2024年度甘肅省職業(yè)院校技能大賽高職組“工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護”賽項學(xué)生組B

一、平臺概述

本比賽項目需通過物理平臺達成考察目標(biāo)，平臺為一條簡易工業(yè)網(wǎng)絡(luò)零部件裝

配檢測生產(chǎn)線。整個生產(chǎn)線系統(tǒng)由四部分構(gòu)成：工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場工作站、控制

系統(tǒng)單元和感知執(zhí)行單元，每個部分均配有通信系統(tǒng)接口，組網(wǎng)實現(xiàn)整個生產(chǎn)線的

互聯(lián)互通?，F(xiàn)場感知執(zhí)行單元配有人機交互模塊（觸摸屏），并應(yīng)配有無線通信接

口（如WIFI、FRID）或生物信息識別功能，可實現(xiàn)身份驗證，保證系統(tǒng)安全和產(chǎn)品

信息溯源。生產(chǎn)線軟件系統(tǒng)包括用于生產(chǎn)線設(shè)計的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制架構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)、工

業(yè)網(wǎng)絡(luò)仿真軟件和生產(chǎn)管理（MES）系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)單元集成包括PLC、變頻器、

伺服控制器、中間繼電器等電氣部件；感知執(zhí)行單元包括各種傳感器、執(zhí)行部件、

現(xiàn)場觸摸控制屏、顯示屏和物料倉等，集成于一個平臺上，用于模仿生產(chǎn)制造車間

現(xiàn)實環(huán)境。各類傳感器用于感知監(jiān)測物理量的狀態(tài)，為系統(tǒng)決策與執(zhí)行提供信息；

各執(zhí)行部件執(zhí)行系統(tǒng)的控制命令，完成既定的動作。送料B中的工件內(nèi)部植入FRID

芯片，便于產(chǎn)品質(zhì)量溯源，送料A、B模塊均采用氣缸推送方式，外觀缺陷檢測采用

視覺檢測，成品搬移采用三軸線性運動抓取機構(gòu)。該系統(tǒng)能夠完成送料、裝配、尺

寸（高度）檢測和分揀、外觀（視覺顏色、缺陷）檢測分揀、FRID產(chǎn)品信息錄入、

合格成品搬移入庫等功能。整個生產(chǎn)過程在生產(chǎn)管理（MES）系統(tǒng)監(jiān)控下自動完成。

二、任務(wù)要求

根據(jù)任務(wù)書功能要求進行系統(tǒng)方案設(shè)計，完成后填寫設(shè)備選型設(shè)計表，同時編

寫技術(shù)論證報告，保存到“D:\賽位號”。

總體任務(wù)是設(shè)計并利用現(xiàn)場提供設(shè)備組網(wǎng)完成一個汽車輪胎輪轂自動組裝的生

產(chǎn)線，其中輪轂上植入FRID產(chǎn)品信息，輪胎輪轂采用塑料金屬模仿件。分項任務(wù)如

下：

（1）采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制架構(gòu)設(shè)計軟件進行設(shè)計能完成所要求功能的系統(tǒng)；

（2）采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制仿真軟件調(diào)試仿真設(shè)計的系統(tǒng)；

（3）采用現(xiàn)場各模塊組網(wǎng)、編程，實現(xiàn)要求的功能。

具體要求如下：

○1通過啟動現(xiàn)場觸摸控制器，自動錄入操作者信息，系統(tǒng)自檢、待機；

○2根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，通過MES系統(tǒng)下達生產(chǎn)指令，啟動系統(tǒng)運行；

2

○3輪胎通過送料模塊A完成外料自動上料，并由輸送帶送至安裝位置；

○4輪轂通過送料模塊B完成內(nèi)料自動上料，并將輪轂與輪胎組裝，輪轂中提前

植入產(chǎn)品信息的芯片；

○5組裝好的產(chǎn)品由輸送帶送外觀檢測位置，進行外觀檢測；

⑥讀入產(chǎn)品信息后的合格品，由輸送帶送至待搬移位置；

⑦搬移機構(gòu)將成品搬移并依次規(guī)劃方式擺放九宮格倉庫中。搬移過程中，搬移機

構(gòu)的兩軸按照先Y軸后X軸次序，將產(chǎn)品按照ABCGHI順序位置擺放；

⑧生產(chǎn)信息能夠顯示于大屏之上。

三、競賽內(nèi)容

模塊一：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護系統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

