2024年廣西職業(yè)院校技能大賽高職組《工業(yè)互聯網集成應用》賽項-樣題5

2024年廣西職業(yè)院校技能大賽

工業(yè)互聯網集成應用賽項

樣題5

（總時間：240分鐘）

X

作

任

務

書

場次號：工位號：―

注意事項

一、本任務書共24頁，包括競賽工作任務說明書（含平臺

硬件、軟件組成說明與任務要求）、附件一：Python解釋器配

置步驟。如出現缺頁、字跡不清等問題，請及時向裁判示意，

進行任務書的更換。

二、在比賽前務必對各機器組件和軟件平臺熟悉。

三、本次工作任務請在應用設備上完成，比賽前要熟悉設

備使用說明書和軟件用戶手冊。操作過程中，須遵守安全操作

規(guī)程和職業(yè)素養(yǎng)要求的相關規(guī)定。

四、在完成工作任務的全過程中，嚴格遵守電氣組件的相

關操作要求，接線前一定要看清引腳定義和電壓要求。

五、不得擅自更改設備已有器件位置和線路。

六、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，更換下的器件將由裁判組進行現場測試。若器件

經現場測試是功能齊全，且沒有故障的情況下，每次扣參賽隊1

分，此過程中造成的時間損失由選手承擔。若因人為操作損壞

器件，酌情扣5-10分，嚴重的經裁判組商議，中止選手比賽。

七、請嚴格按任務書要求完成的相關競賽，相關截圖、數

據文件等保存到任務書要求的目錄下。（以上文件詳細要求請

參照競賽任務描述。）

八、考試過程中不允許自帶U盤或其他可儲存設備，賽場

統(tǒng)一配備U盤。

九、參賽選手需及時保存相關程序及數據，競賽過程中因

設備死機和意外情況需要重啟而造成未保存數據丟失的，由選

手自行承擔。大賽補時只補從關電到操作系統(tǒng)重啟完成時間

（不包括應用軟件）。參賽選手在程序復雜的情況下每完成部

分編程需要記得先保存配置。

十、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，違反規(guī)定者取消比賽成績。

十一、比賽結束后，參賽選手需要將任務書以及現場發(fā)放

的圖紙、資料、草稿紙、U盤等材料一并上交，不得帶離賽場。

競賽工作任務說明書

一、平臺硬件、軟件組成說明

競賽平臺采用格創(chuàng)東智科技有限公司的工業(yè)互聯網場景平

臺(圖1)。大賽所用專用工具達到本賽項技術標準。工具清單

見表1,工業(yè)互聯網場景平臺設備清單見表2。

圖1工業(yè)互聯網場景平臺

表1《工業(yè)互聯網曾馬成應用》賽項設備及工具清單

序號名稱規(guī)格數量備注

1工業(yè)數據采集實訓平臺定制1

2物料箱橙色收納箱1

3萬用表UNI-TUT139A1

4水口鉗6寸水口鉗-薄款1

5尼龍扎帶4*300（3.6MM寬）1

帶刃口6檔電工剝線鉗

6剝線鉗1

(09-5.5mm2)

管型端子壓線鉗(0.25-

7壓線鉗1

10mm2)

