通信与控制系统高铁集成与及维护赛项竞赛任务书.docx
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通信与控制系统高铁集成与及维护赛项竞赛任务书
全国职业院校技能大赛
“通信与控制系统（高铁）集成与维护”赛项
竞赛任务书
工位_______________
任务一系统安装部署（20分）
（一）系统设备安装、内部配线（14分）
根根据提供的“技术平台接线图”及其“安装要求.pdf”，完成PLC（可编程逻辑控制器）、EM231模拟量输入模块、直流24V正极电源接线端子排、直流24V负极电源接线端子排、速度表、风机、报警灯、照明灯、温湿度传感器、光照传感器、烟雾传感器、直流电压表、开右侧门按钮、关右侧门按钮、右侧门开启指示灯、右侧门关闭指示灯、紧急制动等模块的安装与接线。
（线槽需要自行安装）
注意：
1.模块的安装位置正确牢固，螺丝、螺母、垫片选型正确。
2.线号管与线对应正确。
3.冷压端子选型合理，压制牢固。
4.按照“技术平台接线图”中的接线要求，正确选择接线端子，且线序正确，布局合理。
5.在整体上，线束布局合理牢固、长短适宜、美观大方。
6.提交试卷前，确保线槽盖好及机柜盖扣压完成。
（二）程序下载，调试（6分）
1．利用提供的USB-PPI电缆连接电脑与PLC，使用“STEP7MicroWIN”编程软件把U盘根目录“YooDao\任务一”中的“PLC测试程序.mwp”下载到PLC中，并运行PLC，对PLC进行拍照，图片命名为“图1-1-PLC程序下载”，存放到U盘根目录“提交资料\任务一”中，并将此图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。
（注意：
PLC测试程序.mwp已加密，但不影响下载）
2．利用提供的数据线连接电脑与人机交互界面设备，将U盘根目录“YooDao\任务一”中的“HMI测试程序”下载到人机交互界面设备中。
下载完成后对人机交互界面进行拍照，图片命名为“图1-2-HMI测试程序下载”，存放到U盘根目录“提交资料\任务一”中，并将此图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。
3．功能测试与记录
按照表1.1所示动作顺序，测试开关门按钮与指示灯功能，并记录各指示灯的亮灭状态。
指示灯点亮状态用“1”表示，指示灯熄灭状态用“0”表示。
表1.1功能测试记录
动作顺序
动作名称
右侧门开启指示灯
右侧门关闭指示灯
左侧门开启指示灯
左侧门关闭指示灯
1
启动PLC
2
按下开左侧门按钮
3
按下关左侧门按钮
4
按下开右侧门按钮
5
按下关右侧门按钮
按照表1.2所示动作顺序，在人机界面中查看测量数据、控制执行器动作状态，并记录。
风机转动/照明灯点亮/报警灯闪烁/有烟雾用“1”表示，风机停转/照明灯熄灭/报警灯熄灭/无烟雾用“0”表示。
表1.2传感器数据测量与控制器功能记录
动作顺序
动作名称
数据1
数据2
数据3
照明灯
报警灯
风机
烟雾
1
启动PLC
2
按下烟雾模块上黑色按钮10S，松开前烟雾状态
/
/
/
/
/
/
4
进入第二界面
/
/
/
/
3
点击X1
/
/
/
/
4
点击X2
/
/
/
/
5
点击X3
/
/
/
/
任务二通信配置及调试（20分）
（一）平台网络配置（8分）
1．无线路由器的配置（4分）
★路由器配置连接网址：
http:
//192.168.3.1
★默认用户名为“admin”，默认管理员密码为“admin”
本地局域网络（LAN口）的搭建和配置：
按照表2.1要求，对无线路由器进行本地局域网络的搭建和配置。
设置完毕后：
将带有Wi-Fi名称、Wi-Fi密码、WPA加密模式的“无线加密设置”配置界面进行截图或拍照，图片命名为“图2-1-无线加密设置”，将带有IP地址、子网掩码的“LAN接口设置”配置界面进行截图或拍照，图片命名为“图2-2-LAN接口设置”，并将两张图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。
表2.1本地局域网配置要求
序号
设备
参数值
示例
1
Wi-Fi名称
Yoodao_TXKZ_工位号
88号工位：
Yoodao_TXKZ_88
2
Wi-Fi密码
自行设置（长度<=10位）
3
安全模式
WPA2PSK
4
IP地址
176.128.工位号.99
88号工位：
176.128.88.99
2．平台局域网搭建（3分）
在通信与控制系统（高铁）集成与维护平台中，搭建局域网，并对各终端设备的有线网络、无线网络进行连接和配置。
按照表2.2所示IP地址规划表，组建局域网络。
