ZZ-2017026 通信与控制系统（高铁）集成与维护赛项题库 D卷

2017 年 “通信与控制系统（高铁）集成与维护”赛项竞赛任务书2017 年“通信与控制系统（高铁）集成与维护”赛项竞赛任务书工位_选手须知：（1）任务书共31页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，更换任务书。（2）竞赛现场提供通信与控制系统（高铁）集成与维护实训平台。（3）竞赛时间共3.5小时，包括系统安装时间、接线时间、程序设计时间、测试时间、调试时间、分析时间、答题时间和提交成果时间等，参赛团队应在3.5个小时内完成任务书规定内容。参赛选手在竞赛过程中根据任务书要求，将各系统的运行记录或程序文件存储到指定的计算机目录下，未存储到指定位置的运行记录或程序文件不得分。（4）参赛选手提交的答题卡与任务书上只能按要求填写工位号等进行识别，不得填写指定内容之外的任何识别性标记。如果出现地区、校名、人名等其他任何与竞赛队有关的识别信息，一经发现，竞赛试卷和作品作废，比赛按零分处理，并且提请大赛组委会进行处罚。（5）竞赛试卷、竞赛作品、竞赛工具、竞赛器材及竞赛材料等不得带出竞赛场地，一经发现，竞赛作品作废，比赛按零分处理，并且提请大赛组委会进行处罚。（6）参赛选手认定竞赛设备的器件有故障可提出更换，器件经现场裁判与技术支持测定完好属参赛选手误判时，每次扣该参赛队5分。（7）竞赛过程中，参赛选手要遵守操作规程，确保人身及设备安全，并接受裁判员的监督和警示。竞赛过程中由于参赛选手人为原因造成的器件损坏，不予更换。竞赛过程中由于参赛选手人为原因造成贵重器件损坏，停止该队比赛，竞赛成绩作为零分。（8）在竞赛过程中，参赛选手如有舞弊、不服从裁判判决、扰乱赛场秩序等行为，裁判长按照规定扣减相应分数。情节严重的取消竞赛资格，竞赛成绩记为零分。注意： 所有上交资料都必须存放到控制中心“D：提交资料”文件夹中，同时备份到考试提供的U盘内，在交卷时一并提交。 各任务截图必须按照要求命名。 截图使用windows自带“截图工具”进行，保存为JPEG格式。 拍照使用考试配置的摄像头进行拍照，保存为JPEG格式。 测试结果部分以答题卡结论为准，写在任务书上无效。任务一 系统安装部署（20分）（一）系统设备安装、内部配线（14分）根据提供的“技术平台接线图一”，完成PLC（可编程逻辑控制器）、EM231模拟量输入模块、直流24V正极电源接线端子和直流24V负极电源接线端子、人机交互界面、速度表、风机、报警灯、照明灯、温湿度模块、光照模块、烟雾模块、直流电压表、开右侧门按钮、关右侧门按钮、右侧门开启指示灯、右侧门关闭指示灯、紧急制动等模块的安装与接线（线槽需要自行安装）。要求如下：1.模块的安装位置正确牢固，螺丝、螺母、垫片选型正确。2.线号管与线对应正确，且字体方向一致。3.冷压端子选型合理，压制牢固。4.按照“技术平台接线图二”中的接线要求，正确选择接线端子，且线序正确，布局合理。5.在整体上，线束布局合理牢固、长短适宜、美观大方。6.提交试卷前，确保线槽盖好及机柜盖扣压完成。（二）程序下载，调试（6 分）1利用提供的USB-PPI 电缆连接电脑与PLC，使用“STEP7 Micro WIN”编程软件把“D:YooDaoPLC”目录中的“测试程序.mwp”下载到PLC 中，并运行PLC。2利用提供的miniUSB 线连接电脑与人机交互界面使用“EB8000”编程软件把“D:YooDao人机交互界面”目录中的“HMI 测试程序.mtp”下载到人机交互界面设备中，并运行。3功能测试与记录按照表1.1 动作顺序，测试开关门按钮与指示灯功能，并记录。 指示灯点亮用“1”表示，指示灯熄灭用“0”表示。表1.1 功能测试记录动作顺序动作名称右侧门开启指示灯右侧门关闭指示灯左侧门开启指示灯左侧门关闭指示灯1启动PLC2按下开左侧门按钮3按下关左侧门按钮4按下开右侧门按钮5按下关右侧门按钮 按照表1.2 所示动作顺序，在人机界面中查看传感器测量数据、控制执行器动作，并记录。