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工业控制项目技术文件

第44届世界技能大赛山东省选拔赛

工业控制项目

技

术

文

件

第44届世界技能大赛山东省选拔赛组委会

2016年第44届世界技能大赛山东省选拔赛

工业控制项目技术文件

1.工业控制竞赛项目技术描述

工业控制项目技术文件以世界技能大赛工业控制技术文件（TD19）为依据，参照世界技能大赛有关标准。

1.1项目说明：

工业控制项目主要包含工业控制设备元件安装、工业控制自动化功能实现两部分。

内容主要有：

（1）电气设备元件、传感器元件、变频装置、自动化设备和控制核心部件的安装与调试；

（2）配置自动化控制核心硬件并编制相应的控制程序；

（3）电气控制电路原理图设计和功能改进；

（4）电气装置故障检测与定位。

1.1.1项目竞赛：

竞赛为实际操作技能竞赛，满分100分。

竞赛试题依据项目内容分为不同类型的3个大模块，每一个模块的设备选型参照世界技能大赛历届技术标准进行选择；

1.1.2竞赛时长：

竞赛总时长为9小时；

1.1.3应用范围：

本技术文件仅应用于2016年第44届世界技能大赛工业控制项目山东省选拔赛。

1.2竞赛能力要求

1.2.1安全文明生产与各类技术规范；

1.2.2电气安全操作规程；

1.2.3电气控制电路设计和功能改进；

1.2.4电气控制装置的故障检测和定位；

1.2.5现场工业控制器件的安装和电气联接；

1.2.6系统和各个单元硬件配置以及软件设计、功能调试；

1.2.7系统的故障诊断和排除。

1.2.8系统和各个单元的运行优化；

1.2.9仪器仪表的使用；

1.2.10工具合理选择与正确使用。

2.专家组、裁判员和选手

2.1技术专家组

技术专家组由大赛组委会遴选确认，竞赛的技术工作由技术专家组负责，原则上专家组长承担裁判长工作职责。

专家组成员可承担副裁判长工作职责，协助裁判长做好安全监督、数据录入、竞赛保密等技术工作。

技术专家组对于竞赛的所有技术问题具有最终解释权和决定权。

2.2裁判员

裁判员的条件及要求

（1）思想品德优秀，身体健康；

（2）具有相关专业技师以上职业资格或高级以上专业技术职务，且在行业内具有一定的影响力；

（3）裁判员应具有省级以上职业技能竞赛的命题及裁判工作经历；

（4）裁判员应能够借助工具读懂本专业的英文资料。

2.3选手

选手条件及要求

（1）1995年1月1日以后出生的人员；

（2）思想品德优秀，身心健康；

（3）具备扎实的基本功和相应的技能水平，具有较强的学习领悟能力、良好的身体素质、心理素质及应变能力等的综合素质；

（4）选手身体条件应能够适应工业控制操作要求，并具有长时间、高强度站立工作的能力。

3.竞赛命题要求

3.1竞赛内容

竞赛应包含以下三个大项内容。

其中第一大项又分为主项目操作和控制与调试两个方面。

具体安排如下：

项目1-1主项目操作：

参赛选手需要完成包括配电箱制作、电气设备安装、工业控制对象安装、电气连线、安全测试等操作内容。

项目1-2控制与调试：

主要完成控制核心硬件配置及控制程序编制，用于检测和调试PLC、HMI、VSD及工业控制对象的功能。

项目2电气控制电路原理图设计或功能改进：

要求选手使用给定的元器件，按照电气制图规范，在空白图纸上手绘设计或改进继电器逻辑控制的电路图。

要求使用符号准确，功能符合要求，并考虑设计的经济性和合理性。

项目3电气装置故障检测与定位：

选手根据大赛提供的准确资料，利用万用表、试电笔等基本工具仪表，对给定的模拟量控制电路和开关量控制电路进行测试和逻辑故障诊断，要求判定出电路中的故障，并进行定位，分辨出故障的类别。

3.2难度控制

（1）项目1-1检测安装尺寸和安装工艺时，只考虑呈现的外部尺寸测量和外观目视直观评价；

（2）项目1-2中，PLC编程符合IEC1131.3规范，一般难度使用以下指令进行编程（但不限于以下指令）（位操作指令–NO、NC、Transitional、Coils、Jumps、Calls、Sets、Resets；数学运算指令–ADD、SUBTRACT、MULTIPLY、DIVIDE；字操作指令–MOVE、COMPARE、BCD、AND、OR；基本功能指令–TIMERS、COUNTERS、REGISTERS）；HMI仅限于状态显示、参数修改和按钮控制；VSD限于数字信号、模拟信号和通信的基本控制；

