现代电气控制系统安装与调试比赛试题(任务书1-三菱)13203.pdf

2015 年全国高职院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试赛 1 2015年全国职业院校技能大赛 现代电气控制系统安装与调试 （总时间：240 分钟）工 作 任 务 书 场次号 工位号 2015 年全国高职院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试赛 2 注意事项 一、本任务书共 17 页，如出现缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，进行任务书的更换。二、在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装和电气维修的安全操作规程。电气安装中，低压电器安装按电气装置安装工程低压电器施工及验收规范（GB50254-96）验收。三、不得擅自更改设备已有器件位置和线路，若现场设备安装调试有疑问，须经设计人员（赛场评委）同意后方可修改。四、竞赛过程中，参赛选手认定竞赛设备的器件有故障，可提出更换，器件经现场裁判测定完好属参赛选手误判时，每次扣参赛队 3分；若因人为操作损坏器件，酌情扣 5-10 分；后果严重者（如导致PLC、变频器、伺服等烧坏），本次竞赛成绩计 0 分。五、所编 PLC、触摸屏等程序必须保存到计算机的“D:工位号”文件夹下，工位号以现场抽签为准。六、参赛选手在完成工作任务的过程中，不得在任何地方标注学校名称、选手姓名等信息。2015 年全国高职院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试赛 3 请按要求在 4 个小时内完成以下工作任务：一、按“混料罐系统控制说明书”，设计电气控制原理图，并按图完成器件选型计算、器件安装、电路连接（含主电路）和相关元件参数设置。二、按“混料罐系统控制说明书”，编写 PLC 程序及触摸屏程序，完成后下载至设备 PLC 及触摸屏，并调试该电气控制系统达到控制要求。三、参考 YL-ZT 型 T68 镗床电气原理图，排除 T68 镗床电气控制电路板上所设置的故障，使该电路能正常工作，同时完成维修工作票。2015 年全国高职院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试赛 4 混料罐系统控制说明书 一、混料罐系统运行说明 在炼油、化工、制药、水处理等行业中,将不同液体混合是必不可少的工序,而且这些行业中多为易燃易爆、有毒有腐蚀性的介质,不适合人工现场操作。本混料罐系统设计借助 PLC 来控制混料罐,对提高企业生产和管理自动化水平有很大的帮助,同时又提高了生产效率、使用寿命和质量,减少了企业产品质量的波动。液料罐M1M2M3M4原料1原料2出料混料泵SQ3SQ2SQ1 图1 混料罐系统 混料罐系统由以下电气控制回路组成：进料泵 1 由电机 M1 驱动【M1 为三相异步电机，只进行单向正转运行】。进料泵 2 由电机 M2驱动【M2 为三相异步电机，由变频器进行多段速控制,变频器参数设置为第一段速为 10Hz，第二段速为 30Hz，第三段速为 40Hz、第四段速为 50Hz，加速时间 1.2 秒,减速时间 0.5 秒】。出料泵由电机 M3驱动【M3 为三相异步电机（带速度继电器），只进行单向正转运行】。混料泵由电机 M4 驱动【M4 为双速电机，需要考虑过载、联锁保护】。液料罐中的液位由 M5 电机通过丝杠带动滑块来模拟【M5 为伺服电2015 年全国高职院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试赛 5 机；伺服电机参数设置如下：伺服电机旋转一周需要 2000 个脉冲】。二、混料罐控制系统安装方案要求 1、本系统使用三台 PLC，网络指定 Q0CPU/S7-300/S7-1500为主站，2 台 FX3U/S7-200Smart/S7-1200 为从站，分别以 CC_Link或工业以太网的形式组网。2、MCGS 触摸屏应连接到系统中主站 PLC 上（三菱系统中触摸屏连接到 QPLC 的 RS232 端口；西门子系统中触摸屏连接到S7-300/S7-1500 的以太网端口，不允许连接到交换机）。3、电机控制、I/O、HMI 与 PLC 组合分配方案（其余自行定义）：方案 电机 三菱 Q 系列+FX3U 系列方案 西门子 S7-300+S7-200Smart 方案 西门子 S7-1500+S7-1200 方案 HMI SB1SB5 Q00UCPU CPU314C-2PN/DP CPU 1511 M1、M3、M4 HL1HL3 FX3U-48MR S7-200Smart 6ES7288-1SR40-0AA0 CPU 1212C 6ES7212-1BE40-0XB0 M2、M5、编码器 SQ1SQ5 FX3U-48MT S7-200Smart 6ES7288-1ST30-0AA0 CPU 1212C 6ES7212-1AE40-0XB0 4、根据本说明书设计电气控制原理图，根据所设计的电路图连接电路，不允许借用机床考核单元电气回路。