8十字6X150mm1

9螺絲刀一字6X150mm1

10一字2.5x75mm1

n短接片三腳中心聯絡件FBS3-55

12短接片兩腳中心聯絡件FBS2-55

13端子排PTTB2.530

14端子隔板PTTB2.5隔板6

序號名稱規(guī)格數量備注

15端子固定件35mm導軌固定件2

RVO.5mm2,綜色*15米/

16導線2

黑色*8米

表2工業(yè)互聯網場景平臺設備清單

序號類型名稱數量

1智能物聯網關GT67571

2物聯網關智能電表1

3工業(yè)無線數據終端1

4PLC主機SIMATCS7-1215C1

5PLC10拓展模塊SM12231

6皮帶傳送模塊ZYTD38S-R/p>

7步進電機驅動器FDE5561

8電氣控制部件步進電機57BYG250-561

9伺服馬達驅動器SINAMICSV901

10伺服馬達150WSIMOTICSS-1FL61

11HMI觸摸屏TPC7062Ti1

12變頻器及電機SINAMICSG120C1

13RS232通訊模塊1

14通訊組件RS485通訊模塊1

15工業(yè)交換機TL-SF10052

16光電傳感器GTB61

17電容傳感器1

18電感傳感器WX20471

19顏色傳感器KTM-M81

20接近開關1

傳感器組件

21PtlOO溫度傳感器1

22溫度傳感器變送器1

23電流互感器1

24高頻RFID讀卡器1

25RFID高頻芯片10

26掃碼槍1

27中間繼電器3

28熔斷器1

專用線材

29漏?？臻_1

30按鈕3

序號類型名稱數量

31旋轉開關1

32急停開關1

33三色燈1

34DC24V電源1

35DC5V電源1

36220V電源航空插頭1

37接線端子（香蕉插座端子）若干

38端子臺（電源）12

38網線(0.5m)5

40網線（1m）1

41網線（2m）1

42臺架1

43相關配件1

44備件收納箱1

45工具箱1

46耗材箱1

47螺絲刀（一字）3

48螺絲刀（十字）3

配件

49內六角螺絲刀1

50萬用表1

51剝線鉗1

52壓線鉗1

53調試工具1

54易損備件1

55耗材1

56pycharm1

57pythonv3.91

58JDKvl.81

59IDEAcommunity1

60MySQLv5.71

軟件

61工業(yè)互聯網Saas應用賬號1

62工業(yè)物聯平臺1

63工業(yè)組態(tài)1

64零代碼開發(fā)平臺1

65集成平臺1

二、任務要求

模塊一工業(yè)互聯網設備安裝與調試（35分）

考核參賽選手工業(yè)互聯網安裝及調試的能力，合理使用提

供的相關硬件、軟件工具，完成工業(yè)互聯網設備的安裝與調試,

實現工業(yè)設備間的網絡互聯?？己朔譃槿齻€步驟：設備安裝、

設備互聯、設備調試。

工業(yè)場景：某工廠生產線需要互聯產線中的相關設備及智

能電表，設有顯示單元（人機界面HMD,通過中央控制單元

（可編程邏輯器件PLC）對執(zhí)行輸出單元進行控制、狀態(tài)顯示，

并可讀入傳感輸入單元的狀態(tài)到人機界面HMI,相關設備數據通

過工業(yè)互聯網邊緣網關（云盒）設備上云，從而可實現工業(yè)互

聯網云、邊、端的通信與控制。

任務1-1工業(yè)互聯網設備安裝

一般性概述：熟悉工業(yè)互聯網常見互聯設備：中央控制單

元（可編程邏輯器件PLC）、觸屏交互顯示單元（人機界面

HMD,工業(yè)互聯網邊緣網關（云盒）、智能電表、執(zhí)行單元、

傳感單元、工業(yè)網絡單元（網絡路由與交換）、供電單元、連

接轉接單元等的安裝與接線，按工業(yè)互聯網場景要求，將給定

的工業(yè)互聯網設備安裝電工實訓網孔板上，并正確完成接線。

任務要求1：根據設備布局圖1-1-E安裝接線圖圖1-1-2,

對工業(yè)網絡設備的部分硬件進行安裝與電氣接線，利用剝線鉗、

壓線鉗等工具進行線纜剝線，完成電氣線纜冷壓頭及網線水晶

頭壓制，整理接線，放入線槽中，滿足后續(xù)任務的開展。

|智能電表||PLC交換機|數采網關|

各執(zhí)行單元控制器溫控單元

傳送帶傳感器

傳送帶

選手需自行制作合格的接線，若選手無法實現制作接線，

可以填寫“協助申請單”，領取成套成品接線，但提出協助申