任務(wù)1：系統(tǒng)方案設(shè)計、分析及評價

（1）根據(jù)任務(wù)需求設(shè)計系統(tǒng)方案，填寫設(shè)計方案要素表，包括主要元件的選型、

功能描述和位置布局，按照表1樣式，運用辦公軟件完成表格的制作及內(nèi)容的完善；

以“表1系統(tǒng)元器件選型設(shè)計表.Pdf”的文件，存放在“E:\DS+賽位號\文檔”文件

夾內(nèi)。

表1系統(tǒng)元器件選型設(shè)計表

序號設(shè)備名稱選用型號功能描述位置布局

1防火墻

2三層交換機

3數(shù)據(jù)管理單元PLC

4產(chǎn)線PLC

5伺服驅(qū)動器

6RFID讀寫器

（2）根據(jù)系統(tǒng)方案進行網(wǎng)絡(luò)拓撲圖繪制

①采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)計軟件進行繪制，包括根據(jù)設(shè)計方案中確定的設(shè)備進行

選型、組網(wǎng)，完成虛擬系統(tǒng)的搭建。

②使用網(wǎng)絡(luò)拓撲圖設(shè)計軟件設(shè)計整個網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)拓撲圖，完成智能生產(chǎn)系統(tǒng)的邊

緣層，包括設(shè)備層、控制層、數(shù)據(jù)接入層），應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層的繪制。同時，在網(wǎng)

絡(luò)拓撲圖中標(biāo)注各設(shè)備之間所采用的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊總線，不同工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊總線采

3

用不同顏色線條標(biāo)注。并將繪制的文件存儲為pdf格式文件，文件名為“圖1網(wǎng)絡(luò)架

構(gòu)拓撲圖.pdf”，文件存放在“E:\DS+賽位號\文檔”文件夾內(nèi)。

（3）根據(jù)系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)分配的地址（表2），對遠程服務(wù)器，工作站運維計算機，

數(shù)據(jù)管理網(wǎng)絡(luò)中主控PLC、觸摸屏，生產(chǎn)線PLC、伺服驅(qū)動器、掃碼器和搬移機械

裝置等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備IP地址進行規(guī)劃和分配（表3）。按照表3內(nèi)容和樣式，運用辦公

軟件完成表格制作、填寫相關(guān)內(nèi)容。存儲為pdf格式文件，文件名為“表3網(wǎng)絡(luò)單元

設(shè)備的IP地址分配.pdf”，文件存放在“E:\DS+賽位號\文檔”文件夾內(nèi)

表2系統(tǒng)IP地址分配表

VLAN網(wǎng)絡(luò)單元

設(shè)備名稱

（符號）

名稱網(wǎng)關(guān)端口號名稱

主干網(wǎng)絡(luò)192.168.0.2011,2環(huán)網(wǎng)

工業(yè)交換機

（SW1）

設(shè)計網(wǎng)絡(luò)192.168.2.1自定義計算機1

主干網(wǎng)絡(luò)192.168.0.2021,2環(huán)網(wǎng)

維護網(wǎng)絡(luò)192.168.10.1自定義計算機2

工業(yè)交換機1

（SW2）邊緣網(wǎng)絡(luò)192.168.20.1自定義邊緣計算網(wǎng)關(guān)

數(shù)據(jù)管理網(wǎng)

192.168.30.1自定義1500PLC

絡(luò)

主干網(wǎng)絡(luò)192.168.0.2031,2環(huán)網(wǎng)

工業(yè)交換機2

(SW3)

產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)192.1683.40.1自定義產(chǎn)線

外網(wǎng)172.2.1.200GE1振動傳感器

防火墻內(nèi)網(wǎng)192.168.0.254GE2SW1

服務(wù)網(wǎng)絡(luò)192.168.200.254GE3服務(wù)器

表3網(wǎng)絡(luò)單元設(shè)備的IP地址分配表

序號設(shè)備名稱IP地址

1計算機1

2計算機2

3邊緣計算網(wǎng)關(guān)

4數(shù)字管理PLC

5自動供料PLC

6智能分揀PLC

7智能倉儲PLC

4

8自動供料HMI

9智能分揀HMI

10智能倉儲HMI

11X軸伺服

12Y軸伺服

13振動傳感器

14服務(wù)器

（4）系統(tǒng)方案的可行性分析及評價

要求：根據(jù)項目背景和上述元器件選型、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等技術(shù)方案，從項目的可行

