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2023年甘肃省职业院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项
2023年甘肃省职业院校技能大赛
现代电气控制系统安装与调试
（总时间：240 分钟）
工
作
任
务
书
（样卷）
场次号 工位号
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2023年甘肃省职业院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项
注意事项
一、本任务书共20 页，如出现缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判
示意，进行任务书的更换。
二、在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装和电气维修的安
全操作规程。电气安装中，低压电器安装按《电气装置安装工程低压电器
施工及验收规范（GB50254-96）》验收。
三、不得擅自更改设备已有器件位置和线路，若现场设备安装调试有
疑问，须经设计人员（赛场评委）同意后方可修改。
四、竞赛过程中，参赛选手认定竞赛设备的器件有故障，可提出更换，
器件经现场裁判测定完好属参赛选手误判时，每次扣参赛队 3分；若因人
为操作损坏器件，酌情扣 5-10 分；后果严重者（如导致PLC、变频器、伺
服等烧坏），本次竞赛成绩计 0 分。
五、所编PLC、触摸屏等程序必须保存到计算机的“D: \场次号-工位
号”文件夹下，场次号和工位号以现场抽签为准。
六、参赛选手在完成工作任务的过程中，不得在任何地方标注学校名
称、选手姓名等信息。
七、比赛结束后，参赛选手需要将任务书以及现场发放的图纸、资料、
草稿纸等材料一并上交，不得带离考场。
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请按要求在 4 个小时内完成以下工作任务：
一、按“系统控制要求”，设计电气控制原理图，制定相应的IO 分配
表，并按图完成器件选型计算、器件安装、电路连接（含主电路）和相关
元件参数设置。
二、按“系统控制要求”，编写 PLC 程序及触摸屏程序，完成后下载
至设备PLC 及触摸屏，并调试该电气控制系统达到控制要求。
三、根据给定的电气设备原理图及故障检测要求，检测出该电气设备
电路板上的故障，并按要求在其电路图纸的相应位置上标注故障类型符号。
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系统控制要求
一、系统运行说明
自动抓棉机是纺织加工的第一道工序，用于加工棉、棉型化纤
和中长化纤原料，具有抓棉、松棉、除去杂质和混合原料等功能，在
棉花加工中起着非常重要的作用。间隙下降的抓棉臂带动抓棉小车通
过转塔移动作顺序抓取，被抓取的棉花纤维束块通过风机抽吸经输棉
管道送至下道机台作进一步加工。该系统由转塔、抓棉臂、抓棉小
车、 输棉管道和出棉口等部分组成，如图 1 所示。
自动抓棉机系统运行过程如下：抓棉小车随转塔做左右往复
运动，对棉包进行抓取，抓棉小车每抓完一个行程（从 SQ1 处运
行到 SQ2 处），抓棉臂下降一定高度，然后再继续抓棉，抓棉小车
抓到的棉花经风机抽吸随输棉管道输送到出棉口。
图 1 自动抓棉机系统
自动抓棉机系统由以下电气控制回路组成：转塔的移动由伺服
电机 M1 驱动，通过丝杠带动滑块来模拟转塔的左右移动【伺服电
机M1 参数设置如下：伺服电机 M1 旋转一周需要 2000 个脉冲】。
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抓棉臂的上下运行由步进电机M2 驱动【步进电机 M2 参数设置如下：步
进电机 M2 旋转一周需要 1000 个脉冲】。抓棉小车由三相异步双速电机
M3 驱动，控制不同的抓棉速度【需考虑过载、联锁保护】。风机由三
相异 步电动机 M4 驱动，可通过选择风机的速度来控制输棉的速度【三
相异步电动机 M4 由变频器控制，速度主要由电流型模拟量 4-20mA 给定，
加速时间 秒，减速时间 秒】。
电动机旋转以“顺时针旋转为正向,逆时针旋转为反向”为准。
二、控制系统设计要求
1、本系统使用三台 PLC，网络指定 QCPU/S7-300/S7-1500 为