請后，將按標準扣分。如果設備連接接線處理不好，會影響后

續(xù)部分任務完成。

任務1-2.工業(yè)互聯網設備互聯

一般性概述：熟悉各類設備單元：中央控制單元（可編程

邏輯器件PLC）、觸屏交互顯示單元（人機界面田n）、工業(yè)互

聯網邊緣網關（云盒）、智能電表、執(zhí)行單元、傳感單元、工

業(yè)網絡單元（網絡路由與交換）的互聯地址等參數設置，按工

業(yè)互聯網場景要求，對各設備單元開展硬件網絡連接，進行互

聯配置，使用軟件工具檢測設備互聯配置情況。

任務根據互聯地址設備網絡拓撲圖1-2-1,將相關

工業(yè)網絡設備進行硬件網絡連接。

圖i-2-iPLC部分接線圖

任務1-2-2：根據互聯地址等參數設置表「2-1,對各設備單元進行互聯配置。

表1-2-1IP地址

序號設備名稱IP地址

1可編程邏輯器件PLC192.168.0.1

2人機界面HMI192.168.0.3

3伺服控制器192.168.0.5

4變頻控制器192.168.0.6

5智能電表192.168.0.7

6工業(yè)網絡單元（網關）192.168.0.100

任務1-2-3：通過IP掃描工具，進行工業(yè)網絡驗證，掃描、

列顯出所有設備IP。

現場提供的工業(yè)網絡單元（網絡路由與交換）的用戶名及

密碼為默認：用戶名admin,密碼為123456,IP地址設置為

192.168.0.100o

任務要求

將PLC的IP設置后的頁面的進行截圖，截圖貼到成果物文

檔中名為“子任務1-2-2-1"

將人機界面HMI的IP設置后的頁面的進行截圖，截圖貼到

成果物文檔中名為“子任務1-2-2-2”

將主機（計算機）IP設置后的頁面的進行截圖，截圖貼到

成果物文檔中名為“子任務1-2-2-3”

將IP掃描的界面截圖，截圖貼到成果物文檔中名為“子任

務1-2-3-1”

任務1-3.工業(yè)互聯網設備調試

一般性概述：熟悉各類設備單元：中央控制單元（可編程

邏輯器件PLC）、觸屏交互顯示單元（人機界面田n）、工業(yè)互

聯網邊緣網關（云盒）、智能電表、執(zhí)行單元、傳感單元、工

業(yè)網絡單元（網絡路由與交換）等的實現功能，按工業(yè)互聯網

場景要求，裝載功能程序，并進行聯合調試。

任務1-3-1：根據賽項資料包提供的可編程邏輯器（PLC）

程序，使用計算機中的軟件TIAportal,把它裝載到可編程邏輯

器，并切換到RUN的狀態(tài)。

任務1-3-2：根據賽項資料包提供的HMI程序，使用計算機

中的軟件TIAportal組態(tài)軟件進行程序下載，并將HMI切換到

運行狀態(tài)。

任務1-3-3：根據功能要求進行聯調。驗證設備參數設置、

硬件連接、網絡搭建是否正確，功能是否正常，測試編程邏輯

器（PLC）程序、提供的HMI程序、執(zhí)行輸出單元、傳感輸入單

元的網絡互聯功能，在人機界面（HMD的觸摸屏上能進行“執(zhí)

行動作”的操作，正確反應傳感單元的狀態(tài)。（裁判對功能情

況進行評分：通過提供的人機交互界面能夠控制執(zhí)行器件，包

括三色燈等設備，能夠正確在人機界面組態(tài)上顯示傳感器的數

據，能夠通過人機交互界面顯示各執(zhí)行裝置的正確狀態(tài)）。

（1）進入HMI手動操作界面，啟動執(zhí)行單元設備1（例如:

三相電機）；

（2）進入HMI手動操作界面，啟動執(zhí)行單元設備2（例如:

步進電機）。

任務1-3-4：通過HMI人機交互界面組態(tài)實現對指示燈的

控制。在HMI畫面上增加一個按鈕，結合PLC程序，實現按下

按“HL3開”按鈕使指示燈HL3亮起，再次按下“HL3關”按鈕

指示燈HL3熄滅。

圖1-3-4HMI界面樣圖

任務1-3-5：ModbusRTU功能調試。

（1）用485串口助手，Modbus上位機和PLC建立

ModbusRTU通訊；

(2)通過上位機軟件,啟動執(zhí)行單元設備1（例如：三相

電機）；

（3）通過上位機軟件,啟動執(zhí)行單元設備2（例如：步進

電機）；

（4）通過上位機軟件,設置執(zhí)行單元設備1的參數（例如:

變頻器給定速度等）。

任務要求：

將可編程邏輯器（PLC）程序裝載成功界面截圖，截圖貼到

成果物文檔中名為“子任務1-3-1-1”

