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文檔簡(jiǎn)介
2023年全國(guó)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(hù)”賽項(xiàng)(教師賽)
賽題A
選手須知:
1.任務(wù)書共16頁(yè),如出現(xiàn)任務(wù)書缺頁(yè)、字跡不清等問(wèn)題,請(qǐng)
及時(shí)向裁判申請(qǐng)更換任務(wù)書。
2.參賽隊(duì)?wèi)?yīng)在6小時(shí)內(nèi)完成任務(wù)書規(guī)定內(nèi)容。
3.競(jìng)賽過(guò)程配有兩臺(tái)編程計(jì)算機(jī),參考資料(使用手冊(cè)、使用
說(shuō)明書、IO變量表)以.pdf格式放置在“E:\參考資料”文件夾下。
4.選手在競(jìng)賽過(guò)程中創(chuàng)建的錄屏文件、源程序、表格、圖片等
文件必須存儲(chǔ)到“E:\GZ016+JS+賽位號(hào)\”文件夾下,未存儲(chǔ)到指定
位置的文件均不予給分。文件夾需要自己新建,例:賽位號(hào):1號(hào),
文件夾名稱為:GZ016JS01;評(píng)價(jià)時(shí)只評(píng)價(jià)對(duì)應(yīng)文件夾下的文件。
5.選手提交的試卷不得出現(xiàn)學(xué)校、姓名等與身份有關(guān)的信息,
否則成績(jī)無(wú)效。
6.每一個(gè)任務(wù)的初始狀態(tài)和具體測(cè)試要求根據(jù)評(píng)判要求在開(kāi)賽
時(shí)、任務(wù)評(píng)分前或任務(wù)評(píng)分時(shí)給定。
7.在完成任務(wù)過(guò)程中,請(qǐng)及時(shí)保存程序及數(shù)據(jù)。
競(jìng)賽場(chǎng)次:第場(chǎng)賽位號(hào):第號(hào)
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基于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制的鋼珠罐裝生產(chǎn)線
一、平臺(tái)概述
本比賽項(xiàng)目通過(guò)物理平臺(tái)達(dá)成賽項(xiàng)考核目標(biāo),該平臺(tái)有多個(gè)部分構(gòu)成:工業(yè)
網(wǎng)絡(luò)、控制、檢測(cè)、執(zhí)行和信息管理等單元,每個(gè)單元均配有通信接口,通過(guò)組
網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)鋼珠罐裝生產(chǎn)線系統(tǒng)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護(hù)。
工業(yè)網(wǎng)絡(luò)單元利用以太網(wǎng)通信接口實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信,能夠?qū)?/p>
現(xiàn)與其它單元的網(wǎng)絡(luò)通信與數(shù)據(jù)傳輸。
控制單元包括PLC、伺服控制器、遠(yuǎn)程I/O等電氣部件,用于接收來(lái)自檢測(cè)
單元的傳感數(shù)據(jù),發(fā)送控制指令,實(shí)現(xiàn)執(zhí)行單元的動(dòng)作執(zhí)行,以及和信息管理單
元實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化、信息化管理等功能。
檢測(cè)單元主要包括條碼/二維碼檢測(cè)、稱重檢測(cè)等產(chǎn)品檢測(cè)裝置,以及對(duì)整
個(gè)生產(chǎn)線系統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的各類傳感裝置,包括溫度、濕度、
電能、電量等動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)。
執(zhí)行單元包括機(jī)械手、傳輸帶、氣缸等執(zhí)行元件,能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)線系統(tǒng)
的物料入庫(kù)、物料組裝、物料搬運(yùn)等生產(chǎn)執(zhí)行環(huán)節(jié)。
信息管理單元配置觸摸屏(HMI)、顯示屏等人機(jī)交互硬件,同時(shí)也配置基
于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)仿真測(cè)試和生產(chǎn)管理系統(tǒng)(MES)等軟件,能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與生產(chǎn)
線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析、仿真優(yōu)化,以及整個(gè)生產(chǎn)線系統(tǒng)生產(chǎn)狀態(tài)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、工藝
工序的數(shù)字化、信息化管理等功能。
二、任務(wù)要求
總體任務(wù)是設(shè)計(jì)并利用現(xiàn)場(chǎng)物理平臺(tái),組網(wǎng)完成對(duì)鋼珠罐裝生產(chǎn)線的智能控
制。分項(xiàng)任務(wù)如下:
1.采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制架構(gòu)設(shè)計(jì)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)規(guī)劃;
2.采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)各類通信接口、通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線系統(tǒng)的組網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng);
3.采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制仿真軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線系統(tǒng)的調(diào)試仿真設(shè)計(jì);
