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3.卧式自动燃煤蒸汽锅炉控制系统.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“卧式自动燃煤蒸汽锅炉控制系统”，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；

3、将设计完成的内容导出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“卧式自动燃煤蒸汽锅炉控制系统”说明书，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“卧式自动燃煤蒸汽锅炉控制系统”结构。六、按“卧式自动燃煤蒸汽锅炉控制系统”说明书编写PPT，内

4、容包含设计思路，调试流程，并能独立讲解，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。卧式自动燃煤蒸汽锅炉控制系统一、卧式自动燃煤蒸汽锅炉控制系统运行说明卧式自动燃煤蒸汽锅炉控制系统是用利用燃煤产生热能对水 进行加热生产蒸汽的设备，在机关、事业企业及各行各业广泛使用。 由于锅炉具有高温、高压的特点，是危险而又特殊的设备。本系统设计借助 PLC 来控制锅炉运行，大大提高了工作安全性。系统结构如图1所示。图1、卧式自动燃煤蒸汽锅炉控制系统卧式自动燃煤蒸汽锅炉控制系统由以下电气控制回路组成： 要求上煤电机 M1 进行单向正转运行【M1 为三相异步电机（不带速

5、度继电器）】； 链条式炉排由电机 M2 驱动，其运行位置由电机 M2 通过丝杠带动滑台进行指示【M2 为伺服电机，要求伺服电机能进行正反转，且伺服电机参数设置如下： 伺服电机旋转一周需要 1000 个脉冲，已知直线导轨的螺距为 4mm】；鼓风机由电机 M3 驱动【M3 为三相异步电机（不带速度继电器），只进行单向正转运行，由变频器控制，要求变频器速度由 PLC 输出模拟量电压进行给定，已知鼓风速度 v 与变频器的运行频率f 之间的关系为：v=0.2f，鼓风速度需要从触摸屏设定，M3 从0mm/s加速到 5mm/s 需要用时 1 秒，从 5mm/s 减速到 0mm/s 需要用时 0. 1秒】；

6、运渣传送带由电机 M4 驱动【M4 为三相异步电机（带速度继电器），只进行单向正转运行】； 引风机由电机 M5 驱动【M5 为双速电机，要求能-YY 自动切换运行，切换时间为 3s ，并且需要 考虑过载保护，低速时热继电器的整定电流为 0.25A ，高速时热继电 器的整定电流为 0.3A】。电机旋转以“顺时针旋转为正向,逆时针旋转 为反向”为准。系统输入应包含以下各点： 电动机 M2 位置检测传感器 SQ1、 SQ2 和 SQ3、左右极限位（硬限位、直接接到伺服驱动器上） 保护传感器 SQ5 和 SQ4； 调试启动按钮 SB4、调试停止按钮 SB1，运行启动按钮 SB5、 运行停止按钮 SB2

7、，工作模式选择开关 SA1,急停按钮（由 SA2 模拟）。所有的按钮和开关请使用控制柜正面元件。系统的输出指示灯应该包含： 系统停止指示灯（红灯 HL1） 、系统 调试指示灯（红灯 HL2） 、系统运行指示灯（绿灯 HL4） 。所有的指示灯请使用控制柜正面元件。二、卧式自动燃煤蒸汽锅炉控制系统安装方案要求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

8、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HMI、SB1SB5Q00UCPUS7-300CPU 1511M1、M4HL1HL5FX3U-32MRS7-200Smart6ES7288-1SR40-0AA0CPU 1212C6ES7212-1BE40-0XB0M2、M5、编码器SQ1SQ5FX3U-32MTS7-200Smart6ES7288-1ST30-0A

9、A0CPU 1212C6ES7212-1AE40-0XB0M3FR-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。参照所给定的图纸把系统电气原理图以及各个PLC的I/O接线图绘制在标准图纸上，在“设计”栏中填入选手工位号，在“制图”栏中填入PLC品牌型号。5.三台PLC和变频器安装位置要求如图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

10、-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2 PLC和变频器安装位置示意图三、卧式自动燃煤蒸汽锅炉控制系统控制要求卧式自动燃煤蒸汽锅炉控制系统设备具备两种工作模式，模式一： 调试模式； 模式二： 运行模式。设备上电后触摸屏显示欢迎界面，点 击界面任一位置，触摸屏即进入调试界面，设备开始进入调试模式。1.调试模式触

11、摸屏进入调试画面后，控制柜正面的红色指示灯 HL1 熄灭，绿色指示灯 HL4 保持 0.5Hz 频率闪烁，直到调试模式结束。选手根据控制要求自己设计调试模式下触摸屏的画面： 通过按下“选择调试按钮”， 可依次选择需要调试的电机 M1M5，触摸屏中对应电机指示灯亮。按下控制柜正面绿色按钮 SB4，选中的电机将进行调试运行。（1） 上煤电机 M1 调试过程按下 SB4 按钮，电机 M1 启动，5 秒后 M1 停止，可随时按下 SB1 按钮，M1 停止。M1 电机调试过程中，红灯 HL2 长亮。（2） 链条式炉排电机（伺服电机） M2 调试过程系统上电前，先手动将滑块调节至位置 （原点） SQ1，按

