開封市第二屆職業技能大賽

工業4.0(世賽選拔）項目

技

術

工

作

文

件

開封市第二屆職業技能大賽組委會

2024年2月

目錄

一、技術描述...............................................1

（一）項目概要........................................1

（二）基本知識與能力要求..............................1

二、試題及評分標準.........................................7

（一）試題............................................7

（二）比賽時間及試題具體內容.........................10

（三）評判標準.......................................10

三、競賽細則..............................................11

（一）競賽流程及時間安排.............................11

（二）參賽選手.......................................12

（三）裁判人員.......................................12

（四）工作人員.......................................13

（五）問題或爭議處理.................................13

（六）項目特別規定...................................14

四、競賽場地、實施設備安排...........................15

（一）賽場規格要求...................................15

（二）場地布局圖.....................................15

五、安全、健康要求......................................18

（一）選手禁止攜帶易燃易爆物品.......................18

（二）賽場必須留有安全通道...........................18

（三）醫護人員藥品的配備.............................18

（四）賽場安全.......................................19

一、技術描述

（一）項目概要

新一代信息技術與制造業的深度融合，將使制造模式、生產

組織方式和產業形態發生著深刻變革，昭示著第四次工業革命（工

業4.0）即將來臨?？v向集成和網絡化制造、價值網絡的橫向集成

和跨越整個價值鏈的端到端的集成，出現了產品個性化定制、網

絡化協同制造和遠程運維等新模式，極大提高了生產效率，降低

運營成本，縮短產品研發周期，降低產品不良品率和單位產值能

耗。

工業4.0將對勞動力的結構產生影響，從業人員的技能要求

發生著極大的變化。工業4.0是系統的系統（Systemofsystems），

只有既懂機械自動化，又懂網絡通信和工業軟件的系統的綜合型

技能人才，才能滿足未來基于信息物理融合的工作環境。

工業4.0項目通過將現場生產設備和加工對象等制造資源的

互聯互通，并實現與制造執行系統和系統仿真軟件的縱向集成，

高效、柔性安全地完成產品個性化定制。

（二）基本知識與能力要求

選手能力要求包括：工作的組織與管理；交流與人際溝通；

設計、裝配和調試；軟件設計和實現；網絡和網絡安全；測試、

維護和故障查找；說明見下表所示。

相關要求權重比例（%）

1工作的組織與管理5%

個人需要了解和理解：

理論

—集成自動化生產的原則和參數

1

—他們在集成自動化生產中的特定角色

—項目管理的原則、應用、責任和技術

—廣泛而具體的安全工作實踐的原則和應用

—設備、設施和材料的用途、使用、保養和維護

—組織、控制和管理工作及其結果的原則和方法

—他們在分配的角色，項目和任務方面的個人優勢和

局限性

個人應能夠：

—建立并保持安全、清潔和高效的工作區域

—保持適當的準備狀態，有效地接收信息，安排和處

理請求和任務

—根據制造商的說明和公認的良好做法，訂購、選擇、

使用和保養所有設備、設施和材料

—小心謹慎地進行操作，并考慮安全、成本、效率和

實操

環境

—在個人權限范圍內，通過合理的流程監控進度，修

訂工作計劃

—完成任務，并將工作區恢復到準備狀態以備后續使

用

—作為持續專業發展的一部分，反思并審查他們的個

人表現。

2交流與人際溝通5%

個人需要了解和理解：

—他們的個人優勢和局限

—感知和意識

—與其他人交流

—作為同事，領導者，學習者或助理工作

—溝通原則和有目的的社會學習理論

