2023-2024年度安徽省職業院校技能

大賽（中職組）賽項規程

賽項名稱：工業通信與智能控制系統集成與維護

英文名稱：IntegrationandMaintenanceofIndustrial

CommunicationandIntelligentControlSystems

賽項組別：中職組

賽項歸屬：裝備制造大類

一、賽項信息

賽項類別

?每年賽?隔年賽（?單數年/?雙數年）

賽項組別

?中等職業教育□高等職業教育

?學生賽（□個人/?團體）□教師賽（試點）□師生同賽（試點）

涉及專業大類、專業類、專業及核心課程

專業大類專業類專業名稱核心課程

數控機床編程與操作、工業機器人操作

與運維、可編程控制技術及應用、智能

智能制造裝備

制造裝備安裝與調試、數控系統連接與

技術（460201）

調試、智能裝備故障診斷與維修、智能

制造單元集成應用。

電氣控制與可編程控制技術、數控機床

及應用、工業機器人編程與應用、機電

機電設備類機電設備技術

設備裝調與維護、機電設備故障診斷與

（4602）（460202）

維修、通用設備安裝與維護、機電設備

管理。

電機與電器制造工藝、電氣控制與可編

程控制技術、控制電機及應用、變頻與

電機與電器技

裝備制造伺服控制技術、智能制造與數字孿生技

術（460203）

大類（46）術、液壓與氣壓傳動、電機現代測試技

術、電器測試與故障診斷技術。

機械產品數字化設計、機電設備裝配與

調試、可編程控制器技術與應用、運動

機電一體化技

控制技術與應用、機電設備故障診斷與

術（460301）

維修、自動化生產線集成與應用、自動

化生產線運行與維護。

自動化類

電氣控制與可編程控制器、機器視覺與

（6302）

語音識別、智能機器人技術應用、工業

智能機電技術機器人編程與操作、工業互聯網與智能

（460302）產線控制、物流設備智能化技術應用、

數字孿生與虛擬調試、機電設備智能運

維。

1

可編程控制技術應用、變頻器與伺服驅

動應用、智能控制原理與系統、工業控

智能控制技術

制網絡與通信、工業機器人編程與應用、

（630303）

機器視覺系統應用、工業數據采集與可

視化、智能線數字化設計與仿真。

電機與電氣控制、可編程控制器技術與

電氣自動化技應用、工廠供配電、電機調速技術、自

術（460306）動控制系統、工業網絡與組態技術、工

業機器人操作與編程。

工業過程自動過程控制技術、電機及拖動基礎、集散

化技術控制系統、傳感器及檢測技術、工業網

（460307）絡與組態技術、現場總線控制系統。

對接產業行業、對應崗位（群）及核心能力

產業行業崗位（群）核心能力

具有電工、電子基本電路安裝及調試的能力

項目實施工程師、測試

具有可編程邏輯控制器、人機交互界面安裝、配

工程師、技術支持工程

置、運行與維護的能力

師等職業崗位

具有常見通信方式配置能力

電氣、電電子電氣、弱電工程、具有系統安裝部署、通信配置及調試，故障檢測

工、電子產工業自動化、樓宇自動及維修、工業通信與智能控制應用設計的能力

業化等行業的銷售、技術具有工業通信與智能控制產品選型、安裝和調試

輔助設計、生產輔助管的能力

理、調試及維修、采購、

項目設計及施工等多具有智能系統開發的能力

種崗位

二、競賽目標

工業智能制造技術，是全球產業發展的重要支撐技術之一，是時

代創新的重要基礎點。其應用領域極為廣泛，無論是制造業、服務業，

還是新興產業，幾乎在每個行業系統中，都離不開工業智能制造技術。

本賽項根據職業教育的教學要求和特點，發揮樹旗、導航、定標、

催化作用，對接智能制造新技術發展需求，融入工業網絡、自動控制、

智能制造網絡、工業數據傳輸等知識，提升工業網絡智能控制系統設

計集成能力，包括元部件選型、搭建、組網、調試、數字化監控運維

2

等的能力。通過此賽項旨在促進裝備制造類專業教學改革，推動和

深化“崗課賽證”綜合育人體系建設，促進職普融通、產教融合、科

教融匯，滿足產教協同育人目標，提高高等職業學校學生對工業網絡

智能控制與維護的核心能力，以及團隊協作、安全與質量控制意識、

工程思維與工匠精神等的職業素養，推動職業教育高質量發展，增

強職業教育適應性。

通過本賽項平臺，可以促進職業院校與行業相關企業開展產教研

深入合作，真正響應教育部提倡的“專業與產業、職業崗位對接；專

業課程內容與職業標準對接；教學過程與生產過程對接”的職業教育

要求。

三、競賽內容

賽項以典型智能制造生產線的工業網絡智能控制與維護為背景，

采用工業網絡架構設計系統、自動控制和數據采集等技術完成生產線

系統的集成調試與維護。根據任務書要求，選手獨立設計工業網絡控

制系統的實施方案，包括通信技術（RS-485通信、CAN通信、以太

網通信、其他現場總線通信）、可編程控制器等工業網絡關鍵設備的

安裝、接線、組網、配置與編程測試。根據不同的任務需求，設備層

能夠完成供料、分揀、裝配、檢測、倉儲等工作任務，邊緣層進行數

據采集與傳輸，企業層利用系統運行狀態圖和數據看板進行數字化監

控與運維管理。