风机转动/指示灯点亮/有烟雾用“1”表示，风机停转/指示灯熄灭/无烟雾用“0”表示。表1.2 传感器数据测量与控制器功能记录动作顺序动作名称温度（oC）湿度（%rh）光照（Lux）照明灯报警灯风机烟雾1启动PLC2常按烟雾模块上黑色按钮 / / / / / /3进入第二界面/ / / / /4点击X1/5点击X2/6点击X3/任务二 通信配置及调试（20分）（一）平台网络配置（8分）1无线路由器的配置（4分）路由器配置连接网址：http:/192.168. 3.1 /。默认用户名为“admin”，默认管理员密码为“admin”。 本地局域网络（LAN口）的搭建和配置：按照表2.1要求，对无线路由器进行本地局域网络的搭建和配置，设置完毕后将带有网络名、IP 地址、无线加密方式的配置界面分别进行截图或拍照，以“图2-X”的形式命名，存放到“D:提交资料任务二”中，并在答题卡相应表格中标明其对应关系。 表2.1 本地局域网配置要求序号设备参数值1无线网络名SSIDguosaiS【工位号】2无线网络密钥各组可自行设置（长度在10位）3无线加密模式WPA2PSK模式、密码类型AES4路由器IP地址176.128.【工位号】.99 2平台局域网搭建（3分）在通信与控制系统（高铁）集成与维护平台中，搭建局域网，并对各终端设备的有线网络、无线网络进行连接和配置。按照表2.2所示IP地址规划表，组建局域网络。分别进行截图，以“图2-X”的形式命名，存放到“D:提交资料任务二”中，并在答题卡相应表格中标明其对应关系。表2.2 按照IP 地址规划组建局域网设备设备接口IP地址备注无线路由器WIFI176.128.【工位号】.99控制中心WIFI176.128.【工位号】.3列控中心WIFI可通过DHCP自动获取3网络通信测试（1 分）在计算机“命令提示符”界面下使用“ping”命令检测控制中心与无线路由器、列控中心之间网络通信是否正常，将正常通信测试结果分别进行截图，以“图2-X”的形式命名，存放到“D:提交资料任务二”中，并在答题卡相应表格中标明其对应关系。（二）列控中心配置（2 分）对列控中心进行配置（详见表2.3），并成功连接控制中心,保证列控中心各项功能正常运行。在控制中心计算机上对连接成功界面截图，以“图2-x”的形式命名，存放到“D:提交资料任务二”中，并在答题卡相应表格中标明其对应关系。表2.3 通信配置参数串口号波特率IP地址端口号轨道电路通信ttyAMA457600/列车通信ttyAMA5115200/服务器通信/自行设置8080（三）典型通信系统调试（6分）背景：高铁运行线路中，分布一些信息采集点，信息采集点采集到各个传感器数据，将数据发送至控制中心，实现各点的数据采集与监控。已知备用电脑模拟信息采集点，信息采集点通过WIFI，将数据传送给控制中心。信息采集点配备一个485通信模块，用于采集当前温湿度和光照数据，如下图2.1所示。图2.1任务：典型通信系统调试，实现信息采集点数据的采集与发送。通信协议详见“D:YooDao通信配置及调试485通信.pdf”文件。信息采集点软件详见备用电脑“D:YooDao通信配置及调试信息采集点.exe”。网络调试助手详见控制中心“D:YooDao通信配置及调试网络调试助手.exe”1. 正确配置与连接485通信模块。配置串口号、波特率，利用相关指令，建立485通信模块与信息采集点之间通信。将显示“485通信成功”字样界面截图，以“图2-X”的形式命名，存放到“D:提交资料任务二”中。2建立网络连接。（1）信息采集点作为服务器，打开信息采集点软件，正确配置信息采集点IP地址及端口号，开启服务。（2）控制中心作为客户端，打开控制中心网络调试助手，正确配置IP地址及端口号，连接服务。（3）将信息采集点软件上显示“客户端连接成功”字样界面截图，以“图2-X”的形式命名，存放到“D:提交资料任务二”中。