性、技術(shù)性等維度進行分析，編寫技術(shù)論證報告，報告以文字、圖片的形式呈現(xiàn)，

報告應(yīng)包含以下內(nèi)容，編寫格式規(guī)范：

①工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)的組網(wǎng)方式簡要說明；

②數(shù)據(jù)傳輸與可視化運維方案；

③工業(yè)網(wǎng)絡(luò)可實施性論證。

運用辦公軟件完成技術(shù)方案編寫，存儲為pdf格式文件，文件名為“系統(tǒng)方案的

可行性分析及評價.pdf”，文件存放在“E:\DS+賽位號\文檔”文件夾內(nèi)。

任務(wù)2：網(wǎng)絡(luò)控制虛擬系統(tǒng)仿真設(shè)計與調(diào)試

虛擬系統(tǒng)仿真設(shè)計采用虛擬仿真編程軟件，并對各個模塊進行編程，其中包括

根據(jù)功能進行對象、信號定義，并將信號映射到PLC中；編寫PLC程序?qū)⑿盘栍成?/p>

到仿真軟件中，完成相關(guān)設(shè)備的自動運行；編寫PLC和HMI程序，實現(xiàn)在HMI中

下發(fā)數(shù)據(jù)到PLC，實現(xiàn)相關(guān)設(shè)備模擬自動運行，等等。同時還要求：

（1）仿真環(huán)境搭建

○1打開設(shè)備模型庫，調(diào)用與實物機構(gòu)相同的設(shè)備模型；

○2將調(diào)用的設(shè)備設(shè)置在安裝位置，與設(shè)計方案中布局圖安裝位置相同；

○3設(shè)置各設(shè)備模型的屬性，完成各運動及控制要求。

（2）仿真環(huán)境調(diào)試運行

○1運用數(shù)據(jù)鏈接軟件，將設(shè)備模型信號與實體PLC信號關(guān)聯(lián)并編制PLC程序

與觸摸屏程序?qū)崿F(xiàn)通過實體觸摸屏對仿真模型的控制，要求：

將觸摸屏按鈕控制信號，映射到仿真系統(tǒng)中，并正確關(guān)聯(lián)變量。操作觸摸屏完

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成相應(yīng)部件的控制，實現(xiàn)仿真系統(tǒng)中的運動部件和實體中的運動部件動作一致，并