12、下 SB4按钮，电机 M2 正转带动滑块以 10mm/s 的速度向左移动，当 SQ2 检测 到位置信号时，M2 停止旋转，再次按下 SB4 按钮，电机 M2 正转带动滑块以 10mm/s 的速度向左移动，当 SQ3 检测到位置信号时，M2 停止旋转，至此电机 M2 调试结束。M2 电机调试过程中，按下 SB1， 电机 M2 立即停止。M2 电机调试过程中，红灯 HL2 以 1Hz 闪烁。图3 位置检测传感器分布示意图（3） 鼓风电机 M3（变频电机） 调试过程首先在触摸屏中设置鼓风机的速度（速度v 的范围4.06.0mm/s， 精确到小数点后 1 位），然后按下 SB4 启动按钮，M3 电动机

13、按照所设 置的速度正向运行，6 秒后 M3 停止。M3 电动机调试过程中，红灯 HL2 长亮。（4） 运渣传送带电机 M4 调试过程按下 SB4 按钮，电机 M4 启动，5 秒后 M4 停止。M4 电机调试过程中，红灯 HL2 长亮。（5） 引风电机 M5（双速电机） 调试过程按下 SB4 按钮，M5 电机以低速运行 3 s 后切换至 YY 高速运行状态，6 s 后停止，电机 M5 调试结束。电机 M5 在低速运行时， 指示灯 HL2 以 2Hz 闪烁点亮，电机 M5 在高速运行时，指示灯 HL2 长亮。所有电机（M1M5） 调试完成后触摸屏画面将自动切换进入到运 行模式。在未进入运行模式时，

14、单台电机可以反复调试。2.运行模式自动切换进入到运行模式后，触摸屏随即进入运行模式画面，选手根据控制要求自己设计运行模式下触摸屏的画面。画面主要包含： 工作模式指示，各个电机的工作状态指示，滑台位置检测开关 SQ1-SQ3 的状态指示，鼓风机速度显示等信息。速度的显示值应精确到小数点后一位。（1） 运行模式初始状态： 滑台位于初始位置 SQ1，运行模式启动 按钮 SB5、停止按钮 SB2、工作模式选择开关 SA1、急停按钮 SA2 全部 位于初始状态（SA1 初始状态为左档位），所有电机（M1M5）停止。（2） 运行工作流程：拨动工作模式选择开关 SA1，选择工作模式。当开关 SA1 选到 左

15、档位时为单周期模式，开关 SA1 选到右档位时为多周期连续运行模式。按下启动按钮SB5，位置传感器SQ1检测到滑台位于位置 （原点） 后，上煤电机 M1 开始运行，5s 后 M1 停止，由 PLC 发出单脉冲 信号控制点火器点火。单脉冲信号如图 4 所示：图 4 单脉冲信号示意图电机 M1 停止后，链条式炉排电机 M2 开始正转，同时引风电 机 M5 开始低速运行，3s 后 M5 切换至高速运行状态，4s 后鼓风机电 机 M3 开始运行。当滑台运行至位置传感器 SQ2 处（位置）时，链条式炉排 电机 M2 停止运行，10s 后 M2 再次开始运行。当滑台运行至位置传感器 SQ3 处（位置）时，

16、链条式炉排 电机 M2 、鼓风机电机 M3 均停止运行，1s 后运渣传送带机 M4 开始 运行，同时链条式炉排电机 M2 开始反转，M4 运行 5s 后停止运行。 当滑台运行至位置传感器 SQ2 处（位置）时，引风电机 M5 停止运行。当滑台运行至位置传感器 SQ1 处（位置 ） 时， M2 停止运行，完成一次工作过程。若拨动工作模式选择开关 SA1 处于左档位（单周期模式），此时系统结束工作； 若处于 SA1 处于右档位（多周期连 续运行模式），则 3s 后自动开始下一个工作过程。（3）停止操作a) 按下控制柜正面红色停止按钮 SB2，系统完成一个动作周期后 停止运行。b) 系统发生急停事件

17、按下急停按钮时(用 SA2 模拟实现，即 SA2 被切断) ，系统立即停止。急停恢复后（SA2 被接通），再次按下 SB5， 系统自动从急停之前状态启动运行。（4）系统状态显示系统运行时控制柜正面绿灯 HL4 长亮， 系统停止时红灯 HL1 长亮，系统发生急停时红灯 HL1 闪（频率为 2Hz）。3.非正常情况处理当运煤炉排电机 M2 出现越程（左、右超行程位置开关分别为两侧微动开关 SQ4、SQ5），伺服系统自动锁住，并在触摸屏自动弹出报 警画面“报警画面，设备越程”， 解除报警后，系统重新从原点初始 态启动。故障检测一、工作任务请选手在设有故障（10个故障点）的装置上进行故障查找，并将故障

18、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。122022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

19、库数字化工业场景搭建一、工作任务请选手根据任务书“卧式自动燃煤蒸汽锅炉控制系统”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 “定长切料系统”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。14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： 15