2022年江西省職業院校技能大賽高職組現代電氣控制系統安裝與調試賽項樣題庫

注意事項

一、在完成工作任務的全過程中，嚴格遵守電氣安裝和電氣維

修的安全操作規程。電氣安裝中，低壓電器安裝按《電氣裝置安裝

工程低壓電器施工及驗收規范（GB50254-96）》驗收。

二、不得擅自更改設備已有器件位置和線路，若現場設備安裝

調試有疑問，須經設計人員（賽場評委）同意后方可修改。

三、競賽過程中，參賽選手認定競賽設備的器件有故障，可提

出更換，器件經現場裁判測定完好屬參賽選手誤判時，每次扣參賽

隊1分；若因人為操作損壞器件，扣5分；后果嚴重者（如導致PLC、

變頻器、伺服等燒壞），本次競賽成績計0分。

四、所編PLC、觸摸屏、PPT等程序必須保存到計算機的“D:\

場次號-工位號”文件夾下，場次號和工位號以現場抽簽為準。

五、參賽選手在完成工作任務的過程中，不得在任何地方標注

學校名稱、選手姓名等信息。

六、比賽結束后，參賽選手需要將任務書以及現場發放的圖紙、

資料、草稿紙等材料一并上交，不得帶離考場。

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請按要求在10個小時內完成以下工作任務：

一、按“伺服灌裝系統”，使用智能化電氣設計軟件，設計控制

系統主電路、控制電路（含伺服、步進、變頻器）、PLC控制電路；

將設計完成的內容導出PDF格式并保存到硬盤指定位置和優盤中，

比賽開始兩個小時后提交。

二、按設計圖完成元件選型計算、元件安裝、電路連接（含主

電路）和相關元件參數設置。

三、按“伺服灌裝系統”，編寫PLC程序及觸摸屏程序，完成后

下載至設備PLC及觸摸屏，并調試該電氣控制系統達到控制要求。

四、根據給定的電氣設備原理圖及故障檢測要求，檢測出該電

氣設備電路板上的故障，并按要求在其電路圖紙的相應位置上標注

故障類型符號。

五、使用三維場景搭建軟件進行工業場景的搭建，完成搭建后

的場景能夠完整的展示“伺服灌裝系統”結構。

六、按“伺服灌裝系統”編寫PPT，內容包含設計思路，調試

流程，并能獨立講解，時間為5分鐘。PPT文件必須保存到計算機

的“D:\工位號”文件夾下，工位號以現場抽簽為準。

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伺服灌裝機系統

一、系統運行說明

在現代社會中，灌裝機廣泛應用于食品、醫藥、日化等行業，灌裝機產

能水平的高低直接關系著產品的質量和生產的效率，要求伺服灌裝系統提供

更高精度的、更高自動化程度的控制工藝，來不斷迎接市場的挑戰！該系統

由X軸跟隨伺服、Y軸灌裝步進、主軸傳送帶、正品檢測裝置、正品傳送帶和

次品傳送帶等部分組成。

M2

M1SQ3SQ2SQ1M5

次品傳送帶

送料倉正品倉

檢測裝置

M3主軸傳送帶M4正品傳送帶

圖1伺服灌裝機系統

伺服灌裝機系統由以下電氣控制回路組成：X軸跟隨由伺服電機M1驅動，

通過絲杠帶動滑塊來模擬灌裝平臺的左右移動【伺服電機M1參數設置如下：

伺服電機M1旋轉一周需要4000個脈沖】。Y軸灌裝噴嘴上下移動由步進電機

M2驅動【步進電機M2參數設置如下：步進電機M2旋轉一周需要2000個脈沖】。

主軸傳送帶由三相異步電機M3驅動【M3由變頻器驅動，速度主要由模擬量

4-20mA給定，可進行正反轉運行，加速時間0.5秒，減速時間0.5秒】，正品

傳送帶由三相異步電機M4驅動【需要考慮過載】，次品傳送帶由三相異步電

機M5驅動【需要考慮過載】。

正品檢測裝置檢測瓶裝液體灌裝是否合格，其體積0-500mL對應模擬量

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DC0-10V，合格瓶裝液體凈含量大于450mL，小于450mL為次品。SQ1到SQ2