反饋檢測信號在觸摸屏上顯示。

在觸摸屏按下“供料A”按鈕，實體供料A氣缸推出，仿真供料A氣缸推出，

觸摸屏對應(yīng)到位信號指示燈點亮；再次按下“供料A”按鈕，實體供料A氣缸縮回，

仿真供料A氣缸縮回，觸摸屏到位信號指示燈點亮。（供料A氣缸指的是推A料即

輪胎出倉的氣缸）。

在觸摸屏按下“供料B”按鈕，實體供料B氣缸推出，仿真供料B氣缸推出，

觸摸屏對應(yīng)到位信號指示燈點亮；再次按下“供料B”按鈕，實體供料B氣缸縮回，

仿真供料B氣缸縮回，觸摸屏對應(yīng)到位信號指示燈點亮。（供料B氣缸指的是推B

料即輪轂出倉的氣缸）。

在觸摸屏按下“高度測量”按鈕，實體傳感器升降氣缸下降，仿真?zhèn)鞲衅魃?/p>

氣缸下降，觸摸屏對應(yīng)到位信號指示燈點亮；再次按下“高度測量”按鈕，實體傳

感器升降氣缸上升，仿真?zhèn)鞲衅魃禋飧咨仙?，觸摸屏對應(yīng)原點信號指示燈點亮。

（傳感器升降氣缸指的是帶動測量傳感器上下移動的氣缸）。

在觸摸屏按下“分揀氣缸”按鈕，實體分揀推料氣缸推出，仿真分揀推料氣缸

推出，觸摸屏對應(yīng)到位信號指示燈點亮；再次按下“分揀氣缸”按鈕，實體分揀推

料氣缸縮回，仿真分揀推料氣缸縮回，觸摸屏對應(yīng)原點信號指示燈點亮。（分揀推

料氣缸指的是深度檢測不合格時將物料推入廢料倉的氣缸）。

（3）仿真自動運行。

調(diào)試仿真軟件使其滿足自動仿真運行要求，完成生產(chǎn)工藝流程。硬件聯(lián)動不做

控制要求。（仿真運行不進行缺陷檢測）。

要求：

點擊實體觸摸屏“仿真自動運行”按鈕，物料A推料出倉，物料傳送系統(tǒng)將物

料運送到裝配點，物料B推料出倉并裝配，裝配完成，物料傳送系統(tǒng)將物料運送到

高度檢測位，進行高度檢測，檢測完成，物料繼續(xù)傳送到達分揀單元，不合格料分

揀氣缸將其推入廢料倉。合格物料由稱重搬運機構(gòu)將其轉(zhuǎn)運到下一站接駁位置，龍

門機械手取物料，到達RFID信息寫入站，進行信息寫入；然后，龍門機械手將物料

入庫1（A）號倉庫，流程結(jié)束。

任務(wù)3：物理系統(tǒng)的組網(wǎng)、參數(shù)配置和測試

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（1）硬件安裝與模塊調(diào)試

根據(jù)設(shè)計方案和平臺硬件情況，合理選擇硬件，并合理安裝布局，調(diào)試運動參

數(shù)，以滿足生產(chǎn)線的運動要求。

根據(jù)任務(wù)要求完成氣動回路的調(diào)試，氣源壓力調(diào)整為0.5mpa±0.1，調(diào)節(jié)節(jié)流

閥使各工作氣缸動作速度滿足運行要求。測試各電磁閥動作情況。

根據(jù)物料傳送系統(tǒng)的要求選擇合適的電機及驅(qū)動系統(tǒng)，配置相關(guān)參數(shù)，滿足控

制要求。

（2）電能表采用RS-485總線與PLC連接，使用Modbus協(xié)議通信（RTU），并

填寫“RS485通訊參數(shù)設(shè)定表”表格；使用辦公軟件制作表4，存儲為pdf格式文件，

文件名為“表4RS485通訊參數(shù)設(shè)定表.pdf”，文件存放在“E:\DS+賽位號\文檔”

文件夾內(nèi)。

表4RS485通訊參數(shù)設(shè)定表

設(shè)備名稱地址波特率奇偶校驗停止位數(shù)據(jù)位

（3）根據(jù)填寫的系統(tǒng)地址表IP地址分配表（表3），完成產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的IP

地址設(shè)置，使用博途軟件在線訪問功能，查看設(shè)置的IP地址是否正確，并截圖保存

為圖片格式，文件名為“圖2在線設(shè)備地址”，文件存放在“E:\DS+賽位號\文檔”

文件夾內(nèi)。使用博途軟件對所有控制組件進行組態(tài)，并截圖保存為圖片格式，文件

名為“圖3博途系統(tǒng)組態(tài)”，文件存放在“E:\DS+賽位號\文檔”文件夾內(nèi)。

模塊二：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護系統(tǒng)調(diào)試

人機交互界面上HMI設(shè)有運行和調(diào)試選項，調(diào)試選項包括各工序選項，如包括

送料、輸送帶傳送、組裝、視覺檢測與分揀、RFID錄入和三軸線性運動直角搬移機

構(gòu)，還包括可視化單元、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)聯(lián)調(diào)選項，每一個子選項根據(jù)環(huán)節(jié)設(shè)置子

項調(diào)試項目，如送料工序，包括氣缸推料和輸送至檢測分揀位置，這兩個部分均要

能夠單獨手動調(diào)試，在每一個環(huán)節(jié)可設(shè)置相關(guān)參數(shù)。聯(lián)調(diào)應(yīng)該在各個單元完成后進

行聯(lián)調(diào)。

在每項子任務(wù)調(diào)試前，需要編寫PLC和HMI程序（可在仿真程序的基礎(chǔ)上修改），

通過操作HMI控制自動供料單元、安裝單元、檢測分揀單元和搬移單元的手動和自

動運行。

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任務(wù)1：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)編程調(diào)試

①網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上電后，判定各設(shè)備指示器是否正常；

②使用網(wǎng)線測試工具進行信號聯(lián)通性測試；

③通過三層交換機管理界面，將各三層交換機相關(guān)端口配置為組環(huán)網(wǎng)端口；

④完成各三層交換機環(huán)網(wǎng)參數(shù)配置，使數(shù)據(jù)能夠在環(huán)網(wǎng)中傳輸

⑤遠程無線模塊測試，工作狀態(tài)指示燈（三色燈）由遠程Lora控制，編制程序

用觸摸屏通過無線網(wǎng)絡(luò)控制工作狀態(tài)指示燈

在觸摸屏上按下“綠燈控制”按鈕，三色指示燈亮綠色，松開按鈕熄滅。

在觸摸屏上按下“紅燈控制”按鈕，三色指示燈亮紅色，松開按鈕熄滅。

在觸摸屏上按下“黃燈控制”按鈕，三色指示燈亮黃色，松開按鈕熄滅。

測試網(wǎng)絡(luò)通信采用計算機系統(tǒng)“ping”命令進行測試。

任務(wù)2：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)手動調(diào)試與系統(tǒng)優(yōu)化

