中職“通信與控制系統(tǒng)集成與維護”賽項樣題-第一階段-競賽任務書

2022年山東省

“通信與控制系統(tǒng)集成與維護”賽項

第一階段

競賽任務書

樣題

工位_______________

●任務結果以競賽答題卡結論為準，寫在任務書上無效。

2022年山東省“通信與控制系統(tǒng)集成與維護”賽項第一階段競賽任務書-樣題

（1）任務書下發(fā)后應仔細檢查，如出現(xiàn)任務書缺頁、字跡不清等問題，請

及時向裁判示意，更換任務書。

（2）競賽時間共4小時，包括系統(tǒng)安裝時間、接線時間、程序設計時間、

測試時間、調試時間和提交成果時間等。

（3）參賽選手提交的答題卡與任務書上只能按要求填寫工位號進行識別，不

得填寫指定內容之外的任何識別性標記。如果出現(xiàn)地區(qū)、校名、姓名等其他任何

與競賽隊有關的識別信息，一經發(fā)現(xiàn)，競賽試卷和提交結果作廢，比賽按零分處理，

并且提請大賽組委會進行處罰。

（4）任務中要求提交的截圖/照片、視頻資料中都不允許出現(xiàn)本工位或者

其他工位參賽選手圖像、選手姓名、校名或者其他任何識別性的標記。一經發(fā)

現(xiàn)，競賽試卷和提交結果作廢，比賽按零分處理，并且提請大賽組委會進行處罰。

（5）競賽任務書、競賽答題卡、競賽工具、競賽器材及競賽材料等不得

帶出競賽場地，一經發(fā)現(xiàn)，競賽提交結果作廢，比賽按零分處理，并且提請大

賽組委會進行處罰。

（6）正式比賽前，參賽選手需對競賽平臺中的設備工具模塊進行清點確認，

正式比賽開始后，參賽選手如測定競賽技術平臺中的設備工具模塊有故障可提

出更換，但該工具/模塊經現(xiàn)場裁判與技術支持人員測定完好，確屬參賽選手誤判，

不予任何延時。

（7）競賽過程中，參賽選手要遵守安全操作規(guī)程，確保人身及設備安全，

并接受裁判員的監(jiān)督和警示。競賽過程中由于參賽選手不規(guī)范操作造成的設備

模塊損壞，裁判員與裁判長商定后，可根據現(xiàn)場情況和賽項規(guī)程給予酌情扣分。

（8）在競賽過程中，參賽選手如有舞弊、不服從裁判判決、擾亂賽場秩

序等行為，裁判長按照賽項規(guī)程扣減相應分數(shù)。情節(jié)嚴重的取消競賽資格，競賽

成績記為零分。

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特別注意：

●比賽所用U盤根目錄下包括2個文件夾：“競賽資料”、“提交資料”。

任務中所涉及的協(xié)議、原理圖、接線圖、素材等比賽資料，都存放在“競賽資

料”文件夾中。

●競賽答題卡完成后，需要填寫對應工位號，再轉化為PDF格式。最終

成績評判，以PDF格式競賽答題卡為準，在任務書上作答無效。在任務書上作

答、未填寫工位號或未按照要求進行轉換，對評分造成影響，責任自負。

●要求提交的截圖\照片、視頻、文檔等資料都必須存放到“提交資料”