之間的距離為灌裝同步運行期間，此距離與兩空物料瓶之間的距離相等。

電動機旋轉以“順時針旋轉為正向,逆時針旋轉為反向”為準。

二、控制系統設計要求

1.本系統使用三臺PLC、一臺變頻器，網絡指定QCPU/S7-300/S7-1500為

主站，2臺FX3U/S7-200Smart/S7-1200及變頻器為從站，分別以CC_Link或

工業以太網的形式組網。

2.MCGS觸摸屏應連接到系統中主站PLC上（三菱系統中觸摸屏連接到

QPLC的RS232端口；西門子系統中觸摸屏連接到S7-300/S7-1500的以太網端

口，不允許連接到交換機）。

3.電機控制、I/O、HMI與PLC組合分配方案（其余自行定義）：

方案三菱Q系列西門子S7-300西門子S7-1500

電機

+FX3U系列方案+S7-200Smart方案+S7-1200方案

HMI

Q00UCPUCPU314C-2PN/DPCPU1511

SB1～SB4、SA1

M4、M5、SA2S7-200SmartCPU1212C

FX3U-32MR

HL1～HL66ES7288-1SR40-0AA06ES7212-1BE40-0XB0

M1、M2、SA3S7-200SmartCPU1212C

FX3U-32MT

SQ1～SQ66ES7288-1ST30-0AA06ES7212-1AE40-0XB0

M3FR-E740G120C-PNG120C-PN

4.根據本控制要求設計電氣控制原理圖，根據所設計的電路圖連接電路，

不允許借用機床考核單元電氣回路。參照所給定的IO分配表格式，將編程中

所用到的各個PLC的IO點以及主要的中間繼電器和存儲器填入IO分配表中。

5.本次工作任務中用到的主要器件（如各個PLC和變頻器）已安裝好，部

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分線路也已經安裝好，選手不得擅自更改設備中已有器件的位置和線路。其

余器件的安裝位置請自行定義。

三、系統控制要求

伺服灌裝機控制系統設備具備兩種工作模式，模式一：調試模式；模式

二：自動模式。設備上電后觸摸屏顯示歡迎界面，點擊界面任一位置，觸摸

屏即進入啟動選擇畫面。

1.啟動選擇畫面要求

啟動選擇畫面（如圖2所示），選擇“調試模式”，彈出“用戶登入”窗

口（如圖3所示），用戶名下拉選“負責人”，輸入密碼“123”方可進入“調

試模式界面”，密碼錯誤不能進入畫面，調試完成后自動返回啟動畫面（也可

在調試過程點擊按鈕返回）。

選擇“自動模式”，彈出“用戶登入”窗口，用戶名下拉選“操作員”，

輸入密碼“456”方可進入“自動運行模式”畫面，密碼錯誤不能進入畫面。

圖2啟動選擇畫面圖3用戶登錄界面

2.調試模式

觸摸屏進入調試畫面后，設備進入調試模式后，觸摸屏出現調試畫面，

如圖4所示。通過點擊下拉框，隨意選擇需調試的電機，并且當前電機指示

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燈亮，按下SB1按鈕，選中的電機按下述要求進行調試運行。沒有調試順序

要求，每個電機調試完成后，對應的指示燈熄滅。

圖4調試模式參考畫面

（1）X軸跟隨伺服電機M1調試過程

X軸跟隨伺服電機M1安裝在絲杠位置上，（滑塊模擬灌裝噴嘴）安裝示意

圖如圖6所示。初始狀態斷電手動調節回原點SQ3，按鈕SB1實現正向點動運

轉功能，按鈕SB3實現反向點動運轉功能；選擇開關SA1指定2個速度選擇，

SA1接通時速度要求為4mm/s，SA1斷開時速度要求為12mm/s。在按下SB1或

SB2實現點動運轉時，應允許切換SA1，改變當前運轉速度。調試中按下SB2

后，伺服電機自動回原點SQ3，M1電機調試結束。M1電機調試過程中，HL1

以2Hz閃爍，停止時HL1常亮。

觸摸屏上滑動條位置刻度與實物鋼尺相同（單位：厘米），顯示實物滑動

塊當前位置。

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圖5伺服電機安裝示意圖

（2）灌裝步進電機M2調試過程

灌裝步進電機M2不需要安裝在絲杠位置上。按下啟動按鈕SB1后，步進

電機M2以30r/min的速度正轉5s-停2s-反轉5s-停2s的周期一直運行，按

下停止按鈕SB2，步進電機M2停止。M2電機調試過程中，HL2以亮2S滅1S

的周期閃爍。

（3）傳送帶電機M3（變頻電機）調試過程

按下SB1按鈕，M3電機以正轉15Hz（運行3秒）-反轉20Hz（運行2秒）

-正轉15Hz（運行3秒）-反轉20Hz（運行2秒）的周期一直運行。【注：M3

電機速度由PLC模擬量4-20mA給定。】整個過程中按下停止按鈕SB2，M3電

機停止。電機M3調試過程中，HL2以亮2S滅1S的周期閃爍。

（4）正品傳送帶電機M4調試過程

按下SB1按鈕，電機M4啟動，3秒后M4停止，2秒后又自動啟動，按此

周期反復運行，可隨時按下SB2停止。電機M4調試過程中，HL2以2.5Hz閃

爍。

（5）次品傳送帶電機M5調試過程

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按下啟動按鈕SB1后，延時5秒后次品傳送帶電機M5才啟動運行，按下