供料模塊分為供料A（輪胎）和供料B兩個模塊。

①供料模塊的調(diào)試

供料模塊分為供料A（輪胎）和供料B兩個模塊。在觸摸屏按下“供料A”按鈕，

供料A氣缸將物料A(輪胎)推出，觸摸屏對應(yīng)到位信號指示燈點亮；再次按下“供料

A”按鈕，供料A氣缸縮回，觸摸屏對應(yīng)原點信號指示燈點亮。（供料A氣缸指的是

推A料即輪胎出倉的氣缸）。

在觸摸屏按下“供料B”按鈕，供料B氣缸將物料B(輪轂)推出，觸摸屏對應(yīng)到

位信號指示燈點亮；再次按下“供料B”按鈕，供料B氣缸縮回，觸摸屏對應(yīng)原點信

號指示燈點亮。（供料B氣缸指的是推B料即輪轂出倉的氣缸）。

②傳輸分揀模塊調(diào)試

傳輸模塊主要是將工件從出倉位運送到裝配位、高度檢測位、分揀位，運行速

度、加減速時間、傳動距離等均可調(diào)整。分揀模塊主要是對裝配完的工件進行高度

檢測，合格進入下一流程，不合格推出進入廢料倉庫。

在觸摸屏按下“轉(zhuǎn)運到原點位”按鈕，物料轉(zhuǎn)運系統(tǒng)自動回原點，做好接料準(zhǔn)

備，到原點后，觸摸屏對應(yīng)原點信號指示燈點亮；

在觸摸屏按下“轉(zhuǎn)運到裝配位”按鈕，物料A（輪胎）被轉(zhuǎn)運到裝配位。到位

后，觸摸屏對應(yīng)到位信號指示燈點亮；

在觸摸屏按下“轉(zhuǎn)運到檢測位”按鈕，工件被轉(zhuǎn)運到檢測位。到位后，觸摸屏

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對應(yīng)到位信號指示燈點亮；

傳送帶測試，在觸摸屏按下“傳送帶正轉(zhuǎn)”按鈕，傳送帶從左向右傳動，松開

按鈕，停止傳動。在觸摸屏按下“傳送帶反轉(zhuǎn)”按鈕，傳送帶從右向左傳動，松開

按鈕，停止傳動?？稍O(shè)置傳送帶的運行速度、加減速時間、傳動距離等參數(shù)。

在觸摸屏按下“高度測量”按鈕，測量機構(gòu)進行測量，測量完畢，測量機構(gòu)自

動回原點，觸摸屏顯示檢測結(jié)果“合格”“不合格”；測量時測量指示燈點亮，測

量完成指示燈自動熄滅。

在觸摸屏按下“分揀按鈕”按鈕，分揀氣缸推出，觸摸屏對應(yīng)到位信號指示燈

點亮；再次按下“分揀按鈕”按鈕，分揀氣缸縮回，觸摸屏對應(yīng)原點信號指示燈點

亮。

測試時，選手需在傳送帶上放置物料，以便觀察傳送系統(tǒng)運行情況，物料放置

位置選手自定義，手動測試時在保證安全的情況下可以手動干預(yù)，若出現(xiàn)危險測試

立刻停止。選手也可選擇不放置物料。高度測量檢測需選手準(zhǔn)備合格和不合格兩種

裝配好的物料，放置正確的位置進行測量，并輸出結(jié)果。因位置放置不準(zhǔn)確或操作

不當(dāng)造成的結(jié)果失敗，選手自行承擔(dān)結(jié)果。

③掃碼器模塊、RFID模塊調(diào)試

掃碼器用來識讀物料A(輪胎)的編號；RFID用來讀寫RFID信息。

在掃碼器識別區(qū)域放置物料A（輪胎），掃碼器自動掃碼，并在觸摸屏界面顯示

掃碼信息。

將帶有RFID芯片的物料B（輪轂），放置到RFID讀寫器識讀范圍，在觸摸屏點

擊“RFID讀取”按鈕，RFID讀寫器從芯片中讀出6組數(shù)據(jù)，并在觸摸屏上顯示；在

觸摸屏輸入要寫入的6組數(shù)據(jù)，點擊“RFID寫入”按鈕，RFID讀寫器將6組數(shù)據(jù)寫

入到芯片。

RFID信息定義：存放6組數(shù)據(jù)