本賽項主要考察參賽選手對工業網絡、自動控制、智能制造網絡、

工業數據傳輸等知識的掌握，工業網絡智能控制系統設計集成，包括

3

系統安裝部署、工業通信配置及調試，故障檢測及維修、工業智能控

制應用設計、職業素養；考察參賽選手在工程現場，針對實際問題的

分析和處理能力、創新、創意、組織管理與團隊協調能力。

競賽的主要內容涉及：

（1）設備安裝與部署

（2）工業通信配置及調試。

（3）故障檢測及維修

（4）工業智能控制應用設計

（5）職業素養,撰寫工作報告

四、競賽方式

本賽項采用團體賽方式進行，以市組隊參賽，每隊限報2組，每

校限報1組，每組由3名選手組成，不得跨校組隊。每個參賽隊限報

2名指導教師，須為本校專兼職教師。

4

五、競賽流程

（一）競賽時間安排

競賽分兩個階段共計4.5個小時，競賽時間安排參考下表。根據

比賽組織需要或進行適當微調，具體比賽時間安排及流程以正式發布

的競賽指南為準。

競賽日程內容地點

12:00之前各參賽隊報到駐地

第一天13:30-14:30開賽式、領隊會（賽場紀律和賽場要求）會議室

14:30-15:30場地參觀，領隊參觀場地賽場

7:00-7:30參賽隊賽場檢錄

7:30-7:45一次加密、二次加密

7:45-8:00設備工具檢查確認、題目發放

8:00-11:00參賽隊競賽（第一階段）

11:00-12:30參賽隊競賽（第二階段）

13:00-14:00中場恢復賽場

第二天

14:00-14:15設備工具檢查確認、題目發放

14:15-17:15參賽隊競賽（第一階段）

17:15-18:45參賽隊競賽（第二階段）

18:45-20:45仲裁申訴

18:45-23:00評分核分

23：00以后成績公布公布欄

第三天8:00-11:00參賽代表團集合駐地

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（二）競賽流程

競賽流程如圖1所示。

圖1競賽流程圖

六、競賽規則

（一）參賽選手報名

1.每支參賽隊由3名選手組成，參賽選手須為中等職業（技工）

學校全日制在籍學生；五年制全日制高職一至三年級（含三年級）在

籍學生可參加競賽。

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2.每支參賽隊限報2名指導教師。

3.凡在往屆全國、全省職業院校技能大賽中獲得本賽項一等獎的

選手，不能再參加本賽項的比賽。

（二）熟悉場地

1.參賽選手應在競賽日程規定的時間熟悉競賽場地。

2.參賽隊熟悉競賽場地后，認為所提供的設備、工具等不符合競

賽規定或有異議時，參賽隊領隊必須在2小時內提出書面報告，送交

賽項執委會進行處理，超過時效將不予受理。

（三）正式比賽

1.選手憑二次加密號牌進入競賽場地。裁判在選手候賽時間內將

競賽任務書下發到各工位，參賽選手根據任務書要求，自行分工，合

理計劃安排。

2.各參賽隊統一聽從裁判長發布競賽開始指令后正式開始競賽，

合理利用現場提供的所有條件完成競賽任務。

3.競賽過程中，食品、飲水等由賽場統一提供，選手休息、飲食

或如廁時間均計算在競賽時間內。

4.競賽過程中，選手須嚴格遵守安全操作規程，以確保參賽人身

及設備安全。選手因個人誤操作造成人身安全事故和設備故障時，裁

判長有權終止該隊競賽；如非選手個人因素出現設備故障而無法競

賽，由裁判長視具體情況做出裁決(調換到備份工位)；如裁判長確定

設備故障可由技術支持人員排除故障后繼續競賽，將給參賽隊補足所

耽誤的競賽時間。

5.參賽選手在比賽過程中如果遇到模塊損壞而影響競賽進行，可

7

提出設備模塊更換要求。更換的設備、器件經裁判組檢測后，如為非

人為損壞，給予適當補時（參考模塊更換時間）。

6.參賽選手須在比賽工位上所指定的計算機文件夾內存儲比賽

文檔。

7.參賽隊若提前結束競賽，應舉手向裁判員示意，競賽結束時間

由現場裁判記錄，參賽隊結束競賽后不得再進行任何操作。

8.裁判長在競賽結束前15分鐘分別進行競賽剩余時間提醒，裁

判長發布競賽結束指令后所有參賽隊立即停止操作，做好工位清理

（經裁判長確認給予補時的參賽隊可順延至補時結束）。

9.參賽隊須按照程序提交競賽結果，現場裁判在競賽結果的規定

位置做標記，并與參賽隊一起簽字確認。

10.競賽期間參賽選手不得攜帶手機及其它電子設備進入賽場，

比賽結束前不得自行離場。

（四）成績評定

1.競賽采用過程評分和結果評分相結合方式。過程評分針對競賽

過程中操作規范、職業素養進行評判，結果評分針對通信與控制系統

集成與維護賽項各任務模塊的完成情況進行評判。裁判應在相應評分

表處簽字。

2.成績評定后，解密后的成績，由裁判長和監督仲裁組長共同簽

字后，由專人送保密室封存。

（五）競賽紀律

1.所有有關專家和裁判將簽訂保密協議,嚴守保密紀律，不得私自

透露賽題非公開部分的內容。

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2.任何人不得以任何方式暗示、指導、幫助、影響參賽選手。