（3）项目1-2中，竞赛现场提供SIMATICSTEP7ProfessionalV13、SIMATICWinCCComfort/AdvancedV13、SIMATICSTEP7PLCSIMV13、SINAMICSStartdriveV13软件，PLC编程使用的编程语言（如LAD、STL、FBD及GRAPH等）由选手自行选定；

（4）项目2中，设计电路原理图只涉及继电控制电路中的启动、停止、自保持、连锁（互锁）、顺序控制、集散控制、多地控制、延时控制等逻辑控制功能设计，不涉及电气驱动主电路及气动、液压回路的设计；

（5）项目3所使用的电气装置原理图提前一个月公开，在竞赛的前一天晚上由每个参赛队指导教师圈定5个故障点及设置方法上报给专家组组长，专家组组长汇总所有代表队的故障点后，在专家组成员监督下随机抽取其中的5个故障点作为当天的竞赛内容；

（6）项目3中每次选手只面对一个故障点，当该故障点被检查定位后，裁判员将该故障点修正，开始设置下一个故障点。

如果选手直接放弃某一个故障点的检查定位，裁判员直接进行修正，然后开始设置下一个故障点。

每一个故障点检测不限时，但是该项目总时长不能超过1小时。

如提前完成，不可进行其它项目操作。

故障可能存在的状态包括模拟量故障、短路、断路、定时器参数设置错误、热保护元件设置错误等，涵盖接线错误及运行过程中元件失效的可能性；

（7）项目3检测过程中可以通电观察故障现象，允许但是不建议带电检测和定位故障。

3.3竞赛试题模块根据竞赛的三大项内容，试题分为3个基本模块。

其中模块1又分为1-1和1-2两部分。

3.4各模块竞赛时长及地点如表-1所示

表-1竞赛时长及地点

模块序号

名称

时长

竞赛地点

1-1

主项目操作

4

模块1区

1-2

控制与调试

3

模块1区

2

电气控制电气原理图实际或功能改进

1

模块2区

3

电气装置故障检测与定位

1

模块3区

3.5竞赛样题在正式比赛前一个月公布（公布内容仅限模块1-1的考核内容、模块1-2的HMI的组态画面和PLC控制流程、模块3的电气原理图），在公布样题的基础上变更30%作为最终考题，变动范围主要为HMI画面组态及PLC控制流程。

4.竞赛评判方法

4.1评分流程

竞赛评分流程采用世界技能大赛的评分方法进行。

参赛选手在不少于2名裁判员的监督下进行设备功能演示。

主观评分由每一个参与评判的裁判员签字确认后提交给裁判长妥善保存。

（1）模块1-1评判在模块竞赛时间到后开始，模块1-1需要进行三个项目评判，分别为安装精度（尺寸、水平）评判、安装工艺评判、及系统安全评判；

（2）模块3评判在竞赛现场进行，依据选手实际操作及填写结果进行评定；

（3）模块2评判在模块竞赛时间到后开始评判，对选手的电路图进行功能评判；

（4）模块1-2评判在模块2结束后进行评判，评判时首先进行硬件手动模式测试，然后进行软件自动模式测试；

（5）所有的评判标准均为客观评价，不涉及主观评分点；

（6）专家组成员带领不少于两名裁判员对每位选手评分，评判结果以“Y”和“N”标记后记录在评分表上，裁判员负责对评判结果进行监督，评判结果无误后专家组成员和裁判员均在评判表上签字确认；

（7）评判结果由工作人员输入计算机，由计算机自动评判结果及排名；

（8）在完成模块1-1的评判后，该模块成绩立即封存，选手在进行模块1-2操作时，为了不影响模块1-2的功能验证，选手可以继续完成模块1-1内容，但不再进行模块1-1的评判；

