高职组现代电气控制系统安装与调试赛项题库 任务书01混料罐Word格式.docx

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一、本任务书共11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:

\场次号-工位号”文件夹下，场次号和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。

七、比赛结束后，参赛选手需要将任务书以及现场发放的图纸、资料、草稿纸等材料一并上交，不得带离考场。

请按要求在4个小时内完成以下工作任务：

一、按“混料罐系统控制要求”，设计电气控制原理图，制定相应的IO分配表，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“混料罐系统控制要求”，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、根据赛场设备上所提供的故障考核装置，参考T68镗床/X62W铣床电气原理图，排除机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。

本次工作任务请在YL-158GA1型现代电气控制系统安装与调试实训考核装置上完成，该装置的结构介绍及使用方法请参考用户说明书。

混料罐系统控制要求

一、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。

图1混料罐系统

混料罐系统见图1，该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为三相异步电动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、控制系统设计要求

1、本系统使用三台PLC，网络指定QCPU/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

SB1～SB5

Q00UCPU

CPU314C-2PN/DP

CPU1511

M1、M3、M4

HL1～HL3

FX3U-48MR

S7-200Smart

6ES7288-1SR40-0AA0

CPU1212C

6ES7212-1BE40-0XB0

M2、M5、编码器

SQ1～SQ5

FX3U-48MT

6ES7288-1ST30-0AA0

6ES7212-1AE40-0XB0

4、根据本控制要求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。

参照所给定的IO分配表格式，将编程中所用到的各个PLC的IO点以及主要的中间继电器和存储器填入IO分配表中。

5、本次工作任务中用到的主要器件（如各个PLC和变频器）已安装好，部分线路也已经安装好，选手不得擅自更改设备中已有器件的位置和线路。

其余器件的安装位置请自行定义。

三、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

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2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M1～M5，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2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M2电动机30Hz运行，再按下SB1按钮M2电动机40Hz运行，再按下SB1按钮M2电动机50Hz运行，按下停止按钮SB2，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秒后又自动启动，按此周期反复运行，可随时按下SB2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，M4电动机以低速运行4秒后停止，再次按下启动按钮SB1后，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

初始状态断电手动调节至高液位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，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，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。

液位模拟电机M5结构示意图如图3所示。

图3液位模拟电机结构示意图

所有电机（M1～M5）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4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4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（M1～M5）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：

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；

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自动进入10秒温度检测。