13LNGZ13辽宁省职业院校技能大赛高职组现代电气控制系统安装与调试样题.docx
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13LNGZ13辽宁省职业院校技能大赛高职组现代电气控制系统安装与调试样题
2020年辽宁省职业院校技能大赛
高职组
现代电气控制系统安装与调试
(总时间:
240分钟)
工
作
任
务
书
(样题)
场次号工位号
注意事项
一、本任务书共19页(含A3空白图纸2张、IO表2张、稿纸1张),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、所编软件保存到计算机的D盘文件夹中,文件夹名称以场次、工位号命名,例如第一场次3号工位命名为“01-03”,选手需按指定路径将程序存盘。
五、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“智能立体车库说明书”,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“智能立体车库说明书”,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。
本任务在YL-158GA1设备上实现,设备详细介绍详见《亚龙YL-158GA1现代电气控制系统安装与调试用户说明书》。
智能立体车库系统控制说明书
一、智能立体车库系统运行说明
立体车库系统共由泊车位、转盘换位装置、汽车定位装置和升降电梯组成。
该智能立体车库5层,每层10个泊车位,汽车轴距(汽车前轴中心到后轴中心的距离)不同,高级轿车轴距大于2.8米,中级轿车轴距2.5-2.8米,小型轿车轴距2.2-2.5米,微型轿车轴距小于2.2米,汽车定位装置包括支架伸缩、支架夹紧和检测装置,可以对汽车进行定位和检测。
如图1所示为系统结构简图,图中只给出三层车库的泊车位示意。
图1、立体车库系统示意图
系统运行过程如下:
有汽车时按动按钮,升降电梯门打开→汽车开到升降电梯的转盘换位装置上→由汽车定位装置进行测量和定位→汽车由升降电梯运送到指定的层数→由转盘换位装置旋转到各层的指定位置→再由汽车定位装置托送到泊车位,存汽车过程完成,取汽车过程与存汽车过程类似。
汽车定位装置由伺服电机拖动,在伺服电机轴上安装编码器测量汽车轴距,SQ1接通开始检测,SQ2接通停止检测,停止检测后由定位电机将汽车定位在伸缩支架上,存取汽车由定位装置的伸缩支架进行搬运;升降电梯由变频电机牵引,为防止电梯超出范围设置SQ3和SQ4两个极限位置;转盘换位装置由步进电机驱动旋转。
泊车位用于停放汽车,泊车位的分区编号如图2所示。
由图2可知,立体车库共有50个泊车位,每个泊车位最多可停放一台车辆。
需要在汽车进入泊车位前,汽车定位装置进行测量轴距。
轴距大小由编码器测定给出。
层数
位置编号
4
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
3
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
2
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
1
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
图2泊车位的分区编号
智能立体车库系统由以下电气控制回路组成:
电梯门由M1驱动【M1为三相异步电机,正转开门反转关门】。
电梯升降由电机M2驱动【M2为三相异步电机(带速度继电器),由变频器进行模拟量调速控制,调速范围在0~50Hz,加速时间0.2秒,减速时间0.1秒】。
汽车定位、夹紧装置由电机M3和M4控制【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1000个脉冲,正转/反转的转速可为1圈/秒~3圈/秒;正转对应伸缩支架伸出,反转对应伸缩支架缩回。
M4为三高低速相异步电机,低速只进行正转,对应伸缩支架夹紧,高速反转对应伸缩支架松开】。
转盘换位装置由电机M5驱动【M5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2000个脉冲】。
电机旋转以面向电机“顺时针旋转为正向,逆时针旋转为反向”为准。
二、智能立体车库系统安装方案要求
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),见表1。
