1、2016年全國職業院校技能大賽現代電氣控制系統安裝與調試（總時間：240分鐘）工作任務書 場次號 工位號 注意事項一、本任務書共12頁，如出現缺頁、字跡不清等問題，請及時向裁判示意，進行任務書的更換。二、在完成工作任務的全過程中，嚴格遵守電氣安裝和電氣維修的安全操作規程。電氣安裝中，低壓電器安裝按電氣裝置安裝工程低壓電器施工及驗收規范（GB50254-96）驗收。三、不得擅自更改設備已有器件位置和線路，若現場設備安裝調試有疑問，須經設計人員（賽場評委）同意后方可修改。四、競賽過程中，參賽選手認定競賽設備的器件有故障，可提出更換，器件經現場裁判測定完好屬參賽選手誤判時，每次扣參賽隊3分；若因人為

2、操作損壞器件，酌情扣5-10分；后果嚴重者（如導致PLC、變頻器、伺服等燒壞），本次競賽成績計0分。五、所編PLC、觸摸屏等程序必須保存到計算機的“D: 場次號-工位號”文件夾下，場次號和工位號以現場抽簽為準。六、參賽選手在完成工作任務的過程中，不得在任何地方標注學校名稱、選手姓名等信息。七、比賽結束后，參賽選手需要將任務書以及現場發放的圖紙、資料、草稿紙等材料一并上交，不得帶離考場。請按要求在4個小時內完成以下工作任務：一、按“太陽能制冷系統控制要求”，設計電氣控制原理圖，制定相應的IO分配表，并按圖完成器件選型計算、器件安裝、電路連接（含主電路）和相關元件參數設置。二、按“太陽能制冷系統控

3、制要求”，編寫PLC程序及觸摸屏程序，完成后下載至設備PLC及觸摸屏，并調試該電氣控制系統達到控制要求。三、根據賽場設備上所提供的故障考核裝置，參考T68鏜床/X62W銑床電氣原理圖，排除機床電氣控制電路板上所設置的故障，使該電路能正常工作，同時完成維修工作票。本次工作任務請在YL-158GA1型現代電氣控制系統安裝與調試實訓考核裝置上完成，該裝置的結構介紹及使用方法請參考用戶說明書。太陽能制冷系統控制要求一、系統運行說明太陽能空調系統共由集熱系統和制冷系統兩部分組成，系統圖如如圖1和圖2所示。圖1、太陽能追蹤儀集熱系統：太陽能追蹤儀太陽能追蹤儀根據計算太陽軌跡，實現方向和仰角的調整，方向控制

4、裝置末端安裝編碼器，檢測實際角度是否達到要求，仰角控制由伺服電機控制精度。其中方向和仰角轉動的角度通過一定計算換算成實際行走的距離。制冷系統：溴化鋰制冷（循環制冷系統）該裝置除發生器是高壓環境，其他容器內均是低壓環境。由圖2 可知，通過集熱系統將光能轉換成熱能，被加熱的冷水在發生器里作為熱媒，使吸收器里合成的溴化鋰、水混合液分解，分別成為高壓氣態水和液態溴化鋰；液態溴化鋰由溶液泵被抽回吸收器，高壓氣態水進入冷凝器冷凝成低壓液態水（該過程模擬空調制冷吸收外界高溫濕氣）；通過冷凝產生的低壓液態水在進入管道和蒸發器之前開始吸收熱量，并且還吸收蒸發器中具有一定溫度的工業冷卻水，使低壓液態水轉換成低壓氣

5、態水（此過程循環泵不停的使低壓液態水轉換產出低壓氣態水）；最后低壓氣態水進入吸收器被溴化鋰大量吸收。圖2、溴化鋰制冷系統太陽能空調系統由以下電氣控制回路組成：循環泵由電機M1驅動【M1為雙速電機，需要考慮過載、聯鎖保護】。溶液泵由電機M2驅動【M2為三相異步電動機由變頻器進行多段速控制,變頻器參數設置為第一段速為15Hz，第二段速為30Hz，第三段速為45Hz，加速時間1.2秒,減速時間0.5秒三相異步電機，只進行單向正轉運行】。太陽板清洗由電機M3驅動【M3為三相異步電機，只進行單向正轉運行】。太陽板仰角由電機M4驅動【M4為伺服電機；伺服電機參數設置如下：伺服電機旋轉一周需要1600個脈沖

