2016年现代电气控制系统安装与调试”赛题B题资料

2016 年全国高职院校技能大赛 现代电气控制系统安装与调试 赛项 1 20162016 年全国职业院校技能大赛年全国职业院校技能大赛 现代电气控制系统安装与调试 B 题 工工 作作 任任 务务 书书 总时间 240 分钟 场次号 工位号 2016 年全国高职院校技能大赛 现代电气控制系统安装与调试 赛项 2 注意事项注意事项 一 本任务书共 14 页 如出现缺页 字迹不清等问题 请及 时向裁判示意 进行任务书的更换 二 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 三 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 四 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赛选手误判时 每次扣参赛 队 3 分 若因人为操作损坏器件 酌情扣 5 10 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 五 所编 PLC 触摸屏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 六 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 七 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 2016 年全国高职院校技能大赛 现代电气控制系统安装与调试 赛项 3 请按要求在请按要求在 4 4 个小时内完成以下工作任务 个小时内完成以下工作任务 一 按 平面仓库系统 控制要求 设计电气控制原理图 制定 相应的 I O 分配表 并按图完成器件选型计算 器件安装 电路连 接 含主电路 和相关元件参数设置 二 按 平面仓库系统 控制要求 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 三 根据赛场设备上所提供的故障考核装置 参考 X62W 铣床电 气原理图 排除机床电气控制电路板上所设置的故障 使该电路能 正常工作 同时完成维修工作票 本次工作任务请在 YL 158GA1 型现代电气控制系统安装与调试实 训考核装置上完成 该装置的结构介绍及使用方法请参考用户说明 书 操作过程中 须遵守安全操作规程和职业素养要求的相关规定 2016 年全国高职院校技能大赛 现代电气控制系统安装与调试 赛项 4 平面仓库控制系统平面仓库控制系统 一 系统运行说明一 系统运行说明 某平面仓库的结构如图 1 所示 系统 其主要由 传送带 机 器手 运料小车 推料气缸和一套平面仓库等组成 仓 位 1 仓 位 2 仓 位 3 传送带1 传送带2 进货区 SQ1SQ2 SQ3SQ4 货物类 型检测 传感器 M1 M2 M4 M3 SQ15 SQ13SQ12 SQ14 SQ11 机 械 手 返货区 SQ16 运料小车 图 1 平面仓库结构图 平面仓库系统的运行过程如下 开始运行时 人工将货物从进 货区放至传送带 1 上 当 SQ1 检测到货物之后 由电机 M1 带动传 送带 1 将货物运送至 SQ2 位置 期间需要对货物类型进行检测 根 据货物类型检测到的结果 用控制柜正面的 0 10V 电压模拟货物类 型 将货物分成 A B C 三种 0 4V 为 A 货 4 7V 为 B 货 7 10V 为 C 货 由机械手臂抓起货物 并根据货物类型检测结果决 定将货物放至运料小车或者传送带 2 平面仓库包括三个仓位 运 动送料小车将货物运送至相应的仓位后 小车上的气缸将货物推进 仓位 送料小车的初始位置在 SQ12 处的仓位 如图 1 所示 每个 仓位配有一个位置检测传感器 SQ11 SQ13 且每一个仓位存放货 物的顺序需按照 A B C 的顺序依次存放 送料小车应按照从左往 右 仓位 1 仓位 2 仓位 3 的顺序进行送料 如果货物类型检测传 2016 年全国高职院校技能大赛 现代电气控制系统安装与调试 赛项 5 感器检测到的货物不满足各个仓位存放货物的要求 由机械手将该 货物抓取后送至传送带 2 