3. 利用控制中心网络调试助手，根据自定义协议进行温湿度、光照数据的采集。将控制中心采集到数据的界面截图，以“图2-X”的形式命名，存放到“D:提交资料任务二”中。并根据通信协议，计算出实际的温度、湿度及光照值，将采集结果填写至答题卡中。（四）通信拓扑图绘制（4分）根据通信与控制系统（高铁）集成与维护实训平台功能，利用WPS2016绘制网络通信拓扑图。设备图片详见“D:YooDao通信配置及调试设备图片”。将绘制完成的通信拓扑图截图，以“图2-X”的形式命名，存放到“D:提交资料任务二”中。 任务三 故障检测及维修（25分）站点副控制台中有8路轨道继电器，每一路轨道继电器对应轨道的一个区段。当列车运行到某一区段时，对应轨道继电器触点吸合，并且对应轨道继电器指示灯点亮，代表列车在此区段。没有列车的区段，对应的轨道继电器触点断开，轨道继电器指示灯是熄灭状态。轨道继电器电路原理图、装配图及元器件清单在“D:YooDao故障检测及维修”文件夹中。（一）硬件故障检测与处理（15分）1电路板焊接（7分）根据提供的电路原理图（D:YooDao故障检测及维修轨道继电器原理图.pdf）、轨道继电器装配图和轨道继电器元器件清单把轨道继电器电路焊接完成。2电路板排故（8分）根据题干给出的逻辑关系，通过运行轨道电路上的列车找出轨道继电器板的故障并完成维修，填写表3.2。表3.2 轨道继电器电路故障排查记录表故障现象描述故障点排除后结果（提示：有6处故障需要维修。已知区段四继电器为低电平触发。按键控制模块功能为控制所有区段继电器全部吸合/断开。电路板排故不提供20K电阻。仔细检测出现的问题，再根据原理图进行维修。）（二）应答器检测与处理（10分）轨道电路分为八个区段，每个区段配备一个应答器，用于存储当前区段相关信息，如下图3.1所示。运行列车从左至右进行区间行驶，当列车行驶至对应区段时，列车下方的读写器会读取区段应答器信息，并伴有“滴”的提示声，表示读卡成功。同时列车LCD屏幕中左侧表盘会指向相应的区段号，如下图3.2所示，本图片显示的信息为列车位于区段1位置。图3.1 轨道电路区段及应答器图3.2 列车区间行驶模式下LCD界面应答器配置模块如图3.3 所示，可用于检测、修改应答器中相关信息。图3.3 应答器配置模块站点副控制台轨道电路区段应答器存储的状态信息设计参数如表3.3 所示。表3.3 轨道区段应答器存储信息第一区段第二区段第三区段第四区段第五区段第六区段第七区段第八区段隧道隧道转弯坡路转弯隧道坡路转弯应答器配置模块与上位机通信遵循一定的数据协议，用于建立通信和应答器数据的写入，详见“D:YooDao故障检测及维修”目录中“应答器配置通信协议.xlsx”。1建立通信将应答器配置模块与上位机连接，已知应答器配置模块与上位机通信的数据位为8，停止位为1，波特率和校验位未知，借助桌面上“串口调试工具”软件，测试出应答器配置模块与上位机通信的波特率及校验位，并将测试结果填写至答题卡中。（注：当上位机向应答器配置模块发送请求数据，得到回复数据表明通信正常，若无回复数据，表明通信失败。请求数据和回复数据详见“D:YooDao故障检测及维修应答器配置通信协议.xlsx”）2数据写入借助“串口调试工具”软件及“应答器配置通信协议.xlsx”文件，参看表3.3中各区段状态信息，完成对区段1-8应答器状态信息的写入。3信息验证利用桌面 “应答器查询软件”，配置正确的串口号，利用“1.建立通信”中测试的波特率和校验位，完成对区段1-8应答器状态信息的读取，并将区段1-8读取到的状态信息软件界面截图，将8张截图以“图3-x”的形式命名，存放到“D:提交资料任务三”中，并在答题卡相应表格中填写对应图片名称。任务四 应用设计（25分）（一）PLC程序设计（6分）1打开“STEP7 Micro WIN”编程软件，新建一个工程，命名为“人机交互通讯.mwp”，在工程中完成要求描述的程序设计，保存到“D:提交资料任务四PLC程序设计”文件夹中并下载到PLC中运行。