凈重量（單位：g），

3秒后，頂升氣缸下降，流程結(jié)束。

測試時，選手將準(zhǔn)備好瓶體（有蓋）放置在稱重平臺上。

（5）合格品搬移入庫流程開始，在稱重平臺放置瓶體（有蓋），在觸摸

屏上選擇入庫倉位，

點擊觸摸屏上“入庫自動運行”按鈕，三軸線性搬移裝置抓取瓶體，并將瓶體

放置到指定的九宮格庫位中，三軸線性搬移裝置回到初始位，流程結(jié)束。

3.系統(tǒng)聯(lián)調(diào)在完成單元模塊手動、自動調(diào)試基礎(chǔ)上，按著工藝系統(tǒng)設(shè)計，

逐級實現(xiàn)

前后單元模塊的連接。在連接過程當(dāng)中，應(yīng)確認(rèn)前一個單元模塊輸出信號、

數(shù)據(jù)等是否正常，如存在異常，需排除異常，再繼續(xù)聯(lián)調(diào)，直至完成所有單元

模塊的軟、硬件連接，開始一個完整的產(chǎn)品生產(chǎn)周期的試運行；當(dāng)系統(tǒng)能夠平

穩(wěn)的完成一個生產(chǎn)周期工作時，系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試完成。以截圖的方式保存第一

次平穩(wěn)完成一個生產(chǎn)周期的運行時間（以PLC的DB塊數(shù)據(jù)為準(zhǔn)），文件名

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為“11第一次平穩(wěn)完成一個生產(chǎn)周期的運行時間.jpg”圖片文件必須存儲到

“E:\GZ016+XS+賽位號\”文件夾下。具體系統(tǒng)聯(lián)調(diào)流程如下：

※提示：系統(tǒng)聯(lián)調(diào)過程中，虛擬模型與真實設(shè)備動作一致。

（1）通過RFID讀寫器向瓶體芯片寫入初始訂單數(shù)據(jù)，包括訂單號、訂單

內(nèi)容和入庫倉位。

瓶體RFID信息定義如下：

表4瓶體RFID信息定義

瓶體RFID信息定義：（存放4組數(shù)據(jù)）

①訂單號：

②小鋼珠數(shù)量：

③大鋼珠數(shù)量：

④入庫倉位：

（2）瓶體由供料A推出后，開始下一工序。

（3）利用伺服搬運機械手將瓶體搬運至下一工序。

（4）輸送帶將瓶體運送至大鋼珠擋料位置，根據(jù)用戶定制的大鋼珠數(shù)量進(jìn)

行裝配；裝配完成后，擋料機構(gòu)縮回。

（5）輸送帶將瓶體運送到視覺檢測位置，視覺系統(tǒng)檢測瓶體有無黃色缺陷；

有黃色缺陷瓶體在觸摸屏（HMI）上顯示“不合格”，送至“廢料滑槽”；無黃色缺

陷瓶體，在觸摸屏（HMI）上顯示“合格”；稱重搬運機構(gòu)將瓶體運送到稱重位置。

（6）“合格”瓶體到達(dá)稱重位置后，供料B將盒蓋推出，裝配機構(gòu)完成盒蓋

與瓶體的裝配；然后進(jìn)行稱重；由三軸線性搬移裝置抓取成品移動至RFID讀寫

位置；先讀取芯片數(shù)據(jù)信息，再將瓶體RFID信息更新（見表5）；更新完成后，

三軸線性搬移裝置將成品放置到指定的九宮格倉庫位中，流程結(jié)束。

表5瓶體RFID信息定義

瓶體信息定義：（存放8組數(shù)據(jù)）

①訂單號：⑤裝填大鋼珠凈重量：

②小鋼珠數(shù)量：⑥生產(chǎn)設(shè)備號：

③大鋼珠數(shù)量：⑦操作員：

④入庫倉位：⑧生產(chǎn)日期：

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系統(tǒng)聯(lián)調(diào)過程中，若觸發(fā)安全光柵，系統(tǒng)暫停運行并進(jìn)行聲光報警。

