现代电气控制调试与安装天津国赛样题正式赛题.docx

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现代电气控制调试与安装天津国赛样题正式赛题

2015年全国职业院校技能大赛

现代电气控制系统安装与调试

（总时间：

240分钟）

工

作

任

务

书

场次号工位号

注意事项

一、本任务书共19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:

\工位号”文件夹下，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。

请按要求在4个小时内完成以下工作任务：

一、按“立体仓库系统控制说明书”，设计电气控制原理图，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“立体仓库系统控制说明书”，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。

三、参考YL-ZX型X62W铣床电气原理图，排除X62W铣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。

立体仓库系统控制说明书

一、立体仓库系统运行说明

立体仓库系统共由称重区、货物传送带、托盘传送带、机器手装置、码料小车和一个立体仓库组成，系统俯视图如图1所示。

图1、立体仓库系统俯视图

系统运行过程如下：

货物首先经过称重区称重，然后经过货物传送带将货物运送至SQ2位置，然后由机械手将货物取至SQ4处的托盘上，然后由码料小车将货物连同托盘运送至仓库区，码放至不同的存储位置。

其中仓库区的正视图如图2所示。

由图2可知，立体仓库共有9个存储位置。

已知每个存储位置最多可承受100KG的重量，而货物重量一般在0-100千克之间，经称重模块称重后，将重量信号转换成0-10V电压信号。

在码放货物时，按照A1-A2-A3-B1-B2-B3-C1-C2-C3的规则进行码放。

模拟量信号可以使用前面板提供的0-10V电压给出。

图2、立体仓库正视图

立体仓库系统由以下电气控制回路组成：

货物传送带由电机M1驱动【M1为三相异步电机由变频器进行多段速控制,变频器参数设置为第一段速为15Hz，第二段速为30Hz，第三段速为45Hz，加速时间1.2秒,减速时间0.5秒三相异步电机，只进行单向正转运行】。

托盘传送带由电机M2驱动【M2为三相异步电机，只进行单向正转运行】。

码料小车的左右运行由电机M3驱动【M3为伺服电机；伺服电机参数设置如下：

伺服电机旋转一周需要1600个脉冲】。

码料小车的上下运行由电机M4驱动【M4为步进电机；步进电机参数设置如下：

步进电机旋转一周需要1000个脉冲】。

电机旋转以“顺时针旋转为正向,逆时针旋转为反向”为准。

二、立体仓库系统安装方案要求

1、本系统使用三台PLC，网络指定Q0CPU/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。

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

HMI

Q00UCPU

S7-300

CPU1511

M1、M2、

SB1～SB4

HL1～HL5

SQ1～SQ4

FX3U-48MR

S7-200Smart

6ES7288-1SR40-0AA0

CPU1212C

6ES7212-1BE40-0XB0

M3、M4、SA1

SQ11～SQ15

FX3U-48MT

S7-200Smart

6ES7288-1ST30-0AA0

CPU1212C

6ES7212-1AE40-0XB0

4、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。

参照所给定的图纸格式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-E740/西门子MM420

从站：

三菱FX3U-48MT/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-48MR/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、立体仓库系统控制要求

立体仓库系统设备具备两种工作模式，模式一：

手动调试模式；模式二：

自动运行模式。

设备上电后触摸屏进入欢迎界面，触摸界面任意位置，设备进入调试模式。

1、调试模式

设备进入手动调试模式后，触摸屏出现调试画面，调试画面可参考图4进行制作。

通过按下选择调试按钮，选择需要调试的电机，当前电机指示灯亮，触摸屏提示信息变化为“当前调试电机为：

××电机”，按下SB1启动按钮，选中的电机将进行调试运行。

每个电机调试完成后，对应的指示灯消失。

图4手动调试界面示意图

（1）货物传送带电机M1调试过程

按下启动按钮SB1后，电机M1以15Hz启动，再按下SB1按钮M1电机30Hz运行，再按下SB1按钮M1电机45Hz运行，整个过程中按下停止按钮SB2，M1停止。

M1电机调试过程中，HL1以亮2S灭1S的周期闪烁。

（2）托盘传送带电机M2调试过程

按下启动按钮SB1后，电机M2启动运行，3秒后停止，停2s后又开始运行，直到按下停止按钮SB2，电机M2调试结束。

M2电机调试过程中，HL1长亮。

（3）码料小车水平移动电机（伺服电机）M3调试过程

码料小车水平移动电机（伺服电机）安装在丝杠装置上，其安装示意图如图5所示，其中SQ13、SQ12、SQ11分别为立体仓库A、B、C三个区的定位开关，SQ14、SQ15分别为极限位开关。

伺服电机开始调试前，手动将码料小车移动至SQ11位置，在触摸屏中设定伺服电机的速度之后（速度范围应在60-150r/min之间），按下启动按钮SB1，码料小车向右行驶2cm停止，2s后，码料小车开始向左运行，至SQ11处停止，2s后继续向左运行，至SQ12处停止，2s后继续向左运行，至SQ13处停止。