4.采用現(xiàn)場(chǎng)給定的傳感器、可編程控制器、執(zhí)行器,通過(guò)操作、編程、調(diào)試
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等手段實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線系統(tǒng)各功能單元、部件裝置的全流程自動(dòng)化控制,實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼
珠罐裝生產(chǎn)線的模擬;
5.采用生產(chǎn)管理系統(tǒng)(MES)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線系統(tǒng)各類生產(chǎn)信息、物
料狀態(tài)、環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及信息化管理。
具體要求如下:
1.參賽選手以操作人員身份(以下簡(jiǎn)稱“操作人員”)啟動(dòng)整個(gè)系統(tǒng),系統(tǒng)自
檢以后,進(jìn)入待命狀態(tài);
2.操作人員現(xiàn)場(chǎng)操作工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)規(guī)劃軟件,實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與設(shè)
計(jì);
3.根據(jù)任務(wù)書要求進(jìn)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),完成系統(tǒng)主要電氣元器件選型;
4.操作人員根據(jù)生產(chǎn)任務(wù),可以借助生產(chǎn)管理系統(tǒng)(MES)軟件實(shí)現(xiàn)在線生
成訂單、在線派發(fā)訂單、訂單跟蹤管理等功能;
5.操作人員可以現(xiàn)場(chǎng)對(duì)控制單元進(jìn)行操作、編程與調(diào)試,完成整個(gè)裝配生產(chǎn)
線系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行、自動(dòng)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)管理,并經(jīng)過(guò)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)單元與生產(chǎn)管理系統(tǒng)
(MES)軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通及對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)字化和信息化管理功能;
6.物料在生產(chǎn)全流程過(guò)程中,檢測(cè)單元的各類傳感器裝置、檢測(cè)裝置能夠?qū)?/p>
現(xiàn)對(duì)物料生產(chǎn)全流程的數(shù)據(jù)采集與感知;
7.物料在生產(chǎn)全流程過(guò)程中所采集的傳感數(shù)據(jù)、控制指令,能夠通過(guò)工業(yè)網(wǎng)
絡(luò)單元傳輸至執(zhí)行單元、信息管理單元等終端,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的網(wǎng)絡(luò)化傳輸和信
息化管理;
8.整個(gè)裝配生產(chǎn)線系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù),均可以通過(guò)工業(yè)
網(wǎng)絡(luò)單元實(shí)現(xiàn)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)(MES)軟件的信息交互,所有數(shù)據(jù)信息能夠顯示
于大屏之上等。
三、比賽內(nèi)容
鋼珠罐裝生產(chǎn)線工藝流程參考系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。
通過(guò)生產(chǎn)管理系統(tǒng)(MES)軟件,完成訂單下達(dá);4個(gè)瓶體隨機(jī)順序供料A,
瓶體需要寫入RFID信息,RFID信息寫入在瓶體推送前、后均可;隨后完成瓶
體材質(zhì)檢測(cè)、瓶體高度檢測(cè)、瓶體視覺(jué)缺陷檢測(cè),檢測(cè)順序根據(jù)采用系統(tǒng)而定;
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“不合格”瓶體通過(guò)分揀機(jī)構(gòu)送至“廢品滑槽”(在影響其它機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)可從“廢品
滑槽”中手動(dòng)取出“不合格”瓶體);“合格”瓶體稱重并加蓋后,通過(guò)RFID信息寫
入(訂單號(hào)、大鋼珠數(shù)量(0)、小鋼珠數(shù)量(0)、倉(cāng)位號(hào)、稱重?cái)?shù)據(jù)、生產(chǎn)設(shè)
備號(hào)、操作員、生產(chǎn)日期),送至倉(cāng)位,倉(cāng)位放置順序?yàn)镠、B。
圖1系統(tǒng)工藝流程示意圖(參考)
訂單所需原料包括瓶體4個(gè),均帶有未寫入信息的RFID芯片,包括2個(gè)“合
格”瓶體(金屬材質(zhì)、塑料材質(zhì)各1個(gè))、1個(gè)瓶體(空瓶)高度“不合格”瓶體,
1個(gè)瓶體缺陷“不合格”瓶體,瓶蓋4個(gè)。
模塊一:工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真和
物理系統(tǒng)的安裝、接線、組網(wǎng)與參數(shù)設(shè)置
※提示:模塊一建議完成時(shí)長(zhǎng)180分鐘。
任務(wù)一:工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護(hù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
1.系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
根據(jù)任務(wù)書要求設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案,補(bǔ)充并填寫“系統(tǒng)主要電氣元器件選型表(表