3.競賽過程中，除參加當場次競賽的選手、執行裁判員、現場工

作人員和經批準的人員外，其他人員一律不得進入競賽現場，參賽人

員競賽完畢應及時退出競賽現場。對不聽勸阻、無理取鬧者追究責任，

并通報批評。

4.裁判員、仲裁組成員、其他工作人員違反工作守則，經大賽組

委會核實后視情節輕重予以警告處分或取消其任職資格。

5.對違反競賽各種紀律的參賽選手及所在代表隊和單位，視情節

輕重、后果影響予以取消競賽評獎資格或通報批評。

七、技術規范

（一）專業知識及技能要求

應具備工業現場總線、網關數據采集技術、機電一體化技術、工

業機器人技術、電氣自動化技術、智能制造裝備技術、PLC控制技

術、伺服控制技術、電機驅動技術、工業傳感器技術、氣壓傳動技術、

組態控制技術、智能識別技術、工業軟件技術、應用設計技術等方面

的知識。

應具備根據項目需求，在規定的時間內利用專業工具和軟件，對

競賽現場環境中部署的網絡項目進行分析、設計、連接、調試和維護；

對網絡通訊設備進行相應配置，實現全網的互聯互通，并保障網絡安

全的能力。

應具備系統方案規劃、設備安裝、電氣連接、程序編寫、功能調

試、運行維護、故障排除、系統優化等方面分析問題和解決問題的能

9

力，以及應用新技術、新方法提升設備性能或功能的創新能力。

（二）技術標準和技術規范

1.技術標準

（1）電氣技術用文件的編制（GB/T6988.1-2008）

（2）電氣簡圖用圖形符號（GB/T4728.1-2005）

（3）電氣設備用圖形符號（GB/T5465.2-2008）

（4）物聯網術語（GB/T33745-2017）

（5）工業機器人編程和操作圖形用戶接口（GB/T19399-2003）

（6）工業機器人用于機器人的中間代碼（GB/Z20869-2007）

（7）裝配鉗工國家職業標準（職業編碼6-05-02-01）

（8）工具鉗工國家職業標準（職業編碼6-05-02-02）

（9）維修電工國家職業標準（職業編碼6-07-06-05）

（10）機械設備安裝工國家職業標準（職業編碼6-23-10-01）

（11）電氣設備安裝工國家職業標準（職業編碼6-23-10-02）

（12）電工國家職業標準（職業編碼6-31-01-03）

（13）物聯網安裝調試員國家職業技能標準（職業編碼

6-25-04-09）

（14）物聯網工程技術人員國家職業技術技能標準（職業編碼

2-02-10-10）

（15）數字化管理師國家職業技術技能標準（職業編碼2-02-30-11）

（16）工業互聯網工程技術人員國家職業技術技能標準（職業編

碼2-02-10-13）

2.技術規范

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（1）電氣裝置安裝工程低壓電器施工及驗收規范

（GB50254-2014）

（2）綜合布線系統工程設計規范（GB50311-2016）

（3）物聯網總體技術智能傳感器接口規范（GB/T34068-2017）

（4）物聯網參考體系結構（GB/T33474-2016）

（5）基于以太網技術的局域網（LAN）系統驗收測試方法（GB/T

21671-2018）

（6）信息安全技術-網絡安全等級保護基本要

求（GB/T22239-2019）

（7）工業互聯網平臺應用實施指南第1部分：總則

（GB/T23031.1-2022）

（8）基于PROFIBUSDP和PROFINETIO的功能安全通信行

規-PROFIsafe（GB/Z20830-2007）

（9）工業通信網絡現場總線規范第2部分:物理層規范和服

務定義（GB/T16657.2-2008）

（10）工業通信網絡現場總線規范類型10:PROFINETIO規范

第3部分:PROFINETIO通信行規（GB/Z25105.3-2010）

（11）制造業信息化技術術語（GB/T18725-2008）

（12）工業控制網絡通用技術要求有線網絡（GB/T38868-2020）

（13）工業互聯網總體網絡架構（GB/T42021-2022）

（三）職業技術標準

1.煙霧傳感器安裝方向。安裝方向應遵循以下規則：面向煙霧傳

感器，左側指示燈，右側復位按鍵。

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2.24V正負端子排位置。24V正負端子排應遵循以下規則：面向

網孔板，左側為24V正極端子排，右側為24V負極端子排。

3.模塊安裝。除直流電壓表、開關門按鈕所在水平面板外，其余

模塊安裝時需加裝圓墊片和彈簧墊圈。

4.24V正負端子排安裝。24V正負端子排需采用M3尼龍柱進行固

定。采用銅柱固定、正負端子排安裝不在同一水平線上的，按模塊安

裝錯誤處理，扣0.5分。

5.線槽蓋安裝。線槽蓋未安裝、線槽蓋未蓋緊、有線槽齒卡在線

槽蓋外，會根據具體情況進行扣分。線槽蓋未裝，每處扣0.5分；線

槽齒卡在線槽外，每齒0.1分，每處線槽蓋最多扣0.5分；由于線槽

走線不當造成線槽蓋無法卡在線槽齒上，存在縫隙，以線槽未蓋處理，

每處扣0.5分。

6.線端子漏銅不超過1mm，線端子不得出現銅毛刺。

7.線標套管號碼。按如下圖所示標準。

8.走線整齊。

（1）線槽外不允許走線。線槽轉彎處走線，需用扎帶綁扎。

（2）PLC及電源端子排接線區，相鄰兩根線相差5cm以上，同

一線槽孔超過4根線，每處扣0.5分。

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（3）平臺兩側模塊接線區，模塊接線需捆扎成一束從線槽兩側進

入。入線槽處捆扎線束、對插端子處線束需用粘扣固定捆扎成一束。

（4）開關門按鈕、指示燈線束，需從平臺兩側長方形孔中引出；

緊急制動線束，需從平臺中部長方形孔中引出。

（5）速度表及人機交互線束，應捆扎成一束，從線槽兩端進入，

并用粘扣固定，不允許從后方擋板穿入線槽。

9.PLC、觸摸屏、控制中心通信線。安裝接線完成后，需將PLC

與觸摸屏網線、PLC與控制中心通信線按照正確的方式連接完成，并

把DB9接頭螺絲擰緊。

10.模擬量模塊短接線。模擬量模塊短接線，需引入線槽，不得出

現懸空的短接線。

11.線槽走線。線槽內走線，可根據需要，使用扎帶進行線束的整

理，如出現線槽內走線雜亂、走線冗余過多，裁判可根據具體情況進

行扣分。

12.佩戴絕緣手套。模塊安裝、固定、拆卸、接線時，在設備上整

理線束時，插拔對插端子時，需佩戴絕緣手套。

13.佩戴防靜電手環。電路板焊接及排除故障時，需要佩戴防靜電

手環，且手環鱷魚夾需夾到指定的接地點。

八、技術環境

（一）場地環境要求

（1）場地通風、光照良好。

（2）每個工位使用場地約20㎡。

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（3）每個工位標明編號，工位內顯著位置粘貼安全操作須知。