将控制中心“无线网络连接详细信息”进行截图，图片命名为“图2-3-控制中心IP地址”，进入列控中心->设置->WLAN，点击平台对应的Wi-Fi名称后，通过适当操作，将包含列控中心IP地址的界面进行截图，图片命名为“图2-4-列控中心IP地址”，将附加电脑“无线网络连接详细信息”进行截图，图片命名为“图2-5-附加电脑IP地址”，并将图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。
表2.2按照IP地址规划组建局域网
设备
设备接口
IP地址
备注
控制中心
WIFI
176.128.工位号.3
列控中心
WIFI
176.128.工位号.4
附加电脑
WIFI
176.128.工位号.5
3．网络通信测试（1分）
在计算机“命令提示符”界面下使用“ping”命令检测控制中心与无线路由器、附加电脑与列控中心之间网络通信是否正常，将正常通信测试结果分别进行截图，分别以“图2-6-控制中心与无线路由器”、“图2-7-附加电脑与列控中心”命名，存放到U盘根目录“提交资料\任务二”中，并将图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。
（二）列控中心配置（2分）
对列控中心进行配置（详见表2.3），并成功连接控制中心,保证列控中心各项功能正常运行。
在控制中心计算机上对连接成功界面截图，命名为“图2-8-连接成功”，存放到U盘根目录“提交资料\任务二”中，并将图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。
表2.3通信配置参数
串口号
波特率
IP地址
端口号
轨道电路通信
ttyAMA4
57600
/
/
列车通信
ttyAMA5
115200
/
/
服务器通信
/
/
自行设置
8080
（三）典型通信系统调试（6分）
背景：
高铁车厢中，设有负责监控列车温湿度、光照数据的监控室，根据温湿度及光照值，进行温馨提示并智能控制车厢灯光，营造舒适的列车环境。
现采用附加电脑模拟列车监控室，高铁主控制台模拟列车车厢，监控室通过WIFI，和列车车厢进行数据通信。
列车车厢配备一个485模块（电源为24VDC），用于采集温湿度和光照数据，如下图2.1所示。
图2.1485模块
任务：
典型通信系统调试，实现列车车厢数据监控。
通信协议详见U盘根目录“YooDao\任务二\485通信协议.pdf”文件。
数据监控软件详见“YooDao\任务二\数据监控软件.exe”。
网络调试助手详见U盘根目录“YooDao\任务二\网络调试助手.exe”。
1.配置与连接485通信模块（1分）
高铁主控制台正确连接485模块，打开数据监控软件，选择正确的串口号，波特率9600，数据位8，停止位1，无校验。
点击连接，利用“485通信协议.pdf”文件中指定的协议，建立485模块与列车车厢之间通信。
将显示“485通信成功”字样界面截图，命名为“图2-9-485通信成功”，存放到U盘根目录“提交资料\任务二”中，并将图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。
2．建立网络连接（1分）
列车车厢具有网络服务器功能，打开数据监控软件，正确配置列车车厢IP地址及端口号，开启服务。
监控室作为客户端，在附加电脑打开网络调试助手，正确配置IP地址及端口号，连接服务。
将数据监控软件上显示“客户端连接成功”字样界面截图，命名为“图2-10-客户端连接成功”，存放到U盘根目录“提交资料\任务二”中，并将图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。
3.数据采集（2分）
已知列车车厢存储的温度和湿度数据为固定值的模拟数据，与真实环境无关。
利用监控室附加电脑网络调试助手，根据通信协议，计算出采集到的温度和湿度值，将结果填写至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。
4．光照值设定（2分）
485模块将真实环境光照值实时上传给数据监控软件，当列车车厢当前光照值低于设定值时，数据监控软件给485模块发送点亮LED灯指令，点亮485模块板载4路LED灯。
当光照值高于设定值时，485模块板载4路LED灯熄灭。
当联动控制开关打开时，数据监控软件“状态显示”区可以显示485模块板载4路LED灯状态。
通过监控室附加电脑网络调试助手，利用提供的485通信协议，设定列车车厢光照值为300Lux，联动开关设定为“开”。
设定完成后，当光照值大于300Lux时，板载LED灯自动熄灭，将数据监控软件相关界面截图，图片命名为“图2-11-LED灯自动熄灭”；用手遮住485模块光敏电阻，使光照值小于300Lux，板载LED灯自动点亮，将数据监控软件相关界面截图，图片命名为“图2-12-LED灯自动打开”。