送回返货区 平面仓库控制系统主要由以下电气控制回路组成 传送带 1 由 电机 M1 驱动 M1 为三相异步电机 只进行单向正转运行 要求能 进行 Y 降压起动 起动时间为 3 秒 并且需要设有过载保护 热 继电器的整定电流设置为 0 4A 机器手底盘旋转由电机 M2 驱动 M2 为伺服电机 要求伺服电机能进行正 反转 伺服电机正转则 机械手底盘向左旋转 伺服电机反转则机械手底盘向右旋转 伺服 电机参数设置如下 伺服电机旋转一周需要 1000 个脉冲 伺服电机 通过齿轮减速器带动机械手底盘旋转 减速比为 24 1 送料小车由 电机 M3 驱动 M3 为步进电机 要求步进电机能进行正 反转 步 进电机参数设置如下 步进电机旋转一周需要 2000 个脉冲 已知直 线导轨的螺距为 4mm 并使用旋转编码器对小车位置进行检测 传送带 2 由电机 M4 驱动 M4 为三相异步电机 由变频器驱动 要 求变频器速度由 PLC 输出模拟量电压进行给定 已知传送带 2 的速 度 v 与变频器的运行频率 f 之间的关系为 v 0 2 f 传送带 2 的速 度需要从触摸屏设定 M4 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 5 秒 机械手夹紧气缸 YV1 小车上推料气缸 YV2 由 PLC 数字量输出点控制 机械手夹紧气缸 置位则夹紧 复位则松开 推料气缸置位则推出 复位则返回 系统输入应包含以下各点 传送带 1 2 的位置传感器 SQ1 SQ4 使用控制柜正面的行程开关模拟 送料电动机 M3 位置 检测传感器 SQ11 SQ12 SQ13 左右极限位保护传感器 SQ14 和 SQ15 编码器 双相计数 调试 自动运行模式切换开关 用控制用控制 2016 年全国高职院校技能大赛 现代电气控制系统安装与调试 赛项 6 柜正面柜正面 SA1 模拟模拟 调试启动按钮 SB4 调试停止按钮 SB1 自动 运行启动按钮 SB5 自动运行停止按钮 SB2 货物类型确认按钮 SB3 所有按钮所有按钮 SB 请使用控制柜正面元件请使用控制柜正面元件 和急停按钮 由控制柜由控制柜 正面的正面的 SA2 模拟模拟 货物检测传感器 SQ16 用控制柜正面的 用控制柜正面的 SA3 来来 模拟 模拟 SA3 位于右档位时代表传感器有信号 推料气缸动作过程用 延时 3 秒代替 由铂电阻模拟电机 M1 的温度 由温控器显示温度 温控器输出接点给 PLC 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 控制系统设计要求二 控制系统设计要求 1 本系统使用三台 PLC 网络指定 QCPU S7 300 S7 1500 为主 站 2 台 FX3U S7 200Smart S7 1200 为从站 分别以 CC Link 或工 业以太网的形式组网 具体配置见表 1 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 部分 I O HMI 与 PLC 组合分配方案见表 1 其 余自行定义 表 1 PLC HMI 及 I O 配置方案 三菱 Q FX3U 系列方案 西门子 S7 300 S7 200Smart 方案 西门子 S7 1500 S7 1200 方案 HMI YV1 Y V2 Q00UCPUCPU314C 2PN DPCPU 1511 1 PN M1 M4 FX3U 32MRS7 200SmartCPU 1212C 2016 年全国高职院校技能大赛 现代电气控制系统安装与调试 赛项 7 SA1 SA36ES7288 1SR40 0AA06ES7212 1BE40 0XB0 M2 M3 SB1 SB5 FX3U 32MT S7 200Smart 6ES7288 1ST30 0AA0 CPU 1212C 6ES7212 1AE40 0XB0 4 根据本控制要求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 把系统电气原理图 各 PLC 的 I O 接线图在标准图纸上 并填写 I O 分配表 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 