—正式和非正式，直接和間接地與團隊成員、經理和

客戶溝通

—角色所需的技術語言

—電子和電子通信的標準和協議網絡空間

—紙質文檔和電子文檔的閱讀和整理

個人應能夠：實操

2

—接收任務，確定其重點，并提出問題以便澄清和確

認

—以所有可用格式閱讀，解釋和提取給定文檔中的技

術數據和說明

—與相關其他人討論并計劃任務的復雜、重疊要素

—使用具有效率和有效性的方法，以口頭、書面和電

子方式進行溝通

—以所需格式制定工作進度、遇到的問題和工作方法

的報告

—向其他人提供反饋和支持

—審查團隊的表現，自己的貢獻，以及個人和集體學

習要點。

3設計、裝配和調試40%

個人需要了解和理解：

—工程科學和技術在虛擬及真實設計、生產、服務中

的實際應用

—將本地/人工智能與更廣泛的通信能力相集成的原

理論

則和方向

—原則和應用、設計、裝配、連通性和試運行，滿足

網絡物理要求的硬件和外圍設備

—數據收集、存儲、網絡和使用的原則和應用。

個人應能夠：

—按照給定的網絡物理系統參數設計系統，系統用于

生產任務的自動化和通信

—根據設計方案進行測試和實施

—組裝機器和設備

—應用傳感器技術、通信技術及相關設備實現運動控

實操

制、過程控制和網絡控制

—根據設計的預期要求來測試電氣、電子、機械集成

系統和設備的性能

—數據采集、聯網、交換和使用，將其用于系統集成

—調試系統

—創建和維護項目文件。

4軟件設計和實現10%

3

個人需要了解和理解：

—數學及應用

—電子學的原理及應用

理論

—計算機能力

—計算機硬件和軟件及應用

—人機通訊的原理和應用。

個人應能夠：

—編寫、分析、審查和調整程序

—通過適當的修改來糾正錯誤，重新檢查生成的結果

—執行或直接修訂、修復或擴展現有計劃，以提高運實操

營效率或適應新要求

—編寫、更新和維護計算機程序或軟件包以處理特定

工作，如存儲或檢索數據、控制其他設備等

5網絡和網絡安全10%

個人需要了解和理解：

—組織遭受信息安全破壞的漏洞的規模和性質

—惡意攻擊的趨勢、性質和意圖

—人為和系統性的數據泄露的性質和原因

—建立和維護最高程度的信息安全和數據完整性的原

則和方法

—解決輕微（漏洞）入侵行為的原則和方法理論

—設計和實施問題恢復計劃的原則

—開發環境軟件

—網絡協議和拓撲

—網絡檢測軟件

—傳輸安全和病毒防護軟件

—網絡平臺開發軟件。

個人應能夠：

—設計并實現網絡協議和拓撲結構

—制定計劃，以保護計算機文件免遭意外或未經授權

的修改、破壞或泄露，并滿足緊急數據處理需求實操

—監視計算機病毒，以確定隨時更新病毒防護系統

—加密數據傳輸和建立防火墻，以在傳輸過程中隱藏

機密信息，并防止受污染的數字傳輸

4

—進行風險評估，并對數據處理系統進行測試，以確

保數據處理和安全措施的安全運行

—修改計算機安全文件以合并新軟件、更正錯誤或更

改個人訪問狀態

—監控數據文件的使用并規范對保護信息的訪問

—審查違反安全原則的行為并采取措施防范其再次發

生

—記錄計算機安全措施和緊急措施

—培訓用戶并提升安全意識，確保系統安全，提高服

務器和網絡效率。

6測試、維護和故障查找15%

個人需要了解和理解：

—智能維護的原理和應用，基于數據啟用狀態監測、

數據分析和相互關系、預測性維護、移動維護

—使用增強現實和其他新興技術和工具理論

—使用仿真模型，重新配置和虛擬化

—操作參數/過程數據

—設計方案、制定決策的原則和方法

個人應能夠：

—識別需要應用智能維護的生產系統零件

—建立零件操作的參數

—在適當的數據點或移動設備上使用訪問工具

—監控每個零件的狀況，需要時使用增強現實或其他

工具實操

—與相關人員討論并檢查調查結果

—通過審查行動方案和安排，以進行預防性或預測性

維護

—采取可用的技術和措施進行維護，同時最大限度地

減少對生產的干擾。

7增強和優化10%

個人需要了解和理解：

—智能生產系統可增強的潛力；

理論

—在生產中實現更大的靈活性和個性化；

—縮短生產中的反應和響應時間；

5

—減少生產中的時間和成本；

—收集、分享和使用信息以進行持續增強；

—識別、分析和尋求加強能力的機會的原則和方法；

—增加數據存儲和交換的影響；

—成本效益分析的原則和方法；

—工作組織和勞動力規劃與發展的原則和方法。

個人應能夠：

—通過消除浪費和消費來降低成本；

—生產過剩、庫存和存儲、過度和不必要的工藝、質

量低劣；

—傳輸和移動、等待的時間；

實操

—分析并推薦使用優化的方法；

—仿真、原型設計、數字陰影/雙胞胎；

—關注以下相關趨勢；

—橫向和縱向一體化、使用云技術；

—確定優化的成本效益影響，包括財務和人力。

8分析、評估和報告5%

個人需要了解和理解：

—應用批判性思維的原理和復雜問題的解決；

—自我監測設備和工具的用途和可用性；

—基于技術和工具創建和使用績效分析模型處理下列