文件夾中，比賽結束前，將需要提交的比賽文件按要求命名后全部拷貝到U盤

“提交資料”文件夾中，比賽結束時一并提交。比賽提交結果以U盤為準。未

按照要求存儲或者提交，對評分造成影響，責任自負。

●各任務中要求的截圖\照片必須按照題目要求進行命名。提交的截圖\

照片必須保持清晰，若因照片模糊、排版錯亂影響評分，責任自負。

●截圖可使用windows自帶“截圖工具”，必須保存為PNG格式(默認

設置)。

●使用考試配置的攝像頭進行拍照，保存為PNG格式，使用方法見附錄一。

●題目要求錄像時，須將指定內容進行記錄，視頻輸出格式:wmv或mp4,

視頻名稱要與題目要求完全一致。錄制使用方法見附錄一。

●比賽答題過程中，定時保存答題卡，以防文件丟失。要求選手在計算機

中和U盤中對需要提交的比賽文件都進行備份，以防文件損壞和丟失。

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模塊一系統(tǒng)安裝部署（170分）

（一）系統(tǒng)設備安裝、內部配線（120分）

根據提供的“技術平臺接線圖”，完成導軌、PLC（可編程邏輯控制器）、

EMAM06模擬量模塊、交換機、直流24V正極電源接線端子排、直流24V負極電

源接線端子排、速度表、風機、報警燈、溫濕度傳感器、光照傳感器、煙霧傳感

器、直流電壓表、開右側門按鈕、關右側門按鈕、右側門開啟指示燈、右側門關

閉指示燈、緊急制動等模塊的安裝與接線。

注意：

1.安裝過程遵守《安全操作規(guī)范》。

2.按照“技術平臺接線圖”安裝模塊，模塊的安裝位置正確牢固，螺絲、螺

母、墊片選型正確。

3.線號管與線對應正確。

4.冷壓端子選型合理，壓制牢固。

5.嚴格按照“技術平臺接線圖”中的接線要求，正確選擇接線端子，且線序

正確，布局合理。

6.在整體上，線束布局合理牢固、長短適宜、美觀大方。

7.競賽結束前，確保線槽蓋好。

（二）功能調試（50分）

1.使用“STEP7-MicroWINSMART”編程軟件把U盤根目錄“競賽資料\模

塊一”中的“PLC測試程序.smart”下載到PLC并運行，按照“圖1-1PLC拍照

布局示意”的布局對PLC進行拍照，要求圖片中能看清PLC各輸入輸出口指示

燈的亮滅狀態(tài)，將圖片命名為“圖1-1-PLC程序下載”，存放到U盤根目錄“提

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交資料\模塊一”中，并將此圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.docx”

指定位置。(注意：PLC測試程序.smart已加密，但不影響下載)

圖1-1PLC拍照布局示意

2.將U盤根目錄“競賽資料\模塊一”中的“HMI測試程序.emtp”下載到人

機交互界面設備中。下載完成后對人機交互界面進行完整拍照，圖片命名為“圖

1-2-HMI測試程序下載”，存放到U盤根目錄“提交資料\模塊一”中，并將此

圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.docx”指定位置。

3.功能測試與記錄

按照表1.1所示動作順序，測試開關門按鈕與指示燈功能，并記錄各指示燈

的亮滅狀態(tài)。指示燈點亮狀態(tài)用“1”表示，指示燈熄滅狀態(tài)用“0”表示。

表1.1功能測試記錄

動作右側門開啟指右側門關閉指左側門開啟指左側門關閉指

動作名稱

順序示燈示燈示燈示燈

1啟動PLC

2按下開左側門按鈕

3按下關左側門按鈕

4按下開右側門按鈕

5按下關右側門按鈕

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按照表1.2所示動作順序，在人機界面中查看測量數(shù)據、控制執(zhí)行器動作狀

態(tài)，并記錄。風機轉動/照明燈點亮/報警燈閃爍/有煙霧狀態(tài)用“1”表示，風機

停轉/照明燈熄滅/報警燈熄滅/無煙霧狀態(tài)用“0”表示。

表1.2傳感器數(shù)據測量與控制器功能記錄

動作

動作名稱數(shù)據1數(shù)據2數(shù)據3照明燈報警燈風機煙霧

順序

1啟動PLC

按下煙霧模塊上黑

2色按鈕10S，松開前//////

煙霧狀態(tài)

4進入第二界面////

3點擊X1////

4點擊X2////

5點擊X3////

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模塊二通信配置及調試（130分）

（一）平臺網絡配置（10分）

1.無線路由器的配置

★路由器配置連接網址：；

★自己設置一個密碼，8位由字母和數(shù)字組成。

本地局域網絡（LAN口）的搭建和配置：按照表2.1要求，對無線路由器進

行本地局域網絡的搭建和配置。設置完畢后：

將帶有Wi-Fi名稱、Wi-Fi密碼、頻段帶寬的“無線加密設置”配置界面進

行截圖或拍照，圖片命名為“圖2-1-無線加密設置”，將帶有IP地址、子網掩

碼的“LAN接口設置”配置界面進行截圖或拍照，圖片命名為“圖2-2-LAN接

口設置”，并將兩張圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.docx”指定

位置。

表2.1本地局域網配置要求

序號設備參數(shù)值示例

99號工位：ZZ_TXKZ_99，

1Wi-Fi名稱ZZ_TXKZ_工位號

工位號<10時，十位用0填充

去掉“不加密”勾選框，然后自行設置

2Wi-Fi密碼8位數(shù)字和字母組成

密碼（長度<=10位）

3頻段帶寬20MHz

地址池開始地址：176.128.工位號.110

4DHCP服務器

地址池結束地址：176.128.工位號.200

5IP地址176.128.工位號.9999號工位：9

2.平臺局域網搭建

在通信與控制系統(tǒng)（高鐵）集成與維護平臺中，搭建局域網，并對各終端設

備的無線網絡進行連接和配置。按照表2.2所示IP地址規(guī)劃表，組建局域網絡。

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將控制中心“無線網絡連接詳細信息”窗口進行截圖，圖片命名為“圖2-3-控制