1)”的選用型號(hào)。將填寫的文件存儲(chǔ)為pdf格式文件,文件名為“1系統(tǒng)主要電
氣元器件選型表.pdf”,文件存放在“E:\GZ016+JS+賽位號(hào)\”文件夾內(nèi)。
表1系統(tǒng)主要電氣元器件選型表
序號(hào)設(shè)備名稱選用型號(hào)功能描述(參考)
采集設(shè)備端傳感器數(shù)據(jù),上傳數(shù)據(jù)至云平臺(tái)、
1主站PLC
下發(fā)數(shù)據(jù)至執(zhí)行設(shè)備
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從站PLC#1采集設(shè)備端傳感器數(shù)據(jù);接收主站信息;控
2從站PLC#2
制執(zhí)行器動(dòng)作
從站PLC#3
3防火墻(FW)配置不同端口,設(shè)置安全策略,安全攔截
三層交換機(jī)
#1(SW1)
三層交換機(jī)組建環(huán)網(wǎng),劃分VLAN網(wǎng)段,實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)段
4
#2(SW2)互通
三層交換機(jī)
#3(SW3)
實(shí)現(xiàn)有線設(shè)備和無(wú)線設(shè)備的數(shù)據(jù)交換;連接
5無(wú)線AP
外部網(wǎng)絡(luò)
6邊緣網(wǎng)關(guān)采集邊緣端數(shù)據(jù),協(xié)議轉(zhuǎn)換,上傳至云端
7智能電表用于采集設(shè)備用電信息
8變頻器控制交流三相異步電機(jī)的動(dòng)作
RFID#1寫入訂單信息
9
RFID#2寫入合格品信息
10視覺(jué)傳感器顏色檢測(cè),缺陷檢測(cè),大小檢測(cè)
2.繪制工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)鋱D
根據(jù)圖2所示的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),繪制拓?fù)鋱D。該拓?fù)鋱D采用環(huán)形組網(wǎng)結(jié)
構(gòu),通過(guò)三層交換機(jī)(SW1、SW2、SW3)和防火墻(FW)進(jìn)行子網(wǎng)劃分與隔
離,將云服務(wù)器、計(jì)算機(jī)#1(PC1)、計(jì)算機(jī)#2(PC2)、主站PLC、無(wú)線AP、
邊緣網(wǎng)關(guān)分別配置在不同網(wǎng)段,具體工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。
防火墻(FW)服務(wù)器
設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)(PC1)
三層交換機(jī)(SW1)
邊緣網(wǎng)絡(luò)
(邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān))
數(shù)據(jù)管理網(wǎng)絡(luò)
(S7-1500PLC)
環(huán)網(wǎng)冗余
三層交換機(jī)(SW2)三層交換機(jī)(SW3)
維護(hù)網(wǎng)絡(luò)(PC2)產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)
(S7-1200PLC)無(wú)線AP
圖2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
使用賽位提供軟件設(shè)計(jì)并繪制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)拓?fù)鋱D,完成鋼珠罐裝生產(chǎn)
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線系統(tǒng)邊緣層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層的劃分。在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)拓?fù)鋱D中應(yīng)標(biāo)注:設(shè)備
名稱、地址、通訊方式、組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。拓?fù)鋱D應(yīng)包含使用Profinet(綠色)通訊
協(xié)議的所有元件,Profibus-DP(紫色)通訊協(xié)議的遠(yuǎn)程I/O元件、Modbus-RTU
(藍(lán)色)通訊協(xié)議的環(huán)境數(shù)據(jù)檢測(cè)元件、Modbus-TCP(紅色)通訊協(xié)議的RFID
元件、TCP/IP(黑色)通訊協(xié)議的視覺(jué)傳感器元件,其它未選用元件無(wú)需繪
制,各元件之間所采用的各類工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議用不同顏色線條標(biāo)注。將繪
制的文件存儲(chǔ)為.pdf格式文件,文件名為“2網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)拓?fù)鋱D.pdf”,文件存放
在“E:\GZ016+JS+賽位號(hào)\”文件夾內(nèi)。
3.配置IP地址表
對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃(VLAN劃分),VLAN劃分及網(wǎng)關(guān)IP地址分配表
如表2所示。結(jié)合表2內(nèi)容,完成網(wǎng)絡(luò)單元設(shè)備的IP地址分配,填寫系統(tǒng)IP
地址分配表,如表3所示。將填寫的文件存儲(chǔ)為.pdf格式文件,文件名為“3
系統(tǒng)IP地址分配表.pdf”,文件存放在“E:\GZ016+JS+賽位號(hào)\”文件夾內(nèi)。
表2VLAN劃分及網(wǎng)關(guān)IP地址分配表
網(wǎng)絡(luò)單元
設(shè)備名稱VLAN
(符號(hào))
名稱網(wǎng)關(guān)端口號(hào)名稱IP地址
主干網(wǎng)絡(luò)192.168.0.201/247,8環(huán)網(wǎng)(結(jié)果填入表3)
設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)自定義計(jì)算機(jī)