數據，包括設計要求或規范、數值和可量化的參數、

數據要求、約束和變量、備選方案；

理論

—如何概念化、定義和評估提交給他們的問題，并為

解決方案提出建議；

—用于不同目的的報告的內容、結構和表達；

—管理人員、同行和客戶進行演示/陳述的原則和應

用；

—成本效益分析，用于推薦替代之前方案。

個人應能夠：

—考慮系統和子系統設計中的監測、審查和評估要求；

—在可行的范圍內優化自我監測設備和工具的使用；實操

—設計并應用適當的模型，以監控和評估與規范相關

的性能；

6

—預期反饋和報告請求，并在數據合理的基礎上做出

相應準備；

—為日常和例外情況報告準備適當格式的報告；

—根據特定群體和個人定制的演示文稿；

—保持對新的可能性和改進方案的認識，在投資回報

的基礎上提出建議

二、試題及評分標準

（一）試題

1.競賽方式

本賽項為雙人賽項，選手通過給予的模塊案例描述，在規定

時間內，利用提供的設備，完成規定的任務和整體的過程。工作

過程中允許使用自己攜帶準備的工具、儀器，以及現場準備的已

知設備、電子資料、操作臺、組件、零件、耗材等。

模塊A：工業4.0系統搭建與調試

模塊B：工業組網與網絡安全

模塊C：數字孿生技術應用

模塊D：生產系統運維管理與優化

7

2.競賽模塊

操作比賽包含以下4個模塊,各模塊具體內容如下：

模塊A：工業4.0系統搭建與調試

需要選手根據比賽現場提供的資料、組件、零件對已知單站

進行安裝、編程、調試及運行。工作過程中允許使用自己攜帶準

備的工具、儀器，以及現場準備的已知設備、電子資料、操作臺、

組件、零件、耗材等。

考核范圍涵蓋：機械設備的組裝與調整、系統的連接、PLC

技術、傳感器技術、RFID技術、IO-LINK技術、驅動技術、HMI

人機界面開發、系統調試及運行等。

模塊B：工業組網與網絡安全

根據任務書中的要求對設備進行設置和組網，通過數據加密、

防火墻設置、權限控制等技術，保護生產網絡、辦公網絡、計算

機系統的安全，免遭意外或未經授權的修改、破壞或泄露，并滿

足緊急數據處理需求。

考核范圍涵蓋：系統組網、網絡設備的基礎配置、用戶管理、

防火墻、NAT、Routing、VPN、通訊協議、網絡連接測試等。

模塊C：數字孿生技術應用

根據任務書中的要求，在任務A的基礎上，完成模型的整體

布局，對硬件部件及運動部件進行定義與設置，完成信號的設置，

建立PLC與模型之間的通訊連接，實現實際產線與虛擬產線之間

的虛實同步。

8

考核范圍涵蓋：模型的移動與組裝、運動部件的定義與設置、

物料流的定義、信號設置、模型與PLC連接及通訊設置、PLC編程

控制模型運動、整體工藝流程虛擬調試、通過自動化程序控制循

環生產的工時等。

模塊D：生產系統運維管理與優化

根據任務書中的要求使用MES軟件對系統進行控制，同時實

現產品生產能耗監測，并提供數據分析報告；獲取系統操作、物

料配置、訂單下發、生產線運行數據記錄。

考核范圍涵蓋：MES操作、能源管理系統的操作、數據采集、

PLC技術等。

3.試題命制的辦法、基本流程及公布方式

（1）試題命制的辦法

競賽題目依托第二屆全國技能大賽的競賽范圍確定初稿，內

容按照規定予以正式公布，公布內容包括全部確定的競賽題目。

賽前裁判組會議，對競賽題目進行必要的修改，但不超過30%。

（2）基本流程

命題流程按照開封市第二屆職業技能大賽組委會要求的命題

方式進行，由大賽組委會指定專家進行題目的設計與制作，賽前

由技術工作組結合承辦地物料準備情況命制樣題并公布，按照大

賽組委會統一安排進行比賽。

（3）公布方式

公開內容包括：樣題、物料清單（參照附件3）。

9

（二）比賽時間及試題具體內容

1．比賽時間安排

比賽一共兩天，考核場景分別是：模塊A工業4.0系統搭建與

調試；模塊B工業組網與網絡安全；模塊C數字孿生技術應用；模

塊D生產系統運維管理與優化。

模塊編號模塊名稱比賽時間分數

模塊A工業4.0系統搭建與調試50

模塊B工業組網與網絡安全10

C1

5h

模塊C數字孿生技術應用30

模塊D生產系統運維管理與優化10

合計5h100

2.試題

競賽測試項目具體內容及評分框架詳見附件2。

（三）評判標準

1.分數權重

工業4.0項目采用測量和評價兩種評分。

（1）評價分（主觀）

評價評分打分方式：3名裁判為一組，各自單獨評分，計算出

平均權重分，除以每組裁判人數后再乘以該子項的分值計算出實

際得分。裁判相互間分差必須小于等于1分，否則需要給出確切

理由并在小組長或裁判長的監督下進行調分。

權重分值要求描述

0各方面均低于行業標準，包括“沒做”

10

1達到行業標準

2達到行業標準，且某些方面超過標準

3達到行業期待的優秀水平

（2）測量分（客觀）

具體評分方式如下：評分過程由評分裁判（3人及以上）構成，

每個組所有裁判一起商議，對選手在該項中的實際得分達成一致

后最終只給出一個分值，達到要求為“滿分”，達不到要求為“0”