参照所给定的图纸格式把系统电气原理图以及各个PLC的I/O接线图绘制在标准图纸上，在“设计”栏中填入选手工位号，在“制图”栏中填入PLC品牌型号。5、三台PLC和变频器安装位置要求如图2所示,不允许自行定义位置，不得擅自更改设备已有器件位置和线路，其余器件位置自行定义。2015 年全国高职院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试赛 6 （a）正面 （b）背面 图2 PLC和变频器安装位置示意图 三、混料罐控制系统控制要求 混料罐控制系统设备具备两种工作模式，模式一：调试模式；模式二：混料模式。设备上电后触摸屏显示欢迎界面，点击界面任一位置，触摸屏即进入调试界面，设备开始进入调试模式。1、调试模式 从站：三菱FX3U-48MT/西门子 S7-200Smart（6ES7288-1ST30-0AA0）/西门子 CPU1212C（6ES7212-1AE40-0XB0）变频器：三菱 FR-E740/西门子MM420 从站：三菱FX3U-48MR/西门子S7-200Smart（6ES7288-1SR40-0AA0）/西门子CPU1212C（6ES7212-1BE40-0XB0）主站：三菱Q00UCPU/西门子S7-300/西 门 子S7-1500 2015 年全国高职院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试赛 7 触摸屏进入调试画面后，指示灯 HL1、HL2 以 0.5Hz 频率闪烁点亮，等待电机调试。触摸屏调试界面可以参考图 3 进行制作：通过按下“选择调试按钮”，可依次选择需要调试的电机 M1M5，对应电机指示灯亮，HL1、HL2 停止闪烁。按下调试启动 SB1 按钮，选中的电机将进行调试运行。每个电机调试完成后，对应的指示灯熄灭。图 3 调试模式参考画面（1）进料泵 1 对应电机 M1 调试过程 按下启动按钮 SB1 后，电机 M1 启动运行，6 秒后 M1 停止，电机 M1 调试结束。M1 电机调试过程中，HL1 长亮。（2）进料泵 2 对应电机（变频电机）M2 调试过程 按下启动按钮 SB1 后，电机 M2 以 10Hz 启动，再按下 SB1 按钮电机 M2 以 30Hz 运行，再按下 SB1 按钮，电机 M2 以 40Hz 运行，再按下 SB1 按钮电机 M2 以 50Hz 运行，按下停止按钮 SB2，电机 M2 停止。M2 电机调试过程中，HL1 以亮 2S 灭 1S 的周期闪烁。（3）出料泵对应电机 M3 调试过程 按下 SB1 按钮，电机 M3 启动，3 秒后 M3 停止，再 3 秒后又2015 年全国高职院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试赛 8 自动启动，按此周期反复运行，可随时按下 SB2 按钮，M3 停止。M3 电机调试过程中，HL2 长亮。（4）混料泵对应电机 M4 调试过程 按下 SB1 按钮，电机 M4 以低速运行，4 秒后 M4 停止，再次按下启动按钮 SB1 后，M4 高速运行 6 秒，电机 M4 调试结束。电机 M4 调试过程中，HL2 以亮 2S 灭 1S 的周期闪烁。（5）液位模拟电机（伺服电机）M5 调试过程 系统上电前，首先手动将滑块调节至高液位 SQ1，按下 SB1 按钮，电机 M5 正转带动滑块以 10mm/s（已知滑台丝杠的螺距为4mm）的速度向左移动，当 SQ2 检测到中液位信号时，M5 停止旋转，再次按下 SB1 按钮，电机 M5 正转带动滑块以 8mm/s 的速度向左移动，当 SQ3 检测到低液位信号时，M5 停止旋转，至此电机M5 调试结束。M5 电机调试过程中，按下 SB2，电机 M5 立即停止，再按下 SB1，电机 M5 继续行驶，另外，M5 调试过程中 HL1 和 HL2同时以 2Hz 闪烁。图 4 液位模拟电机结构示意图 2015 年全国高职院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试赛 9 所有电机（M1M5）调试完成后触摸屏画面将自动切换进入到混料模式。在未进入混料模式时，单台电机可以反复调试。2、混料模式 自动切换进入到混料模式后，触摸屏随即进入混料模式画面，混料模式画面请参考图 5 所示，主要包含：（1）各个泵的工作状态指示；（2）液位检测开关 SQ1-SQ3 的状态指示灯；（3）画面中的液位跟随 M5 电机的实际运行位置（编码器检测）连续变化；（4）画面中包含配方选择开关 S07，以及循环方式选择开关 S08；（5）画面中包含系统已循环运行次数（停止或失电时都不会被清零）等信息。图 5 混料模式参考画面 混料模式时初始状态：指示灯 HL3 开始以 1Hz 频率闪烁，液位模拟电机 M5 所带动的滑块位于低位 SQ3，混料模式启动按钮 SB3、停止按钮 SB4、急停按钮 SB5 全部位于初始状态、所有电机（M1M5）停止等。