（二）技術平臺功能

平臺以工業網絡智能控制為核心，主要由無線路由器、交換機、

服務器、客戶端、PLC、觸摸屏、智能電表、溫濕度傳感器、光照傳

感器、工業傳感器、工業繼電器、計算機、仿真軟件等工業常用軟硬

件模塊組成。

本平臺主要由主控制臺和站點副控制臺組成。

（1）主控制臺

具有環境數據實時監測系統、溫度自動控制系統、光線自動調節

系統、煙霧報警系統等。通過真實的控制按鈕配合人機交互虛擬控制

按鈕，實現對主控臺執行設備的手動控制。

（2）副控制臺

副控制臺主要通訊技術有：短距離無線、串口、以太網（WIFI）。

設備接收發來的控制信息，控制不同模式下信號燈的變化；并把

狀態發布到點陣屏上。

（3）軟件功能體系

工業智能控制管理層

網絡傳輸層

設備層1設備層2

14

（三）技術平臺清單

技術平臺清單見表3。

表3技術平臺清單

序號設備名稱設備數量備注

工業通信智能控制

1系統集成與維護實1臺由合作企業提供。

訓平臺

工業通信智能控制

21套由合作企業提供。

實訓包

由承辦學校提供。比賽時使用，

Windows64bit系統，4G及以上內存，

3電腦1臺

200G硬盤以上。另配普通電腦桌一

張。

由合作企業提供。包括：萬用表、螺

4工具箱1套絲刀套件、尖嘴鉗、偏口鉗、刀片、

鑷子、烙鐵、信號線連線等。

5凳子3把由承辦學校提供。另配工具桌一張。

九、競賽樣題

任務一系統安裝部署（20分）

（一）系統設備安裝、內部配線（14分）

根據提供的“技術平臺接線圖”，完成PLC（可編程邏輯控制器）、

模擬量輸入模塊、直流24V正極電源接線端子排、直流24V負極電源接

線端子排、速度表、風機、報警燈、溫濕度傳感器、光照傳感器、煙

霧傳感器、直流電壓表、開右側門按鈕、關右側門按鈕、右側門開啟

指示燈、右側門關閉指示燈、緊急制動等模塊的安裝與接線。

注意：

15

1.安裝過程遵守《安全操作規范》。

2.按照“技術平臺接線圖”安裝模塊，模塊的安裝位置正確牢固，

螺絲、螺母、墊片選型正確。

3.線號管與線對應正確。

4.冷壓端子選型合理，壓制牢固。

5.嚴格按照“技術平臺接線圖”中的接線要求，正確選擇接線端

子，且線序正確，布局合理。

6.在整體上，線束布局合理牢固、長短適宜、美觀大方。

7.提交試卷前，確保線槽蓋好。

（二）功能調試（6分）

1．利用提供的USB-PPI電纜連接電腦與PLC，使用“STEP7Micro

WIN”編程軟件把U盤根目錄“YooDao\任務一”中的“PLC測試程

序.mwp”下載到PLC中，并運行PLC，按照“圖1-1PLC拍照布局示

意”的布局對PLC進行拍照，要求圖片中能看清PLC各輸入輸出口指

示燈的亮滅狀態，將圖片命名為“圖1-1-PLC程序下載”，存放到U

盤根目錄“提交資料\任務一”中，并將此圖片粘貼至U盤根目錄“提

交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。(注意：PLC測試程序.mwp已

加密，但不影響下載)

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圖1-1PLC拍照布局示意

2．利用提供的USB線連接電腦與人機交互界面設備，將U盤根

目錄“YooDao\任務一”中的“HMI測試程序”下載到人機交互界面

設備中。下載完成后對人機交互界面進行完整拍照，圖片命名為“圖

1-2-HMI測試程序下載”，存放到U盤根目錄“提交資料\任務一”

中，并將此圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指

定位置。

3．功能測試與記錄

按照表1.1所示動作順序，測試開關門按鈕與指示燈功能，并

記錄各指示燈的亮滅狀態。指示燈點亮狀態用“1”表示，指示燈熄

滅狀態用“0”表示。

表1.1功能測試記錄

動作右側門開啟指右側門關閉指示左側門開啟指左側門關閉指

動作名稱

順序示燈燈示燈示燈

1啟動PLC

2按下開左側門按鈕

3按下關左側門按鈕

4按下開右側門按鈕

5按下關右側門按鈕

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按照表1.2所示動作順序，在人機界面中查看測量數據、控制

執行器動作狀態，并記錄。風機轉動/照明燈點亮/報警燈閃爍/有煙

霧用“1”表示，風機停轉/照明燈熄滅/報警燈熄滅/無煙霧用“0”

表示。

表1.2傳感器數據測量與控制器功能記錄

動作

動作名稱數據1數據2數據3照明燈報警燈風機煙霧

順序

1啟動PLC

按下煙霧模塊上黑

2色按鈕10S，松開前//////

煙霧狀態

4進入第二界面////

3點擊X1////

4點擊X2////

5點擊X3////

任務二工業通信配置及調試（20分）

（一）平臺網絡配置（1分）

1．無線路由器的配置

★路由器配置連接網址：

★默認用戶名為“admin”，默認管理員密碼為“admin”

本地局域網絡（LAN口）的搭建和配置：按照表2.1要求，對無

線路由器進行本地局域網絡的搭建和配置。設置完畢后：

將帶有Wi-Fi名稱、Wi-Fi密碼、WPA加密模式的“無線加密設

置”配置界面進行截圖或拍照，圖片命名為“圖2-1-無線加密設置”，

將帶有IP地址、子網掩碼的“LAN接口設置”配置界面進行截圖或

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拍照，圖片命名為“圖2-2-LAN接口設置”，并將兩張圖片粘貼至U

盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。

表2.1本地局域網配置要求

序號設備參數值示例

99號工位：YooDao_TXKZ_99，

1Wi-Fi名稱YooDao_TXKZ_工位號

工位號<10時，十位用0填充

2Wi-Fi密碼自行設置（長度<=10位）

3安全模式WPA2PSK

4IP地址176.128.工位號.9999號工位：9

2．平臺局域網搭建

搭建局域網，并對各終端設備的無線網絡進行連接和配置。按照

表2.2所示IP地址規劃表，組建局域網絡。將控制中心“無線網絡

連接詳細信息”窗口進行截圖，圖片命名為“圖2-3-控制中心IP地

址”，進入列控中心->設置->WLAN，點擊平臺對應的Wi-Fi名稱后，

通過適當操作，將包含列控中心IP地址的界面進行截圖，圖片命名

為“圖2-4-列控中心IP地址”，將附加電腦“無線網絡連接詳細信

息”進行截圖，圖片命名為“圖2-5-附加電腦IP地址”，存放到U

盤根目錄“提交資料\任務二”中，并將圖片粘貼至U盤根目錄“提

交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。（要求圖片包含完整的IP地址

信息）

表2.2按照IP地址規劃組建局域網

設備設備接口IP地址備注

控制中心WIFI176.128.工位號.3工位號<10時，十位用0填充

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列控中心WIFI176.128.工位號.4

附加電腦WIFI176.128.工位號.5

3．網絡通信測試

分別在控制中心和附件電腦中的“命令提示符”界面下使用

“ping”命令檢測控制中心與無線路由器、附加電腦與列控中心之間

網絡通信是否正常，將正常通信測試結果分別進行截圖，分別以“圖

2-6-控制中心與無線路由器”、“圖2-7-附加電腦與列控中心”命

名，存放到U盤根目錄“提交資料\任務二”中，并將圖片粘貼至U

盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。（要求將命令提

示符整個窗口截圖）

（二）列控中心配置（1分）

對列控中心進行配置（詳見表2.3），并成功連接控制中心，保

證列控中心各項功能正常運行。在列控中心上對配置界面進行拍照截

圖，命名為“圖2-8-列控中心配置”；在控制中心計算機上對連接

成功界面截圖，命名為“圖2-9-連接成功”。兩張圖片存放到U盤

根目錄“提交資料\任務二”中，并將圖片粘貼至U盤根目錄“提交

資料\競賽答題卡.doc”指定位置。

表2.3通信配置參數

串口號波特率IP地址端口號

軌道電路通信ttyAMA49600//

列車通信ttyAMA5115200//

服務器通信//自行設置8080

（三）典型通信系統調試（14分）

20

背景：車廂中，設有負責監控列車溫濕度、光照數據的監控室，

根據溫濕度及光照值，進行溫馨提示并智能控制車廂燈光，營造舒適

的列車環境。現采用附加電腦模擬列車監控室，主控制臺模擬列車車

廂，監控室通過WIFI，和列車車廂進行數據通信。列車車廂配備一

個485模塊（電源為24VDC），用于采集溫濕度和光照數據，如下

圖2.1所示。

圖2.1485模塊

任務：典型通信系統調試，實現列車車廂數據監控。通信協議詳

見U盤根目錄“YooDao\任務二\485通信協議.pdf”文件。數據監控

軟件詳見“YooDao\任務二\數據監控軟件.exe”。網絡調試助手詳見

U盤根目錄“YooDao\任務二\網絡調試助手.exe”。（注：數據監

控軟件附帶CRC校驗計算功能）

1.配置與連接485模塊

主控制臺正確連接485模塊“通信485”接口，打開數據監控軟

件，選擇正確的串口號，波特率9600，數據位8，停止位1，無校驗。

21

點擊連接，利用“485通信協議.pdf”文件中指定的協議，建立485

模塊與列車車廂之間通信。將顯示“485通信成功”字樣整個數據監

控軟件界面截圖，命名為“圖2-10-485通信成功”，存放到U盤根

目錄“提交資料\任務二”中，并將圖片粘貼至U盤根目錄“提交資

料\競賽答題卡.doc”指定位置。

2．建立網絡連接

列車車廂具有網絡服務器功能，打開數據監控軟件，正確配置列

車車廂IP地址及端口號，開啟服務。

監控室作為客戶端，在附加電腦打開網絡調試助手，正確配置

IP地址及端口號，連接服務。

將數據監控軟件上顯示“客戶端連接成功”字樣的完整界面截圖，

命名為“圖2-11-客戶端連接成功”，存放到U盤根目錄“提交資料

\任務二”中，并將圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題

卡.doc”指定位置。

3.數據采集

假設列車車廂存儲的溫度和濕度數據為固定值的模擬數據，與真

實環境無關。利用監控室附加電腦網絡調試助手，根據通信協議，計

算出采集到的溫度和濕度值，將結果填寫至U盤根目錄“提交資料\

競賽答題卡.doc”指定位置。

4．光照值設定

通過監控室附加電腦網絡調試助手，利用提供的485通信協議，

設定列車車廂光照值，聯動開關設定為“開”。設定完成后，當光照

22

值大于400Lux時，數據監控軟件LED燈自動熄滅；當光照值小于

300Lux時（用手遮住485模塊光敏電阻），數據監控軟件LED燈自