三層交換機(jī)192.168.2.1/24#1(PC1)
()
#1SW1邊緣網(wǎng)絡(luò)192.168.20.1/24自定義邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)
數(shù)據(jù)管理網(wǎng)絡(luò)192.168.30.1/24自定義主站PLC
三層交換機(jī)主干網(wǎng)絡(luò)192.168.0.202/247,8環(huán)網(wǎng)
()
#2SW2維護(hù)網(wǎng)絡(luò)192.168.10.1/24自定義計(jì)算機(jī)#2(PC2)
主干網(wǎng)絡(luò)192.168.0.203/247,8環(huán)網(wǎng)
三層交換機(jī)
產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)192.168.40.1/24自定義產(chǎn)線
#3(SW3)
無(wú)線AP192.168.50.1/24自定義—
防火墻內(nèi)網(wǎng)192.168.0.254/24GE2SW1
()
FW服務(wù)網(wǎng)絡(luò)192.168.200.254/24GE3服務(wù)器
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※提示:服務(wù)器相關(guān)信息:
設(shè)備型號(hào)IP地址計(jì)算機(jī)名用戶名密碼
YL-15A192.168.200.100DESKTOP-4FUHS4Syalongyalong
DLDS-532192.168.200.100WIN-D73HHC9H3AFAdministratorAa1
表3系統(tǒng)IP地址分配表
序號(hào)設(shè)備/元器件名稱IP地址
1服務(wù)器
2計(jì)算機(jī)#1(PC1)
3計(jì)算機(jī)#2(PC2)
4主站PLC
5防火墻(FW)GE2端口
6防火墻(FW)GE3端口
7三層交換機(jī)#1(SW1)(7,8端口)
8三層交換機(jī)#2(SW2)(7,8端口)
9三層交換機(jī)#3(SW3)(7,8端口)
10邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)
4.方案的可行性分析與評(píng)價(jià)
從產(chǎn)線生產(chǎn)工藝、工序的合理性,各工序所采用的傳感器、執(zhí)行部件的
可行性,網(wǎng)絡(luò)搭建的合理性與安全性以及整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性等方面去分析與
評(píng)價(jià)。將填寫的文件存儲(chǔ)為.pdf格式文件,文件名為“4方案的可行性分析與
評(píng)價(jià)報(bào)告.pdf”,文件存放在“E:\GZ016+JS+賽位號(hào)\”文件夾內(nèi)。
任務(wù)二:工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)虛擬仿真與調(diào)試
采用軟件進(jìn)行虛擬仿真設(shè)計(jì),結(jié)合系統(tǒng)實(shí)際功能,對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行屬性定義,
包括剛體、碰撞體、運(yùn)動(dòng)副等機(jī)械屬性和電氣屬性的設(shè)置,建立動(dòng)作信號(hào),與虛
擬PLC變量建立映射連接,完成的裝配任務(wù);編寫虛擬PLC調(diào)試程序和虛擬
HMI調(diào)試程序,并將裝配調(diào)試好的“5仿真模型”、“6虛擬PLC調(diào)試程序”和“7
虛擬HMI調(diào)試程序”保存,文件存放在“E:\GZ016+JS+賽位號(hào)\”文件夾內(nèi)。
具體任務(wù)要求如下:
※提示:評(píng)分過(guò)程中,參賽選手通過(guò)虛擬HMI發(fā)出指令,完成以下“3.機(jī)構(gòu)
虛擬手動(dòng)調(diào)試”、“4.單元仿真自動(dòng)運(yùn)行”的仿真動(dòng)作,允許選手點(diǎn)擊運(yùn)行,禁止
選手做任何修改。
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1.單元模型裝配
根據(jù)競(jìng)賽平臺(tái)的實(shí)物布局完成供料A、高度檢測(cè)機(jī)構(gòu)、輸送帶變頻電動(dòng)機(jī)、
稱重搬運(yùn)單元的裝配工作,并定義機(jī)電對(duì)象、信號(hào)。
2.部件虛擬點(diǎn)動(dòng)測(cè)試
對(duì)系統(tǒng)的各單元模型進(jìn)行仿真測(cè)試,在相關(guān)軟件內(nèi)使用“運(yùn)行時(shí)察看器”,采
取點(diǎn)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)擋料1、擋料2、稱重氣缸頂升、供料A推出、供料B推出動(dòng)作
的虛擬手動(dòng)測(cè)試。
3.機(jī)構(gòu)虛擬手動(dòng)調(diào)試
圖3虛擬手動(dòng)調(diào)試界面示意圖(參考)
通過(guò)操作虛擬HMI實(shí)現(xiàn)擋停料、加蓋、三軸線性搬運(yùn)水平控制等機(jī)構(gòu)的虛
擬手動(dòng)調(diào)試。
(1)擋停料機(jī)構(gòu)
點(diǎn)擊“擋料1”按鈕,小鋼珠擋料機(jī)構(gòu)伸出,對(duì)應(yīng)“到位”信號(hào)指示燈點(diǎn)亮;
再次點(diǎn)擊“擋料1”按鈕,小鋼珠擋料機(jī)構(gòu)縮回,對(duì)應(yīng)到位“原點(diǎn)”信號(hào)指示燈點(diǎn)
亮;點(diǎn)擊“擋料2”按鈕,大鋼珠擋料機(jī)構(gòu)伸出,對(duì)應(yīng)“到位”信號(hào)指示燈點(diǎn)亮;
再次點(diǎn)擊“擋料2”按鈕,大鋼珠擋料機(jī)構(gòu)縮回,對(duì)應(yīng)“原點(diǎn)”信號(hào)指示燈點(diǎn)亮。
(2)加蓋機(jī)構(gòu)
點(diǎn)擊“供料B”按鈕,推料氣缸推出,對(duì)應(yīng)“到位”信號(hào)指示燈點(diǎn)亮;再次點(diǎn)
擊“供料B”按鈕,推料氣缸縮回,對(duì)應(yīng)“原點(diǎn)”信號(hào)指示燈點(diǎn)亮。
(3)三軸線性搬運(yùn)水平控制機(jī)構(gòu)