表1电机控制、I/O、HMI与PLC组合分配方案
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
HMISB1~SB3
SA1
Q00UCPU
CPU314C-2PN/DP
CPU1511
M1、M2、M4
HL1~HL5
FX3U-48MR
S7-200Smart
6ES7288-1SR40-0AA0
CPU1212C
6ES7212-1BE40-0XB0
M3、M5、SQ1、SQ2、SQ10~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和各个PLC的控制原理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。
(a)正面
(b)反面
图3PLC和变频器安装位置示意图
三、智能立体车库系统控制要求
立体车库系统设备具备两种工作模式,模式一:
手动调试检测模式;模式二:
存取汽车模式。
设备上电后触摸屏进入首界面。
1、首界面要求
首页界面是启动界面(如图4所示)。
选择“进入测试”界面,弹出“用户登入”窗口(如图5所示),用户名下拉选“负责人”,输入密码“000”方可进入“调试模式界面”,密码错误不能进入界面,调试完成后自动返回首页界面(也可在调试过程点击按钮返回)。
选择“进入运行”界面,弹出“用户登入”窗口,用户名下拉选“操作员”,输入密码“555”方可进入“存取汽车模式界面”,密码错误不能进入界面。
可直接点击返回按钮返回首页界面。
如出现报警,跳出报警窗口,解除报警后返回当前窗口,继续调试或运行。
图4首页界面图5用户登录界面
2、调试模式
设备进入调试检测模式后,触摸屏出现调试画面,如图6所示。
通过点击下拉框,随意选择需调试的电机,相应的电机指示灯闪烁,并且按下SB1按钮,选中的电机按下述要求进行调试运行。
没有调试顺序要求,每个电机调试完成后,对应的电机指示灯长亮,记录保存。
图6调试模式画面
(1)升降电梯门电机M1调试过程
按下正转按钮SB1后,升降电梯门电机运行5秒后停止,按下反转按钮SB2后,电机运行5秒停止,M1电机调试过程中,HL1长亮。
(2)升降电梯电机M2调试过程
按下SB1按钮,M2电机以5Hz正转启动,每隔3秒频率加5Hz正转运行,依次为10Hz、15Hz、20Hz┅、50Hz,然后再按下SB1按钮M2电机正转停止,5秒后M2电机自动从10Hz反转启动运行,每隔2秒频率加6Hz反转运行,依次为16Hz、22Hz、┅、40Hz,再按下SB1按钮M2电机反转停止。
运行中按下停止按钮SB2,M2立即停止(调试没有结束),调试需重新启动。
M2电机调试过程中,HL2以1Hz闪烁。
(3)汽车定位装置电机M3(伺服电机)和M4(夹紧电机)调试过程
在轴距检测中考虑竞赛设备情况,汽车的轴距尺寸范围由各定位开关位置确定。
其安装示意图如图7所示,其中SQ13、SQ12、SQ11和SQ10分别为高级轿车、中级轿车、小型轿车和微型轿车轴距测量定位开关,SQ14、SQ15分别为极限位开关。
伺服电机开始调试前,手动将伸缩支架移动至任意位置,在触摸屏中设定伺服电机的速度之后(速度范围应在60-180r/min之间),按下启动按钮SB1,伸缩支架运行至SQ10处,触摸屏记录微型车轴距为2.2米,轴距由编码器给定;2s后,伸缩支架沿丝杠向左行驶到定位开关SQ11处停止,触摸屏记录小型轿车轴距(2.2-2.5米);2s后,伸缩支架继续沿丝杠向左行驶到定位开关SQ12处停止,触摸屏记录中级轿车轴距(2.5-2.8米);3s后,伸缩支架继续沿丝杠向左行驶到定位开关SQ13处停止,触摸屏记录高级轿车轴距(2.8米以上);4s后,伸缩支架自动返回至SQ10处停止。
整个过程中按下停止按钮SB2,M3停止,再次按下SB1,伸缩支架从当前位置开始继续运行。
M3电机调试过程中,伸缩支架运行时HL2长亮,停止时HL2以2Hz闪烁。
本题汽车定位装置伸缩支架受丝杠长度限制,触摸屏显示的输出长度并非实际滑块运行的距离,但显示长度和滑块运行距离应该存在线性关系,即若改变SQ11-SQ13的位置,触摸屏测量的汽车轴距应该有所不同。
电机M4(夹紧电机)运行必须在M3(伺服电机)停止情况下进行,伺服电机再次测量时,夹紧电机自动停止,夹紧电机运行中HL1以1Hz闪烁。
图7汽车定位装置伸缩支架结构示意图
(4)转盘换位电机(步进电机)M5调试过程
转盘换位电机(步进电机)假设安装在减速箱上(步进电机转20圈,转盘转1圈)。
