GZ016 工业网络智能控制与维护赛项学生赛赛题第2套2023年全国职业院校技能大赛赛项试题.docx

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1、全国职业院校技能大赛竞赛任务书赛题二赛项名称：工业网络智能控制与维护英文名称：Inte1IigentContrO1andMaintenanCeOf1ndUStria1NetWOrkS赛项组别：高等职业教育（学生赛）赛项编号：GZ0162023年全国职业院校技能大赛高职组“工业网络智能控制与维护”赛项（学生赛）赛题二选手须知：1 .任务书共12页,如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判申请更换任务书。2 .参赛队应在6小时内完成任务书规定内容。3 .竞赛过程配有两台编程计算机，参考资料（使用手册、使用说明书、IO变量表）以.pdf格式放置在“E:参考资料”文件夹下。4 .选手在竞赛过程中

2、创建的程序文件必须存储到D:赛位号”文件夹下，未存储到指定位置的运行记录或程序文件均不予给分。5 .选手提交的试卷不得出现学校、姓名等与身份有关的信息，否则成绩无效。6 .每一个任务的初始状态和具体测试要求根据评判要求在开赛时、任务评分前或任务评分时给定。.在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。基于工业网络控制的轴承用滚珠智能分拣包装生产线一、平台概述本比赛项目需通过物理平台达成考察目标，平台为一条轴承滚珠智能分拣包装生产线。整个生产线系统由五部分构成：工业网络单元、控制单元、检测单元、执行单元和信息管理单元，每个单元均配有通信接口，通过组网能够实现整个生产线系统的互联互通。工业网络单元利用

3、以太网通信接口实现整个生产线系统的网络通信，能够实现与其他单元的数据、指令的网络通信与传输。控制单元包括P1e、伺服控制器、中间继电器等电气部件。用于接收来自检测单元的传感数据，发送控制指令，实现执行单元的动作执行，以及和信息管理单元实现数据可视化等信息化管理功能。检测单元主要包括条码/二维码检测、称重检测等产品检测装置，以及对整个生产线系统的设备状态、环境参数实时监测的各类传感装置,包括温度、湿度、电能、电量等环境监测。执行单元包括机械手、伺服电动转盘、伺服传输带、气动元件等执行部件，能够实现整个生产线系统的物料出入库、物料中转、物料搬运、包装等生产执行环节。信息管理单元配置了触摸屏、显示屏

4、等人机交互部件，基于工业网络仿真软件和生产管理MES系统软件，能够实现工业网络及生产线系统的设计、分析、仿真及整个生产线系统生产状态、生产数据、工序工艺的数字化、信息化管理等功能。二、任务要求总体任务是设计并利用现场设备，组网完成对轴承滚珠智能分拣包装生产线的智能控制。分项任务如下：1采用工业网络控制架构设计软件实现对工业网络的设计规划；2 .采用工业网络各类通信接口、通信协议实现生产线系统的组网、联网；3 .采用工业网络控制仿真软件实现对生产线系统的调试仿真设计；4 .采用现场给定的传感器、可编程控制器、执行器，通过操作、编程、调试等手段实现对生产线系统各功能单元、部件装置的全流程自动化控制

5、，实现对轴承滚珠智能分拣包装生产线的模拟；5 .采用MES系统软件实现对整个生产线系统各类生产信息、物料状态、环境数据的实时监测及信息化管理。具体要求如下：（1）操作人员（现场员工）启动整个系统，系统自检以后，进入待命状态；（2）操作人员现场操作工业网络设计规划软件，实现工业互联网络的规划与设计；（3）根据任务书功能要求进行系统方案设计,完成后填写设备选型设计表；（4）操作人员根据生产任务，可以借助MES系统软件实现在线生成订单、在线派发订单、订单跟踪管理等功能；（5）操作人员可以现场对控制单元进行操作、编程与调试，完成整个装配生产线系统的自动运行、自动监测和自动管理，并经过工业网络单元与生产