（9）模块2按照竞赛时间，所有选手统一进行，模块3按照赛前抽签顺序在进行模块1-1过程中分批进行。

4.2各项目配分比例

工业控制着重基本技能，体现现代技术，以考核职业综合能力为目标，因此本次工业控制省级选拔赛题目中各个项目的配分比例如表-2所示：

表-2各项目的配分表

序号

名称

内容

配分

1

现场勘查

1．检查工作环境是否符合要求。

2．检查所给电气设备、相关配件、自动化设备、机电设备等。

3．确定配电箱开孔位置。

4．在竞赛平台上划定相应的基准线。

5

2

配电箱及墙面元件安装

1．按照要求对配电箱进行开孔和处理。

2．按照图纸确定元件的安装位置并固定。

3．按照图纸和给定公差安装管道、接线端子、元器件、配电箱接线。

4．按照给定的电气原理图安装线路。

35

3

测试、调试和安全

1．正确使用个人防护用品。

2．安全使用工具，保障自身和周围其他人的安全。

3．能够正确进行电气安全测试和操作。

4．安装设备不存在潜在的安全隐患。

5

4

手动功能测试

1．正确完成硬件选型和配置，完成网络组态。

2．正确设计PLC程序和触摸屏画面，完成手动控制功能，并向评估小组展示功能。

15

5

自动功能测试

正确设计PLC程序和触摸屏画面，完成自动控制功能，并向评估小组展示功能。

20

6

电气控制电路原理图设计及功能改进

1．根据要求设计或改进电路原理图。

2．符号符合标准要求，功能符合安全规范要求。

3．性能符合能源节约要求。

10

7

电气装置故障检测与定位

1．读图并分析电气装置控制柜的功能。

2．诊断故障位置并排除故障。

10

5.竞赛的基础设施

5.1竞赛场地

5.1.1竞赛工位：

每个工位占地约3m×6m，标明工位号，并配备竞赛平台1台、装配台1张（带台虎钳）、电脑桌1张、座椅1把、人字梯1套，编程计算机1台（安装了大赛所需的必要软件）；

5.1.2赛场每工位提供独立控制并带有漏电保护装置的380V三相五线、220V单相三线两种电压的交流电源（三相、单相电源分别控制），供电系统有必要的安全保护措施。

为保证大赛顺利进行，赛场须具有双电源保障。

5.2竞赛设备

5.2.1模块1竞赛设备

为了体现竞赛的公平性，竞赛设备选用符合世界技能大赛标准及要求的工业控制实训系统。

竞赛操作平台见图-1，布局示意图如图-2所示。

图-1竞赛操作平台

图-2竞赛设备布局示意图

墙面安装局部示意图如图-3所示

图-3墙面安装局部示意图

工作区具有相应的安全保护围栏，外形约3000×5000×1000mm；

模块1主要设备详细配置如表-3所示

表-3模块1主要设备配置表

序号

设备名称

品牌

主要功能和技术参数

单位

数量

备注

1

PLC主机

西门子

1、1个S7-1500CPU1516F-3PN/DP,1MB/5MB；

2、1个数字量输入模块，32DI；

3、1个数字量输出模块，32DQ；

4、1个模拟量输入模块，8AI；

5、1个模拟量输出模块，4AQ；

6、1个MMC存储卡，24MB；

7、4个40针前连接器；

8、1个电源模块，24V/8A。

套

1

2

IO/LINK远程控制系统

西门子

1、1个接口模块IM155-6PN；

2、1个底板模块，带两个RJ45接口；

3、2个DI模块，8*24VDC/0.5AHF；

4、2个DQ模块，8*24VDC/0.5AHF；

5、1个通讯模块，4*IO-LINK；

套

1

3

模拟量远程控制系统

西门子

1、2个模拟量输入模块，2通道U/I2-/4-线制高速型模块；

2、1个模拟量输出模块，2通道U/I高速型模块；

套

1

4

工业彩色触摸屏

西门子

1、1个15.4寸工业彩色精智面板TP1500

2、1个工业以太网TPXP接线RJ45/RJ45

套

1

5

G120PN标准变频驱动控制系统

西门子

1、G120PN标准变频驱动控制系统控制单元CU250-2PN

2、G120标准变频驱动控制系统SD卡512MB；

3、G120标准变频驱动控制系统智能操作面板；

4、G120标准变频驱动控制系统0.75KW功率单元PM240-2

套

1

6

工业以太网交换机系统

西门子

1个工业以太网交换机SCALANCEX208；

1个C-PLUG

套

1

7

稳压电源模块

西门子

稳压电源模块SITOP,

输入:

120/230VAC

输出:

24V/10AD

套

1

8

PROFIBUS连接器

西门子

DP接头,90度出线,带有PG接口

套

2

9

PROFIBUS电缆

西门子

SIMATICNET,PROFIBUS快速标准电缆GP,2芯

套

10

10

旗舰型工控机IPC3000Smart

西门子

旗舰型工控机IPC3000Smart5）带操作系统Windows7Ultimate.多语言（预装英语和中文），64位，SP1。

套

1

11

工控机配套显示器、键盘鼠标

24寸宽屏显示器、键盘鼠标

套

1

12

操作平台

含钢制型材支架、网孔板墙体（含2面网孔板墙体（每面2500×1580mm，成90度）和1面钢板墙体2500×600mm）

套

1

13

操作区域及围板

区域尺寸：

3000×5000×1000mm

套

1

14

台虎钳安装桌

1000*600*800mm（L*W*H）含台虎钳

套

1

15

工具柜

1120×750×1040mm多功能型工具柜

套

1

16

操作台

1500×750×800mm

套

1

17

单人操作员桌

560×450×850mm

个

1

18

操作员凳

方形凳

个

2

19

梯子

人字梯，1.5m

个

1

20

垃圾桶

圆形，15L

个

1

21

周转箱

530×365×270mm

个

1

22

CEE工业防水插头

CEE插头400V/16A5P插头

个

3

23

CEE工业防水插座

CEE壁式插座400V/16A5P插座

个

2

24

接地端子

16mm²

个

1

25

防护外罩

88×85×40mm

个

1

26

接线端子排

接线端子排，塑料

个

1

27

限位开关

SIRIUS行程开关-1NO/1NC缓动触头

个

5

28

限位开关

SIRIUS行程开关-1NO/1NC快速触头

个

2

29

按钮盒

1孔

个

4

30

按钮盒

2孔

个

4

31

按钮盒

3孔

个

1

32

指示灯

黄色24V

个

3

33

指示灯

白色24V

个

7

34

触头

1NO，螺钉端子

个

7

35

指示灯座

黄色24V

个

3

36

指示灯座

白色24V

个

7

37

按钮头

黑色两位旋钮开关，O-I；自锁触头

个

3

38

按钮头

黑色旋钮：

I-O-II；自锁触头

个

2

39

电位器

功率2W，阻值10K，允许阻值偏差5%，轴径6.35mm，旋转角度3600度

个

2

40

电位器旋钮

电位器旋钮

个

2

41

短管套

短管套

个

3

42

长管套

长管套

个

1

43

紧凑式控制柜1

800×600×250mm（L×W×H）

套

1

44

紧凑式控制柜2

500×410×250mm（L×W×H）

套

1

45

电缆密封套

M16x1.5

个

2

46

电缆密封套

M20x1.5

个

36

47

电缆密封套

M25x1.5

个

1

48

自锁螺母

M16x1.5

个

2

49

自锁螺母

M20x1.5

个

29

50

自锁螺母

M25x1.5

个

1

51

断路器

SZS001.8～2.5A

个

1

52

低压电机

电机类型：

1AV3082B低压鼠笼电机；IP55；

4极，FS80M；

0.55KW（50HZ）/0.63KW（60HZ）；

3AC50HZ230VD/400VY；

3AC60HZ460VY；IMB3。

台

2

53

接触器

AC-3，3KW/400V，1NC，DC24V

个

2

54

ProfiNet剥线工具

ProfiNet剥线工具

个

1

55

ProfiNetTP软电缆

GP2ⅹ2

米

30

56

ProfiNet连接器

180°（每包10个）

个

1

57

ProfiNet连接器

90°（每包1个）

个

2

58

接触器

24V直流线圈、380V主触点、1NO+1NC

个

2

59

安全型继电器

安全型继电器

个

1

60

3极主/急停开关

（IU=16，P/AC-23A）、电压为400V时功率为7.5KW；正面安装、旋转执行器（红/黄）、4孔安装

个

1

61

断路器

6KA3POLC13

个

1

62

断路器

6KA1+N-PB6

个

3

5.2.2模块3竞赛设备

模块3竞赛设备由两套故障设置模块组成（故障设置模块Ⅰ和故障设置模块Ⅱ），分别完成模拟量控制电路和开关量控制电路的故障设置和诊断，模块3主要设备配置见表-4。