本次工作任务中用到的主要器件 如各个 PLC 和变频器 已安装好 部分线路也已经安装好 参见实物 选手不得擅自更改 设备中已有器件的位置和线路 其余器件的安装位置请自行定义 三 系统控制要求三 系统控制要求 平面仓库系统设备设有两种工作模式 模式一 调试模式 模 式二 自动运行模式 系统工作模式由运行模式切换开关 SA1 控 制柜反面 选取 设备上电后触摸屏首先进入登录画面 控制柜正面的红色指示 灯 HL1 以 0 5Hz 频率闪烁点亮 表示系统上电 若连续 15 秒未对 触摸屏进行任何操作 则触摸屏自动进入待机画面 即屏幕进入休 眠状态 直到再次点击触摸屏 1 触摸屏登录画面要求 触摸屏登录画面要求 登录画面如图 2 所示 点击 用户登录 按钮 弹出用户登录 窗口如图 3 所示 登录画面中用户名为 admin 密码为 123 如输入 有错 画面上应弹出 密码输入错误 是否重新输入 的提示框 点击提示框中的 是 用户可重新登录 点击提示框中的 否 返回登录画面 点击 重新启动 按钮 触摸屏重新启动进入登录 画面 2016 年全国高职院校技能大赛 现代电气控制系统安装与调试 赛项 8 登录后系统自动进入相应画面 当 SA1 在左挡位时 画面进入 调试模式 当 SA1 在右挡位时 画面进入 自动运行模式 系 统要求进入自动运行模式之前 需首先进行调试 图 2 登录画面图 3 用户登录窗口 2 调试模式 调试模式 设备进入调试模式后 触摸屏切换至调试画面 触摸屏画面设 计可参考图 4 触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 通过按下 选择调试按钮 可依次选择需要调试的电机 M1 M4 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 2016 年全国高职院校技能大赛 现代电气控制系统安装与调试 赛项 9 图 4 调试画面示意图 1 传送带 1 驱动电机 M1 调试过程 按下 SB4 按钮 电机 M1 以 3 秒间隔进行 Y 型运行 型运行 停止 Y 型运行 型运行 停止 状态循环切换 电机 M1 在 Y 型 运行时 HL2 以 2Hz 闪烁点亮 M1 在 型运行时 HL2 长亮 M1 停止时 HL2 熄灭 按下停止按钮 SB1 M1 停止 HL2 灭 2 机器手底盘旋转电机 M2 调试过程 首先在触摸屏中设置机械手底盘的旋转速度 速度取整数 设 定范围为 3 8 s 再设定机械手底盘的正向 向左 旋转角度 取整数 设定范围为 60 120 按下 SB4 伺服电机 M2 按照设定的速度正向旋转相应角度 需要考虑减速比 24 1 2 秒后 再反向旋转相应角度回到初始位置 然后再次在触摸屏中设置机械 手底盘的反向 向右 旋转角度 取整数 设定范围为 60 120 按下 SB4 伺服电机 M2 按照设定的速度反向旋转相应角 度 2 秒后再正向旋转相应角度回到初始位置 再次按下 SB4 伺 服电机首先带动机械手底盘正向旋转 角度 2 秒后反向旋转 角度 再过 2 秒后反向旋转 角度 再过 2 秒后正向旋转 角度 电机 M2 运行过程中 可随时按下 SB1 使 M2 停止 再次按下 SB4 电机 M2 继续完成未完成的动作 M2 在调试过程中 HL2 红 灯长亮 3 送料小车驱动电机 M3 调试过程 送料小车电机结构示意图如图 5 所示 电机 M3 调试前 送料 小车在 SQ11 与 SQ13 之间的任意位置 首先在触摸屏上设置送料小 车的速度 设定范围为 4 0 12 0mm s 精确到小数点后一位 按一 2016 年全国高职院校技能大赛 现代电气控制系统安装与调试 赛项 10 下 SB4 按钮 步进电机 M3 带动送料小车左行至 SQ11 停 2 秒后再 向右运行至 SQ12 此时小车所在的位置为初始位置 系统将编码器 中的数值清零 然后 再次按下 SB4 送料小车将按照以下顺序循 环运行 右运行至 SQ13 停 2 秒 左行至 SQ12 停 2 秒 左行至 SQ11 停 2 秒 右行至 SQ12 停 2 秒 右行至 SQ13 停 2 秒 M3 运行过 程中 随时按下 SB1 小车停止 此时可以使用触摸屏中的 送料 小车复位 