※提示：系統(tǒng)聯(lián)調(diào)評分開始前，由裁判預(yù)先指定入庫倉位。

4.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)優(yōu)化根據(jù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)的工藝要求，在訂

單生產(chǎn)過程中，對各單元設(shè)備

運行參數(shù)、控制程序和生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)行優(yōu)化，實現(xiàn)系統(tǒng)整體生產(chǎn)效率比“第一次

平穩(wěn)完成一個生產(chǎn)周期的運行時間”提高10%以上。在系統(tǒng)優(yōu)化完成后，以截圖

的方式保存文件名為“12優(yōu)化后平穩(wěn)完成一個生產(chǎn)周期的運行時間.jpg”（以

PLC的DB塊數(shù)據(jù)為準(zhǔn)），圖片文件必須存儲到“E:\GZ016+XS+賽位號\”文件夾下。

5.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)MES應(yīng)用根據(jù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)的工藝要求，

實現(xiàn)PLC控制程序與MES系統(tǒng)通

訊，通過MES系統(tǒng)下發(fā)訂單，實現(xiàn)系統(tǒng)訂單自動生產(chǎn)。在訂單生產(chǎn)過程中，

采集各單元設(shè)備運行參數(shù)，記錄運行時間、訂單信息，顯示生產(chǎn)狀態(tài)、庫位信息。

訂單完成后，系統(tǒng)自動停止。

授權(quán)操作者根據(jù)用戶訂單，在MES系統(tǒng)創(chuàng)建訂單并下發(fā)4條訂單，下單后

系統(tǒng)自動運行，完成訂單下達(dá)的所有任務(wù)。

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任務(wù)五工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護(hù)系統(tǒng)智能運維

1.系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與分析

(1)設(shè)備能耗統(tǒng)計和分析通過配置邊緣網(wǎng)關(guān)和云平臺參數(shù)，采集數(shù)據(jù)管理單

元的“能耗數(shù)據(jù)”和“環(huán)境數(shù)據(jù)”展示到云平臺的web界面上。

①能耗數(shù)據(jù)包括：當(dāng)前電壓、當(dāng)前電流、總電能、功率因數(shù)；

②環(huán)境數(shù)據(jù)包括：CO2、大氣壓力、噪聲、溫度值、濕度值數(shù)據(jù)。

(2)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集

在云平臺web上顯示以下數(shù)據(jù)：

①搬運機械手位置、速度數(shù)據(jù)；

②視覺檢測用柱狀圖、變頻電動機輸送帶速度用時間連續(xù)圖表示、X軸實

時位置、物料RFID數(shù)據(jù)、條碼/二維碼檢測值。

③稱重檢測重量數(shù)據(jù)。

2.系統(tǒng)的報警優(yōu)化

系統(tǒng)自動運行時，云端遠(yuǎn)程設(shè)置溫度、濕度、CO2傳感器閾值。當(dāng)超過閾值

時，云平臺能夠讓系統(tǒng)報警，并通過云平臺進(jìn)行處理，解除報警，恢復(fù)正常。

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2023年全國職業(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

教師組賽題1

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任務(wù)要求

總體任務(wù)是設(shè)計并利用現(xiàn)場物理平臺，組網(wǎng)完成對鋼珠罐裝生產(chǎn)線的智能控制。

分項任務(wù)如下：

1.采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制架構(gòu)設(shè)計軟件實現(xiàn)對工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計規(guī)劃；

2.采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)各類通信接口、通信協(xié)議實現(xiàn)生產(chǎn)線系統(tǒng)的組網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)；

3.采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制仿真軟件實現(xiàn)對生產(chǎn)線系統(tǒng)的調(diào)試仿真設(shè)計；