XX-XX-XX-XX-XX-XX

訂單號：兩位；

輪胎號：輪胎識別碼的后兩位；

輪轂號：輪轂識別碼的后兩位；

高度測量結(jié)果：合格：66；不合格00；

缺陷檢測結(jié)果：合格：77；缺陷：33；

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物流屬性：包裝總質(zhì)量，單位g；

測試時，選手需準(zhǔn)備好帶有條碼的物料A（輪胎）和內(nèi)置RFID芯片的物料B

（輪胎），并將物料放在識別區(qū)域。

任務(wù)3：系統(tǒng)聯(lián)調(diào)與信息管理

在操作面板上，將旋轉(zhuǎn)開關(guān)切換到自動運行模式，主控觸摸屏進入待機歡迎界

面，操作員使用RFID卡或其生物信息（指紋、人臉識別）進行人機交互時，系統(tǒng)自

檢待機狀態(tài)；操作人員通過觸摸屏在MES中下達生產(chǎn)任務(wù)時，系統(tǒng)進入自動組裝生

產(chǎn)循環(huán)運行狀態(tài)。

系統(tǒng)啟動后，系統(tǒng)進行自檢，也可進行手動復(fù)位。

（在料倉中裝入相應(yīng)物料，清空各平臺和倉庫）

系統(tǒng)自檢完成或復(fù)位完成。操作人員通過MES下達生產(chǎn)任務(wù)時，系統(tǒng)進入自動

組裝生產(chǎn)循環(huán)運行狀態(tài)。

工作流程：

供料模塊A將物料A(輪胎)推到傳送帶上氣缸回縮，掃碼器讀取輪胎編號信息，

在觸摸屏上顯示掃描槍讀取信息，物料傳送系統(tǒng)帶將輪胎送至裝配位置，到達位置

后，供料模塊B將物料B(輪轂)推出，裝配模塊拾取物料B(輪轂)，移動將物料B裝

配到物料A（輪胎）中，裝配完成，裝配模塊回原點；

物料傳送系統(tǒng)將裝配好的物料傳送到高度檢測工位；到達物料檢測工位，高度

檢測裝置啟動，并完成高度測量，在觸摸屏中顯示測量結(jié)果（合格/不合格）；

物料傳送系統(tǒng)將物料傳送到分揀位，若高度測量結(jié)果合格，視覺拍照進行缺陷

檢測；若高度測量不合格，分揀推料氣缸將物料推入到廢料倉庫，廢料倉庫計數(shù)加1，

在觸摸屏顯示。視覺拍照結(jié)果在觸摸屏上顯示（合格/不合格）。

物料傳送系統(tǒng)將拍照完成的物料傳送到稱重平臺，稱重系統(tǒng)啟動稱量物料質(zhì)量，

并在觸摸屏顯示。

稱重完畢，缺陷檢測合格的產(chǎn)品，三軸機械手臂移動到稱重平臺抓起物料，完

成拾取動作，到達RFID讀寫區(qū)域，RFID讀取輪轂編號信息，PLC將信息合并后，

RFID寫入6組數(shù)據(jù)（訂單號、輪胎號、輪轂號、高度測量結(jié)果、缺陷檢測結(jié)果、物

流屬性），然后按照訂單要求完成入庫。入庫完成后，觸摸屏顯示入庫信息。缺陷

檢測不合格的產(chǎn)品，三軸機械手臂移動到稱重平臺抓起物料，完成拾取動作，到達

RFID讀寫區(qū)域，RFID讀取輪轂編號信息，PLC將信息合并后，RFID寫入6組數(shù)據(jù)

