（全国职业技能比赛：高职）GZ037工业互联网集成应用赛题第6套.docx

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全国职业院校技能大赛

GZ037工业互联网集成应用赛项

赛题

第一部分竞赛须知

一、竞赛要求

1.正确使用工具，操作安全规范；

2.竞赛过程中如有异议，可向裁判员反映，不得扰乱赛场秩序；

3.遵守赛场纪律，尊重裁判，服从安排。

二、职业素养与安全意识

1.完成竞赛任务所有操作符合安全操作规范，注意用电安全。

2.遵守赛场纪律，尊重赛场工作人员；爱惜赛场设备、器材。

三、扣分项

1.在竞赛过程中，因操作不当导致设备破坏性损坏或造成事故，视情节扣

10〜20分，情况严重者取消比赛资格。

2.衣着不整、污染赛场环境、扰乱赛场秩序、干扰裁判工作等不符合职业规范的行为，在模块3中扣除相应职业素养分，情节严重者取消竞赛资格。

四、选手须知

1.任务书如出现缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，并进行更换；

比赛结束后，比赛提供的所有纸质材料、U盘等不得带离赛场。

2.设备的安装配置请严格按照任务书的要求及工艺规范进行操作。

3.参赛团队应在规定时间内完成任务书要求的内容，任务实现过程中形成的文件资料必须存储到U盘的指定位置，同时拷贝一份“提交资料”副本至服务器的“D盘”根目录下，未存储到指定位置的文件均不得分。

4.比赛过程中，选手认定设备或器件有故障可向裁判员提出更换；如器件或设备经测定完好属误判时，器件或设备的认定时间计入比赛时间；如果器件或设备经测定确有故障，则当场更换设备，此过程中（从设备检测开始到更换完成）造成的时间损失，在比赛时间结束后，对该小组进行等量时间延迟补偿。

5.比赛过程中由于人为操作失误造成器件损坏，器件不予更换。

6.在裁判组宣布竞赛结束后，参赛选手应立即停止对竞赛设备与计算机的任

何操作。

第二部分竞赛任务

一、任务要求

随着新一代信息技术的快速发展，工业互联网技术推动着传统制造业向数字化、智能化方向升级转型。

工业设备的标识化与联网化在工业生产上具有重要意义，不仅可以优化生产流程和管理方式，提高生产效率，更可以促进工业化和信息化两化融合，实现工业生产的智能化，对构建现代智能化工业体系具有积极意义。

某大型汽车维修公司计划通过机械自动平移、升降或旋转等方式，由电脑控制、升降机、丝杆等设备实现车辆自动存取，并采用标识编码、边缘计算、数据可视化等完成对整个维修流程和物料配给的自动化、精确化。

二、任务环境

硬件资源：

计算机、工业互联网集成应用工作站、工业互联网平台、工具箱、耗材等。

软件资源：

见U盘中“竞赛资料”文件夹。

三、任务实施

模块一工业互联网设备安装与调试（35分）

任务1-1工业互联网设备安装

（1）按照图1-1的安装布局示意图所示，选择合适的设备安装到安装板上，要求设备安装标准、正确，设备安装位置工整、牢固、美观。

触摸屏

传感器

排风装置

执行机构

数传网关

交换机

工业网关

PLC

数传模块

图1-1安装布局示意图

任务要求：

正确安装设备、布线合理、安装牢靠。

（2）按照表1-1要求，对交换机进行线路连接

表1-1交换机连接表

设备名称

连接端口

终端设备

交换机

LAN1

电脑A

LAN2

工业网关

LAN3

PLC

LAN4

触摸屏

LAN5

工业互联网集成应用工作站

（3）对照表1-2，实施PLC端口连接，将PLC与传感器进行连接

表1-2PLC端口连接

设备名称

连接端口

终端设备

PLC

输入1

检测开关1

输入2

检测开关2

输出1

执行机构动作

输出2

执行机构复位

（4）对照表1-3所示，将数传终端与传感器进行连接

表1-3IO模块连接表

设备名称

连接端口

终端设备

数传终端

RS485

传感器

数传网关

RS485

PLC

任务1-2工业互联网设备调试

（1）人机交互调试

选手完成人机交互界面的配置与调试并提交相关材料。

任务要求：

l人机交互界面包含传感器数据、工业互联网集成应用平台库位数据、红灯及绿灯。

l模拟立体车库‘入库’按钮、模拟立体车库‘出库’按钮。

（2）控制系统集成测试

任务要求：

l当按下‘入库’按钮，执行机构将车辆输送至立体车库（即检测开关1），并在立体车库处停止3秒后返回初始位置。

l‘入库’动作完成后，在5秒时间内，将代表车辆的物料放到工业互联网集成应用平台任意一个库位，触摸屏亮绿灯，若超出时间不放物料，触摸屏亮红灯。

l当按下‘出库’按钮，执行机构先移动到立体车库（即检测开关1）装载车辆，等待2秒后，执行机构将车辆输送至室外停车位（即检测开关2）。

l‘出库’动作开始后，在5秒时间内，将代表车辆的物料从工业互联网集成应用平台任意一个库位移除，触摸屏亮绿灯，若5秒时间内物料状态无变化，触摸屏亮红灯。

l当传感器数值超出阈值，风扇动作。

l当传感器数值处于正常范围内，风扇不动作。

（3）网络安全防护测试

对工业网关中的OPCUA服务端进行设置。

任务要求:

l制定工业网关中的OPCUA服务端的访问权限，并利用客户端登录验证数据是否读取成功。

l利用抓包工具软件‘Wireshark’验证OPCUA不同安全策略的数据加密的安全性。

完成以上任务后请做以下步骤：

l将服务器的访问权限配置截图保存，另存为子任务1-2-1.jpg。

l将数据是否读取成功的验证界面截图保存，另存为子任务1-2-2.jpg。

l将无加密模式下的抓包数据截图保存，另存为子任务1-2-3.jpg。

l将加密模式下的抓包数据截图保存，另存为子任务1-2-4.jpg。

模块二工业互联网平台开发应用（60分）

任务2-1数据采集系统及应用

（1）工业通信协议配置

选手需要完成PLC串口Modbus协议的配置并提交相关材料，使用相应软件工具完成PLC串口配置。

任务要求：

将完成的PLC串口配置截图保存，另存为“子任务2-1-1.jpg”。

（2）工业互联组网

按照任务要求，参考表格2-1完成网络互联设备IP地址配置。

表2-1IP地址

序号

设备名称

配置内容

1

网关

IP地址：

192.168.[赛位号].10

2

电脑

IP地址：

192.168.[赛位号].11

3

人机交互界面

IP地址：

192.168.[赛位号].12

4

PLC

IP地址：

192.168.[赛位号].13

任务要求：

l使用相应软件工具完成设备网络地址配置。

l利用IP测试工具测试局域网中各终端的连接状态。

l完成数传网关与数传终端的配置。

完成以上任务后请做以下步骤：

l将网络地址配置界面截图保存，另存为子任务2-1-2.jpg。

l将局域网中各终端的连接状态截图保存，另存为子任务2-1-3.jpg。

l将数传网关的配置界面截图保存，另存为子任务2-1-4.jpg。

l将数传终端的配置界面截图保存，另存为子任务2-1-5.jpg。

（3）工业数据采集

选手根据任务要求，完成数据采集并提交相关材料。

任务要求：

l编写Modbus通信程序。

l在线监测PLC数据点状态，能够采集到传感器数据。

l在线监测PLC数据点状态，能够采集到工业互联网集成应用平台库位数据。

完成以上任务后请做以下步骤：

l将编写完成的Modbus通信程序截图保存，另存为子任务2-1-6.jpg。

l将当前PLC数据点状态截图保存，另存为子任务2-1-7.jpg。

任务2-2标识解析系统集成应用

（1）标识编码

选手根据以下任务要求完成汽车零部件的标识编码。

任务要求：

l使用扫码枪识别下图一维码对应的值，从中获取产品的标识前缀。

l已知标识后缀由分类代码、产品代码、批次号、序列号、扩展数据编码组成，请根据分类代码结构及一、二级分类代码表，生成某行驶轮胎B（生产日期2022年04月06日）的分类代码。