動點亮。當光照值在300-400Lux之間時，數據監控軟件LED燈維持

上一個狀態不變化。

（1）寫出設定列車車廂光照值的指令，并填寫到U盤根目錄“提

交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。

（2）使光照值小于300Lux時（用手遮住485模塊光敏電阻），

將數據監控軟件相關界面截圖，圖片命名為“圖2-12-LED燈自動打

開”。使光照值大于400Lux（不要遮擋485模塊光敏電阻），將數

據監控軟件相關界面截圖，圖片命名為“圖2-13-LED燈自動熄滅”。

（3）將（2）的操作過程進行演示，并用攝像頭錄制數據監控軟

件界面（不包含截圖過程），視頻命名為“視頻2-1-光照滯回控制

區間設定及控制.wmv”，保存到U盤根目錄“提交資料\任務二”中。

（四）通信拓撲圖及設計（配置）方案（4分）

U盤根目錄“YooDao\任務二\通信拓撲圖繪制\素材”目錄下有

控制中心、無線路由器、列控中心、PLC、人機交互界面、CAN分析

儀等設備的圖片，根據平臺功能，利用WPS軟件或visio軟件繪制如

下拓撲圖，并對設計（配置）方案進行簡述。

1．CAN通信網絡

（1）通信拓撲圖

根據U盤根目錄“YooDao\任務二\CAN通信\CAN通信網絡規則要

求說明”以及其他CAN資料，完成通信拓撲圖的繪制。將此拓撲圖截

23

圖，命名為“圖2-14-CAN通信網絡拓撲”，并將圖片粘貼至U盤根

目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。

（2）設計（配置）方案

根據U盤根目錄“YooDao\任務二\CAN通信\CAN通信網絡規則要

求說明”以及其他CAN資料，完成通信方案設計，并在U盤根目錄“提

交資料\競賽答題卡.doc”指定位置填寫。

2．無線通信網絡

繪制控制中心、無線路由器、列控中心、點陣屏的無線通信網絡

拓撲圖，劃線時采用虛線連線，無粗細和箭頭要求，并在線上標注通

信方式（提示：WIFI、短距離無線通信Zigbee兩種方式）。將此拓

撲圖截圖，命名為“圖2-15-無線通信網絡拓撲”，并將圖片粘貼至

U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。

例如：A和B設備采用WIFI形式進行通信，示意圖如圖2.2所

示。

圖2.2A和B設備通信示意圖

3.485通信網絡

繪制PLC、控制中心、人機交互界面的485通信網絡拓撲圖。485

通信屬于差分信號傳輸，具有A，B兩根信號線，劃線時無粗細和箭

頭要求，但要在信號線上標注好A，B。將此拓撲圖截圖，命名為“圖

2-16-485通信網絡拓撲”，并將圖片粘貼至U盤根目錄“提交資料\

24

競賽答題卡.doc”指定位置。

25

任務三故障檢測及維修（28分）

站點副控制臺中有一個軌道繼電器模塊，共有8路繼電器控制電

路，每一路軌道繼電器對應軌道的一個區段。當列車運行到某一區段

時，對應軌道繼電器觸點吸合，并且對應軌道繼電器指示燈點亮，代

表列車在此區段。沒有列車的區段，對應的軌道繼電器觸點斷開，軌

道繼電器指示燈是熄滅狀態。

（一）硬件故障檢測與處理（18分）

1．軌道繼電器電路板（空板）焊接

根據提供的資料（U盤根目錄“YooDao\任務三\軌道繼電器原理

圖1.pdf、軌道繼電器裝配圖.pdf和軌道繼電器V1.1元器件清

單.pdf”）把軌道繼電器電路焊接完成。

如果裝配焊接無誤，則安裝好RF-CC2530核心板，打開電路板電

源開關，8路繼電器指示燈全亮，過3秒鐘，8路繼電器指示燈全滅。

將“上電，指示燈全亮，3秒后指示燈全滅”的過程進行錄像，將視

頻命名為“視頻3-1-軌道繼電器電路板焊接.wmv”，保存到U盤根

目錄“提交資料\任務三”中。

2．電路板排故

（1）任務描述

背景：某軌道交通科技公司項目小組設計了一款軌道繼電器模塊，

模塊包含以下功能：485通信電路、8路軌道繼電器、NTC充電控制、

IGBT驅動電壓電平檢測保護。

26

①電路板采用24V供電；

②上電后，將485模塊“故障485”接口與電路板右上角485通信接

口相連，注意A、B線序。然后使用一分三電源線，將485模塊和軌道

電路模塊同時供電，一分三電源線如圖3.1所示。連接成功后，8路繼

電器依次吸合，8路繼電器對應指示燈LED2-LED5、LED16-LED19依次

點亮；

圖3.1一分三電源線

③電路板具有NTC充電控制電路，可對電容C1進行充電，電路板

通電幾秒后，繼電器K9吸合，LED7熄滅，LED1點亮。要求當C1兩端電

壓超過3.7V時，繼電器K9吸合，繼續給C1充電直到C1兩端電壓達到5V；

斷開電源，當C1兩端電壓低于1V時，繼電器K9斷開；

④電路板具有IGBT驅動電壓電平檢測保護功能。在實際工業應用

中，IGBT正向驅動電壓過小會使IGBT過熱損壞。假設當IGBT驅動電壓

<=11.6V時，要求立刻封鎖驅動電平（低電平）。下圖3.2所示為可

調電壓工具，可通過調節電位器的旋鈕，完成0-24V輸出電壓的調節。

要求當VIN(10V-15V)接線端子（端子上已標明正負）輸入電壓高于

11.6V時，測試點T6電壓略低于11.6V，當輸入電壓低于11.6V時，測

試點T6電壓幾乎為0V，起到電壓保護的作用。演示時，利用可調電壓

工具調節到11V，并用電壓表對VIN和T6進行測試，然后利用可調電壓

27