點(diǎn)擊“X軸正”按鈕,X軸正方向運(yùn)動(dòng),位置數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)變化,松開(kāi)按鈕停止
運(yùn)動(dòng),位置數(shù)據(jù)不再實(shí)時(shí)變化;點(diǎn)擊“X軸負(fù)”按鈕,X軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),位置數(shù)
據(jù)實(shí)時(shí)變化,松開(kāi)按鈕停止運(yùn)動(dòng),位置數(shù)據(jù)不再實(shí)時(shí)變化;點(diǎn)擊“Y軸正”按鈕,
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Y軸正方向運(yùn)動(dòng),位置數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)變化,松開(kāi)按鈕停止運(yùn)動(dòng),位置數(shù)據(jù)不再實(shí)時(shí)
變化;點(diǎn)擊“Y軸負(fù)”按鈕,Y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),位置數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)變化,松開(kāi)按鈕停
止運(yùn)動(dòng),位置數(shù)據(jù)不再實(shí)時(shí)變化。
4.單元仿真自動(dòng)運(yùn)行
對(duì)系統(tǒng)的單元模型分別進(jìn)行單站虛擬調(diào)試(非系統(tǒng)聯(lián)調(diào)仿真),使其按照工
藝要求仿真自動(dòng)運(yùn)行。
(1)供料A單元:點(diǎn)擊虛擬HMI“供料A單元運(yùn)行”,完成供料A單元
由供料氣缸推出,瓶體到位。
(2)高度檢測(cè)單元:點(diǎn)擊虛擬HMI“高度檢測(cè)單元運(yùn)行”,料瓶在高度檢
測(cè)位置,完成對(duì)料瓶高度檢測(cè)的動(dòng)作。
(3)稱重搬運(yùn)單元:點(diǎn)擊虛擬HMI“稱重單元運(yùn)行”,料瓶在取料位置,
稱重搬運(yùn)機(jī)構(gòu)伸出取料瓶,完成對(duì)料瓶稱重檢測(cè)的動(dòng)作。
(4)倉(cāng)儲(chǔ)單元:點(diǎn)擊虛擬HMI“倉(cāng)儲(chǔ)單元運(yùn)行”,三軸線性搬運(yùn)裝置將物料
搬運(yùn)至A倉(cāng)位,搬運(yùn)流程完成。
任務(wù)三:工業(yè)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)搭建與測(cè)試
1.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵設(shè)備安裝與接線
將相關(guān)設(shè)備采用對(duì)應(yīng)的通信接口和線纜進(jìn)行連接,包括工業(yè)以太網(wǎng)連接、現(xiàn)
場(chǎng)總線設(shè)備連接、無(wú)線通信設(shè)備連接,完成系統(tǒng)組網(wǎng)。安裝過(guò)程中,元器件、
設(shè)備安裝工藝均應(yīng)符合國(guó)家和行業(yè)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)。
(1)設(shè)備安裝、氣路連接與電氣接線
①完成高度檢測(cè)機(jī)構(gòu)的安裝;
②完成機(jī)器視覺(jué)機(jī)構(gòu)安裝、接線與調(diào)試。
(2)根據(jù)任務(wù)要求按照T568B標(biāo)準(zhǔn),完成以下網(wǎng)線制作
①完成服務(wù)器到防火墻GE3口的網(wǎng)線制作并連接;
②完成SW2對(duì)應(yīng)端口到計(jì)算機(jī)#2(PC2)的網(wǎng)線制作并連接。
※提示:未完成網(wǎng)線制作需啟用備用網(wǎng)線的,該技能點(diǎn)不得分,備用網(wǎng)
線啟用時(shí)間為自比賽開(kāi)始2小時(shí)后。
2.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵設(shè)備參數(shù)設(shè)置與測(cè)試
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(1)網(wǎng)絡(luò)層設(shè)置與測(cè)試
根據(jù)“VLAN劃分及網(wǎng)關(guān)IP地址分配表(表2)”和“系統(tǒng)IP地址分配表(表
3)”完成三層交換機(jī)、防火墻、無(wú)線AP等設(shè)備設(shè)置,滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求和使
用功能。
使用現(xiàn)場(chǎng)提供的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試軟件,對(duì)設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試,并將測(cè)試
結(jié)果保存為圖片格式,文件名為“8網(wǎng)絡(luò)測(cè)試.jpg”(指示線全綠),文件存放在
“E:\GZ016+JS+賽位號(hào)\”文件夾內(nèi)。修改網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的IP地址,點(diǎn)擊測(cè)試,指示線
“由綠變紅”;恢復(fù)后,指示線“由紅變綠”。
(2)邊緣層網(wǎng)絡(luò)組態(tài)
采用ProfiNet、ProfibusDP的通訊方式,使用軟件,完成PLC與人機(jī)界面、
遠(yuǎn)程I/O、伺服驅(qū)動(dòng)器及其它PLC之間的通信組態(tài),并截圖保存為圖片格式(如
圖4所示),文件名為“9系統(tǒng)組態(tài).jpg”(在線監(jiān)控時(shí),全通),文件存放在
“E:\GZ016+JS+賽位號(hào)\”文件夾內(nèi)。
圖4系統(tǒng)組態(tài)截圖(參考)
(3)環(huán)網(wǎng)冗余測(cè)試
設(shè)置計(jì)算機(jī)#2(PC2)的IP地址如表3所設(shè)定,使用連續(xù)ping命令,ping
通“產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)”192.168.40.1;拔掉SW1、SW2、SW3的任意一個(gè)環(huán)網(wǎng)端口
