职业技能大赛：现代电气控制系统安装与调试赛项样题（高职组）任务8.双面孔加工机床控制系统.docx

1、2022年江西省职业院校技能大赛高职组现代电气控制系统安装与调试赛项样题库工位号:2022年江西省职业院校技能大赛高职组现代电气控制系统安装与调试赛项工作任务书（样题）高职组现代电气控制系统安装与调试赛项专家组中国 江西202212注意事项一、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。二、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。三、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

2、赛选手误判时，每次扣参赛队1分；若因人为操作损坏器件，扣5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。四、所编PLC、触摸屏、PPT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。五、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。六、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10个小时内完成以下工作任务：一、按“双面孔加工机床控制系统”，使用智能化电气设计软件，设计控制系统主电路、控制电路（含伺服、步进、变频器）、PLC控制电路；将设计

3、完成的内容导出PDF格式并保存到硬盘指定位置和优盘中，比赛开始两个小时后提交。二、按设计图完成元件选型计算、元件安装、电路连接（含主电路）和相关元件参数设置。三、按“双面孔加工机床控制系统”，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。四、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。五、使用三维场景搭建软件进行工业场景的搭建，完成搭建后的场景能够完整的展示“双面孔加工机床控制系统”结构。六、按“双面孔加工机床控制系统”编写PPT，内容包含设计思路，调试流程，并能独立讲

4、解，时间为5分钟。PPT文件必须保存到计算机的“D:工位号”文件夹下，工位号以现场抽签为准。双面孔加工机床控制系统一、系统运行说明 双面孔加工机床主要是针对工件多面孔加工时，需频繁换钻头（钻孔、铰孔）、或频繁装夹工件（换加工面）研发的一款专用机床。该机床结构示意图如图 1 所示，加工工件俯视图如图 2 所示。旋转工作台工作台左右移动床身工件夹紧电机M1钻孔电机工件20mm20mmM3铰孔电机左移右移图1 双面孔加工机床结构示意图图2 加工工件（正四边形）俯视图双面孔加工机床系统主要由以下电气控制回路组成： M1 钻孔电机 由一台双速三相异步电动机控制【高低速切换时间由 KT 设定】；M2工件夹

5、紧电机 由一台带离心开关的三相异步电动机正反转控制【电机正转时夹紧、电机反转时 放松，停止时制动】；M3为铰孔电机由一台不带离心开关的三相异步电动机控制【要 求用变频器控制，加减速时间均为3秒】；M4为工作台左右移动电机由步进电机控制，装在丝杆上，步进电机参数设置如下：步进电机旋转一周需要1000个脉冲。正转以500HZ运行，反转以800HZ运行；M5 为工作台旋转电机，由伺服电机控制【设置参数：伺服电机旋转一周需要 3600 个脉冲，正、反转转速均为 60/s】组成。 电动机旋转以“顺时针旋转为正向,逆时针旋转为反向”为准。如无特别说明，题目中的所有开关、按钮请使用控制柜正面元件。二、控制系

6、统设计要求1.本系统使用三台PLC、一台变频器，网络指定QCPU/S7-300/S7-1500为主站，2台FX3U/S7-200Smart/S7-1200及变频器为从站，分别以CC_Link或工业以太网的形式组网。2.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）。3.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H

7、MI SB1SB2、SA3，SA5、十字开关Q00UCPUCPU314C-2PN/DPCPU 1511M4、M5、编码器 SQ1SQ2FX3U-32MTS7-200Smart 6ES7288-1ST30-0AA0CPU 1212C 6ES7212-1AE40-0XB0M1、M2、HL1HL3FX3U-32MRS7-200Smart 6ES7288-1SR40-0AA0CPU 1212C 6ES7212-1BE40-0XB0M3FR-E740G120C-PNG120C-PN4.根据本说明书设计电气控制原理图，根据所设计的电路图连接电路，不允许借用机床考核单元电气回路。5.三台PLC和变频器安装位

8、置要求如图3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。变频器：三菱FR-E840/西门子G120C从站：三菱FX3U-32MT/西门子S7-200Smart（6ES7288-1ST30-0AA0）/ 西门子CPU1212C（6ES7212-1AE40-0XB0）（a）正面主站：三菱Q00UCPU/西门子S7-300/西门子S7-1500从站：三菱FX3U-32MR/西门子S7-200Smart（6ES7288-1SR40-0AA0）/西门子CPU1212C（6ES7212-1BE40-0XB0）（b）反面图 3PLC 和变频器安装位置示意图三、系统控制

9、要求该设备具备三种工作模式：调试模式、运行监视模式、参数设置模式。设备上电后，先进入欢迎界面，在欢迎界面下可以选择“调试模式”、“运行监视”、“参数设置”进入操作界面。画面如图4所示，要求“欢迎参加全国职业院校“现代电气控制系统安装与调试”技能大赛”向左循环滚动，循环周期为5秒；进入“参数设置画面”时，需输 入密码“158GA1”，才能进入设置参数，密码错误时提示“您所输入的密码不正确”。图 4欢迎画面1.调试模式调试模式如图5 所示，按“M1-M5 电机调试”，进行选择被调试对象，可任意选择，但每次只能选择某一台电机进行调试，选中电机调试时如“M1 电机调试”显示黄底黑字，当调试完毕后“M1