将截图存放到U盘根目录“提交资料\任务二”中，并将图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。
（四）通信拓扑图及设计方案（4分）
U盘根目录“YooDao\任务二\通信拓扑图绘制”目录下有控制中心、无线路由器、列控中心、PLC、人机交互界面、CAN分析仪等设备的图片，根据通信与控制系统（高铁）集成与维护实训平台功能，利用WPS软件或visio软件绘制如下拓扑图，并对设计方案进行简述。
1．CAN通信网络（2分）
（1）通信拓扑图
根据提供的CAN资料及功能要求，完成通信拓扑图的绘制。
将此拓扑图截图，命名为“图2-12-CAN通信网络拓扑”，并将图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。
（2）设计方案
根据提供的CAN资料及功能要求，完成通信方案设计，并在U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置填写。
CAN资料及功能要求详见U盘根目录“YooDao\任务二\通信拓扑图绘制\CAN通信网络.pdf”。
2．无线通信网络（1分）
绘制控制中心、无线路由器、列控中心的无线通信网络拓扑图，划线时无粗细和箭头要求。
将此拓扑图截图，命名为“图2-13-无线通信网络拓扑”，并将图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。
3.485通信网络（1分）
PLC、控制中心、人机交互界面的485通信网络拓扑图。
485通信属于差分信号传输，具有A,B两根信号线，划线时无粗细和箭头要求，但要在信号线上标注好A，B。
将此拓扑图截图，命名为“图2-14-485通信网络拓扑”，并将图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。
任务三故障检测及维修（28分）
站点副控制台中有8路轨道继电器，每一路轨道继电器对应轨道的一个区段。
当列车运行到某一区段时，对应轨道继电器触点吸合，并且对应轨道继电器指示灯点亮，代表列车在此区段。
没有列车的区段，对应的轨道继电器触点断开，轨道继电器指示灯是熄灭状态。
（一）硬件故障检测与处理（18分）
1．轨道继电器电路板（空板）焊接（7分）
根据提供的电路原理图（U盘根目录“YooDao\任务三\轨道继电器原理图1.pdf、轨道继电器装配图.pdf和轨道继电器V1.1元器件清单.pdf”）把轨道继电器电路焊接完成。
安装好RF-CC2530核心板，上电，打开电路板电源开关，将电路板正面、反面分别拍照，图片分别命名为“图3-1-轨道电路板功能正面”、“图3-2-轨道电路板功能反面”，并将图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”。
提示：
如果装配焊接无误，则安装好RF-CC2530核心板，上电，打开电路板电源开关，8路继电器指示灯全亮。
2．电路板排故（11分）
（1）任务描述
故障定位。
根据提供的电路图和芯片/电路技术文档，对照轨道继电器、485模块电路板进行故障定位，将故障定位、处理方法填写到表3.1中。
（提示：
轨道继电器、485模块共有6处故障需要维修；电路图及芯片/电路技术文档位于U盘根目录“YooDao\任务三”目录下）
表3.1轨道继电器电路故障排查记录表
故障模块
故障定位
处理方法
示例（R1，电阻过大）
示例（R1阻值修改成1K）
（2）任务要求
①使用万用表、24V适配器、烙铁等工具进行故障检测，确定电路板电源电路无误后，再上电测试；
②选用相应的电子元器件进行故障维修，将维修完成的轨道继电器、485模块上电后电路板正面、反面拍照，图片分别命名为“图3-3-轨道电路板排故正面”、“图3-4-轨道电路板排故反面”“图3-5-485模块排故正面”、“图3-6-485模块排故反面”，并将图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。
③参赛队维修过程中使用的元器件全部在大赛执委会提供的元件包中，每个可能的故障元器件均提供了2个备件，竞赛过程中不得再申领元器件。
（二）应答器检测与处理（10分）
轨道电路分为八个区段，每个区段配备一个应答器，用于存储当前区段相关信息，如下图3.1所示。
运行列车从左至右进行区间行驶，当列车行驶至对应区段时，列车下方的读写器会读取区段应答器信息，并伴有“滴”的提示声，表示读卡成功。