按钮控制送料小车返回初始位置 即无论送料小车停在 哪个位置 按下触摸屏中的 送料小车复位 按钮 送料小车都将 直接返回直接返回至初始位置 SQ12 处 在调试过程中 HL2 红灯以 1Hz 闪 烁点亮 此外 要求在触摸屏中显示送料小车的当前位置 单位为 mm 精确到小数点后一位 并要求有动画演示效果 图 5 送料小车电机结构示意图 此外 在 M3 电机移动过程中检测左右硬限位 SQ14 和 SQ15 即小车左移时 SQ14 检测有信号 小车停止 小车右移时 SQ15 检测有信号 小车停止 2016 年全国高职院校技能大赛 现代电气控制系统安装与调试 赛项 11 4 传送带 2 驱动电动机 M4 调试过程 首先在触摸屏中设置传送带 2 的速度 速度 v 的范围 4 0 6 0mm s 精确到小数点后 1 位 然后按下 SB4 按钮 M4 电动 机按照所设置的速度正向点动点动运行 M4 电机调试过程中 HL2 以 5Hz 闪烁 所有电机 M1 M4 调试完成后 将 SA1 旋至右档位 系统 进入到自动运行模式 在未进入自动运行模式时 单台电机可以反 复调试 3 自动运行模式 自动运行模式 系统切换到自动运行模式后 触摸屏也随之进入自动运行模式 画面 参见图 6 画面自行设计 画面设计要求 触摸屏有仓库显 示区 显示每个仓位内 A B C 三种货物的数量 有仓位关闭设定 区 可以选择将对应仓位关闭 有参数显示区 可以显示当前货物 类型 机械手底盘方向 送料小车的当前位置 货物类型传感器的 实时电压值 有参数设定参数设定区 可以对机械手底盘速度 送料小车速 度 传送带 2 速度进行设定 设定范围与调试模式下相同范围与调试模式下相同 图 6 自动运行模式参考画面 2016 年全国高职院校技能大赛 现代电气控制系统安装与调试 赛项 12 平面仓库自动运行时工艺流程与控制要求 1 系统初始化状态 小车处于原点 中间位置 SQ12 小车内无货物 SQ16 检测 机器手处于原始位置 2 运行操作 按下自动运行启动按钮 SB5 系统开始运行 指示灯 HL4 长 亮 上货与分拣工作流程 将货物从进货区放至传送带 1 当 SQ1 检测到货物时 电机 M1 开始降压起动 货物经由传送带 1 被送至 SQ2 处 期间经过货物类 型传感器时 触摸屏中显示货物类型传感器电压值 按下按钮 SB3 则确认货物类型 并在触摸屏上显示 当 SQ2 检测到货物时 电机 M1 停止 然后等待 3 秒 期间机械手将货物抓起 根据入库 存放规则决定将货物抓放至送料小车或者是传送带 2 入库存放规则 每个仓位存放货物的顺序为 依次存入 A B C A B C 选择仓位的顺序为 仓位 1 仓位 2 仓位 3 放满为止 每个仓位最多放 6 个货物 检测到的货物不满足上述 入库存放规则 由机械手将该货物抓取至传送带 2 送回返货区 入库工作流程 系统初始状态下 所有仓位都无货 则若第一个货物经由货物 类型检测传感器检测为 A 类货物 当 M1 电机停止后 等待 3 秒 期间机械手将货物夹起 然后机械手底盘向左旋转 角度 的值取 调试模式 下的设定值 旋转到位后再等待 3 秒 期间机 2016 年全国高职院校技能大赛 现代电气控制系统安装与调试 赛项 13 械手将货物放至在送料小车上 当小车上的货物检测传感器 SQ16 检测到信号时 等待 3 秒 期间机械手臂提起 然后机械手底盘向 右旋转 角度回原位 同时送料小车向左行驶将货物送至 SQ11 仓位 1 到达 SQ11 位置时 再等待 3 秒 表示推料气缸已 动作将货物推送至仓位 此时触摸屏中仓位 1 中的 A 货物数量变 成 1 然后送料小车向右行驶返回至初始位置 SQ12 处 若第二个货物被检测是 A 类货物时 则按照以上流程将货物放 至送料小车 再由送料小车将该货物送至 SQ12 仓位 2 存放 若第二个货物被检测是 B 类货物时 则按照以上流程将货物放 至送料小车 再由送料小车将该货物送至 SQ11 仓位 1 存放 若第二个货物是 C 类货物 则机械手将货物夹起并向右旋转 角度 的值取 调试模式 下的设定值 将货物放至在 SQ3 处 传送带 2 电机 M4 启动运行 将该货物送回至返货区 SQ4 动作 传送带 2 电机 M4 停止 以此类推 直至所有仓位