分。

2.評判方法

本項目采用結果評分，中間過程不評分。各模塊均為單獨模

塊進行評分，評分采用紙質版評分表，所有裁判完成工作簽名后，

由承辦方指定專人輸入電腦系統進行統計。

3.成績并列

當選手的總成績相同導致名次排名出現并列時，將按照A、C、

B、D次序的模塊分值高低決定，選手的最終排名名次（優先級在

前的模塊得分高的選手排名靠前）。

三、競賽細則

（一）競賽流程及時間安排

本賽項的競賽將在1個競賽日內分兩場次完成。為保證公平，

所有選手在競賽日當天開賽前共同到達賽場，抽取比賽場次，抽

到第2場次比賽的選手需在選手休息區等待，直至第2場比賽檢

錄。

競賽流程為：檢錄→抽取場次→第2場選手到休息區→第1

11

場選手做比賽準備→第1場臺位抽取→分發任務書（賽題）→完

成競賽內容→第1場選手離場→第2場選手做比賽準備→第2場

臺位抽取→分發任務書（賽題）→完成競賽內容→結束。

競賽時間安排如下：

日期時間工作內容參與人員

選手抽取場次

第1場選手檢錄、入場

參賽選手、裁判組、場地主任、

賽前準備、抽號

上午監督仲裁組

第1場競賽

第1場評分

C1

午餐后勤保障組

第2場選手檢錄、入場

賽前準備、抽號參賽選手、裁判組、場地主任、

下午

第2場競賽監督仲裁組

第2場評分

注：以上競賽日程僅供參考。競賽開始前或將根據實際情況

做適當調整，以競賽現場公布的時間要求為準。

（二）參賽選手

參賽選手應為2001年1月1日以后出生，具有開封市戶籍或

在豫工作學習滿1年以上的人員，可按屬地原則報名參賽。

（三）裁判人員

包括各項目裁判組全體成員。

1.裁判長

裁判長由省組委會技術工作組遴選確定。秉承公平公正原則

做好相應溝通協調、落實競賽各項技術工作、不參與參賽選手評

判工作。做好本項目裁判員（含裁判長助理）的賽前培訓和本項

12

目賽前技術交流，組織本項目開展賽后技術總結和技術點評。

2.裁判長助理

協助裁判長做好各項競賽組織實施工作、不參與參賽選手評

判工作。

3.裁判員

裁判員由各代表隊擇優推薦，每個參賽項目限推薦1名裁判

員。經省組委會技術工作組審核確定后承擔裁判員執裁工作。全

部裁判工作均采取回避制度，裁判員不對來自同一參賽隊的選手

進行評判。如裁判員人數不能滿足工作需要，由項目裁判長在賽

前提出增加裁判員人選申請，由省組委會技術工作組遴選確定后

增補。

裁判員服從裁判長工作安排，認真做好本職工作；熟練掌握

競賽技術規則，參加賽前培訓和技術討論；對有爭議的問題提出

客觀、公正、合理的意見和建議；公平公正執裁，不徇私舞弊；

堅守崗位，嚴格遵守執裁時間安排，保證執裁工作正常進行。

（四）工作人員

包括技術支持人員、錄分員及賽務保障人員等。按照大賽統

一要求，在裁判長領導下做好相應的競賽保障工作。

（五）問題或爭議處理

對競賽期間出現的問題或爭議按以下程序解決：

1.競賽項目內解決。參賽選手、裁判員發現競賽過程中存在

問題或爭議，應向項目裁判長反映。項目裁判長依據相關規定處

13

理或組織比賽現場裁判員研究解決。最終處理意見應及時告知意

見反映人，并填寫《開封市第二屆職業技能大賽問題或爭議處理

記錄表》。

2.監督仲裁組解決。對項目內處理結果有異議的，在規定時

間內，各參賽隊領隊可向監督仲裁組出具署名的書面反映材料并

舉證。

（六）項目特別規定

1.參賽選手、裁判不能在賽場區域使用個人相機和視頻拍攝

設備；

2.參賽選手不能攜帶及使用自己的U盤、紙張；

3.比賽試題和現場使用的紙張均不能帶到賽場區域外；

4.裁判不能攜帶個人筆記本電腦、平板電腦和手機進入賽場；

5.參賽選手在賽前需將自己攜帶的競賽所需物品帶到為選手

準備的固定區域內并完全打開接受檢查，凡是不符合安全規范的

工具將會被禁止攜帶和使用，不得將個人的工具、設備等帶入及

帶出比賽區域；

6.選手自帶的物品及手機比賽前一律放到賽場為選手準備的

儲物箱內；

7.比賽期間因為斷電導致程序丟失，不會另外加時；

8.在競賽過程中如發現問題（設備故障等），選手應立即向

現場裁判反映。得到同意后，選手退出到工作區外等候，等待故

障處理完后方可繼續比賽。如屬于設備故障，補時時間為從選手

14

示意到故障處理結束這段時間。若不屬于設備問題，則不補時；

9.比賽結束鈴聲響起以后，選手應立即停止工作，經過提示

或警告仍不改正者，將取消該選手的本次競賽成績，禁止該選手

繼續比賽。

10.選手如果違反有關約定，比賽成績將以零分計算（裁判長

允許的例外）。

四、競賽場地、實施設備安排

（一）賽場規格要求

1．競賽工位：每個工位占地15平方米（3m×5m），標明工

位號，并配備工作臺2張、座椅2把、垃圾桶1個、接線板2個。

賽場每個工位提供獨立控制并帶有漏電保護裝置的電氣控制箱1

個，配380V三相交流電源最小5A輸出（四個5P插座）和220V交

流電源（2個單相13/1814/18插座）。提供氣源壓力為0.6～

1.0Mpa的6mm快插接口一個。

2．現場討論區：在比賽場地內設有現場討論區，為裁判和選