6、管理MES系统软件实现数据互联互通及对生产过程的数字化和信息化管理功能；（6）物料在生产全流程过程中，检测单元的各类传感器装置、检测装置能够实现对物料加工全流程的数据采集与感知；（7）物料在生产全流程过程中所采集的传感数据、控制指令，能够经工业网络单元传输至执行单元、信息管理单元等终端，实现生产加工过程的网络化传输和信息化管理；（8）整个装配生产线系统的生产数据、状态数据、环境数据，均可以通过工业网络单元实现与信息管理单元的生产管理MES系统软件的信息交互，所有数据信息能够显示于大屏之上；（9）编写竞赛总结，保存到“D:赛位号”等等。三、比赛内容模块一:工业网络智能控制与维护系统设计、仿真和物

7、理系统的安装、组网与参数设置任务1系统方案设计根据任务需求设计系统方案，填写设计方案要素表，包括主要元件的选型、功能描述和位置布局，完成后填写设备选型设计表。表1系统元器件选型设计表序号设备名称选用型号功能描述位置布局任务2会制拓扑图（I）采用工业网络控制设计软件进行绘制，包括根据设计方案中确定的设备进行选型、组网，完成虚拟系统的搭建。（2）使用网络拓扑图设计软件设计整个网络架构拓扑图，完成智能生产系统的边缘层（包括设备层、控制层、数据接入层），应用层、网络层的绘制。同时，在网络拓扑图中标注各设备之间所采用的工业网络通讯总线，不同工业网络通讯总线采用不同颜色线条标注。并将绘制的文件保存。任务3

8、配置IP地址表根据系统网络结构，对服务器，工作站运维计算机，数据管理网络中主控P1C、触摸屏，生产线P1C、伺服驱动器、扫码器和搬移机械装置等网络设备IP地址进行规划和分配。表2系统IP地址分配表序号设备名称IP地址12345678910任务4工业网络虚拟仿真系统设计与调试1 .虚拟系统仿真设计采用虚拟仿真编程软件，并对各个模块进行编程，其中包括根据功能进行对象、信号定义，并将信号映射到P1C中；编写P1C程序将信号映射到仿真软件中，完成相关设备的自动运行；编写P1C和HM1程序，实现在HM1中下发数据到P1C,实现相关设备模拟自动运行，等等。2 .自动供料单元仿真设计（1）根据竞赛平台中实物

9、布局完成供料模块、机械手搬运模块、扫码器模块的设计和组装。（2）模型中各模块与实物布局一一对应，根据竞赛平台中模块摆放位置调整模型中模块布局，使其与竞赛平台中的位置保持一致（要求尺寸与实际尺寸偏差小于5mm）O3 .装配检测单元仿真设计（1）根据竞赛平台中实物布局完成瓶体搬运模块、盒盖供料模块、盒盖搬运模块、称重模块、扫码器模块的设计和安装。（2）模型中各模块与实物布局一一对应，根据竞赛平台中模块摆放位置调整模型中模块布局，使其与竞赛平台中的位置保持一致（要求尺寸与实际尺寸偏差小于5mm）O4 .自动供料单元模型手动模式程序编程和调试基于装配结构，定义机电对象、信号，并将信号映射到P1C中，制

10、作HM1画面，通过操作HMI控制自动供料单元模型完成手动测试功能。（1）按下“推盒盖控制”按钮后，模型中盒盖供料气缸伸出，再次按下此按钮供料气缸缩回；按下“升降控制”按钮后，模型中升降气缸伸出，再次按下此按钮升降气缸缩回；按住“手动左行”按钮后，模型中搬运机械手左行，松开此按钮搬运机械手停止；按住“手动右行”按钮后，模型中搬运机械手右行，松开此按钮搬运机械手停止；按下“手动回原点”按钮，模型中机械手自动回到原点。（2）操作HMI按钮使模型中真空吸盘接触料盒，按下“吸盘控制”按钮后，物料被吸附到真空吸盘上，升降气缸升起物料随之上升，再次按下按钮物料随重力掉落。5 .装配检测单元模型手动模式程序编

11、程和调试基于装配结构，定义机电对象、信号，并将信号映射到P1C中，制作HM1画面，通过操作HMI控制智能分拣单元模型完成手动测试。(1)按下HMI上“取盒底伸缩控制”按钮后，模型中取盒底伸缩气缸伸出，再次按下此按钮取盒底伸缩气缸缩回；按下“滑台控制”按钮后，模型中滑台气缸右行，再次按下此按钮滑台气缸左行；按下“夹爪控制”按钮后，模型中夹爪夹紧，再次按下此按钮夹爪松开；按下“称重抬升控制”按钮后，模型中称重气缸上升，再次按下此按钮称重气缸下降；按下“推盒盖控制”按钮后，模型中推盒盖气缸伸出，再次按下此按钮推盒盖气缸缩回；按下“搬运伸缩控制”按钮后，模型中搬运伸缩气缸伸出，再次按下此按钮搬运伸缩气