中心IP無線地址”；將控制中心“網絡連接詳細信息”窗口進行截圖，圖片命

名為“圖2-4-控制中心IP有線地址”；將樹莓派（列控中心）靜態(tài)IP地址的界

面進行拍照，圖片命名為“圖2-5-列控中心IP地址”；將附加電腦“無線網絡

連接詳細信息”進行截圖，圖片命名為“圖2-6-附加電腦IP地址”；用STEP

7-MicroWINSMART軟件搜索PLC，將包含PLCIP地址界面進行截圖，圖片命名為

“圖2-7-PLCIP地址”；將人機交互IP地址配置完成界面進行拍照，圖片命名為

“圖2-8-人機交互IP地址”，存放到U盤根目錄“提交資料\模塊二”中，并將

圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.docx”指定位置。（要求圖片包

含完整的IP地址信息）

表2.2按照IP地址規(guī)劃組建局域網

設備設備接口IP地址備注

控制中心WIFI176.128.工位號.3

控制中心網線192.168.3.2

列控中心WIFI176.128.工位號.4

附加電腦WIFI176.128.工位號.5

PLC網線00

人機交互網線01

3.網絡通信測試

分別在控制中心和附件電腦中的“命令提示符”界面下使用“ping”命令檢

測控制中心與無線路由器、附加電腦與列控中心之間網絡通信是否正常，將正常

通信測試結果分別進行截圖，分別以“圖2-9-控制中心與無線路由器”、“圖2-10-

附加電腦與列控中心”命名，存放到U盤根目錄“提交資料\模塊二”中，并將

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圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.docx”指定位置。（要求將命令

提示符整個窗口截圖）

（二）智能終端配置（10分）

對智能終端控制器進行配置（詳見表2.3），并成功連接控制中心，保證列

控中心各項功能正常運行。在列控中心node-red界面上進行軌道電路通信、列車

通信、服務器通信配置，并進行拍照截圖，命名為“圖2-11-軌道電路通信”、

“圖2-12-列車通信”、“圖2-13-服務器通信”；在控制中心計算機上對連接成

功界面截圖，命名為“圖2-14-連接成功”。四張圖片存放到U盤根目錄“提交

資料\模塊二”中，并將圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.docx”指

定位置。

表2.3通信配置參數(shù)

串口號波特率IP地址端口號

軌道電路通信/dev/COM49600//

列車通信/dev/COM5115200//

服務器通信//自行設置8080

（三）典型通信系統(tǒng)調試（90分）

背景：某車站包含智能溫控系統(tǒng)，新風室和回風室安裝有管道溫濕度傳感器，

以監(jiān)測室外新風和車站內的溫度以及濕度。車站同時包含智能照明系統(tǒng)，系統(tǒng)包

括光線感應器、照明設備等。利用智能溫控系統(tǒng)和智能照明系統(tǒng)可以實現(xiàn)對車站

環(huán)境狀態(tài)的智能控制，使得車站環(huán)境始終處于較為舒適的環(huán)境之中，并最終實現(xiàn)

節(jié)能減排的目的。（管道溫濕度傳感器一般安裝在新風室和回風室的墻壁上）

智能照明控制系統(tǒng)根據運營時段和自然光照強度對站廳層照明設備進行自

動控制，用485模塊D1-D4指示燈模擬站廳層照明設備。在每天高峰運營時段，

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車站的客流量比較大，站廳層照明設備全部開啟；在一般運營時段，比較光照強

度傳感器數(shù)據與系統(tǒng)預設值422Lux，現(xiàn)場實際光照強度值低于預設值時自動開啟

D1-D4照明設備，現(xiàn)場實際光照強度值高于預設值時只開啟D1-D3照明設備；在

每天停運前，需要清掃公共區(qū)，進入清掃模式后只打開D1照明設備；在深夜，

車站進入停運狀態(tài)，所有照明設備關閉，即D1-D4熄滅。

智能溫控系統(tǒng)采用滯回控制功能，當回風室溫度高于預設值32℃時，新風系

統(tǒng)開始送風，以達到降溫的效果，當回風室溫度低于預設值31℃時，新風系統(tǒng)停

止送風?，F(xiàn)場可以用提供的小風扇對溫濕度芯片進行降溫。（假設，室外新風溫

度小于30℃）

圖2.1485模塊

任務：實現(xiàn)智能照明系統(tǒng)和智能溫控系統(tǒng)功能。主控制臺電腦作為車站監(jiān)控

室，負責通過USB轉485線與485模塊進行數(shù)據通信；附加電腦作為監(jiān)控中心，

通過網絡與車站監(jiān)控室（主控制臺電腦）進行通信。通信協(xié)議詳見U盤根目錄“競

賽資料\模塊二\RS485模塊通訊協(xié)議用戶版.pdf”文件；相關軟件詳見U盤根目

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錄“競賽資料\模塊二”。注意：本題中涉及的通信接口為“通信485”接口；涉