然后重新设置伺服电机速度，再次按下SB1，码料小车开始右行，至SQ11处停止，整个调试过程结束。

整个过程中按下停止按钮SB2，M3停止，再次按下SB1，小车从当前位置开始继续运行。

M3电机调试过程中，小车运行时HL2长亮，小车停止时HL2以2Hz闪烁。

图5码料小车水平移动电机结构示意图

（4）码料小车垂直移动电机（步进电机）M4调试过程

码料小车垂直移动电机（步进电机）不需要安装在丝杠装置上。

步进电机开始调试前，首先在触摸屏中设定步进电机的速度之后（速度范围应在60-150r/min之间），按下启动按钮SB1，步进电机M4以正转5s-停2s-反转5s-停2s的周期一直运行，按下停止按钮SB2，M4停止。

M4电机调试过程中，HL2以亮2S灭1S的周期闪烁。

所有电机（M1～M4）调试完成后按下SB3，系统将切换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。

2、自动运行模式

切换进入到自动运行模式后，触摸屏自动进入运行模式画面，出现“自动运行模式”字样，画面可参考图6进行设计。

画面要求：

触摸屏画面应当有仓库位置指示，各仓库位置有货物进入时，对应位置的显示已存放货物的重量；此外，触摸屏中还应该有当前运送货物的重量。

立体仓库工艺流程与控制要求：

（1）系统初始化状态

码料小车处于一层C区（SQ11检测有信号），各气缸处于初始状态，小车内无货物。

（2）运行操作

货物进入仓库之前，要先进行称重：

即首先将货物放至称重区，待触摸屏中显示货物重量时，按下确认按钮SB4，系统自动记录当前货物重量。

根据称得的货物重量以及之前的码放情况，系统自动决定将货物码放至仓库的第几层的某一区。

已知每个存储位置最多可承受100KG的重量，而货物重量一般在0-100千克之间。

在码放货物时，按照A1-A2-A3-B1-B2-B3-C1-C2-C3的规则进行码放。

例如：

第一个货物重50KG，将其放入A1仓位之后，第二个货物若小于50KG，则还将其放入A1位置，若大于50KG，则放入A2位置，依次类推。

称重过的货物会被放至货物传送带上，则SQ1会被压下，SQ1有信号后，M1电机启动正转，M1的速度根据货物重量自动调整，即大于60KG的货物，M1电机以15Hz速度运送；20-60KG之间的货物，M1电机以30Hz的速度运送；小于20KG的货物，M1电机以45Hz速度运送。

直至货物被运送到位，SQ2被压下，M1电机停止。

M1电机启动的同时，M2电机负责带动托盘传送带将托盘运送至SQ4位置：

首先SQ3检测到传送带上有托盘，M2电机开始启动，当托盘被运送到位，SQ4被压下，M2电机停止。

当货物和托盘都被运送到位之后，等待5s，期间机械手负责将货物抓放至托盘上。

货物被抓放至托盘上之后，系统开始正式的入库操作：

首先码料小车从C1位置向右行驶2cm（M3电机带动滑块右行，速度为1r/s），然后等待5s（期间码料小车自动完成取货）；取货完成后，码料小车自动将货物送至相应的仓位，期间M3、M4的速度均为2r/s。

已知码料小车每上升一层，步进电机M3需要正转10圈。

例如码料小车需要将货物运送至B2仓位，则取货完成后，M3、M4的动作流程如下：

M3以2r/s的速度向左行驶，直至SQ12处停下；M4以2r/s的速度正转10r然后停下，此时码料小车到达B2仓位，等待2s（期间小车上的气缸将货物连同托盘推送至仓位中），之后M4以0.5r/s的速度反转1r，缓缓将货物放下，此时触摸屏中对应仓位的重量显示发生改变；货物放下后再等待2s（期间小车上的气缸缩回），之后M3向右运行至SQ11，M4反转9r，即码料小车回到原点。

至此一个完整的码料过程完成，等待下一个货物。

当所有仓位都满仓时，系统停止运行，同时报警指示灯HL3闪烁（周期为0.5S）。

（3）停止操作

系统自动运行过程中，按下停止按钮SB2，系统完成当前货物的入库后停止运行。

当停止后再次启动运行，系统保持上次运行的纪录。

系统发生急停事件按下急停按钮时（SA1被切断），系统立即停止。

急停恢复后（SA1被接通），再次按下SB1，系统自动从之前状态启动运行。

（4）送料过程的动作要求连贯，执行动作要求顺序执行，运行过程不允许出现硬件冲突。

（5）系统状态显示

系统运行时绿灯HL4长亮，入库时绿灯HL5闪（周期为1秒），系