（1）开始混料之前，首先应对系统的循环方式以及配方进行选择：循环方式选择开关 S08 为 0 时，系统为连续循环模式，为 1 时，系统为单次循环模式；配方选择开关 S07 为 1 时，选择配方 1，为 02015 年全国高职院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试赛 1 0 时，选择配方 2。（2）选择配方 1 时：混料罐的工艺流程如下：按下 SB3，进料泵 M1 打开，液位增加（M5 电机以 8mm/s 速度右行）；当 SQ2 检测到达中液位时，进料泵 M2 以 40Hz 运行，液位加速上升（M5 电机以 12mm/s 速度右行），同时混料泵 M4 开始低速运行；当 SQ1检测到达高液位时，进料泵 M1、M2 均关闭，液位不再上升（M5停止），同时混料泵 M4 开始高速运行，持续 5s 后 M4 停止；此时开始检测液体温度（温度控制器+热电阻 Pt100），温度超过 30时，出料泵 M3 开始运行，液位开始下降（M5 电机以 20mm/s 速度左行）；当 SQ3 检测到达低液位时，M3 停止，液位不再下降（M5 停止）。至此，混料罐完成一个周期的运行。整个混料过程中，HL3 长亮。（3）选择配方 2 时：混料罐的工艺流程如下：按下 SB3，进料泵M1打开，进料泵M2以10Hz运行，液位增加（M5电机以10mm/s速度右行）；当 SQ2 检测到达中液位时，进料泵 M1 关闭，进料泵M2 以 30Hz 运行，液位继续上升（M5 电机以 8mm/s 速度右行），同时混料泵 M4 开始低速运行；当 SQ1 检测到达高液位时，进料泵M2 关闭，液位不再上升（M5 停止），同时混料泵 M4 开始高速运行，持续 5s 后，出料泵 M3 开始运行，液位开始下降（M5 电机以10mm/s 速度左行），当 SQ2 检测到达中液位时，混料泵 M4 停止；当 SQ3 检测到达低液位时，M3 停止，液位不再下降（M5 停止）。至此，混料罐完成一个周期的运行，整个混料过程中，HL3 长亮。（4）若混料罐为单次循环模式，则每完成一个周期，混料罐自动停止，同时指示灯 HL3 以 1Hz 频率闪烁；若混料罐为连续循环模2015 年全国高职院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试赛 1 1 式，则混料罐将连续作 3 次循环后自动停止，期间按急停按钮 SB5,混料罐立即停止；直至 SB5 恢复，再次按下启动按钮 SB3，混料罐继续运行；期间按停止按钮 SB4，则混料罐完成当前循环后才能停止。（5）加工模式结束后，可以通过触摸屏查看液位的历史变化曲线（由编码器计数测出）。3、非正常情况处理 当电机 M5 出现越程（左、右超行程位置开关分别为两侧微动开关 SQ4、SQ5），伺服系统自动锁住，并在触摸屏自动弹出报警画面“报警画面，设备越程”，解除报警后，系统重新从原点初始态启动。在选择配方 1 时，当混料泵停止，开始检测液体温度时，若 10秒内检测液体温度未超过 30，则自动弹出报警画面“加热器损坏，请检测设备”，手动关闭窗口后再次进行 10 秒温度检测。2015 年全国高职院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试赛 1 2 维修工作票 工作票编号 N0：发单日期：20 年 月 日 工位号 工作任务 T68 镗床电气线路故障检测与排除 工作时间 自 年 月 日 时 分至 年 月 日 时 分 工作条件 登陆学号：（即两位数的工位号，如：01、10、20 等）登陆密码：无 观察故障现象和排除故障后试机 通电；检测及排故过程 停电。工作许可人签名 维 修 要 求 1在工作许可人签名后方可进行检修；2对电气线路进行检测，确定线路的故障点并排除调试填写下列表格；3严格遵守电工操作安全规程；4不得擅自改变原线路接线，不得更改电路和元件位置；5完成检修后能恢复该铣床各项功能。故障现象描述 故障检测和排除过程 故障点描述 注：选手在“工位号”栏签工位号，裁判在“工作许可人签名”栏签名。2015 年全国高职院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试赛 1 3 反转74SQ475变压器和照明及显示电路反转正转快速移动155133FU2139145161135141149159134140147正转 67正转通电指示主轴控制反转低速高速FU397 51011SQ343快速移动主轴转动总开关及保护主轴运转118128111123L1L3L297FU1QS 89 849481 86 919683 859582104制动44480KM718SQ57778SQ67679198KM2KM1 56KM3关开KM2170HL4185191195KM6KM7172171173HL6176177182183186187HL5SAKM31813KW1430r/min380/127,36VM2YB158400VAV2W2152154U2138144316716643520020119913144446465637271KTKM66673242 