將可編程邏輯器（PLC）程序運行狀態(tài)截圖，截圖貼到成果

物文檔中名為“子任務

將人機界面（HMD程序裝載成功界面截圖，截圖貼到成果

物文檔中名為“子任務

將人機界面（HMD程序運行狀態(tài)截圖，截圖貼到成果物文

檔中名為“子任務1-3-1-2"

模塊二工業(yè)互聯網平臺開發(fā)應用（60分）

任務2-1邊緣計算及數據可視化應用

任務2-LT數采網關配置

1.打開網關配置工具，新建一個工程，命名為S7_1200數

據采集，連接上網關，網關當前處于出廠狀態(tài)，需要進行配置,

使用工位上的配置專用網線連接閑置網口1進行通訊配置。

網關配置所需的網關產品出廠信息：

1）網關采集的S7_l200PLeIP：192.168.0.1,端口號：

502,本次所有采集數據需從該PLC中獲??；

2）網口2用于連接PLC進行數據采集，網口1用于連接

平臺上拋數據；

3）網關網口1默認IP：192.168.1.230

4）網關進入管理設備及調試設備界面時需要輸入賬號和

密碼，帳號：super密碼：super

使用工位上的網線將配置好的網關以及工位上的兩臺電腦

接入系統(tǒng)網絡。

修改兩臺PC的IP設置為：

PC1：

1）將PC1的IP設定成192.168.（工位號+101）.101,

2）子網掩碼:255.255.255.0

3）網關:192.168.（工位號+101）.1

4）DNS：192.168.1.1

PC2

1）將PC2的IP設定成192.168.（工位號+101）.102,

2）子網掩碼:255.255.255.0

3）網關:192.168.（工位號+101）.1

4）DNS：192.168.1.1

用ipconfig指令顯示出電腦的IP后，在任意一臺PC使用

ping指令測試電腦與服務器（IP地址為192.168.101.103）、

網關的連接。

2.新建數據采集應用，名稱為ModbusTCP,新建通道，配置

相關參數，使網關能和S7_1200PLC使用ModbusTCP方式進行數

據通訊（S7_1200PLCIP：192.168.0.1,端口號:502）；

3.新建采集單元，采集單元名稱為S7J200,配置采集地址

表中的所有遙測和遙信采集點以及反控點位地址（注意采集點

的Modbus地址在網關中的配置差異，Modbus地址首位只用來判

斷選擇寄存器類型，后四位是采集地址，在網關中配置時需要

減1);