及的串口調試助手必須使用“競賽資料\模塊二”中提供的。

1.配置與連接485模塊

車站監(jiān)控室用USB轉485通信線連接485模塊，打開串口調試助手。利用撥

碼開關設定模塊地址為0x0003，波特率為9600。然后發(fā)送建立通信協(xié)議，建立

通信成功后，模塊會回復字符“MCU-OK”。將包含串口信息、發(fā)送數(shù)據和模塊回

復數(shù)據（字符）的串口助手界面進行截圖，圖片命名為“圖2-15-建立通信”，并

將圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.docx”指定位置。

2.數(shù)據獲取

利用串口助手給模塊發(fā)送數(shù)據獲取指令，發(fā)送成功后，模塊會每隔1S自動

發(fā)送當前溫度、濕度、光照數(shù)據、新風系統(tǒng)打開狀態(tài)(ON/OFF/NUL)，數(shù)據為字符

形式，每種數(shù)據之間以逗號隔開。將數(shù)據獲取成功后的串口助手界面進行截圖，

圖片命名為“圖2-16-數(shù)據獲取”，并將圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽

答題卡.docx”指定位置。

3.智能光照系統(tǒng)

（1）高峰運營時段

給485模塊發(fā)送進入高峰運營時段指令，站廳層四個公共區(qū)照明全部開啟，

模塊D1-D4指示燈全亮。

（2）一般運營時段

給485模塊發(fā)送進入一般運營時段指令，并設置預設值422Lux。當遮住光

線感應器，自然光低于422Lux時，站廳層四個公共區(qū)照明全部開啟，模塊D1-D4

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指示燈全亮；當不遮擋光線感應器時，自然光高于422Lux，打開D1-D3指示燈。

（可使用usb小燈對光線感應器進行照射）

（3）清掃模式

給485模塊發(fā)送進入清掃模式指令，此時只打開D1指示燈。

（4）停運狀態(tài)

給485模塊發(fā)送進入停運狀態(tài)指令，此時所有燈具關閉，即D1-D4熄滅。

將以上高峰運營時段、一般運營時段、清掃模式、停運狀態(tài)四個功能進行演

示，并用攝像頭進行錄像，將視頻命名為“視頻2-1-智能光照系統(tǒng)功能演示”保

存于U盤根目錄“提交資料\模塊二”中。

4.智能溫控系統(tǒng)

（1）設定滯回控制預設值

給485模塊發(fā)送設定滯回控制預設值指令，上限值32℃，下限值31℃。

（2）滯回控制開關

給485模塊發(fā)送開啟滯回控制指令，當開關打開時，滯回控制預設值有效，

新風系統(tǒng)打開狀態(tài)(ON/OFF)才能生效，否則為“NUL”字樣。用手按住溫濕度傳

感器，模擬溫度上升，當溫度大于32℃時，模塊返回數(shù)據中新風系統(tǒng)打開狀態(tài)變

為ON，把手從溫濕度傳感器上拿開，模擬溫度下降，當溫度小于31℃時，模塊

返回數(shù)據中新風系統(tǒng)打開狀態(tài)變?yōu)镺FF。（可使用小風扇對溫濕度傳感器進行降

溫）

將以上設定滯回控制預設值、滯回控制開關功能進行演示，并用攝像頭進行

錄像，將視頻命名為“視頻2-2-智能溫控系統(tǒng)功能演示”保存于U盤根目錄“提

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交資料\模塊二”中。（如無法改變模塊溫度到31℃以下或32℃以上，也可自行

設置上限值和下限值以實現(xiàn)滯回控制功能要求）

（四）通信拓撲圖繪制（20分）

U盤根目錄“競賽資料\模塊二\通信拓撲圖繪制”目錄下有設備圖片，利用

WPS軟件或visio軟件繪制如下拓撲圖，并對設計（配置）方案進行簡述。

1.CAN通信網絡

（1）通信拓撲圖

根據U盤根目錄“競賽資料\模塊二\CAN通信\CAN通信網絡規(guī)則要求說

明.pdf”以及其他CAN資料，完成通信拓撲圖的繪制。將此拓撲圖截圖，命名為

“圖2-17-CAN通信網絡拓撲”，并將圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答

題卡.docx”指定位置。

（2）設計（配置）方案

根據U盤根目錄“競賽資料\模塊二\CAN通信\CAN通信網絡規(guī)則要求說

明.pdf”以及其他CAN資料，完成通信方案設計，并在U盤根目錄“提交資料\

競賽答題卡.docx”指定位置填寫。

2.通信網絡一

假設控制中心發(fā)送進出站指令到列控中心，點陣屏上顯示“允許進站”字樣，

軌道電路相應區(qū)段信號機變?yōu)榫G燈，繪制控制中心、無線路由器、列控中心、點

陣屏、軌道電路的無線通信網絡拓撲圖。Wifi和短距離無線通信Zigbee劃線時采

用虛線連線，箭頭需標注出允許進站的傳送方向，無粗細要求，并在線上標注通

信方式。485通信屬于差分信號傳輸，具有A，B兩根信號線，劃線時采用實線

連線，A線和B線均需要標注信號機變燈數(shù)據傳輸方向，且A線為紅色，B線為

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黑色，無粗細要求。將此拓撲圖截圖，命名為“圖2-18-通信網絡一拓撲”，并將

圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.docx”指定位置。

例如：A和B設備采用WIFI形式進行通信，A將數(shù)據發(fā)送給B，示意圖如

圖2.2所示。

圖2.2A和B設備通信示意圖

例如：A和B設備采用485通信形式進行，A將數(shù)據發(fā)送給B，示意圖如圖

2.3所示。

圖2.3A和B設備通信示意圖

3.通信網絡二

假設控制中心通過無線獲取列控中心傳來的變燈和列車位置數(shù)據，同時控制

中心通過串口給PLC發(fā)送查詢溫濕度和車門狀態(tài)指令，波特率115200。人機交互

界面、PLC、控制中心通過網線連接到交換機。人機交互界面通過有線網絡獲取

PLC中各個寄存器的狀態(tài)，控制中心可以通過有線網絡監(jiān)控PLC和人機交互界面

實時狀態(tài)。繪制PLC、控制中心、人機交互界面、列控中心、交換機、無線路由

器網絡拓撲圖。將此拓撲圖截圖，劃線時采用實線連線，無箭頭要求，無粗細要

求，并在線上標注通信方式（串口、WIFI、網絡），串口需標注通信波特率，命

名為“圖2-19-通信網絡二拓撲”，并將圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽

答題卡.docx”指定位置。

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模塊三故障檢測與維修（150分）

（一）硬件故障檢測與處理（120分）

1．軌道繼電器電路板焊接

根據提供的資料（U盤根目錄“YooDao\任務三\軌道繼電器原理圖.pdf、軌

道繼電器裝配圖.pdf和軌道繼電器元器件清單.pdf”）把軌道繼電器電路焊接完成。

2．電路板排故

（1）任務描述

背景：某軌道交通科技公司項目小組初步設計出了軌道繼電器模塊和RS485

通信模塊兩款樣品。

《軌道繼電器模塊功能》：

上電后指示燈LED1-LED8依次循環(huán)點亮（同一時刻只有一個燈亮，下同），

同時，指示燈LED13-25也依次循環(huán)點亮；

《485模塊功能》：

用于測試軌道電路信號燈是否工作正常。將485模塊“故障485”接口（電路

板上已標注）與軌道電路485接口相連，實現(xiàn)485模塊控制軌道電路上面的信號燈

循環(huán)點亮功能。485電路板設計中，為方便各種測試，ADM2483與單片機之間的TTL

通信連接線設置了電阻跳線。

（2）故障定位

假如您是這個公司的一名測試工程師，現(xiàn)需要根據“YooDao\任務三”目錄

下的文檔資料（原理圖中有些元器件參數(shù)丟失），對項目小組設計出的兩款電路

板樣品進行測量、調試，找出電路板中的設計故障/元器件故障，并進行維修處

理。將故障定位以及故障處理方法填寫到表3.1中。（提示：軌道繼電器有4處故

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障；485模塊有1處故障）

表3.1軌道繼電器電路故障排查記錄表

故障定位處理方法

電路板名稱+元器件符號+故障（過大，過小，焊錯、空將故障定位的元器件修改為xxx或者添加或者重新焊接。

焊等）。示例：軌道繼電器模塊電路板R1電阻過大示例：R1阻值修改成1K

（3）故障處理調試

選用相應的電子元器件進行故障維修。將軌道繼電器正反面拍照，圖片分別

命名為“圖3-1-軌道電路板排故正面”、“圖3-2-軌道電路板排故反面”；將485

模塊上電后電路板正面、反面拍照，圖片分別命名為“圖3-3-485模塊排故正面”、

“圖3-4-485模塊排故反面”。將拍照圖片保存于U盤根目錄“提交資料\任務三”

中，并粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。

將《軌道繼電器模塊功能》中的②③功能進行依次連續(xù)演示，并用攝像頭進

行錄像，將視頻命名為“視頻3-1-軌道繼電器功能演示.wmv”保存于U盤根目

錄“提交資料\任務三”中；將485模塊控制副控臺軌道電路信號燈功能進行演

示，并用攝像頭將信號燈變化的情況進行錄像，視頻命名為“視頻3-2-485模塊

功能演示.wmv”保存于U盤根目錄“提交資料\任務三”中。

提示：參賽隊維修過程中使用的元器件全部在提供的元件包中，可能存在故障的

元器件提供了備件，競賽過程中不得再申領元器件。

（二）射頻標簽檢測與處理（30分）

軌道電路分為八個區(qū)段，每個區(qū)段配備一個應答器（射頻標簽），用于存儲

當前區(qū)段相關信息，如下圖3.1所示。運行列車從左至右進行區(qū)間行駛，當列車

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行駛至對應區(qū)段時，列車下方的讀寫器會讀取區(qū)段應答器信息，并伴有“滴”的