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60-180r/min之间),按下启动按钮SB1,步进电机M5正转驱动转盘转动36度自动停止(0号车位为初始位置,转盘转动36度相当于将转盘从0号车位转至1号车位),3s后正转108度自动停止(相当于将转盘转至4号车位,以此类推…),5s后反转108度自动停止。
M5电机调试过程中,HL2以亮2s灭1s的周期闪烁。
所有电机(M1~M5)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,触摸屏自动进入存取汽车模式画面,出现“存取汽车模式”字样,画面可参考图8进行设计。
画面要求:
触摸屏画面应当有显示智能立体车库各流程工作状态、存取车过程和泊车位指示,竞赛使用设备应该对应动作。
各泊车位有汽车进入时,对应位置应显示汽车类型“高”、“中”、“小”或“微”;此外,触摸屏中还应该有存车和取车指示,及可存汽车数量。
立体车库工艺流程与控制要求:
(1)系统初始化状态
升降电梯在0层,电梯门关闭,各电机处于初始状态,泊车位无汽车,伸缩支架位于SQ10位置处。
(2)运行操作
首先设定存入汽车顺序和位置规则,按照49“高”→1“高”→4“中”→7“小”→12“小”→15“中”→18“高”→23“高”→26“中”→29“小”→33“微”→46“微”的顺序和类型自动模拟存车过程。
整个存车过程可分为检测和存车两部分动作流程:
测量动作流程如下:
按下按钮SB1,打开升降电梯门,汽车开进SQ1接通开始检测,SQ2接通停止检测。
例如第一辆汽车为高级汽车,则动作顺序为:
按下按钮SB1,M1电机正转5s,按下SQ1,M3电机带动伸缩支架由SQ10位置运行至SQ13位置,按下SQ2,M4电机(夹紧电机)运行5s后停止,M1电机反转5s,将电梯门关闭。
至此,检测动作完成;
存车动作流程如下:
首先升降电梯开始将汽车运送至相应楼层,然后转盘换向装置将汽车送至相应车位。
已知升降电梯每升高一层,变频器电机M2以30Hz的速度正转8s,反之电梯每降低一层,变频器电机以30Hz的速度反转8s。
例如若要将汽车存放至23号车位,则电梯需要升高两层,即M2电机正转16s,然后M5电机驱动转盘正转108度,等待5s(期间完成汽车入库动作)后,转盘换向装置复位,升降电梯回到0层。
至此,存车动作完成;
根据规则设计控制系统程序实现自动存车,并且在触摸屏相应位置显示存车类型和已存入汽车数量。
所有存车过程完成后,自动转入取车程序。
②设定取出汽车顺序和位置规则,按照1“高”→18“高”→23“高”→49“高”→4“中”→15“中”→26“中”→29“小”→7“小”→12“小”→33“微”→46“微”的顺序和类型自动模拟取车过程。
例如:
在1号泊车位取走高级汽车之后,继续在18号泊车位取走高级汽车,依次类推。
取车动作流程如下:
首先按下SB1,升降电梯开始运行至相应楼层,然后转盘换向装置转至相应车位将汽车取出。
例如若要将存放在23号车位的汽车取出,电梯首先升高两层,即M2电机正转16s,然后M5电机驱动转盘正转108度,等待5s(期间完成汽车出库动作)后,转盘换向装置复位,升降电梯回到0层。
之后M1电机正转5s,电梯门打开,等待5s后(期间汽车被开走),电梯门关闭。
至此,取车动作完成;
根据规则设计控制系统程序实现自动取车,并且在触摸屏相应位置显示取车类型和已取出汽车数量,所有取车过程完成后,系统自动停止。
一次智能立体车库存取车过程完成时,报警指示灯HL3闪烁(周期为0.5S),系统可以循环运行,即按下按钮SB3,系统重新开始一次存取车过程。
(3)停止操作
系统自动运行过程中,按下停止按钮SB2,系统完成当前汽车存取后停止运行。
当停止后再次启动运行,系统保持上次运行的记录。
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)整个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
系统存车时绿灯HL4长亮,取车时绿灯HL5闪(周期为1秒),系统停止时红灯HL3长亮。
3、非正常情况处理
当智能立体车库存取车循环运行时,若伸缩支架出现越程(左、右超行程位置开关分别为两侧微动开关SQ14、SQ15),则伺服系统自动锁住,并在触摸屏自动弹出报警画面“报警画面,设备越程”,解除报警后,系统重新从之前的状态开始运行。
I/O分配表
电气元件
IO地址
功能说明
备注
I/O分配表
电气元件
IO地址
功能说明
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