表數據米集點位表

序

上傳參數標識（遙測/遙信名數據類PLCModbus數據歸屬

號參數

稱）型地址地址分類

1實際電壓UReal40001

2實際電流IReal40003

3有功功率PReal40005

單相電能

4無功功率QReal40007

表（電表）

5視在功率SReal40009

6功率因數PFReal40011

7已用電能EpReal40013

變頻器當前Current_speed_of_frequency

Real

8速度_converter40015

伺服當前速

Current_speed_of_servoReal電機

9度40017

步進電機當Current_speed_of_stepper_mN/A

Real

10前速度otor40019

直流電機當

Current_speed_of_DC_motorDint

11前速度40021

編碼器脈沖

Encoder_pulse_countDint傳送帶

12數40023

編碼器當前

Encoder_current_distanceReal

13距離40025

14當前溫度Current_temperatureReal40027

15采集電壓值Collect_voltage_valuesReal40029

實際輸出電Actual_output_voltage_valu

RealPLC

16壓值e40031

17數顯表Digital_display_meteReal40033

18溫度單元AQAQDint40035

19電位器旋鈕Fan_potentiometer_knobDint40037電機

西克編碼器

Encoder_phase_ABool

20A相10.010001

西克編碼器

Encoder_phase_BBool

21B相10.110002

傳送帶

22光電傳感器Photoelectric_sensorBool10.210003

23顏色傳感器Color_sensorBool10.310004

24電容傳感器Capacitive_sensorBool10.410005

25電感傳感器Inductive_sensorBool10.510006

26so-急停按鈕SO_Emergency_stop_buttonBool10.710008

27SB1SB1Bool11.010009

28SB2SB2BoolII.110010PLC

29SB3SB3Bool11.210011

30SB4SB4BoolII.310012

31SA1SA1Bool11.410013

32SA2SA2BoolII.510014

直流驅動器-

Bool

33PWM+PWMQ0.000001

傳送帶

直流驅動器-

Bool

34DIR+DIRQ0.100002

步進驅動器-

Bool

35PUL+PULQ0.200003

電機

步進驅動器-

Bool

36DIR+DIRQ0.300004

37HL1HL1BoolQ0.400005

38HL2HL2BoolQ0.500006

39HL3HL3BoolQ0.600007

40HL4HL4BoolQ0.700008

PLC

41HL5HL5BoolQ1.000009

42HL6HL6BoolQI.100010

43溫度-風扇FAN_RUNBoolQ2.000017

44溫度-PWMT_PWMBoolQ2.100018

45VF-DI0VF_DI0BoolQ2.200019

46VF-DI1VF_DI1BoolQ2.300020

電機

47VF-DI2VF_DI2BoolQ2.400021

48VF-DI3VF_DI3BoolQ2.500022

BoolPLC,這兩

49HL1（反控）Control_lQ3.000025個點位

需要配置

Bool反控

50HL2（反控）Control_2Q3.100026

4.新建4個采集數據轉發(fā)應用，名稱分別為電表/傳送帶/

電機/PLC,配置相關的轉發(fā)參數，轉發(fā)參數中的對應通道（在

新建通道的規(guī)約類型列表中）選擇賽項平臺MQTT,數據上拋選擇

周期發(fā)送，發(fā)送周期設定為5S,禁用變化上傳，并且按表2-1-

1-1數據采集點位表中數據分類歸屬所對應的采集轉發(fā)應用，

選擇上拋對應數據，PLC的轉發(fā)應用里面除了配置數據上拋外，

還需要對相應的反控點，進行反控相關的設置；

注：

1）數據轉發(fā)配置所需的平臺信息：

ip：112.92.40.22

port：2883

賬號：ZYJNDS

密碼：ZYJNDS

租戶標識（組織id）：gx_jnds

（實際租戶標識以各個學校所分配的練習賬號信息為準，以

下標記為tenantId）

數據上報topic：

格式：v2/｛租戶標識｝/｛模型標識｝/｛設備標識｝/telemetry

電表：v2/tenantId/meter/meter_01/telemetry

傳送帶：v2/tenantId/belt/belt_01/telemetry

電機：v2/tenantId/motor/motor_01/telemetry

PLC：v2/tenantId/plc/plc/telemetry

設備反控topic：

格式：v2/（租戶標識｝/｛模型標識｝/｛設備標

識｝/instruct/req

反控：v2/tenantId/plc/plc/instruct/req

5.監(jiān)控網關采集數據結果（網關在下載配置文件重啟后需

要等待一定的時間才能和其它設備重新建立上通訊連接，一般

在30s以內，沒重新通訊上的期間，數據也是會顯示無效/未初

始化，如果超過30s仍未顯示有效，則需要確認采集應用的通

訊參數配置是否準確），需要核對數據準確性；

6.監(jiān)控網關上拋平臺的數據；

7.通過平臺對網關的反控點位下發(fā)反控命令，在網關采集

實時數據畫面以及上拋平臺的報文監(jiān)視畫面中將反控成功的結

果（反控點的網關采集實時數據監(jiān)控值變成1及接收到平臺下

發(fā)的反控指令記錄，接收到的反控指令在上拋平臺的監(jiān)視畫面

（需要選反控對應的轉發(fā)應用名）中顯示綠色）；

8.調試工具驗證

使用MQTT連接工具MQTTBox進行驗證，測試能否連接平臺

服務端的MQTT集群。

將競賽資源包中的【MQTTBox.zip】進行解壓，在解壓后目

錄中選擇MQTTBox.exe啟動MQTT客戶端；

點擊按鈕左上角的【CreateMQTTClient]按鈕，并填寫

[MQTTClientName][Protocol1[Host][Username]