10

（訂單號、輪胎號、輪轂號、高度測量結(jié)果、缺陷檢測結(jié)果、物流屬性），然后將

物料送至廢料區(qū)。廢料區(qū)計數(shù)器加1；觸摸屏顯示廢料入庫數(shù)量。

訂單完成。

可連續(xù)下單，選手可根據(jù)工藝流程優(yōu)化節(jié)拍提高工作效率。

運行指示燈定義：

指示燈指本地三色燈和遠程LORA控制三色燈，點亮定義相同。系統(tǒng)登陸狀態(tài)，

按下急停按鈕紅燈1Hz閃爍，松開急停按鈕，紅燈熄滅，黃燈1Hz閃爍；按下復(fù)位

按鈕黃燈常亮；復(fù)位完成黃燈熄滅，綠燈1Hz閃爍；系統(tǒng)運行綠燈常亮，系統(tǒng)停止

運行綠燈閃爍；故障停止紅燈1Hz閃爍；

任務(wù)4：可視化系統(tǒng)調(diào)試與數(shù)據(jù)采集顯示

通過網(wǎng)絡(luò)使設(shè)備互聯(lián)互通，信息實時在云平臺和MES系統(tǒng)中顯示。

（1）通過云平臺實時顯示以下數(shù)據(jù)（包括但不限于）：

能耗數(shù)據(jù)：電壓、電流、有功功率、無功功率、總電能。

運行數(shù)據(jù)：單元工作狀態(tài)、單元流程號、單元運行時間、掃碼信息。

環(huán)境數(shù)據(jù)：包括但不限于溫度、濕度、CO2、大氣壓力、噪聲、光照。

（2）通過MES實時顯示以下數(shù)據(jù)（包括但不限于）：

訂單狀態(tài)、訂單信息、倉位信息、訂單合格率；

任務(wù)5：故障診斷調(diào)試模擬故障調(diào)試

平臺設(shè)有安全光柵，系統(tǒng)自動運行時自動開啟光柵安全防護功能；當(dāng)安全防護

系統(tǒng)啟動時，所有部件運行完成當(dāng)前動作，停止動作?；謴?fù)后系統(tǒng)自動繼續(xù)運行。

系統(tǒng)自動運行時，若出現(xiàn)系統(tǒng)硬件故障、流程故障，啟動報警功能。設(shè)置模擬

故障，選手在系統(tǒng)中預(yù)設(shè)模擬故障（詳見表5），在觸摸屏中設(shè)置模擬故障界面，自

動運行中進行測試，按下對應(yīng)按鈕預(yù)設(shè)故障完成，系統(tǒng)運行到設(shè)置故障點時，自動

停止運行并本地聲光報警（10s后自動關(guān)閉），遠程云平臺報警通知運維人員故障排

除。再次按下對應(yīng)故障按鈕系統(tǒng)自動繼續(xù)運行，運行到第二個故障點時，自動停止

運行并本地聲光報警（10s后自動關(guān)閉），遠程云平臺報警通知運維人員故障排除。

再次按下對應(yīng)故障按鈕系統(tǒng)自動繼續(xù)運行。

表5預(yù)設(shè)故障列表

序號故障按鈕標(biāo)識故障描述

11

1供料A氣缸推出故障氣缸不能執(zhí)行推出動作

2供料B氣缸縮回故障氣缸伸出后不能縮回

綜合任務(wù)：職業(yè)素養(yǎng)

考查選手操作過程中的安全規(guī)范；設(shè)施設(shè)備、工具儀器使用情況；衛(wèi)生清潔情

況；穿戴規(guī)范；工作紀(jì)律，文明禮貌等。由現(xiàn)場裁判進行過程記錄、現(xiàn)場評分、選

手確認。

在任務(wù)施工過程中正確選擇設(shè)備，安全可靠的使用工具，設(shè)備安裝穩(wěn)固、部件

均勻排布、行列對齊、間距相等、整齊美觀；布線合理、所有線都裝入線槽。施工

完成后需對地板衛(wèi)生進行打掃、對桌面進行整理、對工具設(shè)備進行還原。

12

2024年度甘肅省職業(yè)院校技能大賽

高職組“工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護”賽項

學(xué)生組

B卷

競賽場次：第場賽位號：第號

1

一、平臺概述

本比賽項目需通過物理平臺達成考察目標(biāo)，平臺為一條簡易工業(yè)網(wǎng)絡(luò)零部件裝

配檢測生產(chǎn)線。整個生產(chǎn)線系統(tǒng)由四部分構(gòu)成：工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場工作站、控制

系統(tǒng)單元和感知執(zhí)行單元，每個部分均配有通信系統(tǒng)接口，組網(wǎng)實現(xiàn)整個生產(chǎn)線的

互聯(lián)互通?，F(xiàn)場感知執(zhí)行單元配有人機交互模塊（觸摸屏），并應(yīng)配有無線通信接

口（如WIFI、FRID）或生物信息識別功能，可實現(xiàn)身份驗證，保證系統(tǒng)安全和產(chǎn)品

信息溯源。生產(chǎn)線軟件系統(tǒng)包括用于生產(chǎn)線設(shè)計的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制架構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)、工

業(yè)網(wǎng)絡(luò)仿真軟件和生產(chǎn)管理（MES）系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)單元集成包括PLC、變頻器、

伺服控制器、中間繼電器等電氣部件；感知執(zhí)行單元包括各種傳感器、執(zhí)行部件、

現(xiàn)場觸摸控制屏、顯示屏和物料倉等，集成于一個平臺上，用于模仿生產(chǎn)制造車間

現(xiàn)實環(huán)境。各類傳感器用于感知監(jiān)測物理量的狀態(tài)，為系統(tǒng)決策與執(zhí)行提供信息；

各執(zhí)行部件執(zhí)行系統(tǒng)的控制命令，完成既定的動作。送料B中的工件內(nèi)部植入FRID

芯片，便于產(chǎn)品質(zhì)量溯源，送料A、B模塊均采用氣缸推送方式，外觀缺陷檢測采用

視覺檢測，成品搬移采用三軸線性運動抓取機構(gòu)。該系統(tǒng)能夠完成送料、裝配、尺

寸（高度）檢測和分揀、外觀（視覺顏色、缺陷）檢測分揀、FRID產(chǎn)品信息錄入、

合格成品搬移入庫等功能。整個生產(chǎn)過程在生產(chǎn)管理（MES）系統(tǒng)監(jiān)控下自動完成。

二、任務(wù)要求

根據(jù)任務(wù)書功能要求進行系統(tǒng)方案設(shè)計，完成后填寫設(shè)備選型設(shè)計表，同時編

寫技術(shù)論證報告，保存到“D:\賽位號”。

總體任務(wù)是設(shè)計并利用現(xiàn)場提供設(shè)備組網(wǎng)完成一個汽車輪胎輪轂自動組裝的生

產(chǎn)線，其中輪轂上植入FRID產(chǎn)品信息，輪胎輪轂采用塑料金屬模仿件。分項任務(wù)如

下：

（1）采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制架構(gòu)設(shè)計軟件進行設(shè)計能完成所要求功能的系統(tǒng)；