工具調節到12V，并用電壓表對VIN和T6進行測試。

圖3.2可調電壓工具

（2）故障定位

假如您是這個公司的一名測試工程師，現需要根據“YooDao\

任務三”目錄下的文檔資料，對項目小組設計出軌道繼電器樣品進行

測量、調試，找出電路板中的元器件選型故障/焊接故障，并進行維

修處理。將故障定位以及故障處理方法填寫到表3.1中。（提示：軌

道繼電器有5處故障）

表3.1軌道繼電器電路故障排查記錄表

故障定位處理方法

電路板名稱+元器件符號+故障（過大，過小，焊錯、空焊將故障定位的元器件修改為xxx或者添加或

等）。示例：軌道繼電器模塊電路板R1電阻過大者重新焊接。

示例：R1阻值修改成1K

（3）故障處理調試

選用相應的器件進行故障維修，將任務描述中的②④功能進行依

次連續演示，并用攝像頭進行錄像，將視頻命名為“視頻3-2-軌道

繼電器功能演示.wmv”保存于U盤根目錄“提交資料\任務三”中。

28

提示：參賽隊維修過程中使用的元器件全部在提供的元件包中，

并對可能存在故障的元器件提供了備件，競賽過程中不得再申領元器

件。

（二）應答器檢測與處理（10分）

軌道電路分為八個區段，每個區段配備一個應答器，用于存儲當

前區段相關信息，如下圖3.1所示。運行列車從左至右進行區間行駛，

當列車行駛至對應區段時，列車下方的讀寫器會讀取區段應答器信

息，并伴有“滴”的提示聲，表示讀卡成功。同時列車LCD屏幕中左

側表盤會指向相應的區段號，如下圖3.2所示，本圖片顯示的信息為

列車位于區段1位置。

圖3.1軌道電路區段及應答器

圖3.2列車區間行駛模式下LCD界面

29

應答器配置模塊如圖3.3所示，可用于檢測、修改應答器中相關信

息。

圖3.3應答器配置模塊

站點副控制臺軌道電路區段應答器存儲的狀態信息設計參數如表

3.2所示。

表3.2軌道區段應答器狀態信息

第一區

第二區段第三區段第四區段第五區段第六區段第七區段第八區段

段

轉彎岔道轉彎岔道坡路隧道坡路轉彎

應答器配置模塊與上位機通信遵循一定的數據協議，用于建立通

信和應答器數據的寫入，詳見U盤根目錄“YooDao\任務三\應答器配

置通信協議.pdf”。

1．建立通信

將應答器配置模塊與上位機連接，已知應答器配置模塊與上位機

通信的數據位為8，停止位為1，波特率和校驗位未知，借助U盤根

目錄“YooDao\任務三\串口調試工具.exe”軟件，測試出應答器配置

模塊與上位機通信的波特率及校驗位，并將測試結果填寫至U盤根目

錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。

30

2．數據寫入與信息驗證

借助“串口調試工具”軟件及“應答器配置通信協議.pdf”文件，

參看表3.2中各區段狀態信息，完成對區段1-8應答器狀態信息的寫

入。

利用U盤根目錄“YooDao\任務三\應答器查詢軟件.exe”，配置

正確的串口號，利用“1.建立通信”中測試的波特率和校驗位，完成

對區段1-8應答器狀態信息的讀取。

將區段1-8讀取到的狀態信息軟件界面截圖，命名為“圖3-5-

區段1”、“圖3-6-區段2”、“圖3-7-區段3”、“圖3-8-區段4”、

“圖3-9-區段5”、“圖3-10-區段6”、“圖3-11-區段7”、“圖

3-12-區段8”，存放到U盤根目錄“提交資料\任務三”中，并將截

圖粘貼至U盤根目錄“提交資料\競賽答題卡.doc”指定位置。

31

任務四工業智能控制應用設計（22分）

（一）項目介紹

甲方委托乙方設計建設某通信與控制項目，包含監控室、大棚采

集區。大棚采集區將傳感器數據匯總給樹莓派，監控室以wifi形式

接入，監控室電腦可通過瀏覽器遠程訪問樹莓派node-red界面，巡

視大棚情況，實現數據的監控。系統拓撲如下圖所示。

圖5.1系統拓撲

功能劃分及模塊固定：主要功能分為“農業大棚采集區”、“監控室

區”，涉及的模塊需固定在采集點上，路由器放置于控制柜上。

整體功能需求：甲方要求node-red界面及人機交互界面既能顯

示實時數據，又能查看歷史數據變化。node-red及人機交互界面數

據以區域進行劃分，其中農業大棚有8個采集區，一期工程先建造蘋

果、香蕉、火龍果和西紅柿大棚，二期工程后期建造，但需提前設計

好界面功能并核算成本，大棚與區段對應關系如下表所示：

node-red每個區段所有數據需顯示在一個界面里，并以大棚名

32

字命名。人機交互界面數據也需以大棚名字命名放置在2個界面中。

溫度、濕度、光照、煙霧、照明燈數據需添加圖片，所需素材在“競

賽資料\編程素材”中。

整體選型需求：甲方要求模塊選型以實現功能為主，兼顧成本和

時間。涉及的USB轉485和USB轉CAN模塊不做任何要求。選手在進

行模塊選型時參考“3.項目驗收”中驗收要求，可只選取抽測器件安

裝，進行功能測試。

1.農業大棚采集區（所有數據需保留小數點后兩位）

8個大棚對應的8個區段選用8路數字量模塊的8路輸入模擬代

替，要驗證查看某個大棚時，需將8路數字量輸入端用線短接即可。

每個大棚均包含一個溫濕度傳感器、一個煙霧傳感器、一個光照傳感

器。項目方要求溫濕度傳感器采用CAN通信形式，煙霧傳感器輸出電

壓范圍為0-10V，對光照傳感器靈敏度要求較高，需采用RS485通信

形式。大棚與監控室最遠距離超過1公里，每個大棚系統架構如圖所

示：

2.監控室區

界面同步顯示當前每個大棚傳感器采集的溫濕度、煙霧及光照數

據。

33