提示聲，表示讀卡成功。同時列車LCD屏幕中左側表盤會指向相應的區(qū)段號，如

下圖3.2所示，本圖片顯示的信息為列車位于區(qū)段1位置。

圖3.1軌道電路區(qū)段及應答器

圖3.2列車區(qū)間行駛模式下LCD界面

應答器配置模塊如圖3.3所示，可用于檢測、修改應答器中相關信息。

圖3.3應答器配置模塊

站點副控制臺軌道電路區(qū)段應答器存儲的狀態(tài)信息及通信協(xié)議如表3.2所示。

校驗為從數(shù)組的第1個元素到第5個元素求和的值取低8位再取反，第1個元素到第

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5個元素數(shù)據在下表中已標黃。限速數(shù)據均為十進制。數(shù)組第5個元素中，保留位

默認為0，如果有相應特殊指令，則對應位置為1，否則為0。

表3.2軌道區(qū)段應答器狀態(tài)信息及通信協(xié)議

應答器數(shù)據存儲含義

名稱幀頭編號區(qū)段最固定道固定道命令校幀尾

（區(qū)高限速岔直軌岔側軌驗

段）值限速限速

01234567

FB100101高4位低4位

FB100302

列列

VB10010325、35、

扣跳臨車車

VB10030450、0、0、

0xCC保保保車停時位通0xFF

FB10050555、50km/h25km/h

留留留命命限置信

VB10050680km/h

令令速校升

FB100707

準級

FB100908

圖3.4某地區(qū)站場圖

上圖所示為某地區(qū)站場圖，表3.2中“應答器名稱”一欄為編號（區(qū)段）01-08

的應答器。VB為有源應答器，用于存儲最高限速、固定限速、扣車、跳停、臨

時限速、列車位置校準、通信升級等信息；FB為無源應答器，用于存儲最高限速、

固定限速數(shù)據、列車位置校準。應答器在圖中已標出（紅色字體），所有應答器

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均位于下行軌道上。固定道岔直軌限速和固定道岔側軌限速值和道岔型號有關，

此線路采用的型號要求所有無源應答器和有源應答器的固定道岔直軌通過限速

為50km/h，固定道岔側軌限速為25km/h。

FB+FB+VB排列時，組合中的VB有源應答器應包含列車通信升級命令，其他

情況VB有源應答器不包含升級命令。當列車通過任意應答器時，應答器會向中

心通信，表示此列車已處于該軌道區(qū)段，保證列車行駛安全。當通過順位第二應

答器時，用于判定列車運行方向（根據列車讀取不同位置應答器對應的時間，可

得知列車開行方向），當判斷列車開行方向與運營規(guī)定的方向相同時，滿足列車

升級條件。此時如果順位第三應答器為有源應答器此時，列車可升級。如不是有

源應答器，需繼續(xù)運行直到通過有源應答器列車才能升級。

扣車和跳停命令為互鎖關系，當扣車命令有效時，跳停命令失效。VB1005

所在區(qū)段需要扣車操作，VB1001和VB1003需要跳停操作。

因為VB1003后要經過彎道，臨時限速指令有效，其余VB有源應答器臨時限

速指令無效。彎道半徑為1500米，為了防止列車脫軌，要求區(qū)段最高限速值為

55km/h。FB1001、FB1003、VB1001、FB1005區(qū)段最高限速為80km/h；VB1005、

FB1007、FB1009因為要經過道岔，區(qū)段最高限速值為50km/h。

1．建立通信

將應答器配置模塊與上位機連接，已知應答器配置模塊與上位機通信的數(shù)據

位為8，停止位為1，無校驗，波特率未知，借助串口調試助手，發(fā)送十六進制

數(shù)據CC0000000000FFFF測試出應答器配置模塊與上位機通信的波特率，當波

特率符合要求時，模塊會回復字符串“MCU-OK”。將測試結果填寫至U盤根目錄

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“提交資料\競賽答題卡.docx”指定位置。（注意：只有建立通信成功后，才可讀