10、 电机调试”显示绿底黑字，黄色表示调试中，绿色表示调试完成。没有选中的为默认颜色，从“M1-M5 电机调试”全部为绿色时，表示所有电机均以调试完毕。当选中电机调试运行过程中，按“M1-M5 电机调试”中其它电机调试均无效。当选中电机调试处于停止时，按“M1-M5 电机调试”中其它电机调试可有效切换。图 5 调试画面（1)M1 电机调试控制如下：按一下启动按钮SB1或按一下触摸屏“启动按钮”，M1 低速运行（低速运行指示灯亮），延时KT时间继电器设定时间后，再间歇0.2S后切换成高速运行（高速运行指示灯亮）。调试过程中按下停止按钮 SB2 或按下触摸屏“停止按钮”，电机立即停止调试。完成一次低、

11、高速切换及以上视为调试完毕。（2)M2 电机调试按下“启动按钮”，M2电机正转运行（夹紧），松开“启动按钮”，M2电机制动停止。再次按下“启动按钮”，M2电机反转运行（放松）；松开“启动按钮”，M2电机制动停止。（启动按钮奇数次按为正转、偶数次按为反转，松开按钮为制动停止）在触摸屏上要有正、反转（夹紧、放松）指示，完成一次正反转,且（SA3 向右）充分放松后，视为调试完毕。（3)M3 电机调试M3 电机可实现 15 级调速，并 SA5 控制低速挡（“1”）、高速档（“2”），低 7 速分别是 330r/min、390r/min、450r/min、510r/min、570r/min、630r/m

12、in、690r/min；高 8 速分别是 750r/min、840r/min、930r/min、1020r/min、 1110r/min、1200r/min、1290r/min、1380r/min；（参数根据实际接的电机铭牌自行计算）要求能在低 7 速时，按一次“启动按钮”， M3 电机正转启动 330r/min,随后 每 4 秒速度提升一级，实现低 7 速循环运行；当在高 8 速启动时，按一次“启动按钮”， M3 电机正转启动 750r/min,随后每 4 秒速度提升一级，实现高 8 速循环 运行（“高”、“低”、“空”档可以随时切换操作）；按下“停止按钮”或切换到空 挡时，M3 停止。在触

13、摸屏上要有运行指示灯指示，要实时显示实际转速（不能是 静态文字显示），完成一次高低速循环后视为调试完毕。（4)M4 电机调试M4为步进电机，控制工作台左右移动，十字手柄向左时，M4 电机正转（工作 台左移），十字手柄向右时，M4电机反转（工作台右移），十字手柄中间时，M4停止（工作台停止移动），在触摸屏上要有正反转指示，并且将工作台调到“零位”（滑块右端在17cm处），此时SA1向左发出零位信号，HL1指示灯亮，完成一次正反转且在“零位”时 M4 调试完毕。(5)M5 电机调试M5 为伺服电机，控制工作台360旋转，十字手柄向上时，M5电机正转（工 作台顺时针旋转），十字手柄向下时，M5电机反

14、转（工作台逆时针旋转），十字手柄中间时，M5停止（工作台停止转动），在触摸屏上要有正反转指示，并且将工作台调到“零位”（刻度盘“0指在 12 点钟方向”），此时 SA2 向左发出零位信号， HL2 指示灯亮，完成一次正反转且在“零位”时 M5 调试完毕。注：调试完毕的电机可重复调试！2.运行模式运行模式如图6 所示，参数设置模式如图 7 所示。当所有电机调试完成后， 参数按要求设置完成后（需要设置进给速度、孔加工深度，设置值为正整数），按 下 SB1 按钮或触摸屏“启动按钮”设备启动运行。如有电机还未调试完毕或参数 未设，按启动时有信息提示：“调试未完成”或“参数设置不正确”字样。图 6 运行

15、画面加工过程如下：当设备调试完成、装上工件（此过程为人工完成）、参数设置好后，按下启动 按钮，先启动 M2 电机正转运行（夹紧），夹紧过程由电位器（4-20mA）模拟压力控制，当电流超过 16mA 时说明夹紧到位，HL3 指示灯亮，M2 电机立即制动停止。 然后 M1 电机低速启动运行 KT 设定时间后转为高速运行，同时工作台左移进行钻孔加工，加工到设定深度后，工作台停止移动 2 秒，随后工作台右移返回到“零位”停止；随后旋转工作台旋转 90（M5 反转 90）换第二面钻孔加工。旋转到 位后，工作台再次左移进行钻孔加工，加工到设定深度后，工作台停止移动 2 秒， 工作台右移返回到“零位”停止；

