工业40（世赛）项目竞赛样题B

工业4.0（世赛）项目

试题B

赛项描述：

工业4.0项目线下比赛形式采用双人团体赛；

竞赛时间：共220分钟；

测试项目由四个模块组成；

该赛项以工业4.0装备的设计、调试为背景，主要考核选手利用仿真

技术。

网页开发技术和数字李生平台，构建、运行和维护工业4.0装备，完

成工业4.0装备的仿真设计和编程调试等任务。

测试项目包含以下内容，需要完成虚拟和现实中的数字李生体以及各

模块的

调试：

L硬件安装与调试

2.工业4.0产线编程和调试

3.单站机构仿真

4.组网和开发WEB应月程序

5.综合调试

分值分配如下：

表1比赛任务及配分（总分100分）

序号名称配分

1任务1:硬性安装与调试15

2任务2：工业4.0产线编程和调试25

3任务3：单站机构仿真20

4任务4：组网和开发WEB应用程序8

5任务4：综合调试27

2/21

6职业素养5

7合计100

注意事项：

L除有说明外，限制各任务评判顺序，但不限制任务中各项的先后顺

序，选手在实际比赛过程中要根据赛题情况进行操作。请务必阅读各

任务的重要提示。

2.比赛过程中，若发生危及设备或人身安全事故，立即停止比赛，并

取消其参赛资格。

3.比赛所需要的资料都以电子版的形式保存在工位计算机里指定位置

“E：\选拔赛'工位号''文件夹下，包含PLC标准块、HMI界面、网络拓

扑图、器件资料等。

4.选手对比赛过程中需裁判确认部分，应当先举手示意，等待裁判人

员前来处理。

5.参赛选手在竞赛过程中，不得使用U盘。

6.选手在竞赛过程中应该遵守相关的规章制度和安全守则，如有违反,

则按照相关规定在竞赛的总成绩中扣除相应分值。

7.选手在比赛开始前，认真对照材料清单检查工位设备和耗材，确认

无误后开始比赛。

8.赛题中所有要求备份的文件请备份到E:\2024工业4.0项目

选拔赛文件夹下。

3/21

9,需要裁判验收的各项任务，任务完成后裁判只验收1次，请根据赛

题说明，确认完成后再提请裁判验收。

10.选手严禁携带任何通讯、存储设备及技术资料，如有发现将取消

其竞赛资格。选手擅自离开本参赛队赛位或者与其他赛位的选手交流

或者在赛场大声喧哗，严重影响赛场秩序的，将取消其竞赛资格。

11.选手必须及时保存自己编写的程序及资料，防止意外断电及其它

情况造成程序或资料丢失，因以上原因导致的程序或资料丢失，由选

手自行负责，不再额外进行补时。

12.赛场提供的任何物品，不得带离赛场。

13.竞赛平台系统提供PLC一个数据库，PLC与MES通讯数据库，竞赛选

手可以在编写主控PLC程序时调用。

14.大赛平台（由大赛技术支持单位山东栋梁科技设备有限公司提供

的DLIM-4212工业4.0系统），硬件平台由底盒供料站、书签供料站、

盒盖装配站、仓储站、控制系统等组成。

15.整体工艺流程如下：

4/21

任务背景介绍：

测试项目任务表示了以下场景：两名工业4.0技术人员在

一家传统制造企业的技术部门工作，现公司准备转型升级，计

划对现有的一条生产线进行数字化改造，你们作为技术人员，

请根据相关技术文档完成系统的设计、编程和调试。生产线由

供料机构等组成。生产线上的物料和产品在各个工位之间的传

输是以托盘为载体，托盘的供给和回收控制不在此次项目任务

考虑范围内。

主要任务：

根据生务要产线的工艺资料，以及任求，完成硬件组装、

PLC程序设计、触摸屏程序设计、组网开发WEB应用程序及网络

安全配置、综合调试°

任务（一）、硬件组装与调试

1.根据任务书要求，选手进行底盒站和书签站RFID读写器的

安装，安装位置能准确检测到托盘上的RFID芯片。

完成底盒站和书签站读写RFID相关PLC程序设计和触

摸屏画面的制作。并进行RFID读写操作，把指定数据写入

RFID后，并可以读取出来数据。

数据写入值范围：订单号1000-9999

5/21

底盒1-3

书签1-3

盒盖1-3

仓位1-3

参考画面如下:

底盒|oII。I

要求如下:

通过HMI的“写按钮”，写入物料信息，按下HMI的“读按

钮”，把物料信息从RFID芯片内读取并显示于HMI上（物料信

息由裁判指定，取值范围：订单号：1000-9999；底盒：1-3；书

签：1-3；盒盖：1-3；仓位：1-3。）

2.现有两站变频器（底盒供料站，书签供料站），用

户可以通过匹配电机速度来维持准确的系统要求，优化系统效

率，现将四台变频器设置相应的参数，通过触摸屏操作电机的

6/21

启动停止操作。

HMI参考画面和变频器参数如下:

曹蚓4设/

SIEMENS

panoA二为30

府9；0仪包内1・

P0003&支为3L*舞’

W

卜":，。1"n

F3o；Q&o(nsm率

P3“晨ix»府

P700tt\i;2#**fl

“制_______________

PIOSOMOMft44

(<UaW2S-3OZ

H>________________

“120加注射川O.Ss

Pl12im*M0.59

要求如下：

通过按下HMI的“皮带启动”按钮，电动机启动；按下

“皮带停止”按钮，皮带停止。

3,调整气源压力在0.4-0.6Mp；

4.其余由选手根据使用情况自行调节，达到设备正确运行;

完成任务（一）：后，可举手示意裁判进行评判!

任务（二）、工业40产线编程和调试

根据任务书要求，选手对工业4.0设备单站功能进行功

7/21

能测试，完成各个模块的功能测试使设备单站机构可以正常运

行。

1.盒盖装配站调试与运行：

传输带

盒盖装配站

1）点击HMI“挡停气缸”按钮，挡停推杆伸出，挡停推杆

伸出位传感器信号触发并在HMI上显示状态信号，再次点击按

钮定位推杆复位，HMI信号状态复位。

2）点击HMI“传送带”按钮，传送带电机启动，带动托盘

向右运行，并在HMI上显示传送带启动信号（绿灯），再次点

击“传送带”按钮，传送带点击停止并显示传送带停止信号

（红灯）。

3）点击HMI“X供料气缸“按钮（蓝色、红色和黄色），X

8/21

盒盖气缸推杆伸出；再次点击此按钮气缸推杆缩回，对应气缸

限位传感器信号被触发，并在HMI上显示信号状态。

4）点击HMI的“升降气缸”按钮，气缸通过推杆伸出实现

下降；再次点击此按钮气缸推杆缩回实现上升，对应气缸限位

传感器信号被触发，并在HMI上显示信号状态。

5）点击HMI“伸缩气缸”按钮，气缸推杆伸出；再次点击

此按钮气缸推杆缩回，对应气缸限位传感器信号被触发，并在

HMI上显示信号状态。

6）操作HMI的按钮升降气缸和伸缩气缸使真空吸盘接触物

料，点击“吸盘”按钮，盒盖物料被吸附到真空吸盘上，同时

HMI上显示吸盘状态信号，升降气缸升起物料随之上升并保持

3s以上；再次点击此按钮按钮物料随重力掉落同时吸盘信号复

位。

7）在传输带左侧放置带底盒的托盘，通过“盒盖颜色选

择”下拉框选择盒盖属性（由裁判指定），“按下”HMI上

“运行测试”按钮后完成“盒盖装配”测试流程。

盒盖装配测试流程：皮带运行，挡停机构动作，托盘和半

成品到达相应挡停机构位置处，根据下拉框选择的盒盖信息，

搬运机械手把对应盒盖搬运到底盒上面完成装配，装配完成后,

挡停机构动作，皮带运行，托盘继续前进。

9/21

2.仓储站调试与运行:

1）点击HMI“挡停气缸”按钮，挡停气缸推杆伸出，伸出位

传感器信号被触发，并在HMI上显示信号状态；再次点击此

按钮气缸推杆缩回，伸出位信号复位。

2）点击HMI“传送带”按钮，传送带电机启动，带动托盘

向右运行，并在HMI上显示传送带启动信号（绿灯），再次点

击“传送带”按钮，传送带点击停止并显示传送带停止信号

（红灯）。

3）按下HMI的“X轴左行”按钮，电机带动搬运机械手沿X

轴方向前进，松开此按钮，电机停止运行；按下HMI上“X

轴右行“按钮，电机带动搬运机械手沿X轴方向后退，松开

此按钮，电机停止运行。搬运机械手运行过程中在HMI上显

示X轴实时位置。

4）按下HMI的“Z轴上行”按钮，电机带动搬运机械手沿Z

10/21

轴方向前进，松开此按钮，电机停止运行；按下HMI上“Z

轴下行”按钮，电机带动搬运机械手沿Z轴方向后退，松开

此按钮，电机停止运行；搬运机械手运行过程中在HMI上显

示Z轴实时位置。

5）通过点击“X轴前行”、“X轴后行”、“Z轴上行”、

“Z轴下行”按钮，操作机械手X轴和Z轴移动，带动真空吸

盘贴近书签，按下“吸盘”按钮，吸盘电磁阀得电，将书

签吸附到真空吸盘上，同时在HMI上显示吸盘状态信号，再

次按下HMI的“Z轴上行”按钮，操作机械手带动真空吸盘

上升（大于30mll1）并保持3秒，再次按下“吸盘”按钮，书

签从吸盘上脱离同时吸盘状态信号复位。

6）按下HMI的"轴回原点”按钮，电机带动搬运机械手沿

Z轴方向运行至“原点传感器”位置处，电机停止，回原点

功能完成，实际位置值显示0.00；按下HMI的“X轴回原点”

按钮，电机带动搬运机械手沿X轴方向运行至“原点传感器”

位置处，电机停止，回原点功能完成，实际位置值显示

0.00O

7）通过“入库仓位选择”下拉框选择入库仓位（A001.

A002、A003,由裁判指定），按下HMI上“仓位移动”按钮，

机械手移动至对应仓位。

8）在传输带左侧放置带成品托盘，通过“入库仓位选择”

11/21

下拉框选择入库仓位（由裁判指定），按下HMI上“运行测

试''按钮后完成“成品入库”测试流程。

成品入库测试流程：皮带运行，挡停机构动作，托盘

和成品到达挡停机构位置处，根据下拉框选择的仓位信息

由搬运机械手把成品搬运到指定的仓位，完成成品入库流

程，挡停机构动作，皮带运行，托盘继续前进。

完成任务（二）：后，可举手示意裁判进行评判!

任务（三）、单站机构仿真

选手需要通过MCD仿真软件进行仿真:

1.底盒装配仿真流程：

1）通过底盒装配站HMI“底盒颜色选择”下拉框选择底盒

属性（由裁判指定）按下HMI上“底盒推料”按钮后，模

型中底盒装配站推出对应颜色底盒。

2）按下HMI“挡停气缸X”按钮（1-3）,使底盒底盒供料

站的定位气缸X可以伸出（X由裁判指定）。

3）通过HMI选择底盒颜色，按下HMI“运行测试”按钮，

底盒供料站开始工作，托盘运行到指定底盒位置停止，推

料气缸推料，推出对应颜色底盒，使底盒落到托盘托盘上。

2.书签装配仿真流程:

1）按下HMI上“X轴前进”按钮后，模型中书签装配

站X轴前行，HMI上X轴当前位置随X轴运动而改变。按下

HMI±"X轴后退”按钮后，模型中书签装配站X轴后行，

HMI上X轴当前位置随X轴运动而改变

2）按下HMI“伸缩气缸”按钮，使底盒书签供料站的

13/21

伸缩气缸可以伸出。

3）通过书签装配站HMI“书签颜色选择”下拉框选择

书签颜色，按下“仓位移动”按钮，X轴能够准确移动到

选择颜色仓位上方

4）将X轴移动到指定颜色书签（裁判指定）仓位按下

HMI上“伸缩气缸”按钮，伸出到位后，点击HMI上“吸盘

控制”按钮，再按下“伸缩气缸”按钮，书签随吸盘提起。

3.通过HMI选择底盒颜色及书签颜色，按下HMI上“运

行测试”按钮，使底盒及书签装配站开始工作，完成两站

运行流程测试。

两站测试流程：

底盒测试流程：皮带运行，根据下拉框选择的底盒颜

色信息托盘到达相应挡停机构位置处，底盒供料模块选择

与HMI相应颜色底盒至托盘，供料完成后，挡停机构动作,

皮带运行，托盘继续前进。

书签供料测试流程：皮带运行，挡停机构动作，托

盘和半成品到达相应挡停机构位置处，根据下拉框选择的

书签信息，书签供料模块选择与HMI相应颜色的书签至托

盘底盒，供料完成后，挡停机构动作，皮带运行，托盘继

续前进。

14/21

14/21

完成任务（三）后，可举手示意裁判进行评判!

任务（四）、组网和开发帼应用程

1.根据任务书要求，对工业4.0网络设备层进行配

置，完成各个模块的网线的连接、IP地址的设定和功能测

试。

2.组网和连通性测试

1）根据要求配置安全网关，组建双层网络，IP地址

详见IP地址表。

2）通过网络指令（ping）查看设备网络联通性

IP地址表

序号名称IP地址

1底盒供料站PLC192.168.1.10

2底盒供料站10模块192.168.1.11

3底盒供料站HMI192.168.1.12

4底盒供料站RFID192.168.1.13

5书签供料站PLC192.168.1.20

6书签供料站10模块192.168.1.21

7书签供料站HMI192.168.1.22

15/21

IP地址表

8书签供料站RFID192.168.1.23

9盒盖装配站PLC192.168.1.30

10盒盖装配站10模块192.168.1.31

11盒盖装配站HMI192.168.1.32

12盒盖装配站RFID192.168.1.33

13仓储站PLC192.168.1.40

14仓储站10模块192.168.1.41

15仓储站HMI192.168.1.42

16仓储站RFID192.168.1.43

17仓储站V90伺服192.168.1.44

18ECU网关-LAN1192.168.1.1

19ECU网关-LAN2192.168.0.1

20能源管理模块192.168.1.100

21电脑1192.168.0.10

22电脑2192.168.0.11

3.网页开发

16/21

1）开发WEB界面，在局域网内完成网站的发布，并实现

下列功能:

工作

下发

订单号

底盒请选择底盒

书签清选择书签

盒盖清选择盒盖

料仓清选择料仓

序号名称内容/功能备注

1订单下发订单下发给PLC

创建订单序列号

2订单号

1000-9999

17/21

选择底盒颜色（蓝

3底盒人工选择

色、红色、黄色）

选择书签颜色（蓝

4书签人工选择

色、红色、黄色）

选择盒盖颜色（蓝

5盒盖人工选择

色、红色、黄色）

料仓位置选择

6料仓（AOOkA002、人工选择

A003）

完成任务（四）后，可举手示意裁判进行评判!

任务五、综合调试

1.设备的初始状态

1）按下底盒供料站复位按钮（底盒供料站、书签供

料站、盒盖供料站、仓储站）开始复位黄灯以1HZ闪烁，

所有气缸恢复原位，书签供料站x轴回到原点，仓储站Z轴

回到原点后X轴开始回原点。

2）各站设备复位完成后绿灯常亮。

2.复位完成后，按下四站设备上“手/自动”按钮切

换为自动模式，进行综合调试，四站任意一站“手/自动”

18/21

按钮未按下，则该站应无法进行生产。

3.订单信息

序号下单模式底盒颜色书签颜色盒盖颜色仓位

1HMI蓝红黄A001

2MES蓝红黄A002

3WEB蓝红黄A003

（具体颜色由裁判现场指定）

4.流程描述

底盒供料站正确放置底盒（蓝色、红色和黄色各3个，分别放在

0001.0002和0003仓位），书签供料站正确放置书签（蓝色、红