手提供休息及開放式討論與交流。討論區內設有投影儀及桌椅。

以6個參賽隊為例競賽工位及現場討論區如下圖所示。賽場總面

積：90平方米。場地布局圖僅供參考。競賽開始前或將根據實際

情況做適當調整，以競賽現場實際擺放情況為準。

（二）場地布局圖

15

場地布局圖

（三）基礎設施清單

根據競賽舉辦地的情況，賽場使用的設備和耗材可能與技術

文件可能有少量出入。

1.競賽設備及要求（詳見附表3）

序號名稱品牌單套數量

1工業4.0競賽平臺肯拓CTATC-I4.0-03J1

2終端編程單元電腦3

2.建議選手自備的設備、工具以及材料清單表

16

序號名稱技術規格數量

1工具箱/工具車工具箱/工具車1套

2內六角扳手內六角扳手1套

3外六角扳手（套筒）外六角扳手（套筒）1套

4活動扳手活動扳手（開口不小于25mm）1把

5氣管鉗氣管鉗1把

6尖嘴鉗尖嘴鉗1把

7剝線鉗剝線鉗1把

8壓線鉗壓線鉗（針型、O型）1套

9網線鉗RJ45壓線鉗4P/8P1把

10網線測試儀屏蔽網線測試4P/8P1把

11游標卡尺刻度0-200mm1把

12高度尺刻度0-300mm1把

13卷尺5m1把

14鑷子鑷子1把

15電纜剝皮器電纜剝皮器1把

16水口鉗水口鉗1把

17一字螺絲刀一字螺絲刀1套

18十字螺絲刀十字螺絲刀1套

19鋼板尺鋼板尺1把

20水平尺水平尺（精度±0.1°）1把

21電工膠布電工膠布1把

22地毯膠、地墊地毯膠、地墊1套

23剪刀剪刀1把

24萬用表數字1把

25書寫工具鋼筆或水筆/HB鉛筆/三角尺/橡皮/鉛1把

筆刀

26收納盒收納盒1套

27腰包、腕帶腰包、腕帶1個

17

設備和物品驗收：裁判組在賽前確認設備和物品是否符合要

求；確認設備和物品數量是否正確；確認比賽設備和物品的功能

和性能是否可以滿足比賽的需要；以及是否可以及時更換不符合

要求的材料；應急預案準備（含備用設備、突發事件應急預案等）。

選手無自備的設備和工具要求，決賽場地禁止自帶使用的設

備和材料。

賽場禁止攜帶物品清單

序號設備和材料名稱

1手機等通信設備

2移動存儲設備

3任何與競賽內容相關的物品和資料

五、安全、健康要求

競賽的安全目標——事故為零。

（一）選手禁止攜帶易燃易爆物品

1.參賽選手嚴禁在賽場區域內吸煙和私自動用明火，嚴禁攜

帶易燃易爆物品。

2.禁止選手及所有參加賽事的人員攜帶任何有毒有害物品進

入競賽現場。

（二）賽場必須留有安全通道

必須配備滅火設備。賽場應具備良好的通風、照明和操作空

間的條件。做好競賽安全、健康和公共衛生及突發事件預防與應

急處理等工作。

（三）醫護人員藥品的配備

18

競賽現場必須配備必要的醫務人員藥品。

（四）賽場安全

1.競賽組委會須檢查、消除賽場中存在的安全隱患，做好各

種可能出現的突發事件預案。

2.競賽過程中，賽場內的工作人員有責任對選手的操作安全

進行監護，發現問題及時制止，避免發生人身或設備安全事故。

3.競賽過程中，裁判及工作人員有責任對選手使用的設備安

全進行監護，發現問題及時制止，避免發生設備損壞。

19

附件2

開封市第二屆職業技能大賽

工業4.0（世賽選拔）項目

樣

題

開封市第二屆職業技能大賽組委會

2024年2月

20

模塊A硬件安裝及程序設計

技術描述

某制造企業購買了一臺鉆孔工作站，對鉆孔工作站進行了設備更

新，需要根據企業的業務要求，完成鉆孔工作站的安裝、編程和調試

工作。鉆孔工作站由傳送帶模塊、移栽機模塊、裝配模塊、鉆孔模塊、

稱重模塊和噴碼模塊等組成，可完成工件的裝配、鉆孔、稱重、噴碼

等工藝生產。鉆孔工作站的平面布局示意如圖1-1所示。

圖1-1鉆孔單元平面示意圖

鉆孔工作站待生產工件包括杯蓋和杯體兩種，在托盤位置4完成

裝配，在托盤位置6完成鉆孔，在托盤位置6完成稱重，成品運送至

托盤位置3。產品類型的工藝如表1-1所示。

表1-1產品類型及工藝要求

生產工藝代加工物料裝配工藝鉆孔工藝

21

PS01黑杯體黑杯蓋√√

PS02黑杯體灰杯蓋√√

PS03紅杯體黑杯蓋√√

PS04紅杯體灰杯蓋√√

其中裝配工藝需要確定裝配參數，鉆孔工藝需要確定鉆孔參數，

系統才能運行。其中鉆孔時間為鉆孔模塊升降氣缸下降到位后開始計

時；裝配時間為裝配模塊升降缸離開上限位后延時1秒開始計時。托

盤及托盤編碼標識見圖1-2所示。

圖1-2托盤及托盤標識

工作類別實物樣圖工件類別實物樣圖

黑色杯體黑色杯蓋

紅色杯體灰色杯蓋

移栽機輸送機構有5個位置，分別是原點位置、安全位置、托盤

位置4、托盤位置6、交接位。其位置示意圖及參考位置見表1-2所

22

示。

表1-2移栽機輸送機構位置名稱與說明

原點位置移栽機在原點位置

安全位置移栽機負方向距離原點約20mm位置

托盤位置4移栽機負方向距離原點約80mm位置

托盤位置6移栽機負方向距離原點約330mm位置

交接位移栽機正方向距離原點約80mm位置

特別提醒：

請選手注意保存項目文件，由于任何原因造成的選手程序或軟件