12、缸缩回；按下“搬运升降控制”按钮后，模型中搬运升降气缸下降，再次按下此按钮搬运升降气缸上升。(2)操作HMI按钮使模型中真空吸盘接触盒盖，按下“盒盖吸取控制”按钮后，模型中盒盖被吸附到真空吸盘上，升降气缸升起物料随之上升，再次按下按钮盒盖随重力掉落。6 .自动供料单元模型自动模式程序编程和调试编写P1C程序，并将信号映射到仿真软件中来完成设备“自动供料单元”的自动运行。初始状态供料气缸伸出、升降气缸处于抬升状态。按下“自动供料手动测试“按钮后，模型中料盒供料气缸推出盒子到取料位，搬运机械手移动到取料位置进行取料，取料完成后再由搬运机械手将料盒搬运到下一个单元。7 .装配检测单元模型自动模式程序

13、编程和调试编写P1C程序，并将信号映射到仿真软件中来完成设备“装配检测单元”的自动运行。初始状态滑台气缸处于左侧位置，其余气缸全部处于缩回位置。按下“装配检测手动测试”按钮后，模型中取底盒机构伸出取底盒，同时称重气缸上升，取料完成后，滑台气缸右移，将底盒搬运到称重位置进行称重，1秒后称重结束称重气缸复位，盒盖供给装置将盒盖推出，由搬运盒盖装置进行搬运并完成组装。8 .自动供料单元和装配检测单元模型的联调编写P1C和HM1程序，在HM1中下发订单信息到P1C,实现模型中自动供料和装配检测单元的自动运行。自动运行流程：订单下发后，模型中料盒供料气缸推出盒子到取料位，搬运机械手移动到取料位置进行取料

14、，取料完成后，再由搬运机械手将料盒搬运到智能分拣单元,料盒到达后，料盒随皮带移动到检测单元,取底盒机构伸出取底盒，同时称重气缸上升,取料完成后，滑台气缸右移将底盒搬运到称重位置进行称重,1秒后称重结束称重气缸复位，盒盖供给装置将盒盖推出，由搬运盒盖装置进行搬运并完成组装，流程完成。9 .工业网络智能控制系统模型的联调编写P1C和HM1程序，在HM1中下发订单信息到P1C,在模型中实现工业网络智能控制系统的自动运行。自动运行流程：自动供料单元：订单下发后，模型中料盒供料气缸推出盒子到取料位，搬运机械手移动到取料位置进行取料，取料完成后再由搬运机械手将料盒搬运到智能分拣单元。智能分拣单元：料盒到达

15、后，对应的挡料机构动作，料盒随皮带移动到装料位置，由推料气缸把掉落的配方进行装盒；装载完成后将底盒移动到扫码位置,延时2s后再次移动到末端。装配检测单元：料盒到达后，取底盒机构伸出取底盒，同时称重气缸上升，取料完成后，滑台气缸右移，将底盒搬运到称重位置进行称重，1秒后称重结束称重气缸复位,盒盖供给装置将盒盖推出，由搬运盒盖装置进行搬运并完成组装。智能仓储单元：组装完成后，搬运机械手将物料搬运至指定仓位，搬运完成后搬运机械手移动到He)ME点，流程完成。任务5工业网络物理系统安装与组网1 .设备安装根据设计方案和仿真结果进行部件或设备选型，如根据检测物理量选择相应传感器；根据要求的气动控制要求，选择合适的气动执行设备；根据运动控制要求，选择合适的驱动电机，等等。要求设备安装位置与布局图一致并将这些设备安装固定，要求符合相关电气施工规范的国家和行业标准。2 .系统组网将相关设备采用对应的通信接口和线缆进行连接，完成系统组网，如工业以太网连接、现场总线设备连接、无线通信设备连接。安装过程中，元部件、设备安装，线缆表示和固定、线段压线等均符合工