6、，太陽板仰角轉動一度電機運行兩圈】。太陽板方向由電機M4驅動【M5為步進電機；步進電機參數設置如下：步進電機旋轉一周需要1000個脈沖，太陽板方向轉動一度電機運行兩圈】。電動機旋轉以“順時針旋轉為正向,逆時針旋轉為反向”為準。二、控制系統設計要求1、本系統使用三臺PLC，網絡指定QCPU/S7-300/S7-1500為主站，2臺FX3U/S7-200Smart/S7-1200為從站，分別以CC_Link或工業以太網的形式組網。2、MCGS觸摸屏應連接到系統中主站PLC上（三菱系統中觸摸屏連接到QPLC的RS232端口；西門子系統中觸摸屏連接到S7-300/S7-1500的以太網端口，不允許連接

7、到交換機）。3、電機控制、I/O、HMI與PLC組合分配方案（其余自行定義）：方案電機三菱Q系列+FX3U系列方案西門子S7-300 +S7-200Smart方案西門子S7-1500 +S7-1200方案HMISB1、SB2、SB3Q00UCPUCPU314C-2PN/DPCPU 1511M1、M2、M3HL1、HL2FX3U-48MRS7-200Smart6ES7288-1SR40-0AA0CPU 1212C6ES7212-1BE40-0XB0M4、M5、SQ11、SQ13FX3U-48MTS7-200Smart6ES7288-1ST30-0AA0CPU 1212C6ES7212-1AE40

8、-0XB04、根據本控制要求設計電氣控制原理圖，根據所設計的電路圖連接電路，不允許借用機床考核單元電氣回路。參照所給定的圖紙格式把系統電氣原理圖以及各個PLC的I/O接線圖繪制在標準圖紙上，在“設計”欄中填入選手工位號，在“制圖”欄中填入PLC品牌型號。參照所給定的IO分配表格式，將編程中所用到的各個PLC的IO點以及主要的中間繼電器和存儲器填入IO分配表中。5、本次工作任務中用到的主要器件（如各個PLC和變頻器）已安裝好，部分線路也已經安裝好，選手不得擅自更改設備中已有器件的位置和線路。其余器件的安裝位置請自行定義。三、系統控制要求太陽能空調系統設備具備兩種工作模式，模式一：手動調試模式；模

9、式二：自動運行模式。設備上電后觸摸屏進入歡迎界面，觸摸界面任意位置，設備進入調試模式。1、調試模式設備進入手動調試模式后，觸摸屏出現調試畫面，調試畫面可參考圖3進行制作。通過按下選擇調試按鈕，選擇需要調試的電機，當前電機指示燈亮，觸摸屏提示信息變化為“當前調試電機為：電機”，按下SB1啟動按鈕，選中的電機將進行調試運行。每個電機調試完成后，對應的指示燈消失。圖3 手動調試界面示意圖（1）循環泵電動機M1調試過程按下SB1按鈕，M1電動機以低速運行4秒后停止，再次按下啟動按鈕SB1后，高速運行6秒，電機M1調試結束。電機M1調試過程中，HL1以亮2S滅1S的周期閃爍。（2）溶液泵電動機M2調試過