表-4模块3主要设备配置表

序号

模块

设备名称

型号及规格

数量

单位

1

故障设置模块Ⅰ

实训台体

DLDS-3012AAF

800×750×1200mm（L×W×H）

1

套

传感器

至少包含流量、压力、温度、液位等

1

套

磁力泵

1

套

PLC控制器

1214C以太网通讯

1

套

模拟量扩展模块

模拟量输入输出

1

套

多功能储液器

透明亚克力

2

套

电动执行机构

电动阀门

1

套

2

故障设置模块Ⅱ

实训台体

DLDS-3012ADF

800×750×1200mm（L×W×H）

1

套

传感器感应模块

若干行程开关

1

套

按钮指示模块

由多个独立按钮及指示灯组成

1

套

电动机模块

由多台三相异步电动机组成

1

套

电路挂板

由多个接触器和继电器组成的电路

1

套

5.2.3耗材

根据竞赛需要，赛场提供耗材见表-5。

（数量根据竞赛试题确定）

表-5赛场提供耗材

序号

设备名称

主要功能和技术参数

单位

数量

1

导通型接线端子

4平方毫米，6.2毫米宽，灰色

个

9

2

接地端子

4平方毫米，6.2毫米宽，黄绿色

个

8

3

灰色端子盖

用于端子尺寸为4平方毫米的端子，有两个夹点

个

5

4

标记牌

用于4平方毫米端子的端子标记牌

个

1

5

接地端子

黄绿色，两个卡点，6平方毫米，8.2毫米宽

个

8

6

端子盖

用于6平方毫米端子的端子盖，灰色

个

2

7

导通型接线端子

2.5平方毫米，5.2毫米宽，灰色

个

50

8

接地端子

2.5平方毫米，5.2毫米宽，黄绿色，两个卡点

个

6

9

端子排终端固定件

可以贴标签，宽5.15mm，灰色

个

12

10

灰色端子盖

用于端子尺寸为2.5平方毫米的端子，宽2.2mm

个

14

11

2轴跳线器

网格，光栅尺寸为5.2mm，用于24V的跳线，颜色为西门子色

个

50

12

标记牌

用于2.5平方毫米端子的端子标记牌，标记内容为（1～10）

个

2

13

标记牌

用于2.5平方毫米端子的端子标记牌，标记内容为（11～20）

个

2

14

端子标签标牌

标签区域尺寸为20ⅹ8mm，高度可调节

个

6

15

蘑菇头型急停按钮

40mm，防误动，旋转式开关装置，红色，1NO+1NC，带塑料急停标签、英语铭文

个

1

16

平头按钮

1NO+1NC，黑色

个

1

17

旋钮开关

0-I自锁触头：

1N0ⅹ1NC

个

1

18

红色圆形塑料指示灯

带光滑镜片、集成的LED（UC24V）、螺钉端子

个

1

19

绿色圆形塑料指示灯

带光滑镜片、集成的LED（UC24V）、螺钉端子

个

1

20

黄色圆形塑料指示灯

带光滑镜片、集成的LED（UC24V）、螺钉端子

个

1

21

标签座

用于12.5×27mm的标签座及12.5×27mm标签

个

6

22

标签

12.5×27mm标签

个

6

23

UPS不间断电源

500VA/300W

个

1

24

插线板

公牛（BULL）GN-109K6位5米总控开关插座/插排/插线板

个

1

25

小电源箱

含西门子3P16A空气开关1个，西门子2P16A带漏电保护1个，3孔16A插座2个

个

1

26

塑料管

VR25

米

2

27

90°弯曲塑料管

VR25

个

3

28

塑料管夹

VR20

个

8

29

塑料管夹

VR25

个

15

30

壁式线槽

60×60

米

3

31

金属电缆桥架

60×100×3000mm

米

6

32

90°弯曲横向线槽电缆槽

h:

60mm

个

2

33

边缘保护

橡胶

米

1

34

壁式托架

Wallbrackets

个

20

35

大圆头螺栓与螺母

M6×16mm

个

48

36

金属垂直桥架

200×60mm

米

1.5

37

无螺纹金属管

M20

米

2

38

U型夹

16-22mm

个

10

39

U型夹

12-16mm

个

10

40

标签

银灰色22×22mm

个

15

41

连接管底座和盖板

B40×H60×L2000mm

米

6

42

钢导轨

TS35×7,51mm

米

2

43

标牌

12.5×27mm

个

6

44

尼龙扎带

100*3

个

50

45

塑料粘钉

不干胶（19×19mm）

个

10

46

绝缘套管

6mm²

个

20

47

绝缘套管

2.5mm²

个

50