16、随后旋转工作台再旋转 90（M5 反转 90）换 第三面钻孔加工，旋转到位后，工作台再次左移进行钻孔加工，加工到设定深度 后，工作台停止移动 2 秒，工作台右移返回到“零位”停止 2 秒；随后继续右移， 同时 M3 电机以 1200r/min 的速度正转启动，进行第一加工面的铰孔加工，铰孔深 度比钻孔深度浅 1mm，当铰孔加工到设定深度后，工作台停止移动 2 秒后，工作台 左移返回到“零位”停止；随后旋转工作台再旋转 90（M5 反转 90）换第四面 钻孔加工，旋转到位后，工作台再次左移进行钻孔加工，加工到设定深度后，工 作台停止移动 2 秒，工作台右移返回到“零位”停止 2 秒，同时 M1

17、电机停止（四 面均钻孔加工完毕）；随后继续右移，进行第二加工面的铰孔加工，铰孔深度同前， 当铰孔加工到设定深度后，工作台停止移动 2 秒后，工作台左移返回到“零位” 停止；随后旋转工作台再旋转 90（M5 反转 90）换第三面铰孔加工，旋转到位 后，工作台右移，进行第三加工面的铰孔加工，铰孔深度同前，当铰孔加工到设 定深度后，工作台停止移动 2 秒后，工作台左移返回到“零位”停止；随后旋转 工作台再旋转 90（M5 反转 90）换第四面铰孔加工，旋转到位后，工作台右移， 进行第四加工面的铰孔加工，铰孔深度同前，当铰孔加工到设定深度后，工作台 停止移动 2 秒后，工作台左移返回到“零位”停止，同

18、时 M3 电机也停止。随后 M2 电机反转（放松），当放松到位（SA3 向右）时 M2 电机制动停止，HL3 指示灯灭。 整个加工过程结束，再次按下启动按钮可继续加工。注：加工开始后切换调试模式无效，停止状态时切换调试模式有效！图7参数设置画面3.停止与暂停(1)停止 当遇到紧急情况时，按下 SB2 按钮或触摸屏“停止”按钮，设备立即停止，重新运行需回到调试界面工作台回零调试，然后再启动加工。(2)暂停 当设备需要暂停观察时，按一下触摸屏“暂停”按钮，设备暂停当前工作，再按一次触摸屏“暂停”按钮，设备恢复当前工作。4.非正常情况处理 本次工作任务，只考虑以下三种非正常情况： (1)M1 过载设

19、备出现过载时，M1停止。触摸屏自动切换报警画面如图8所示，画面过载报警灯以（1Hz）闪烁,解除过载后，画面自动切换至过载前的画面，设备继续运行。(2)M2 过载设备出现过载时，M2 停止。触摸屏自动切换报警画面，画面过载报警灯以（0.5Hz）闪烁,解除过载后，画面自动切换至过载前的画面，设备继续运行。 (3)M4 超程设备出现超程时，触及左限位 SQ1，右限位 SQ2 时，M4 立即停止。触摸屏自动切换报警画面，画面超程报警灯常亮,并通过调试模式下通过十字手柄 “回零” 后解除超程，画面自动切换至超程前的画面，但设备需重新启动运行。图 8报警画面故障检测一、工作任务请选手在设有故障（10个故障

20、点）的装置上进行故障查找，并将故障点的位置与故障类型在图纸上标出。装置图纸见附件，符号具体要求如下： 二、操作要求1.观察现象时，只能接通控制电路的电源，不能接通主回路电源；2.故障检测时，必须在断电情况下测量，不能打开行线槽盖板、不能松卸端子；3.必要时，可以打开开关面板和按钮盒进行检测；4.请使用万用表、绝缘电阻测试仪、接地电阻测试仪等仪表进行故障检测；5.故障点只需在图纸上标注符号，无需修复。三、模块分值本模块分值为10分，每正确找到一个故障点且标注正确得1.0分。标注方法如下：四、注意事项在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装安全操作规程。15数字化工业场景搭建一、工作任务请选手根

21、据任务书“双面孔加工机床控制系统”的场景平面参考图进行工业场景搭建。 场景平面参考图二、操作要求1.在电脑上使用三维场景搭建软件进行操作，搭建三维场景图；2.搭建所需的部件可在模型库中选择；3.搭建的三维场景必须与场景平面参考图展现的场景一致。三、模块分值本模块分值为5分，每正确搭建一个区域得1分，区域搭建错误或不完整该区域不得分。四、注意事项在完成工作任务的全过程中，严格遵守赛场纪律。 应用办公软件制作汇报PPT一.工作任务请选手根据任务书 “双面孔加工机床控制系统”的控制要求制作PPT。二操作要求1.在电脑上使用WPS软件进行操作；2.内容包含设计思路，调试流程。三.模块分值本模块分值为8分，PPT制作3分，汇报5分。四.注意事项在完成工作任务的全过程中，严格遵守赛场纪律。18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 工位号：