[Password],相關信息參考“數據轉發(fā)配置”。若左上角的

連接狀態(tài)為【綠色Connected]，則說明調試成功；

任務2-L-2在工業(yè)物聯平臺創(chuàng)建數字化設備

為了將設備的信息和數據在工業(yè)互聯網平臺進行展示，需

要在平臺中創(chuàng)建數字化的模型和設備，以映射真實環(huán)境的物理

設備。所需創(chuàng)建的模型清單、及對應的參數清單參見表2-1-2-

1,設備清單參見表2-1-2-2。

1.根據表在“工業(yè)物聯平臺”的“物模型-設備

模型”中新增4個設備模型；

2.根據表在“工業(yè)物聯平臺”的設備模型中添

加對應的參數，添加按鈕位于“設備模型詳情-參數-添加參

數”，可參考U盤中的《數據采集點位表》。

表2-1-2-1模型清單及對應的參數清單

W,Jj-l、匕

模型名模型標數據類

參數名稱參數標識

稱識型

實際電壓U數值

實際電流I數值

有功功率P數值

單相電

meter無功功率數值

能表Q

視在功率S數值

功率因數PF數值

已用電能Ep數值

Current_speed_of_DC_moto

直流電機當前速度數值

r

編碼器脈沖數Encoder_pulse_count數值

編碼器當前距離Encoder_current_distance數值

西克編碼器A相Encoder_phase_A布爾型

西克編碼器B相Encoder_phase_B布爾型

光電傳感器Photoelectric_sensor布爾型

傳送帶belt

顏色傳感器Color_sensor布爾型

電容傳感器Capacitive_sensor布爾型

電感傳感器Inductive_sensor布爾型

傳送帶直流電機一直流驅

PWM布爾型

動器-PWM+

傳送帶直流電機一直流驅

DIR布爾型

動器-DIR+

變頻器電機.變頻器當前Current_speed_of_frequen

數值

速度cy_converter

電機motor

伺服電機.伺服當前速度Current_speed_of_servo數值

模型名模型標數據類

參數名稱參數標識

稱識型

步進電機一步進電機當前Current_speed_of_stepper

數值

速度_motor

步進電機一步進驅動器-

PUL布爾型

PUL+

步進電機一步進驅動器-

DIR布爾型

DIR+

變頻器電機_VF-DIOVF_DI0布爾型

變頻器電機_VF-DI1VF_DI1布爾型

變頻器電機JF-DI2VF_DI2布爾型

變頻器電機_VF-DI3VF_DI3布爾型

電機溫度（電位器旋鈕）Fan_potentiometer_knob數值

當前溫度Current_temperature數值

采集電壓值Collect_voltage_values數值

Actual_output_vo1tage_va

實際輸出電壓值數值

lue

數顯表Digital_display_mete數值

so-急停按鈕SO_Emergency_stop_button布爾型

PLCplc

SB1SB1布爾型

SB2SB2布爾型

SB3SB3布爾型

SB4SB4布爾型

SA1SAI布爾型

模型名模型標數據類

參數名稱參數標識

稱識型

SA2SA2布爾型

溫度單元AQAQ數值

HL1HL1布爾型

HL2HL2布爾型

HL3HL3布爾型

HL4HL4布爾型

HL5HL5布爾型

HL6HL6布爾型

溫度-風扇FAN_RUN布爾型

溫度-PWMT_PWM布爾型

HL1（反控）Control_l布爾型

HL2（反控）Control_2布爾型

3.根據表2-1-2-1,在“工業(yè)物聯平臺”的“設備管理-設

備視圖”中點擊按鈕“新增設備”新增4個設備；

表2-1-2-2設備清單

設備名稱設備標識所屬模型

單相電能表_01meter_01單相電能表

傳送帶_01belt_01傳送帶

電機_01motor_01電機

plcplcplc

4.進入設備詳情頁面，將“概覽-連接配置”中的“數據上

報Topic”配置到數采網關；

5.若將Topic配置完成，則數采網關采集到的數據應該上

報到云平臺，分別進入四個設備詳情頁面，選擇參數頁簽，將

設備中的參數列表進行截圖，要求截中包含參數的總數量。四

張截圖依次保存為子任務2-1-2-1、子任務2-1-2-2、子任務

2T-2-3、子任務2T-2-4；

任務2-1-3平臺觸發(fā)參數閾值告警一一極客工場

1.根據真實設備情況配置告警表。

任務要求

a.根據告警表表設計，在極客工場-我的應用-添加應用，

添加空白表，名稱為告警表

b.將配置完的告警表進行截圖，并保存為圖片2-1-6