（1分）要求：完成状态和位置设计，实现触摸屏语言切换功能。四组数据每隔2S向人机交互界面交替发送一组数据，四组数据存放至PLC中V区寄存器。四组数据分别为：状态0000，位置0002；状态0001，位置0001；状态0002，位置0000；状态0001，位置0003。详细说明请参看“（二）人机交互界面设计”。注意： PLC中状态和位置存放的寄存器地址要与触摸屏程序设计中读取的地址保持一致。2打开“STEP7 Micro WIN”编程软件，新建一个工程命名为“自由口数据发送.mwp”,在工程中任务要求的程序设计，保存到“D:提交资料任务四PLC程序设计”文件夹中并下载到PLC中运行。用USB转485模块连接好电脑与PLC。（4分）任务要求如下：（1）定义PLC的PORT0口为485通讯；（2）波特率：19200，校验位：无，数据位：8，停止位：1；（3）利用串口调试工具访问PLC；打开串口调试工具，配置完成后PLC则每隔250ms向串口调试工具发送一串数据，数据格式表格在D:YooDaoPLC数据格式，数据中有当前环境的温湿度、光照信息，其中温湿度、光照数据格式为高字节低字位。（4）利用温湿度换算公式，把收到PLC回复数据中对应的温湿度数据转化为10进制，写入答题卡中；（5）利用电脑截屏工具，把收到PLC回复数据的串口调试工具整体截图以“图4-x”的形式命名保存到D：提交资料任务四。提示：温湿度换算公式：温度 = 读取值 / 260.0 - 40.0 湿度 = 读取值 / 310.0 光照 = 读取值3. 运用算术运算指令完成算式（100+200）X 20/4的运算，在答题卡任务四空白处画出梯形图。（1分）（二）人机交互界面设计（10分） 打开电脑桌面EB8000软件，机型选择MT(TK)6000/8000 iP/iQ/iH5 Series；连接方式为USB线，点击编辑工具中EasyBuilder8000进入编辑界面。实现下述功能。（注：触摸屏型号：TK6070IP） 1.窗体界面背景设置，窗体界面背景颜色设置为pink。 2.设计界面，语言切换1界面设计，实现3种不同语言的循环切换；指示灯载体下的语言切换2界面设计，实现点击开关按钮，控制语言切换时其对应的指示灯状态变化；PLC控制语言的切换界面设计，实现点击开始按钮，通过PLC给的数据实现3种语言及位置的变换。所需图片资源在D:YooDao辅助资料文件夹中。 （1）语言切换1界面设计及功能实现，点击灰色按钮元件时，循环显示3种不同语言的文字的变化，语言文字分别为“微笑”、“Smile”、“sourire”。语言切换1初始化界面如图4.1所示。图 4.1 点击灰色按钮元件，语言切换，界面如图4.2所示。图 4.2 再次点击灰色按钮元件，语言再次切换，界面如图4.3所示。图 4.3点击弹出界面，弹出指示灯载体下的语言切换2界面，点击该界面的红色退出按钮，关闭该窗口。界面如图4.4所示。图4.4 （2）指示灯载体下的语言切换2界面设计及功能实现，点击开关按钮，实现语言及灯状态的变换。 点击语言切换1界面的下一页按钮，切换到指示灯载体下的语言切换2界面，如图4.5所示。图 4.5 点击开关按钮， 中文“微笑”与英文“Smile”相互切换的同时，对应的指示灯状态改变。状态切换效果为：“微笑”红灯暗“Smile”黄灯暗“微笑”红灯亮“Smile”黄灯亮微笑”红灯暗“Smile”黄灯亮“微笑”红灯亮“Smile”黄灯暗，完成上述8个状态切换后，自动停止。指示灯状态切换的时间间隔为1秒。其中3个状态的效果，“微笑”红灯亮如图4.6所示，“Smile”黄灯亮如图4.7所示。自动停止界面如图4.8所示。图4.6图4.7图4.8 （3）PLC控制语言的切换界面的设计及功能实现，点击开始按钮，通过PLC给的数据，3中语言做语言和位置的切换。