網(wǎng)線,仍然能ping通“產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)”192.168.40.1;使用連續(xù)ping命令,ping
通“產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)”192.168.40.1;拔掉同一個(gè)三層交換機(jī)的另外一個(gè)環(huán)網(wǎng)端口網(wǎng)
線,不能ping通“產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)”192.168.40.1。
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模塊二:工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)調(diào)試與智能運(yùn)維
※提示:模塊二建議完成時(shí)長(zhǎng)180分鐘。
任務(wù)四:工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)調(diào)試
編寫PLC調(diào)試程序和觸摸屏(HMI)虛實(shí)調(diào)試程序,完成虛實(shí)聯(lián)動(dòng),即虛
擬模型與真實(shí)設(shè)備動(dòng)作一致。并將“10PLC調(diào)試程序”、“11觸摸屏(HMI)虛實(shí)
調(diào)試程序”保存,文件存放在“E:\GZ016+JS+賽位號(hào)\”文件夾內(nèi)。
系統(tǒng)包括手動(dòng)調(diào)試、自動(dòng)調(diào)試和系統(tǒng)聯(lián)調(diào),各工序手、自動(dòng)調(diào)試由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)
來(lái)切換控制。在手動(dòng)調(diào)試模式下,通過(guò)點(diǎn)擊觸摸屏(HMI)調(diào)試總界面的“手動(dòng)
調(diào)試”按鈕完成手動(dòng)調(diào)試(后續(xù)界面需自行設(shè)計(jì));在自動(dòng)調(diào)試模式下,通過(guò)點(diǎn)
擊觸摸屏(HMI)調(diào)試總界面的“自動(dòng)調(diào)試”按鈕完成自動(dòng)調(diào)試(后續(xù)界面需自行
設(shè)計(jì));在系統(tǒng)聯(lián)調(diào)模式下,通過(guò)點(diǎn)擊觸摸屏(HMI)調(diào)試總界面的“系統(tǒng)聯(lián)調(diào)”
按鈕完成系統(tǒng)聯(lián)調(diào)(后續(xù)界面需自行設(shè)計(jì))。觸摸屏(HMI)手動(dòng)調(diào)試、自動(dòng)調(diào)
試及系統(tǒng)聯(lián)調(diào)界面根據(jù)任務(wù)要求自行設(shè)計(jì),觸摸屏(HMI)調(diào)試總界面(參考)
如圖5所示。
圖5觸摸屏(HMI)調(diào)試總界面(參考)
1.手動(dòng)調(diào)試
(1)供料A
①按下觸摸屏(HMI)“供料A”按鈕,供料A推料氣缸推出,觸摸
屏對(duì)應(yīng)“到位”信號(hào)指示燈點(diǎn)亮;
②再次按下觸摸屏(HMI)“供料A”按鈕,供料A推料氣缸縮回,
觸摸屏對(duì)應(yīng)“原點(diǎn)”信號(hào)指示燈點(diǎn)亮。
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圖6觸摸屏(HMI)手動(dòng)調(diào)試界面(參考)
(2)RFID讀寫
①在RFID檢測(cè)區(qū)域放置帶有芯片的瓶體。
②在觸摸屏上輸入框中寫入待寫數(shù)據(jù),按下“RFID寫入”按鈕,將數(shù)據(jù)寫
入到RFID芯片中。待寫數(shù)據(jù)內(nèi)容從“訂單號(hào)”文本框至“生產(chǎn)日期”文本框,依
次輸入“1、2、3、4、5、6、7、8”。
③在觸摸屏上按下“RFID讀取”按鈕,觸摸屏上顯示讀取數(shù)據(jù)。讀取數(shù)據(jù)
內(nèi)容從“訂單號(hào)”文本框至“生產(chǎn)日期”文本框,依次顯示“1、2、3、4、5、6、7、
8”。
(3)大鋼珠裝配
①按下觸摸屏(HMI)“擋料2”按鈕,大鋼珠擋料機(jī)構(gòu)伸出,觸摸屏對(duì)應(yīng)“到
位”指示燈點(diǎn)亮;
②再次按下觸摸屏(HMI)“擋料2”按鈕,大鋼珠擋料機(jī)構(gòu)縮回,觸摸屏
對(duì)應(yīng)“原點(diǎn)”指示燈點(diǎn)亮;
③按下觸摸屏(HMI)“大鋼珠推料”按鈕,大鋼珠推料氣缸推出,觸摸屏
對(duì)應(yīng)“到位”指示燈點(diǎn)亮;
④再次按下觸摸屏(HMI)“大鋼珠推料”按鈕,大鋼珠推料氣缸縮回,觸
摸屏對(duì)應(yīng)“原點(diǎn)”指示燈點(diǎn)亮。
(4)視覺(jué)檢測(cè)
①在視覺(jué)識(shí)別區(qū)域分別放置“合格”瓶體和“不合格”瓶體;
②點(diǎn)擊觸摸屏(HMI)“拍照測(cè)試1”按鈕,視覺(jué)判斷瓶體有無(wú)黃色缺陷,無(wú)
黃色缺陷瓶體,在觸摸屏(HMI)上顯示“合格”;有黃色缺陷瓶體在觸摸屏(HMI)
上顯示“不合格”。
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測(cè)試前,選手準(zhǔn)備好“合格”瓶體和“不合格”瓶體;測(cè)試時(shí),選手將瓶體放
置到視覺(jué)識(shí)別區(qū),再點(diǎn)擊“拍照測(cè)試1”按鈕;由裁判指定瓶體放入的先后順
序。
(5)變頻電動(dòng)機(jī)皮帶運(yùn)動(dòng)
變頻電動(dòng)機(jī)皮帶機(jī)構(gòu)手動(dòng)調(diào)試前,首先在觸摸屏(HMI)“變頻器設(shè)定頻率
(Hz)”文本框中輸入頻率值,再按住“正轉(zhuǎn)”或“反轉(zhuǎn)”按鈕,實(shí)現(xiàn)變頻電動(dòng)機(jī)皮
帶機(jī)構(gòu)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制,并能實(shí)時(shí)顯示皮帶當(dāng)前速度值(單位mm/s)。
松開(kāi)按鈕,皮帶停止。
(6)入庫(kù)前稱重檢測(cè)