同时列车LCD屏幕中左侧表盘会指向相应的区段号，如下图3.2所示，本图片显示的信息为列车位于区段1位置。
图3.1轨道电路区段及应答器
图3.2列车区间行驶模式下LCD界面
应答器配置模块如图3.3所示，可用于检测、修改应答器中相关信息。
图3.3应答器配置模块
站点副控制台轨道电路区段应答器存储的状态信息设计参数如表3.2所示。
表3.2轨道区段应答器状态信息
第一区段
第二区段
第三区段
第四区段
第五区段
第六区段
第七区段
第八区段
转弯
岔道
转弯
岔道
坡路
隧道
坡路
转弯
应答器配置模块与上位机通信遵循一定的数据协议，用于建立通信和应答器数据的写入，详见U盘根目录“YooDao\任务三\应答器配置通信协议.pdf”。
1．建立通信（2分）
将应答器配置模块与上位机连接，已知应答器配置模块与上位机通信的数据位为8，停止位为1，波特率和校验位未知，借助电脑桌面上“串口调试工具”软件，测试出应答器配置模块与上位机通信的波特率及校验位，并将测试结果填写至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。
2．数据写入与信息验证（8分）
借助“串口调试工具”软件及“应答器配置通信协议.pdf”文件，参看表3.2中各区段状态信息，完成对区段1-4应答器状态信息的写入。
利用电脑桌面“应答器查询软件”，配置正确的串口号，利用“1.建立通信”中测试的波特率和校验位，完成对区段1-4应答器状态信息的读取。
（1）将区段1读取到的状态信息软件界面截图，命名为“图3-7-区段1”；
（2）将区段2读取到的状态信息软件界面截图，命名为“图3-8-区段2”；
（3）将区段3读取到的状态信息软件界面截图，命名为“图3-9-区段3”；
（3）将区段4读取到的状态信息软件界面截图，命名为“图3-10-区段4”。
将以上4张图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。
任务四应用设计（22分）
4.1PLC编程（6分）
保持任务一中接线不动，根据表4.1中所示通信协议，编写PLC程序，实现左侧开关门按钮相关控制功能。
表4.1通信协议
数据协议
字节
解释
CC010201000000000000FF
CC
帧头
01
序号
02
ID号
01
命令（01代表按钮有效、02代表按钮无效）
000000000000
数据位
FF
帧尾
具体要求:
1）初始状态。
初始时报警灯、照明灯、左侧门开启指示灯、左侧门关闭指示灯均处于关闭状态，且点击开左侧门按钮、关左侧门按钮操作均无效。
2）自由口通信功能。
自由口通信波特率不作具体要求。
根据表4.2提供的通信协议进行自由口程序编写。
编写完成后，利用U盘根目录“YooDao\任务四\PLC”目录下“串口调试助手”，发送按钮有效指令，此时，左侧开关门按钮状态有效，可进行相关控制。
3）左侧开关门按钮控制功能。
在左侧开关门按钮状态有效时，点击开左侧门按钮，此时左侧门关闭指示灯熄灭，左侧门开启指示灯亮起，照明灯打开，报警灯闪烁3S后关闭；点击关左侧门按钮，此时左侧门开启指示灯熄灭，左侧门关闭指示灯亮起，照明灯关闭，报警灯同样闪烁3S后关闭。
编写完成后，将程序源文件保存至桌面，文件命名为“PLC开关门按钮控制设计”，通过PPI电缆，将程序下载至PLC中。
按照上述三个步骤进行演示，并用摄像头进行录像，记录整个演示过程，视频命名为“开关门按钮控制演示.wmv”保存于U盘根目录“提交资料\任务四\PLC”中。
4.2人机交互界面（10分）
打开电脑桌面人机交互界面开发环境，选择正确的机型；连接方式为USB线，进入编辑界面。
实现下述功能。
（注：
触摸屏型号选择TK6071IP）
（1）用户购票系统界面及功能设计（2分）
利用人机交互界面编程软件进行用户购票系统界面设计，初始化界面如图4.1所示。
将设计完成后的运行界面截图，以“图4-1-用户购票系统初始化界面”的形式命名，存放到U盘根目录“提交资料\任务四\人机交互界面”中，并将图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。
点击用户注册按钮出现用户信息界面，点击购票按钮出现车票查询界面。
图4.1用户购票系统初始化界面
（2）用户购票系统界面及功能设计（1分）
创建新窗口，进行用户信息界面设计，用户信息初始化界面如图4.2所示。
任意输入用户名（只能为数字）与密码（只能为数字），出现注册完成按钮，如图4.3所示，点击注册完成按钮返回用户购票系统界面。
用摄像头将此过程进行录像，记录整个演示过程，视频命名为“用户信息注册.wmv”保存于U盘根目录“提交资料\任务四\人机交互界面”中。
图4.2用户信息初始化界面
图4.3用户信息注册完成
（3）车票查询界面设计（5分）