3.控制要求

（1）采集點用給定的設備模擬實現，選手可將所有的傳感器和

控制器安裝在現場所提供的黑色網孔板上。

（2）8路數字量某一輸入點接通時，對應人機交互界面及

node-red界面對應大棚名稱顯示并點亮，才可以顯示實時數據，如

點亮的大棚不在人機交互界面所顯示的界面，則自動跳轉至該界面。

（3）控制柜上設有按鈕4只（2紅、2綠），指示燈4只（2紅、

2綠）及人機交互界面。

①按下左側綠色按鈕，將當前大棚溫度數值以表格形式保存，第

二次按下左側綠色按鈕，可追加至表格，……如此重復操作并記錄保

存數值（數值記錄保存位置選手自主確定），每次按下按鈕后按鈕下

方指示燈快速閃爍3次，數值保存并顯示。

②按下右側綠色按鈕，將當前大棚濕度數值以坐標曲線形式保

存，第二次按下右側綠色按鈕，可追加至曲線，……如此重復操作并

記錄保存。每次按下按鈕后按鈕下方指示燈快速閃爍3次，數值保存

并顯示。

③按下左側紅色按鈕，將當前大棚煙霧數值以表格形式保存，第

二次按下左側紅色按鈕，可追加至表格，……如此重復操作并記錄保

存數值（數值記錄保存位置選手自主確定）。每次按下按鈕后按鈕下

方指示燈快速閃爍3次，數值保存并顯示。

④按下右側紅色按鈕，將當前大棚煙霧數值以坐標曲線形式保

存，第二次按下右側紅色按鈕，可追加至曲線，……如此重復操作并

34

記錄保存。每次按下按鈕后按鈕下方指示燈快速閃爍3次，數值保存

并顯示。

⑤同時按下兩只紅色按鈕，可將農業大棚采集區的所有采集實

時數據及歷史數據清零，清零后，控制柜所有指示燈點亮1S后熄滅，

再過1S后才可以重新采集顯示，以檢驗所有傳感器穩定性。

4.器件安裝及布線要求

（1）甲方要求信號輸入線用藍色線，線號編號以“I”開頭自行

編碼；信號輸出線用綠色線，線號編號以“Q”開頭自行編碼；24V

電源線正極用紅色線，線號編號以“V”開頭自行編碼；24V電源線

負極用黑色線，線號編號以“G”開頭自行編碼；485通信A、B端及

CAN通信H、L接線端接線分別用綠色和藍色線。

（2）控制柜220V電源入線已安裝到位。選手依據現場提供線材

自主設計線路實現功能要求。

（3）控制柜斷路器可切斷后續控制所有器件電源。緊急制動按

鈕需控制24V通斷，可對PLC及觸摸屏緊急停電；鑰匙開關需控制

24V通斷，鑰匙由管理員保存，日常處于關閉狀態，開通時對PLC及

觸摸屏上電實現輔助監控及控制要求。

（4）器件安裝要求布局美觀大方，走線要求科學合理。采集點

實物安裝參照“3.項目驗收”中驗收要求，可只安裝抽測器件，安裝

區域示例如下圖5-2、5-3所示。

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圖5-2采集點示例圖

圖5-3控制室/柜示例實物圖

（二）項目驗收內容

根據要求填寫項目驗收報告，并將設計的系統拓撲圖、平臺接線

照片、硬件選型表等資料存放到目錄“提交資料\模塊五”中。

1.系統拓撲圖&接線照片

（1）系統拓撲圖

要求將PLC、人機交互界面、路由器、交換機、按鈕指示燈、樹

36

莓派以及所有所選分項清單模塊繪制在拓撲圖上。拓撲圖分為：控制

柜、采集點、樹莓派三部分，三部分用實線方框圈出并標注名稱，模

塊統一采用方框+名稱的形式，傳感器需要標注地址號，PLC、人機交

互界面和樹莓派需要標注IP地址。拓撲圖之間的連線樣式不做要求，

需要標注出通信方式，例如：485、WIFI、CAN、網絡、直連。485通

信、CAN通信需要將波特率標注在連線上。將繪制完成的拓撲圖存放

在“提交資料”中，并粘貼至驗收報告指定位置。

（2）系統接線照片

按照“布線要求”中的規范，將控制柜和采集點接線拍照。控制

柜和采集點分開拍攝，命名為“系統接線圖-采集點”“系統接線圖-

控制柜”。將拍攝的照片存放在“提交資料”中，并粘貼至驗收報

告指定位置。

2.硬件選型

控制柜/室和采集點可能用到的模塊及價格參考“競賽資料\模塊

五\模塊報價.pdf”。驗收報告指定位置有模塊清單，將需要用到的

模塊后面打對勾并標明使用數量，并最終計算出所用模塊的成本綜

合，填寫至驗收報告表格指定位置。（注意：任務書上作答無效。標

紅項為必選項，成本均為虛擬報價，與實際銷售價無關。）

3.項目驗收

注：本項目驗收采用抽測式，數據切換驗收過程蘋果大棚抽測溫

度數據，香蕉大棚抽測濕度數據、火龍果大棚抽測煙霧數據，西紅柿

大棚抽測光照數據。對應視頻拍攝也僅拍攝抽測項目即可。

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（1）數據切換

①按下左側綠色按鈕，將當前大棚溫度數值以表格形式保存，第

二次按下左側綠色按鈕，可追加至表格，……如此重復操作并記錄保

存數值，數值保存并顯示成功后按鈕下方指示燈快速閃爍3次（按鈕

按下，按鈕指示燈熄滅）。

②按下右側綠色按鈕，將當前大棚濕度數值以曲線圖形式保存，

第二次按下右側綠色按鈕，可追加至曲線，……如此重復操作并記錄

保存數值，數值保存并顯示成功后按鈕下方指示燈快速閃爍3次（按

鈕按下，按鈕指示燈熄滅）。

③按下左側紅色按鈕，將當前大棚煙霧數值以表格形式保存，第

二次按下左側紅色按鈕，可追加至表格，……如此重復操作并記錄保

存數值，數值保存并顯示成功后按鈕下方指示燈快速閃爍3次（按鈕

按下，按鈕指示燈熄滅）。

④按下右側紅色按鈕，將當前大棚煙霧數值以曲線圖形式保存，

第二次按下右側紅色按鈕，可追加至曲線，……如此重