（2）采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制仿真軟件調(diào)試仿真設(shè)計的系統(tǒng)；

（3）采用現(xiàn)場各模塊組網(wǎng)、編程，實現(xiàn)要求的功能。

具體要求如下：

○1通過啟動現(xiàn)場觸摸控制器，自動錄入操作者信息，系統(tǒng)自檢、待機；

○2根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，通過MES系統(tǒng)下達生產(chǎn)指令，啟動系統(tǒng)運行；

2

○3輪胎通過送料模塊A完成外料自動上料，并由輸送帶送至安裝位置；

○4輪轂通過送料模塊B完成內(nèi)料自動上料，并將輪轂與輪胎組裝，輪轂中提前

植入產(chǎn)品信息的芯片；

○5組裝好的產(chǎn)品由輸送帶送外觀檢測位置，進行外觀檢測；

⑥讀入產(chǎn)品信息后的合格品，由輸送帶送至待搬移位置；

⑦搬移機構(gòu)將成品搬移并依次規(guī)劃方式擺放九宮格倉庫中。搬移過程中，搬移機

構(gòu)的兩軸按照先Y軸后X軸次序，將產(chǎn)品按照ABCGHI順序位置擺放；

⑧生產(chǎn)信息能夠顯示于大屏之上。

三、競賽內(nèi)容

模塊一：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護系統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

任務(wù)1：系統(tǒng)方案設(shè)計、分析及評價

（1）根據(jù)任務(wù)需求設(shè)計系統(tǒng)方案，填寫設(shè)計方案要素表，包括主要元件的選型、

功能描述和位置布局，按照表1樣式，運用辦公軟件完成表格的制作及內(nèi)容的完善；

以“表1系統(tǒng)元器件選型設(shè)計表.Pdf”的文件，存放在“E:\DS+賽位號\文檔”文件

夾內(nèi)。

表1系統(tǒng)元器件選型設(shè)計表

序號設(shè)備名稱選用型號功能描述位置布局

1防火墻

2三層交換機

3數(shù)據(jù)管理單元PLC

4產(chǎn)線PLC

5伺服驅(qū)動器

6RFID讀寫器

（2）根據(jù)系統(tǒng)方案進行網(wǎng)絡(luò)拓撲圖繪制

①采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)計軟件進行繪制，包括根據(jù)設(shè)計方案中確定的設(shè)備進行

選型、組網(wǎng)，完成虛擬系統(tǒng)的搭建。

②使用網(wǎng)絡(luò)拓撲圖設(shè)計軟件設(shè)計整個網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)拓撲圖，完成智能生產(chǎn)系統(tǒng)的邊

緣層，包括設(shè)備層、控制層、數(shù)據(jù)接入層），應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層的繪制。同時，在網(wǎng)

絡(luò)拓撲圖中標(biāo)注各設(shè)備之間所采用的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊總線，不同工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊總線采

3

用不同顏色線條標(biāo)注。并將繪制的文件存儲為pdf格式文件，文件名為“圖1網(wǎng)絡(luò)架

構(gòu)拓撲圖.pdf”，文件存放在“E:\DS+賽位號\文檔”文件夾內(nèi)。

（3）根據(jù)系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)分配的地址（表2），對遠程服務(wù)器，工作站運維計算機，

數(shù)據(jù)管理網(wǎng)絡(luò)中主控PLC、觸摸屏，生產(chǎn)線PLC、伺服驅(qū)動器、掃碼器和搬移機械

裝置等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備IP地址進行規(guī)劃和分配（表3）。按照表3內(nèi)容和樣式，運用辦公

軟件完成表格制作、填寫相關(guān)內(nèi)容。存儲為pdf格式文件，文件名為“表3網(wǎng)絡(luò)單元

設(shè)備的IP地址分配.pdf”，文件存放在“E:\DS+賽位號\文檔”文件夾內(nèi)

表2系統(tǒng)IP地址分配表

VLAN網(wǎng)絡(luò)單元

設(shè)備名稱

（符號）

名稱網(wǎng)關(guān)端口號名