取寫入應答器數(shù)據，否則刷卡不會伴有“滴”的提示聲）

2．數(shù)據寫入與信息驗證

利用串口調試助手，參看表3.2內容和試題背景，完成對編號（區(qū)段）1-8

應答器狀態(tài)信息的寫入。（注意：只有建立通信成功后才可進行數(shù)據寫入與信息

驗證，寫入成功應答器會自動回復字符串“Write-OK”）

利用U盤根目錄“競賽資料\模塊三\應答器查詢軟件(2021年國賽版).exe”，

配置正確的串口號，利用“1.建立通信”中測試的波特率，完成對區(qū)段1-8應答

器狀態(tài)信息的讀取。

選手打開串口，將區(qū)段1-8應答器依次讀取，軟件界面依次顯示出所有區(qū)段

信息，將包含區(qū)段1-8信息的軟件界面截圖，以“圖3-5-射頻標簽檢測處理”命

名，存放到U盤根目錄“提交資料\模塊三”中，并粘貼至U盤根目錄“提交資

料\競賽答題卡.docx”指定位置。

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模塊四控制系統(tǒng)應用設計（150分）

（一）綜合監(jiān)控應用設計（20分）

1.PLC時序圖繪制

（1）任務背景

順序功能圖又稱流程圖。它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種

圖形，順序控制功能圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術，它是一種通用的

技術語言。順序功能圖的詳細描述，請參看U盤根目錄“YooDao\任務四\PLC

程序設計\順序功能圖說明.pdf”。

（2）功能描述

某送料小車工作示意圖如圖所示。小車由電動機拖動，電動機正轉時小車前

進；而電動機反轉時小車后退。小車初始位置如圖所示。通電時按下啟動按鈕自

檢所處位置，如不在A點則自動后退，到達A點后自檢是否已裝滿料，如車內料

不滿則自動裝料，入料已滿則等待10秒后前行。小車具體工作過程如下：

①當按下啟動按鈕小車后退至A（SQ1）點，停止，并開始自動裝料。裝料

達一定量后自動停止裝料（裝料用時約10秒），然后小車自動前進。

②小車前進過程自動撒料，到B(SQ2)點小車撒完料，自動后退。

③小車后退至A（SQ1）點又開始裝料，如此自動循環(huán)。

④運行過程中按下停止按鈕，小車立即停止。

注：不考慮如何裝料與撒料的過程。

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I/O分配如下表所示：

輸入信號信號元件及作用

I0.0SB1：啟動控制

I0.1SB2：停止控制

I0.2SQ1：后限位控制

I0.3SQ2：前限位控制

輸出信號控制對象及作用

Q0.1KM1：電機前進

Q0.2KM2：電機后退

請利用WPS/Visio繪制順序功能圖，并將繪制完成的順序功能圖截圖。圖片

命名為“圖4-1-順序功能圖”，保存在U盤根目錄“提交資料\任務四\PLC程序

設計”中，并粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。（注意:

順序功能圖顏色不做要求）。

（二）智能農業(yè)大棚管理系統(tǒng)設計（80分）

甲方為乙方設計智能農業(yè)大棚管理系統(tǒng)用于對8個農業(yè)大棚進行管理，并將

信息匯總至控制室的人機交互界面。每個大棚分別種植了不同種類的果蔬?？稍?/p>

控制室對農業(yè)大棚實現(xiàn)遠程控制管理。可實現(xiàn)參觀采摘與作物管理功能。其中游

客參觀采摘主要在人機交互界面實現(xiàn)，員工種植管理在樹莓派和人機交互界面都

可實現(xiàn)。編寫相關程序，完成以下任務設計。邏輯功能可參照U盤根目錄“YooDao\

任務四\應用設計\智能農業(yè)大棚管理系統(tǒng)演示視頻1和2.wmv”。提示：

(1)本任務中涉及的應答器數(shù)據與任務三中改寫的應答器數(shù)據互不影響。

(2)所需的圖片資源在U盤根目錄“YooDao\任務四\應用設計\素材”中。

所需的相關軟件在U盤根目錄“YooDao\任務四\應用設計”中。

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系統(tǒng)登錄主界面如圖4.0所示。主界面右上角為5色星大賽標識，長按此標

識5秒可進入系統(tǒng)鎖定界面進行設置。主界面右下方實時顯示當前年月日時分秒。

點擊“參觀采摘”或“作物管理”按鈕，可進入對應界面頁面，其中點擊“作物

管理”按鈕需輸入管理員密碼（111）方可進入。

圖4.0系統(tǒng)登錄頁面

長按5色星大賽標識5秒，進入如圖4.1系統(tǒng)鎖定設置界面。此界面可設置兩個

時間節(jié)點，到達時間節(jié)點后系統(tǒng)不論處于任何狀態(tài)均自動鎖定，無法進行任何操

作，如圖4.2系統(tǒng)鎖定界面所示。只有輸入甲方提供的一期密碼或二期密碼（此

密碼請選手自主設置）后才可解鎖。此界面為甲方保護設計，以防為乙方提供系

統(tǒng)后，乙方不按合同規(guī)定日期要求分期付款。如此界面時間節(jié)點設置成0，則系

統(tǒng)不鎖定。請將此分期付款系統(tǒng)鎖定設計視頻錄制，并以“視頻4-1-PLC分期付

款系統(tǒng)鎖定設計”保存至U盤根目錄“提交資料\任務四”。

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圖4.1系統(tǒng)鎖定設置界面

圖4.2系統(tǒng)鎖定界面

（1）系統(tǒng)登錄界面中點擊“參觀采摘”按鈕，系統(tǒng)進入如圖4.3參觀采摘界

面。界面中有“游客參觀”、“游客采摘”、“員工采摘”、“商店購買”等按

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鈕。右下方實時顯示當前年月日時分秒，左下方點擊首頁按鈕后可回到圖4.0系