两个数值元件显示PLC端提供的数据。注意：结合4.1 PLC程序设计第（1）小题获取PLC提供的数据。 点击指示灯载体下的语言切换2界面的下一页按钮，切换到PLC控制语言的切换界面，如图4.9所示。图 4.9 点击开始按钮，通过PLC提供的4组数据，PLC提供每组状态和位置数据的时间间隔为2秒。3种语言做语言和位置的切换。效果如图5.0-5.3所示。图5.0图5.1图5.2图5.3 3.界面完成设计后，保存文件位于D:提交资料任务四人机交互界面文件夹中，文件名称为“工位号”，通过miniUSB线将程序下载到人机交互界面上。使用人机交互界面进行演示。（三）移动客户端应用设计（9分） 将D:YooDaoAndroid目录下“光照度的体现和控制中心上速度效果展示APP”项目的功能代码完善，根据具体要求，完善展示各界面的效果（注：考生所有拍照的图片按照图一，图二.往下命名，除了图一拍至电脑上，其它都拍至列控中心或控制中心。图片保存到D:提交资料任务四Android程序设计，拍照完毕以后请不要删掉列空中心上的APP）。 具体的要求：（1）将 “光照度的体现和控制中心上速度效果展示APP” 项目导入eclipse中，拍照并且保存。 （2） 在package com.yoodao.train包中找到WelcomeActivity类，在layout文件夹里找到WelcomeActivity对应的布局文件welcome.xml，并在布局里完善代码实现如图5.4的效果(左上角的Logo图的名称为logo2.png)：图5.4并且在WelcomeActivity类里实现点击图片跳转到ChuanKouActivity的界面效果的代码,拍照列空中心上的效果图并保存。（3）在package com.yoodao.train包中找到ChuanKouActivity类，ChuanKouActivity的界面，效果图如下：图5.5分别对轨道电路通信，列车通信，服务器通信进行配置，正确配置以后，能够实现连接，在列控中心拍照并保存配置完以后的效果图。 （4）点击链接，跳转到GuangZhaoQiangDUActivity界面 ，在package com.yoodao.train包中找GuangZhaoQiangDUActivity.java类，它对应的布局文件是activity_guang_zhao_qiang_du.xml。对布局文件activity_guang_zhao_qiang_du.xml根据图5.6所示进行布局文件代码编写：图5.6其中整体背景的颜色是#99CCFF，有四个有棱角的白色背景，背景的文件名是biankuang.xml，光照度单位的颜色为#ff0000，光照度的图片名是guangzhao.png，报警图片是danale_cloud_new_bell.png，点击“点击报警”按钮改变图片是danale_cloud_icon_bell.png。在列空中心上拍照没有输入报警设定值和没有点击“点击报警”按钮的效果图并保存。 （5）根据完成的activity_guang_zhao_qiang_du.xml布局，在GuangZhaoQiangDUActivity完善代码实现以下效果： 1.在控制中心上点击按钮“发送车内数据给列空中心”以后，列空中心上能够显示光照传感器的光照度 2.点击“点击报警”按钮，如果自己输入的报警设定值低于光照传感器的光照度，两张图来回切换的动画效果，动画效果用安卓的帧动画完成，高于不发生变化，并且回复静态效果，拍照列空中心上的两张效果图并保存（注：动画效果要拍与静态不一样的图）。同样点击按钮时打开通知，如果低于的话通知的内容设置为“光照强度强”，高于的话通知的内容设置为“光照强度低”，如图5.7所示:图5.7图片的名称logo.png，通知代码用NotificationCompat来写。拍照保存两张效果图。 3.点击按钮“跳转页面”实现跳转。 （6）跳转到TestLieKongAct