创建新窗口，进行车票查询界面设计，车票查询初始化界面如图4.4所示。
选择出发地与目的地（北京-上海），点击查询按钮，出现车票信息界面如图4.5所示，再次点击查询按钮，关闭车票信息界面，选择出发地与目的地（上海-北京）点击查询按钮，出现车票信息界面如图4.6所示。
出发地与目的地及车票信息如图4.5~4.6所示。
若已经注册过用户信息，则点击可预定的车票，出现支付页面，若未注册用户信息，则出现用户信息界面，注册完成后，则可以返回主界面，继续购票。
点击可预定的车票，出现支付页面。
用摄像头将此过程进行录像，记录整个演示过程，视频命名为“车票查询功能设计.wmv”保存于U盘根目录“提交资料\任务四\人机交互界面”中。
图4.4车票查询初始化界面
图4.5北京-上海车票信息界面
图4.6上海-北京车票信息界面
（4）支付页面界面设计（2分）
创建新窗口，进行支付页面界面设计，在车票信息界面点击预定按钮，支付页面界面显示对应的车票信息，如图4.7~4.8所示。
点击确认并支付按钮，再点击支付完成按钮，返回用户购票系统界面。
用摄像头将此过程进行录像，记录整个演示过程，视频命名为“支付页面设计.wmv”保存于U盘根目录“提交资料\任务四\人机交互界面”中。
图4.7G101支付页面
图4.8G104支付页面
界面及功能完成后，将完成的工程文件保存于U盘根目录“提交资料\任务四\人机交互界面”中，文件名称为“用户购票系统界面设计”。
4.3Android应用设计（6分）
将U盘根目录“YooDao\任务四\移动客户端\光照强度和小车位置APP”项目成功导入Eclipse，根据具体要求，完善功能代码和展示各界面的效果。
相关通讯协议、图片详见U盘根目录“YooDao\任务四\移动客户端”目录。
具体的要求：
1.欢迎界面设计
在packagecom.yoodao.train包中找到WelcomeActivity类，在layout文件夹里找到WelcomeActivity对应的布局文件welcome.xml，对该布局文件进行代码编写，使该界面实现如图4.9的效果。
在列控中心上运行后，将界面整体截图，命名为“图4-2-欢迎界面”，并将图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。
图4.9欢迎界面
并且在WelcomeActivity类里实现5秒倒计时跳转到ChuanKouActivity的界面效果的代码,倒计时用Handler与Runnable完成。
2.光照度显示界面设计
跳转到ChuanKouActivity界面，在列控中心显示如图4.10所示界面。
图4.10ChuanKouActivity界面
正确打开并配置控制中心上的软件“控制中心国赛版”，在列控中心上分别对轨道电路通信，列车通信，服务器通信进行配置，正确配置以后，点击“连接”按钮，跳转到GuangZhaoQiangDUActivity界面，该界面在列控中心上显示如图4.11所示。
图4.11GuangZhaoQiangDUActivity界面
根据完成的activity_guang_zhao_qiang_du.xml布局，在GuangZhaoQiangDUActivity完成代码实现以下效果：
（1）在软件“控制中心国赛版”上点击按钮“发送车内数据给列控中心”以后，列控中心上能够显示光照传感器的光照度，将界面整体截图，命名为“图4-3-光照度显示效果图”，并将图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。
（2）如果设定值低于光照传感器的光照度，点击“确定”按钮不发生变化。
如果高于台灯变亮和台灯之下的按钮也变亮，拍照列空中心上的两张效果图并保存。
在列控中心上截图保存这两种效果图，分别命名为“图4-4-灯亮效果图”、“图4-5-灯灭效果图”，并将图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。
（3）同样点击按钮时打开通知，如果设定值低于光照传感器的光照度，通知内容为“灯已关闭”，反之“灯已打开”，效果图如图4.12所示：
图4.12收到的通知截图
图片的名称logo.png，通知代码用NotificationCompat来写。
只把通知栏截图，截图样式如图4.12，命名为“图4-6-通知界面1”和“图4-7-通知界面2”，并将图片粘贴至U盘根目录“提交资料\竞赛答题卡.doc”指定位置。
（4）点击台灯之下的按钮也能改变台灯的状态，点击可以进行开关，截图保存两张效果图，并分别命名为“图4-8-打开灯”和“图4-9-关
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