8112 132 20FU3 18 19KM18 4 62371023141321222116222FR342928 50425860 51KM1 41 40 49 57 5930KM2KM3KM452KM2KM516177610981411121315194KM1168169FU4HL3HL2HL1KM4KM5174175178179180184188189190192193TCKM3KM5163137143 1 215014614815313614215115716416519619761SQ168697062 21 15SB3 1612SB114 13SB2SB54553 32 26 27KTKT38 46 54 25SQ235 31373644 17KM22223 48KM1KM4KM3SB4 33 55 4739审 核工 艺设 计校 对标记更改文件号处数共页第页重量图样标记数量日 期签字标准化审 定日期故障点电气原理图比列浙江亚龙教仪有限公司YL-ZT型T68镗床电路故障点电气原理图YL-ZT.0-610988937/5.2KW2900r/min1440r/minM1V12122127126121W11V11110117116U123U111031022 1FR125114107108115119124105112106113100 92879899KM3KM5120101底图总号日期签字借（通）用件登记旧底图总号描校描写W12132131130129KM4KM7KM6KM2KM12015 年全国高职院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试赛 1 4 L1L1、L2、L3、N、PE由电气柜门电源接线排引入QF1电源XX电机XX电机台达伺服电机驱动器伺服电机XX电机XX电机XX电机1.双速电机的额定电流为角型0.3A、双星型为0.4A，请按此整定热继电器的动作电流；2.主电路请用红色多股软线安装，控制电路用黑色多股软线安装，零线、接地线请按规范要求选线安装，按图纸标号；3.接线时必须关闭设备总电源（电气柜门的断路器），选手操作必须符合电工安全操作规程，紧急情况下立刻按下电气柜门上急停按钮；4.此原理图中部分器件和线路已安装、连接于设备中，如伺服动力线、触摸屏电源部分等，请自行判断，完成线路的连接；5.请配合所有的图纸相互照应完成接线。2015 年全国高职院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试赛 1 5 32CCLSTATION NO X10OCCUPYSTATIONBRATE01231st.2st.3st.4st.0123156K625K2.5M10MDADADBSLDDBDG45M现代电气安装与调试设计制图图号比例从站接线图Y2Y4Y6Y10Y12Y14Y16COM1Y1Y5Y7Y11Y13Y15Y17Y0Y3COM2COM3COM4FX3u-48MRIN010111212313414717515616OUT010111212313414717515616POWERRUNBATTERROR24-24+FG056432198705643219870564321987POWER0564321987LRUN.LERR.RDSDX1S/S0VX0X2X4X6X10X12X14X16LN24VX1X3X5X7X11X13X15X17扩展模块口RUNSTOPRDARDBSDASDBSGRDSDFX3u-485-BD 2015 年全国高职院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试赛 1 6 现代电气安装与调试设计制图图号比例RUNSTOPRDARDBSDASDBSGRDSDFX3u-485-BDS/S0VX0X2X4X6X10X12X14X16LN24VX1X3X5X7X11X13X15X17扩展模块口Y2Y4Y6Y10Y12Y14Y16COM1Y1Y5Y7Y11Y13Y15Y17Y0COM5Y3COM2COM3COM4FX3u-48MTIN010111212313414717515616OUT010111212313414717515616POWERRUNBATTERROR24-24+FG056432198705643219870564321987POWER0564321987LRUN.LERR.RDSDX132CCLSTATION NO X10OCCUPYSTATIONBRATE01231st.2st.3st.4st.0123156K625K2.5M10MDADADBSLDDBDG45M从站接线图 2015 年全国高职院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试赛 1 7 现代电气安装与调试设计制图图号比例QX400COM-+NC24VDC4mA主站接线图123456789ABCDEF