停止按鈕SB2后，次品傳送帶電機M5延時3秒后才停止，次品傳送帶電機M5

調試結束。M5電機調試過程中，HL2以1Hz閃爍。

所有電機（M1～M5）調試完成后將自動返回啟動選擇界面。在未調試結

束前，單臺電機可以反復調試。調試過程不要切換選擇調試電機。

3.自動模式

操作員登陸設備“進入自動模式”，觸摸屏進入自動模式畫面，如圖7所

示，觸摸屏畫面主要包含：自動切換進入到自動運行模式后，觸摸屏隨即進

入自動運行模式畫面，自動運行模式畫面請參考圖6所示，主要包含：各個

電機的工作狀態指示燈、返回啟動選擇畫面按鈕、設定主軸傳送帶速度、設

定灌裝物料瓶個數、顯示跟隨軸速度、顯示合格灌裝液體瓶數量、顯示不合

格灌裝液體瓶數量等信息。

圖6自動運行模式參考畫面

伺服灌裝機系統工藝流程與控制要求：

（1）系統初始化狀態

自動模式時初始狀態：開關SQ1～SQ6常開、所有電機（M1～M5）停止，

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SA2檢測有液體。觸摸屏上主軸傳送帶速度設定范圍2.0～5.0mm/s(設定