統(tǒng)登錄界面。

圖4.3參觀采摘界面

①參觀采摘界面中點擊“游客參觀”按鈕后，進入如圖4.4游客參觀界面。

界面左上方為返回上級界面按鈕圖標，右上方為游客參觀倒計時（倒計時固定為

2分鐘），倒計時清零后自動返回到參觀采摘界面，倒計時下方為加時按鈕及密

碼，輸入加時密碼333，點擊加時按鈕，游客觀賞倒計時可增加一分鐘，若密碼

非333，則加時按鈕操作無反應。通過運行軌道電路小車的所處區(qū)段位置來對應

八種水果的大棚的顯示界面，小車區(qū)段及對應大棚表格如下：

大棚名稱對應區(qū)段

蘋果大棚區(qū)段1

香蕉大棚區(qū)段2

火龍果大棚區(qū)段3

西紅柿大棚區(qū)段4

黃瓜大棚區(qū)段5

茄子大棚區(qū)段6

土豆大棚區(qū)段7

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西瓜大棚區(qū)段8

小車在每個區(qū)段停留1s后顯示文字即將進入***種植區(qū)域......，2s后彈出窗

口，顯示作物環(huán)境介紹，右方顯示其生長環(huán)境溫濕度和光照，當環(huán)境溫度高于作

物適宜溫度最高值時，散熱風扇開啟。如圖4.5作物介紹，蔬菜水果環(huán)境介紹詳

見YooDao\任務四\素材。小車運行到某一區(qū)段時，對應軌道電路指示燈由綠燈轉

紅燈閃爍，3S之后紅燈常亮。將本功能以“視頻4-2-PLC游客參觀設計”命名，

保存至U盤根目錄“提交資料\任務四\應用設計”中。

圖4.4游客參觀界面

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圖4.5作物介紹

②參觀采摘界面中點擊“游客采摘”按鈕，進入游客采摘并購買界面。如

圖4.6游客采摘購買界面，游客可以自行設定采摘kg或個數(shù)并進行購買，按照對

應價格結算。點擊離開按鈕，當前界面會自動關閉，并返回上級界面。點擊結算

按鈕彈出付款窗口，付款窗口如圖4.7付款界面，點擊確認付款，彈出圖4.8交

易成功界面。將本功能以“視頻4-3-PLC游客采摘設計”命名，保存至U盤根目

錄“提交資料\任務四\應用設計”中。

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圖4.6游客采摘購買界面

圖4.7付款界面

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圖4.8交易成功界面

③參觀采摘界面中點擊“員工采摘”按鈕，進入圖4.9員工采摘界面。采摘

界面進入時需要輸入密碼111，密碼正確后方可進入，進入員工采摘面后，各類

蔬菜水果下方可輸入采摘的kg或個數(shù)，點擊入庫按鈕，進入圖4.10入庫成功界

面入庫完成。點擊離開按鈕，當前界面會自動關閉，并返回上級界面。將本功能

以“視頻4-4-PLC員工采摘設計”命名，保存至U盤根目錄“提交資料\任務四\

應用設計”中。（每種作物請選手以自己工位號數(shù)量采摘并入庫）

圖4.9員工采摘界面

圖4.10入庫成功界面

④參觀采摘界面中點擊“商店購買”按鈕，進入圖4.11商店界面。初始狀

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態(tài)庫存為零，商店庫存=員工采摘數(shù)量，游客在商店購買商品打九折，并且成功

購買后庫存會隨之購買數(shù)量減少，總消費精確到第三位小數(shù)值。付款界面如圖

4.12，點擊確認付款按鈕，彈出交易成功界面；再點擊關閉按鈕，復位交易成功

界面以及付款界面。交易成功界面如圖4.13交易成功頁面。點擊離開按鈕，當前

界面會自動關閉，并返回上級界面。將本功能以“視頻4-5-PLC商店購買設計”

命名，保存至U盤根目錄“提交資料\任務四\應用設計”中。注：視頻錄制購買

時請選手任選2種作物，以自己工位號數(shù)量購買。

圖4.11商店界面

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圖4.12付費界面

圖4.13交易成功頁面

（2）系統(tǒng)登錄界面中點擊“作物管理”按鈕，并輸入密碼（密碼為111）后，

進入圖4.14作物管理界面。界面中需包含作物環(huán)境溫度、濕度、光照等實時數(shù)

據。界面需有手動按鈕可直接開啟/關閉散熱、取暖、灌溉等功能。點擊取暖按

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鈕則加熱燈（照明燈代替）開啟，再次點擊加熱燈（照明燈代替）關閉；點擊散

熱按鈕則風扇開啟，再次點擊風扇關閉；點擊灌溉按鈕則報警燈閃爍，再次點擊

報警燈熄滅。界面還可模擬環(huán)境進行溫度與濕度的升降功能：如大棚溫度高于作

物適宜生長溫度，則風扇自動開啟；如大棚溫度低于作物適宜生長溫度，則加熱

燈（照明燈代替）自動開啟；如果大棚濕度低于作物適宜生長濕度，則灌溉功能

開啟（報警燈閃爍）。以上溫度或濕度到達適宜區(qū)間后對應相關設備自動停止工

作。將本功能以“視頻4-6-PLC作物管理設計”命名，保存至U盤根目錄“提交

資料\任務四\應用設計”中。

圖4.14作物