表2-2一、二级分类代码

一级分类代码

中文名称

二级分类代码

中文名称

01

发动机系统

01

轮胎

02

传动系统

02

车轮

03

行驶系统

03

车轮平衡块

04

转向系统

04

气嘴门

05

制动系统

05

车轮螺栓

06

车身及附件系统

06

前/后减震器

已知行驶轮胎B在ERP系统中的产品编码为060606000000，批次号为20220406。

请根据汽车零部件标识编码规范、标识前缀及产品信息，为2023年04月06日生产的某一批次的同类行驶轮胎C进行标识编码。

注：

序列号使用场次号+赛位号，如01016，01表示场次号，016表示赛位号。

图2-1汽车零部件标识编码规范

完成以上任务后请做以下步骤：

l将识别的标识前缀、生成的轮胎B分类代码、创建的轮胎C产品标识编码保存到记事本中，另存为2-2-1.txt。

（2）标识注册

选手使用工业互联网平台并根据以下任务要求完成相关操作。

任务要求：

l在工业互联网平台中，使用标识注册部件搭建标识注册仪表板。

l将前序任务创建的汽车零部件C标识编码进行标识注册。

完成以上任务后请做以下步骤：

l将搭建的标识注册仪表板截图保存为2-2-1.jpg。

l将汽车零部件C标识注册信息截图保存为2-2-2.jpg。

（3）标识标签制作

选手使用标签打印机并根据以下任务要求完成汽车零部件的标识标签制作。

任务要求：

l将前序任务中创建的汽车零部件C标识码生成为标识二维码，二维码的下方添加产品名称及赛位号。

l使用标签打印机将标识二维码打印出来，不用撕下。

完成以上任务后请做以下步骤：

l将生成的标识二维码图片保存为“2-2-3.jpg”。

（4）标识解析溯源

选手使用工业互联网平台并根据以下任务要求完成相关操作。

任务要求：

l在工业互联网平台中，完善标识溯源部件，添加标识输入框。

l在标识溯源中，使用扫码枪扫描前序任务中打印出来的标识二维码，进行标识溯源查询。

完成以上任务后请做以下步骤：

l将完善的标识溯源部件截图保存为2-2-4.jpg。

l将标识溯源查询信息截图保存为2-2-5.jpg。

任务2-3边缘计算及数据可视化应用

（1）边缘数据通讯

在工业互联网边缘数据处理中，需要使用MQTT协议从设备读取数据，请根据以下任务要求完成设备数据采集任务并将结果提交到指定位置。

任务要求：

lA使用编程代码连接MQTTBroker，订阅相关主题，打印结果。

lB在代码中增加接收事件，获取设备数据，打印结果。

完成以上任务后请做以下步骤：

l运行A程序，把打印出来的结果截图另存为“2-3-1.jpg”。

l运行B程序，把打印出来的结果截图另存为“2-3-2.jpg”。

（2）边缘数据处理

在工业互联网边缘数据处理中，需要对数据进行统计计算，请根据以下任务要求完成边缘数据处理并将结果提交到指定位置。

任务要求：

lA在代码中把接收到的设备数据存到InfluxDB时序数据库。

lB在代码中对接收到的设备数据进行生产进度计算，打印结果。

lC在代码中对接收到的设备数据进行合格率计算，打印结果。

完成以上任务后请做以下步骤：

l运行A程序，打开数据库，把存入的数据结果截图另存为2-3-3.jpg。

l运行B程序，把打印出来的结果截图另存为2-3-4.jpg。

l运行C程序，把打印出来的结果截图另存为2-3-5.jpg。

（3）边缘数据存储

在工业互联网边缘数据处理中，需要对处理完的数据进行存储，并上传到云平台，请根据以下任务要求完成边缘数据存储并将结果提交到指定位置。

任务要求：

lA引入ORM框架Hibernate并配置，打印结果。

lB使用编程代码连接DB2数据库，打印结果。

lC把处理后的数据存到DB2数据库。

lD在代码中对处理后的数据进行MQTT发布，打印结果。

完成以上任务后请做以下步骤：

l运行A程序，把打印出来的结果截图另存为2-3-6.jpg。

l运行B程序，把打印出来的结果截图另存为2-3-7.jpg。

l运行C程序，打开数据库，把存入的数据结果截图另存为2-3-8.jpg。

l运行D程序，把打印出来的结果截图另存为2-3-9.jpg。

任务2-4工业互联网应用平台服务开发

（1）工业互联网平台数据订阅

工业互联网平台中，现场数据接入工业互联网平台是平台应用前提条件。

请根据以下任务要求完成平台数据订阅。

任务要点：

l在工业互联网平台中配置MQTT与边缘预处理系统通信参数。

l使用工业互联网平台订阅MQTT数据。

完成以上任务后请做以下步骤：

l将通信参数配置界面截图，另存为“2-4-1.jpg”。

l将云平台订阅的数据进行截图，另存为“2-4-2jpg”。

（2）工业互联网平台数据管理

工业互联网平台对工业现场数据进行协议解析，并对解析出来的协议进行数据处理操作。

任务要点：

l通过规则链数据解析，将工业网关上传的MQTT协议进行解析，解析出MQTT协议中的订单量、产量数据、设备状态、震动传感器、库存量。

l开发数据库存储节点，将解析出的信息以表格形式存储在工业互联网平台后端数据库。

l在将数据存储在数据库之前先比较当前数据库信息与最新存入的信息是否一致，如果不一致，则将新的数据库存入数据库，如果数据与之前一致，则将一致的次数记录下来；

完成以上任务后请做以下步骤：

l将解析出的数据在线监测界面截图，另存为“2-4-3.jpg”。

l保持工业互联网平台界面处于在线监测状态。

（3）工业互联网平台功能开发

工业互联网平台根据现场传输的数据结合业务场景，进行工业互联网监控、显示功能开发，满足业务逻辑。

任务要求：

l在工业互联网平台中开发振动传感器实时显示部件，显示当前传感监测数据。

l在界面中开发数据显示列表，要求能够按照时间顺序将数据中内容展示出来。

完成以上任务后请做以下步骤：

l保持工业互联网平台界面处于在线监测状态。

l保证数据预处理系统与平台之间的通信连接。