成果丟失和損壞，后果由選手自行承擔，選手上電調試前需要確認設

備符合安全用電條件，比賽結束選手離開工位需關閉設備電源、氣源，

清除設備上的所有工件。

詳細任務描述如下：

任務1設備安裝

1、請將表1-3中的模塊完成裝配，并滿足安裝工藝規范，模塊的安

裝要求如下：

（1）傳送帶模塊、鉆孔模塊、稱重模塊、噴碼模塊、IO-LINK主

站安裝固定在設備工作臺面上。

（2）移載機模塊：調整移載機L型定位支架，并將此模塊安裝固定

在設備工作臺面上。

（3）裝配模塊：安裝傳感器，連接信號線，并將此模塊安裝固定在

23

設備工作臺面上。

表1-3模塊參考圖片

模塊

序號模塊參考圖片

名稱

傳送

1帶模

塊

移栽

2機模

塊

裝配

3

模塊

24

鉆孔

4

模塊

稱重

5

模塊

噴碼

6

模塊

IO-LI

NK主

7

站模

塊

25

2、調整傳送帶模塊、移載機模塊、裝配模塊、鉆孔模塊、稱重模塊、

噴碼模塊的傳感器和執行機構的安裝位置。

3、各模塊安裝后，在運行過程中要求不能發生碰撞。

4、安裝需遵照專業技術規范。

任務2電路和氣路連接

1、根據氣路圖完成氣管的連接。

2、給交換機SW1、SW2、SW3、氣能測量表供電，保證設備正常工

作。

3、給IO-LINK主站進行電源、信號和網絡的連接，保證模塊正常

工作。

4、連接需要遵照專業技術規范。

5、各模塊的電路和氣路連接要求：

（1）傳送帶模塊：連接電纜、氣管。

（2）移載機模塊：連接電纜、氣管。

（3）裝配模塊：連接電纜、氣管。

（4）鉆孔模塊：連接電纜、氣管。

（5）稱重模塊：連接電纜、氣管。

（6）噴碼模塊：連接電纜。

表1-4I/O分配表

26

名稱連接模塊參考地址描述

I250+0.0托盤位置1檢測信號

S7-1500I250+0.1減速信號

傳送帶

CPU1516-3I250+0.6托盤位置3檢測信號

模塊

PN/DPI250+1.3托盤槽1物料檢測信號

I250+1.4托盤槽2物料檢測信號

I250+0.7阻擋氣缸擋件位置信號

I250+1.0阻擋氣缸通過位置信號

傳送帶I250+1.1頂升氣缸上限位信號

S7-1500

頂升氣I250+1.2頂升氣缸下限位信號

CPU1516-3

缸及阻Q250+0.2阻擋氣缸擋件

PN/DP

擋氣缸Q250+0.0頂升氣缸上升

Q250+0.1頂升氣缸下降

Q250+0.3分隔氣缸下降

I500+0.0SB1

通信連接到I500+0.1SB2

倍加福I500+0.2SB3

觸摸屏

IO-LINK主I500+0.3SA1-R(右側）

及主令

站（巴魯夫I500+0.4SA1-R(左側）

模塊

10-LINK通I500+0.5ES1

信模塊）Q600+0.0HL3

Q600+0.1HL4

27

Q600+0.2HL1

Q600+0.3HL2

傳送帶I250+0.2托盤位置2檢測信號

托盤檢S7-1500I250+0.3托盤編碼1檢測信號

測及編CPU1516-3I250+0.4托盤編碼2檢測信號

碼傳感PN/DP

I250+0.5托盤編碼3檢測信號

器

I100+0.2伸縮氣缸伸出位置信號

I100+0.3伸縮氣缸縮回位置信號

I100+0.1升降氣缸上限位信號

DECWELL

鉆孔模I100+0.0升降氣缸下限位信號

遠程IO模

塊Q100+0.1伸縮氣缸縮回

塊

Q100+0.0升降氣缸下降

Q100+0.2鉆孔電機轉速固定值1

Q100+0.3鉆孔電機轉速固定值2

I100+0.5伸縮氣缸伸出位置信號

I100+0.4伸縮氣缸縮回位置信號

I100+0.7升降氣缸上限位信號

裝配模DECWELL

I100+0.6吸盤已吸上工件信號

塊遠程I0模塊

Q100+0.6伸縮氣缸伸出

Q100+0.7伸縮氣缸縮回

Q100+0.4升降氣缸下降

28

Q100+0.5真空吸盤吸工件

I100+1.2移載定位模塊正限位信號

I100+1.1移載定位模塊原點信號

I100+1.0移載定位模塊負限位信號

I100+1.3頂升氣缸上限位信號

移載機DECWELLI100+1.4頂升氣缸下限位信號

模遠程IO模塊I100+1.5托盤位置4檢測信號

I100+1.6備用

I100+1.7托盤位置6檢測信號

Q100+1.0頂升氣缸上升

Q100+1.1頂升氣缸下降

I252+0.0伸縮氣缸伸出位置信號

S7-1500I252+0.1伸縮氣缸縮回位置信號

稱重模

CPU1516-3Q252+0.0伸縮氣缸縮回

塊

PN/DP稱重反饋值（AICH4，電壓

IW262

0-10V/重量0-300g）

S7-1500

噴碼模

CPU1516-3Q250+0.4觸發噴碼

塊

PN/DP

任務3生產網絡設置

1、生產網絡拓撲結構如圖1-3所示，設置各設備的IP地址。

29

圖1-3生產網絡網絡連接圖

任務4HMI畫面

繪制HMI畫面，完成以下畫面繪制和功能。

1、模版要求：頁眉中能夠通過瀏覽域切換各個畫面、實時的日