①點(diǎn)擊觸摸屏“頂升”按鈕,頂升氣缸抬升,觸摸屏對(duì)應(yīng)“到位”指示燈點(diǎn)亮;
②再次點(diǎn)擊觸摸屏“頂升”按鈕,頂升氣缸下降,觸摸屏對(duì)應(yīng)“原點(diǎn)”指示燈點(diǎn)
亮。
(7)合格品搬移入庫(kù)
①點(diǎn)擊觸摸屏“X軸正”按鈕,X軸正方向運(yùn)動(dòng),觸摸屏位置數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)增加,
松開(kāi)按鈕X軸停止運(yùn)動(dòng)。
②點(diǎn)擊觸摸屏“X軸負(fù)”按鈕,X軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),觸摸屏位置數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)減小,
松開(kāi)按鈕X軸停止運(yùn)動(dòng)。
③點(diǎn)擊觸摸屏“Y軸正”按鈕,Y軸正方向運(yùn)動(dòng),觸摸屏位置數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)增加,
松開(kāi)按鈕Y軸停止運(yùn)動(dòng)。
④點(diǎn)擊觸摸屏“Y軸負(fù)”按鈕,Y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),觸摸屏位置數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)減小,
松開(kāi)按鈕Y軸停止運(yùn)動(dòng)。
2.自動(dòng)調(diào)試
圖7觸摸屏(HMI)自動(dòng)調(diào)試界面(參考)
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(1)供料A
流程開(kāi)始,點(diǎn)擊觸摸屏(HMI)“供料A自動(dòng)運(yùn)行”按鈕,供料A氣缸將
瓶體從料倉(cāng)中推出,瓶體到位。
(2)高度檢測(cè)
※提示:請(qǐng)參賽選手正確標(biāo)定“合格”瓶底的高度測(cè)量值。
點(diǎn)擊觸摸屏(HMI)上的“高度檢測(cè)”按鈕,相應(yīng)氣缸依次動(dòng)作,完成高度
檢測(cè),在觸摸屏上顯示高度檢測(cè)數(shù)值,3秒后,相應(yīng)氣缸依次復(fù)位。
(3)盒蓋裝配
流程開(kāi)始,在稱重平臺(tái)上放置瓶體(無(wú)蓋),點(diǎn)擊觸摸屏(HMI)“盒蓋
裝配自動(dòng)運(yùn)行”按鈕,推料氣缸將盒蓋推出,盒蓋裝配機(jī)構(gòu)完成瓶體裝蓋,盒
蓋裝配機(jī)構(gòu)回到初始位,流程結(jié)束。
(4)入庫(kù)前稱重檢測(cè)
流程開(kāi)始,在稱重平臺(tái)上放置瓶體(有蓋),點(diǎn)擊觸摸屏“稱重自動(dòng)運(yùn)行”
按鈕,頂升氣缸抬升,觸摸屏顯示稱重?cái)?shù)據(jù)(單位:g),3秒后,頂升氣缸
下降,流程結(jié)束。
測(cè)試時(shí),選手將準(zhǔn)備好瓶體(有蓋)放置在稱重平臺(tái)上。
(5)合格品搬移入庫(kù)
流程開(kāi)始,在稱重平臺(tái)放置瓶體(有蓋),在觸摸屏上選擇入庫(kù)倉(cāng)位,
點(diǎn)擊觸摸屏上“入庫(kù)自動(dòng)運(yùn)行”按鈕,三軸線性搬移裝置抓取瓶體,并將瓶體放
置到指定的九宮格庫(kù)位中,三軸線性搬移裝置回到初始位,流程結(jié)束。
3.系統(tǒng)聯(lián)調(diào)
在完成單元模塊手動(dòng)、自動(dòng)調(diào)試基礎(chǔ)上,按著工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì),逐級(jí)實(shí)現(xiàn)
前后單元模塊的連接。在連接過(guò)程當(dāng)中,應(yīng)確認(rèn)前一個(gè)單元模塊輸出信號(hào)、
數(shù)據(jù)等是否正常,如存在異常,需排除異常,再繼續(xù)聯(lián)調(diào),直至完成所有單
元模塊的軟、硬件連接,開(kāi)始一個(gè)完整的產(chǎn)品生產(chǎn)周期的試運(yùn)行;當(dāng)系統(tǒng)能
夠平穩(wěn)的完成一個(gè)生產(chǎn)周期工作時(shí),系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試完成。以截圖的方式保
存第一次平穩(wěn)完成一個(gè)生產(chǎn)周期的運(yùn)行時(shí)間(以PLC的DB塊數(shù)據(jù)為準(zhǔn)),
文件名為“12第一次平穩(wěn)完成一個(gè)生產(chǎn)周期的運(yùn)行時(shí)間.jpg”圖片文件必須存
儲(chǔ)到“E:\GZ016+JS+賽位號(hào)\”文件夾下。具體系統(tǒng)聯(lián)調(diào)流程如下:
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※提示:系統(tǒng)聯(lián)調(diào)過(guò)程中,虛擬模型與真實(shí)設(shè)備動(dòng)作一致。
(1)通過(guò)RFID讀寫器向瓶體芯片寫入初始訂單數(shù)據(jù),包括訂單號(hào)、訂單
內(nèi)容和入庫(kù)倉(cāng)位。
瓶體RFID信息定義如下:
表4瓶體RFID信息定義
瓶體RFID信息定義:(存放4組數(shù)據(jù))
①訂單號(hào):
②小鋼珠數(shù)量:
③大鋼珠數(shù)量:
④入庫(kù)倉(cāng)位:
(2)瓶體由供料A推出后,開(kāi)始下一工序。
(3)利用伺服搬運(yùn)機(jī)械手將瓶體搬運(yùn)至下一工序。
(4)進(jìn)行瓶體高度檢測(cè);標(biāo)識(shí)高度“不合格”的瓶體經(jīng)高度檢測(cè)判定為“不合
格”,然后將“不合格”瓶體由傳送系統(tǒng)運(yùn)送至廢料滑槽;標(biāo)識(shí)高度“合格”的瓶體
經(jīng)高度檢測(cè)判定為“合格”,然后將“合格”瓶體由傳輸系統(tǒng)運(yùn)送至下一工序。
(5)輸送帶將瓶體運(yùn)送到視覺(jué)檢測(cè)位置,視覺(jué)系統(tǒng)檢測(cè)瓶體有無(wú)缺陷;標(biāo)
識(shí)有缺陷“不合格”瓶體送至廢料滑槽;標(biāo)識(shí)無(wú)缺陷“合格”瓶體送至送到稱重位置。
(7)“合格”瓶體到達(dá)稱重位置后,供料B將盒蓋推出,裝配機(jī)構(gòu)完成盒蓋