主站，2 台 FX3U/S7-200Smart/S7-1200 为从站，分别以 CC_Link
或工 业以太网的形式组网。
2、MCGS 触摸屏应连接到系统中主站 PLC 上（三菱系统中触
摸屏连接到 QPLC 的RS232端口；西门子系统中触摸屏连接到 S7-
300/S7-1500 的以太网端口，不允许连接到交换机）。
3、电机控制、 I/O、HMI 与 PLC 组合分配方案 （其余自行定义）：
方案 三菱 Q 系列 西门子 S7-300 西门子 S7-1500
电机
+FX3U 系列方案 +S7-200Smart 方案 +S7-1200 方案
HMI
Q00UCPU CPU314C-2PN/DP CPU 1511
SB1～SB4、SA5
M3、M4 S7-200Smart CPU 1212C
FX3U-48MR
HL1～HL3 6ES7288-1SR40-0AA0 6ES7212-1BE40-0XB0
M1、M2 S7-200Smart CPU 1212C
FX3U-48MT
SQ1～SQ3 6ES7288-1ST30-0AA0 6ES7212-1AE40-0XB0
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4、根据本控制要求设计电气控制原理图，根据所设计的电路图连接电
路。参照所给定的图纸格式把系统电气原理图以及各个PLC 的 I/O 接线图绘
制在标准图纸上。参照所给定的IO 分配表格式，将编程中所用到的各个PLC
的 IO 点以及主要的中间继电器和存储器填入IO 分配表中。
三、系统控制要求
自动抓棉机控制系统设备具备两种工作模式，模式一：调试模式；
模式二：自动运行模式。设备上电后触摸屏显示欢迎界面，点击界面
任一位置，触摸屏即进入启动选择画面。
1、启动选择画面要求
启动选择画面（如图 2 所示），选择 “调试模式 ”，弹出 “用户登入 ”
窗口（如图 3 所示），用户名下拉选“负责人 ”，输入密码 “123”方可进入
“调试模式界面 ”，密码错误不能进入画面，调试完成后自动返回启动画面
（也可在调试过程点击按钮返回）。
图2启动选择 画面
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图3 用户登录界面
选择 “自动运行模式”，弹出 “用户登入”窗口，用户名下拉
选 “操作员 ”，输入密码“456 ”方可进入 “自动运行模式 ”画面，
密码 错误不能进入画面。
2、调试模式
触摸屏进入调试画面后，调试模式指示灯 HL1 以 频率闪
烁点亮，等待电机调试。触摸屏调试界面可以参考图 4 进行制作：
通过 按下 “选择调试按钮”，可依次选择需要调试的电机 M1～M4 ，
对应电 机指示灯亮，指示灯 HL1 停止闪烁。按下调试启动 SB1 按钮，
选中的 电机将进行调试运行。每个电机调试完成后，对应的指示灯
熄灭。
此外，调试模式中应配置有通讯测试、I/O 测试功能界面。通
讯测试用于测试主站 PLC、从站PLC 和触摸屏之间的通讯；例如，
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测试 主站与触摸屏之间的通讯时，可在触摸屏上设置指示灯，当按
下 SB1 时，触摸屏上的指示灯亮。I/O 测试界面显示系统PlC 的
I/O 状态及 数值。
图 4 调试模式 参考画面
（1）转塔伺服电机 M1 调试过程
转塔伺服电机M1 安装在丝杠位置上，安装示意图如图 5 所示，
其中SQ1、SQ2 分别为转塔左右移动限位开关，SQ11 、SQ12 分别为
极限位开关。伺服电机M1 开始调试前，手动将转塔移动至 SQ1 位
置，在触摸屏中设定伺服电机的速度之后 （速度范围应在 100-
200r/min 之间），按下启动按钮 SB1，转塔向右行驶 2cm 停止
（已知丝杠的螺距为 4mm），2s 后，转塔开始向左运行，至SQ1 处
停止， 2s 后继续向左运行，至 SQ2 处停止，2s 后，转塔继续右行
至 SQ1 处停止，整个 调试过程结束。整个过程中按下停止按钮
SB2，转塔伺服电机 M1 停止，再次按下 SB1，转塔从当前位置开
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始继续运行。伺服电机 M1 电机调试过程中，转塔移动时时，HL2
以 2Hz 闪烁。
图 5、转塔伺服电机安装示意图
（2）抓棉臂步进电机 M2 调试