期時間、手動模式、自動模式顯示，模式顯示要求激活時背景顏色狀

態為綠色否則為灰色。界面下方包含首頁畫面、手動、自動、RFID、

退出按鈕。能夠通過以上按鈕切換各個畫面，當畫面處于哪個畫面時，

以上按鈕激活，背景顏色狀態為綠色，否則為灰色。

2、首頁參考見圖1-4畫面要求：畫面中包含標題、競賽項目、

競賽工位。點擊首頁內各按鈕可以切換到對應畫面。

30

圖1-4首頁界面參考圖

3、手動操作界面參考見圖1-5，要求畫面中有"模塊選擇"、"部

件選擇"和"速度選擇"下拉框，其中只有先選擇了"模塊選擇"下拉框對

應模塊后，才能選擇"部件選擇"下拉框。只有先選擇了移載機部件、

傳送帶部件模塊或鉆孔電機部件后，才能選擇低速、高速；不選擇以

上三個部件時，不能選擇速度；以上部件只有選擇了對應速度后相應

部件才能運行，否則無法運行。其中傳送帶低速運行的速度為

500Rpm，高速運行的速度為1000Rpm。其中移載機低速運行的速度

為50Rpm，高速運行的速度為100Rpm。當部件選擇并操作控制時，

相應的傳感器狀態激活時背景顏色狀態為綠色，否則為灰。

（1）工作站的模塊有傳送帶模塊、移載機模塊、裝配模塊、鉆

孔模塊、稱重模塊。

31

圖1-5手動界面參考圖

1）傳送帶模塊的部件有：分隔氣缸、頂升氣缸、阻擋氣缸和傳送帶；

2）移載機模塊的部件有：移載機和頂升氣缸；

3）裝配模塊的部件有：伸縮氣缸、升降氣缸和真空吸盤；

4）鉆孔模塊的部件有：升降氣缸、伸縮氣缸和鉆孔電機；

5）稱重模塊的部件有：伸縮氣缸；

（2）選擇傳送帶模塊的分隔氣缸、阻擋氣缸；裝配模塊的升降氣缸、

真空吸盤；鉆孔模塊的升降氣缸、伸縮氣缸，按下FWD按鈕，相應

對象工作，松開FWD按鈕，恢復初始狀態。

（3）選擇傳送帶模塊的頂升氣缸、移載機模塊的頂升氣缸、裝配模

塊的伸縮氣缸，按下FWD按鈕，相應對象工作。按下REV按鈕，恢

32

復初始狀態。

（4）選擇傳送帶模塊的傳送帶或移載機模塊的移載機（選擇速度），

按下FWD按鈕，正方向運行。松開FWD按鈕，停止運行。按下REV

按鈕，負方向運行。松開REV按鈕，停止運行。

（5）選擇鉆孔模塊的鉆孔電機（選擇速度），按下FWD按鈕，電機

運行。松開FWD按鈕，停止運行。

（6）稱重傳感器要求正確并實時顯示物料重量。

4、數據區RFID格式如表1-5所示，RFID操作界面參考見圖1-6，能

手動寫入、讀出生產數據，生產數據包括工藝序號、裝配時間、鉆孔

時間、鉆孔次數、廢品累計數量（不合格）、正品累計數量（合格）。

操作控制區域包括讀出、寫入和刪除操作，數據區包括RFID讀出和

RFID寫入。數據區顯示框和輸入框的初始值為空（即不顯示內容）。

RFID進行讀寫操作后，顯示框的數據保持至下次更新前。

表1-5數據區RFID格式

工藝裝配鉆孔鉆孔廢品正品累

序號時間時間次數數量積數量

代號PS01ZTKTZCFCZC

單位-秒秒次個個

33

圖1-6RFID界面示意圖

5、自動運行界面參考見圖1-7，能夠實現自動程序的啟動和停

止，RFID數據的讀出，實時顯示當時生產的狀態，包括工藝序號；工

序名稱、產品的加工狀態（正在加工/已完成）、各類產品的加工數

量（正品數量），能對各數據的錯誤狀態進行報警。

34

圖1-7自動界面參考圖

工序包括：

（1）工序名稱“傳送帶傳輸”，包括傳送帶正向傳輸和反向傳輸；

（2）工序名稱“托盤交接”，包括托盤正向交接和托盤反向交接；

（3）工序名稱“移栽傳輸”，包括移載正方向傳輸和移載反方向傳

輸，該工序為托盤在位置4與位置6之間的傳輸。

（4）工序名稱“裝配”，該工序為伸縮氣缸、升降氣缸、真空吸盤

完成一個杯蓋杯杯裝配的過程。

（5）工序名稱“鉆孔”；該工序為伸縮氣缸、升降氣缸、鉆孔電機

完成一個鉆孔工藝的過程。

6.能源畫面參考見圖1-8所示，能實現生產線運行數據記錄，并

35

完成生產過程中相關數據的分析。

1-8能源界面參考圖

任務5程序設計

完成鉆孔工作單元的編程任務，實現下列功能。

1、系統包含手動和自動兩種模式；在手動模式，能完成各個執

行機構的手動動作，也可完成RFID載碼體數據的寫入和讀出。

2、通過模式開關SAI切換手自動模式，SA1-L為1時為手動模式，

SA1-R為1時為自動模式。

3、按下復位按鈕，系統回到初始位置，系統初始位置如下：

1）傳送帶模塊的傳送帶處于停止運行狀態；

36

2）傳送帶模塊的頂升氣缸處于下限位；

3）傳送帶模塊的阻擋氣缸處于阻擋位置；

4）傳送帶模塊的分隔氣缸處于限位；

5）移載機輸送機構處于停止運行狀態；

6）移載機輸送機構位于原點位置；

7）移載機頂升氣缸處于下限位；

8）吸盤伸縮氣缸處于縮回位置；

9）吸盤升降氣缸在上限位；

10）真空吸盤不工作；

11）鉆孔模塊伸縮氣缸處于伸出位置；

12）鉆孔模塊升降氣缸處于上限位；

13）鉆孔模塊鉆孔電機不工作；

14）稱重模塊伸縮氣缸處于伸出位置；

15）噴碼模塊不工作；

16）自動畫面產品檢測結果復位（請選擇結果）;