與瓶體的裝配;然后進(jìn)行成品稱重;由三軸線性搬移裝置抓取成品移動(dòng)至RFID
讀寫位置;先讀取芯片數(shù)據(jù)信息,再將瓶體RFID信息更新(見(jiàn)表5);更新完
成后,三軸線性搬移裝置將成品放置到指定的九宮格倉(cāng)庫(kù)位中。流程結(jié)束。
表5瓶體RFID信息定義
瓶體RFID信息定義:(存放8組數(shù)據(jù))
①訂單號(hào):⑤稱重?cái)?shù)據(jù):
①②小鋼珠數(shù)量:⑥生產(chǎn)設(shè)備號(hào):
②③大鋼珠數(shù)量:⑦操作員:
④入庫(kù)倉(cāng)位:⑧生產(chǎn)日期:
系統(tǒng)聯(lián)調(diào)過(guò)程中,若觸發(fā)安全光柵,系統(tǒng)暫停運(yùn)行并進(jìn)行聲光報(bào)警。
4.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)優(yōu)化
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根據(jù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)的工藝要求,在訂單生產(chǎn)過(guò)程中,對(duì)各單元設(shè)備
運(yùn)行參數(shù)、控制程序和生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體生產(chǎn)效率比“第一次平
穩(wěn)完成一個(gè)生產(chǎn)周期的運(yùn)行時(shí)間”提高10%以上。在系統(tǒng)優(yōu)化完成后,以截圖的
方式保存文件名為“13優(yōu)化后平穩(wěn)完成一個(gè)生產(chǎn)周期的運(yùn)行時(shí)間.jpg”(以PLC
的DB塊數(shù)據(jù)為準(zhǔn)),圖片文件必須存儲(chǔ)到“E:\GZ016+JS+賽位號(hào)\”文件夾下。
5.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)MES應(yīng)用
根據(jù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)的工藝要求,實(shí)現(xiàn)PLC控制程序與MES系統(tǒng)通
訊,通過(guò)MES系統(tǒng)下發(fā)訂單,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)訂單自動(dòng)生產(chǎn)。在訂單生產(chǎn)過(guò)程中,采
集各單元設(shè)備運(yùn)行參數(shù),記錄運(yùn)行時(shí)間、單件產(chǎn)品的加工時(shí)間、訂單信息,顯示
生產(chǎn)狀態(tài)、庫(kù)位信息。訂單完成后,系統(tǒng)自動(dòng)停止。
授權(quán)操作者根據(jù)用圖1所示的流程,在MES系統(tǒng)創(chuàng)建訂單并下發(fā)(可同時(shí)
下多條訂單),下單后系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行,完成四組物料裝配工序,完成訂單下達(dá)的
所有任務(wù)。
任務(wù)五工業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能控制與維護(hù)系統(tǒng)智能運(yùn)維
1.系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與分析
(1)設(shè)備能耗統(tǒng)計(jì)和分析
通過(guò)配置邊緣網(wǎng)關(guān)和云平臺(tái)參數(shù),采集數(shù)據(jù)管理單元的“能耗數(shù)據(jù)”和“環(huán)境
數(shù)據(jù)”展示到云平臺(tái)的web界面上。
①能耗數(shù)據(jù)包括:當(dāng)前電壓、當(dāng)前電流、總電能、功率因數(shù);
②環(huán)境數(shù)據(jù)包括:CO2、大氣壓力、噪聲、溫度值、濕度值數(shù)據(jù)。
(2)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)采集
在云平臺(tái)web上顯示以下數(shù)據(jù):
①搬運(yùn)機(jī)械手位置、速度數(shù)據(jù);
②高度檢測(cè)用餅圖、視覺(jué)檢測(cè)用柱狀圖、變頻電動(dòng)機(jī)輸送帶速度用時(shí)間連
續(xù)圖表示、X軸實(shí)時(shí)位置;物料RFID數(shù)據(jù);二維碼/條形碼檢測(cè)值;
③稱重檢測(cè)重量數(shù)據(jù)。
2.系統(tǒng)的報(bào)警優(yōu)化
系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行時(shí),云端遠(yuǎn)程設(shè)置溫度、濕度、CO2傳感器閾值。當(dāng)超過(guò)閾值
16/17
時(shí),云平臺(tái)能夠讓系統(tǒng)報(bào)警,并通過(guò)云平臺(tái)進(jìn)行處理,解除報(bào)警,恢復(fù)正常。
17/17
2023年全國(guó)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(hù)”賽項(xiàng)(教師賽)
賽題A
選手須知:
1.任務(wù)書共16頁(yè),如出現(xiàn)任務(wù)書缺頁(yè)、字跡不清等問(wèn)題,請(qǐng)
及時(shí)向裁判申請(qǐng)更換任務(wù)書。
2.參賽隊(duì)?wèi)?yīng)在6小時(shí)內(nèi)完成任務(wù)書規(guī)定內(nèi)容。
3.競(jìng)賽過(guò)程配有兩臺(tái)編程計(jì)算機(jī),參考資料(使用手冊(cè)、使用
說(shuō)明書、IO變量表)以.pdf格式放置在“E:\參考資料”文件夾下。
4.選手在競(jìng)賽過(guò)程中創(chuàng)建的錄屏文件、源程序、表格、圖片等
文件必須存儲(chǔ)到“E:\GZ016+JS+賽位號(hào)\”文件夾下,未存儲(chǔ)到指定
位置的文件均不予給分。文件夾需要自己新建,例:賽位號(hào):1號(hào),
文件夾名稱為:GZ016JS01;評(píng)價(jià)時(shí)只評(píng)價(jià)對(duì)應(yīng)文件夾下
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