10、程按下啟動按鈕SB1后，電機M2以50Hz啟動，再按下SB1按鈕M2電動機35Hz運行，再按下SB1按鈕M2電動機25Hz運行，再按下SB1按鈕M2電動機15Hz運行，按下停止按鈕SB2，M2停止。M2電機調試過程中，HL1以亮1S滅2S的周期閃爍。（3）清洗電機M3調試過程按下SB1按鈕，電機M3啟動，3秒后M1停止，再3秒后又自動啟動，按此周期反復運行，可隨時按下SB2停止。M3電機調試過程中，HL1長亮。（4）太陽能板仰角轉動（伺服電機）M4調試過程仰角轉動電機（伺服電機）不需要安裝在絲杠裝置上。伺服電機開始調試前，首先在觸摸屏中設定步進電機的速度之后（速度范圍應在60-150r/min

11、之間），按下啟動按鈕SB1，伺服電機M4以正轉5s-停2s-反轉5s-停2s的周期一直運行，按下停止按鈕SB2，M4停止。M4電機調試過程中，HL2以亮2S滅1S的周期閃爍。（5）太陽能板方向轉動（步進電機）M5調試過程初始狀態斷電手動調節回原點SQ11，伺服電機開始調試前，首先在觸摸屏中設定步進電機的速度之后（速度范圍應在60-150r/min之間），按下啟動按鈕SB1， M5以8mm/s的速度帶動滑塊向左移動，當SQ13檢測到信號時，M2停止旋轉，停2秒后， M5以12mm/s的速度反轉帶動滑塊右移，當運行到絲杠10cm處停止，停止旋轉，停2秒后，又以8mm/s的速度向右移動至原點SQ11

12、后，電機M5停止，至此電機M5調試結束。M5電機調試過程中，HL2以2Hz閃爍。所有電機（M1M5）調試完成后按下SB3，系統將切換進入到自動運行模式。在未進入自動運行模式時，單臺電機可以反復調試。圖4 方向移動電機結構示意圖2、自動運行模式切換進入到自動運行模式后，觸摸屏自動進入運行模式畫面，出現“自動運行模式”字樣，畫面可參考圖5進行設計。畫面要求： 圖5 自動運行參考界面太陽能空調工藝流程與控制要求：（1）系統初始化狀態初始上電之前，先將絲杠滑臺調制SQ11處，模擬方向的初始位置。（2）運行操作 集熱系統圖6 地理位置示意圖如圖6五角星（）區域是我們所在的地理位置，根據太陽運動軌跡計算伺

13、服和步進電機應轉動的角度。太陽板仰角轉動一度伺服電機運行兩圈，太陽板方向轉動一度步進電機運行一圈。現給定3處地址信息和對應的不同時間，根據提供信息算出步進和伺服電機應轉動的圈數，并在觸摸屏上顯示對應電機應轉動的角度，觸摸屏制作可以參考下圖8。方位角（方向）：=arcsin (sintcos/cos)高度角（仰角）：=arcsin（sinsin+sincoscost）式中：當地緯度；：太陽赤緯角；以9月21日，該天赤緯角是0t：太陽時角；t=15 (當地時間-12)。以12點為例，該點太陽時角是0（t值為每小時應轉動的角度，為了看出效果在程序中要求電機每5秒就轉動一次該角度）。上海緯度：120；

14、7月1日赤緯角：20；當地時間：14時黑龍江緯度：45；8月14日赤緯角：15；當地時間：10時三亞緯度：18；12月6日赤緯角：-20；當地時間：16時制冷系統 觸摸屏上按下啟動按鈕，集熱系統和制冷系統分別運行，各不干擾；集熱系統按照要求運行，制冷系統運行流程：等待外部溫度傳感器檢測外部環境溫度達到20及以上（檢測接入溫控儀的鉑電阻溫度），開啟清洗電機沖刷太陽能電池板，運行10s后停止。當發生器內的溫度達到30（檢測接入溫控儀的鉑電阻溫度），溶液泵啟動（溶液泵的運行情況由吸收器內的遠傳壓力表信號決定，壓力表信號由模擬電壓提供，10V對應最高速，2V對應停止）；等待8s后，蒸發器內的循環泵運行（循環泵的運行情況由蒸發器內的遠傳壓力表信號決定，壓力表信號由同一個模擬電壓提供，5V-10對應低速，5V以下對應高速）。