17）HL1、HL2、HL3燈滅；

18）托盤位置4、6為空。

4、加工參數包括鉆孔參數和裝配參數，其中鉆孔參數包括：鉆

孔時間（ZT）、鉆孔次數（ZC）；裝配參數包括：裝配時間（ZT），

37

默認值為0。

5、傳送帶模塊工藝流程包括傳送帶正向傳輸和反向傳輸；

1）傳送帶正向傳輸：托盤在托盤位置1，分隔氣缸下降，傳送

帶運行，到達減速信號，傳送帶速度以50％設定值運行，托盤運行

到托盤位置2，或托盤在托盤位置2，阻擋氣缸放行，傳送帶運行，

托盤運行到托盤位置3；

2）傳送帶反向傳輸：托盤在托盤位置3，阻擋氣缸放行，傳送

帶運行，托盤運行到托盤位置2，或托盤在托盤位置2，分隔氣缸下

降，傳送帶運行，托盤運行到托盤位置1;

6、托盤交接模塊工藝流程包括托盤正向交接和托盤反向交接；

1）托盤反方向交接：當托盤在托盤位置2時傳送帶頂升氣缸上

升到上限位，移載機運行至交接位，移載機頂升氣缸上升到上限位，

傳送帶頂升氣缸下降到下限位，移載機運行至托盤位置4或托盤位置

6，移載機頂升氣缸下降到下限位。

2）托盤正方向交接：當托盤在托盤位置4或托盤位置6時，移

載機頂升氣缸上升到上限位，移載機運行至托盤交接位，傳送帶頂升

氣缸上升到上限位，移載機頂升氣缸下降到下限位，移載機運行至安

全位，傳送帶頂升氣缸下降到下限位。

7、移載傳輸模塊包括移載正方向傳輸和移載反方向傳輸，該工

序為托盤在位置4與位置6之間的傳輸。

1）移載機負方向傳輸：當托盤在位置4，移載機頂升氣缸上升

38

到上限位，移載機運行至托盤位置6，移載機頂升氣缸下降到下限位；

2）移載機正方向傳輸：當托盤在位置6，移載機頂升氣缸上升

到上限位，移載機運行至托盤位置4，移載機頂升氣缸下降到下限位；

8、裝配模塊裝配流程為：裝配模塊伸縮氣缸伸出，伸出到位后

升降氣缸下降，開始延時，延時1S后，真空吸盤動作吸附，吸盤吸

附工件后升降氣缸上升，升降氣缸上升到位后伸縮氣缸縮回，伸縮氣

缸縮回到位后升降氣缸下降，開始延時，延時1S后，開始裝配，到

達裝配時間（TS01）后升降氣缸上升。

9、鉆孔模塊工藝流程。該工序為伸縮氣缸、升降氣缸、鉆孔電

機完成一個鉆孔工藝的過程，當托盤在托盤位置6時，伸縮氣缸縮回

到位，升降氣缸下降，鉆孔電機運行，開始鉆孔，到達鉆孔工藝要求

后鉆孔完成，升降氣缸上升到位。

10、自動流程中按下暫停按鈕，執行暫停功能，背景顏色變為綠

色，再次按下暫停按鈕，暫停功能結束，背景顏色變為灰色。

11、在自動模式下，當系統有報警時，按以下要求工作：

（1）系統報警分為兩個等級，分別為警告和錯誤。

1）當警告發生時，系統報警，各執行機構保持當前狀態，指示

燈HL1和HL2交替1Hz閃爍，指示燈HL4以2Hz閃爍，手動消除錯

誤后，按下SB3，指示燈HL1、HL2、HL4滅，按下SB1，系統繼續運

行：

2）當錯誤發生時，系統報警，指示燈HL1和HL2交替1Hz閃爍，

39

系統立即停止運行，按下SB2，停止當前系統，HL1、HL2、HL3滅，

當前正在生產的產品為廢品，手動清除產線上的廢品。按下SB3，系

統恢復初始狀態，按下SB1，系統方可繼續開始新的任務。

（2）自動運行時，警告涉及的內容為：

1）運行時缺少托盤（托盤位置1、托盤位置4和托盤位置6）;

（3）自動運行時，錯誤涉及的內容為：

1）運行時，按下急停按鈕：

2）運行時，伺服執行機構的正負限被觸發；

3）網絡通訊報警（變頻器網絡通訊故障）。

40

樣例：

41

模塊B工業組網與網絡安全

任務背景介紹

為了實現多系統的集成以及數據安全，需要對網絡進行配置，網絡拓

撲圖如圖2-1所示。

圖2-1網絡拓撲圖

網絡設備的端口如下：

RT1：

PORTVLAN連接

1100，管理網絡連接MES

2200，維護網絡連接SW2

3300，生產網絡連接SW1

4裁判測試端口

42

5100，管理網絡裁判測試端口

SW1：

PORTVLAN連接

1RT1

2SW2

3300，生產網絡SW4

4200，維護網絡SW3

5裁判測試端口

6300，生產網絡裁判測試端口

7300，生產網絡裁判測試端口

8300，生產網絡裁判測試端口

SW2：

PORTVLAN連接

1200，維護網絡RT1

2SW1

3300，生產網絡SW4

4200，維護網絡SW3

5