比例V=0.5*f)。自動運行前手動將絲杠滑塊移動到SQ3位置。

（2）自動運行過程

○1設定灌裝物料瓶個數和主軸傳送帶速度后，按下自動模式啟動按鈕SB3,

設備運行指示燈HL3閃爍（0.5Hz），當進料傳感器SQ6初始檢測到有空物

料瓶進入主軸傳送帶，則HL3常亮。主軸傳送帶電機M3正轉啟動，同時X

軸跟隨伺服M1以2.5r/s的速度運行至SQ2處（SQ2-SQ1區間為同步區間），

此時灌裝噴嘴追上空物料瓶，然后灌裝噴嘴向下移動，即步進電機M2以

3r/s的速度正轉3r停止，停止期間開始向物料瓶灌裝液體，HL4以2Hz

頻率閃爍，代表液體正在灌裝；當M1電機運行到SQ1位置時，灌裝液體

結束，HL4指示燈滅，主軸傳送帶電機M3停止，反轉3r后停止，然后M1

電機以3r/s的速度高速運行至SQ2處，然后為下一個空物料瓶灌裝液體，

依上述流程循環運行，直到需灌裝物料瓶數數量為0，M1電機回到SQ3位

置，系統停止（運行期間可增加需灌裝瓶數量），HL5常亮。

○2M1電機在運行至SQ2期間，正品檢測裝置開始檢測合格瓶裝液體，并

在觸摸屏上顯示合格和不合格數量。若瓶裝液體合格就啟動正品傳送帶電

機M4，M4運行5s后停止；否則機械手抓到次品傳送帶，次品傳送帶電機

M5啟動運行5s后停止。

（3）停止操作

○1系統自動運行過程中，按下自動模式停止按鈕SB4，系統完成當前這

一個物料瓶灌裝后，若有剩余需要灌裝的空物料瓶，M1電機在SQ1位置停

止；否則，M1電機回到SQ3位置停止，當停止后再次啟動運行，系統保持

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上次運行的記錄。

○2系統發生急停事件按下急停按鈕時(SA3被切斷)，系統立即停止。急

停恢復后（SA3被接通），再次按下SB1，系統自動從之前狀態啟動運行。

4.非正常情況處理

當SA2檢測不到液體，系統停止，觸摸屏中自動彈出報警畫面“儲液罐

無液體，請加入液體”；當SA2檢測有信號時，報警畫面自動解除。

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故障檢測

一、工作任務

請選手在設有故障（10個故障點）的裝置上進行故障查找，并將故障點的

位置與故障類型在圖紙上標出。裝置圖紙見附件，符號具體要求如下：

二、操作要求

1.觀察現象時，只能接通控制電路的電源，不能接通主回路電源；

2.故障檢測時，必須在斷電情況下測量，不能打開行線槽蓋板、不能松卸

端子；

3.必要時，可以打開開關面板和按鈕盒進行檢測；

4.請使用萬用表、絕緣電阻測試儀、接地電阻測試儀等儀表進行故障檢測；

5.故障點只需在圖紙上標注符號，無需修復。

三、模塊分值

本模塊分值為10分，每正確找到一個故障點且標注正確得1.0分。

標注方法如下：

四、注意事項

在完成工作任務的全過程中，嚴格遵守電氣安裝安全操作規程。

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數字化工業場景搭建

一、工作任務

請選手根據任務書“伺服灌裝系統”的場景平面參考圖進行工業

場景搭建。

場景平面參考圖

二、操作要求

1.在電腦上使用三維場景搭建軟件進行操作，搭建三維場景圖；

2.搭建所需的部件可在模型庫中選擇；

3.搭建的三維場景必須與場景平面參考圖展現的場景一致。

三、模塊分值

本模塊分值為5分，每正確搭建一個區域得1分，區域搭建錯誤或不完整

該區域不得分。

四、注意事項

在完成工作任務的全過程中，嚴格遵守賽場紀律。

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應用辦公軟件制作匯報PPT

一.工作任務

請選手根據任務書“伺服灌裝系統”的控制要求制作PPT。

二．操作要求

1.在電腦上使用WPS軟件進行操作；

2.內容包含設計思路，調試流程。

三.模塊分值

本模塊分值為8分，PPT制作3分，匯報5分。

四.注意事項

在完成工作任務的全過程中，嚴格遵守賽場紀律。

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器件參數

序號器件型號參數值

1熱繼電器

2變頻器

3步進電機

4伺服電機

工位號：

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工位號:

2022年江西省職業院校技能大賽

高職組現代電氣控制系統安裝與調試

賽項

工

作

任

務

書

（樣題）

高職組現代電氣控制系統安裝與調試賽項專家組

中國江西

2022·12

1

2022年江西省職業院校技能大賽高職組現代電氣控制系統安裝與調試賽項樣題庫

請按要求在10個小時內完成以下工作任務：

一、按“伺服灌裝系統”，使用智能化電氣設計軟件，設計控制

系統主電路、控制電路（含伺服、步進、變頻器）、PLC控制電路；

將設計完成的內容導出PDF格式并保存到硬盤指定位置和優盤中，

比賽開始兩個小時后提交。

二、按設計圖完成元件選型計算、元件安裝、電路連接（含主

電路）和相關元件參數設置。

三、按“伺服灌裝系統”，編寫PLC程序及觸摸屏程序，完成后

下載至設備PLC及觸摸屏，并調試該電氣控制系統達到控制要求。

四、根據給定的電氣設備原理圖及故障檢測要求，檢測出該電

氣設備電路板上的故障，并按要求在其電路圖紙的相應位置上標注

故障類型符號。

五、使用三維場景搭建軟件進行工業場景的搭建，完成搭建后

的場景能夠完整的展示“伺服灌裝系統”結構。

六、按“伺服灌裝系統”編寫PPT，內容包含設計思路，調試

流程，并能獨立講解，時間為5分鐘。PPT文件必須保存到計算機

的“D:\工位號”文件夾下，工位號以現場抽簽為準。

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2022年江西省職業院校技能大賽高職組現代電氣控制系統安裝與調試賽項樣題庫

伺服灌裝機系統

一、系統運行說明

在現代社會中，灌裝機廣泛應用于食品、醫藥、日化等行業，灌裝機產

能水平的高低直接關系著產品的質量和生產的效率，要求伺服灌裝系統提供

更高精度的、更高自動化程度的控制工藝，來不斷迎接市場的挑戰！該系統

由X軸跟隨伺服、Y軸灌裝步進、主軸傳送帶、正品檢測裝置、正品傳送帶和

次品傳送帶等部分組成。

M2

M1SQ3SQ2SQ1M5

次品傳送帶

送料倉正品倉

檢測裝置

M3主軸傳送帶M4正品傳送帶

圖1伺服灌裝機系統

伺服灌裝機系統由以下電氣控制回路組成：X軸跟隨由伺服電機M1驅動，

通過絲杠帶動滑塊來模擬灌裝平臺的左右移動【伺服電機M1參數設置如下：

伺服電機M1旋轉一周需要4000個脈沖】。Y軸灌裝噴嘴上下移動由步進電機

M2驅動【步進電機M2參數設置如下：步進電機M2旋轉一周需要2000個脈沖】。

主軸傳送帶由三相異步電機M3驅動【M3由變頻器驅動，速度主要由模擬量

4-20mA給定，可進行正反轉運行，加速時間0.5秒，減速時間0.5秒】，正品

傳送帶由三相異步電機M4驅動【需要考慮過載】，次品傳送帶由三相異步電

機M5驅動【需要考慮過載】。

正品檢測裝置檢測瓶裝液體灌裝是否合格，其體積0-500mL對應模擬量