4.采用現(xiàn)場給定的傳感器、可編程控制器、執(zhí)行器，通過操作、編程、調(diào)試等

手段實現(xiàn)對生產(chǎn)線系統(tǒng)各功能單元、部件裝置的全流程自動化控制，實現(xiàn)對鋼珠罐

裝生產(chǎn)線的模擬；

5.采用生產(chǎn)管理系統(tǒng)（MES）軟件實現(xiàn)對整個生產(chǎn)線系統(tǒng)各類生產(chǎn)信息、物料

狀態(tài)、環(huán)境數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測及信息化管理。

具體要求如下：

1.參賽選手以操作人員身份（以下簡稱“操作人員”）啟動整個系統(tǒng)，系統(tǒng)自檢

以后，進(jìn)入待命狀態(tài)；

2.操作人員現(xiàn)場操作工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計規(guī)劃軟件，實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與設(shè)計；

3.根據(jù)任務(wù)書要求進(jìn)行系統(tǒng)方案設(shè)計，完成系統(tǒng)主要電氣元器件選型；

4.操作人員根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，可以借助生產(chǎn)管理系統(tǒng)（MES）軟件實現(xiàn)在線生成

訂單、在線派發(fā)訂單、訂單跟蹤管理等功能；

5.操作人員可以現(xiàn)場對控制單元進(jìn)行操作、編程與調(diào)試，完成整個裝配生產(chǎn)

線系統(tǒng)的自動運行、自動監(jiān)測和自動管理，并經(jīng)過工業(yè)網(wǎng)絡(luò)單元與生產(chǎn)管理系統(tǒng)（

MES）軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通及對生產(chǎn)過程的數(shù)字化和信息化管理功能；

6.物料在生產(chǎn)全流程過程中，檢測單元的各類傳感器裝置、檢測裝置能夠?qū)崿F(xiàn)

對物料生產(chǎn)全流程的數(shù)據(jù)采集與感知；

7.物料在生產(chǎn)全流程過程中所采集的傳感數(shù)據(jù)、控制指令，能夠通過工業(yè)網(wǎng)絡(luò)

單元傳輸至執(zhí)行單元、信息管理單元等終端，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的網(wǎng)絡(luò)化傳輸和信息化

管理；

8.整個裝配生產(chǎn)線系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)，均可以通過工業(yè)網(wǎng)

絡(luò)單元實現(xiàn)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)（MES）軟件的信息交互，所有數(shù)據(jù)信息能夠顯示于大

屏之上等。

比賽內(nèi)容

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鋼珠罐裝生產(chǎn)線工藝流程參考系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。通過生產(chǎn)管理系統(tǒng)（

MES）軟件，完成訂單下達(dá)；4個瓶體隨機順序供料A，在RFID信息寫入前讀取瓶

體條形碼或二維碼信息并顯示在觸摸屏（HMI）上；裝填大鋼珠（每瓶裝3顆）；

視覺檢測瓶體顏色缺陷，“不合格”黃色標(biāo)識瓶體分揀至“廢料滑槽”；“合格”

瓶體（空瓶）完成盒蓋裝配工序，在稱重平臺稱重并計算裝填大鋼珠凈重量（手動

4次分別對4個瓶體（有蓋）稱重，計算瓶體（有蓋）重量平均值，作為瓶體（有蓋

）的標(biāo)準(zhǔn)重量，該值存入DB塊相應(yīng)變量），在觸摸屏（HMI）顯示裝填大鋼珠凈

重量；RFID信息寫入（訂單號、小鋼珠數(shù)量（0）、大鋼珠數(shù)量（3）、倉位號、

稱重數(shù)據(jù)（裝填大鋼珠凈重量）、生產(chǎn)設(shè)備號、操作員、生產(chǎn)日期）；再通過三軸

線性搬移裝置按照先Y軸、后X軸順序，送入指定倉位，按對角擺放，擺放順序

“EIA”或“ECG”。