五届全国智能制造应用技术技能大赛数字孪生应用技术员（智能制造控制技术方向）赛项（职工组/学生组）实操题 （样题）重要说明1.比赛时间240分钟，90分钟后，选手可以弃赛，但不可提前离开赛 位场地，需要在赛位指定位置，与比赛设备隔离。2.比赛共包括5个任务，总分100分，见表1。表 1： 比赛任务及配分序号名称配分说明1任务 1： 智能制造控制系统设计与装调20过程结果评分2任务 2： 产品工艺控制数字化仿真15过程结果评分3任务 3： 智能生产数字化控制虚拟联调20过程结果评分4任务 4： 智能制造控制技术综合应用20过程结果评分5任务 5： 智能制造控制可靠性分析20过程结果评分6职业素养与安全意识5过程结果评分7合计1003.除有说明外，限制各任务评判顺序，但不限制任务中各项的先后 顺序，选手在实际比赛过程中要根据赛题情况进行操作。4.请务必阅读各任务的重要提示。5.比赛过程中，若发生危及设备或人身安全事故，立即停止比赛， 将取消其参赛资格。6.比赛所需要的资料及软件都以电子版的形式保存在工位计算机里 指定位置E:ZL。7.选手对比赛过程中需裁判确认部分，应当先举手示意，等待裁判 人员前来处理。8.参赛选手在竞赛过程中，不得使用自带的U盘。9.选手在竞赛过程中应该遵守相关的规章制度和安全守则，如有违 反，则按照相关规定在竞赛的总成绩中扣除相应分值。10.选手在比赛开始前，认真对照工具清单检查工位设备，并确认后2 / 22开始比赛；选手完成任务后的检具、仪表和部件，现场需统一收回再提 供给其他选手使用。11.赛题中要求的备份和保存在电脑中的文件，需选手在计算机指定 文件夹E:2023ZN中命名对应文件夹（如：赛位号+PLC，赛位号+HMI）， 赛位号为1个数字+3个字母+2个数字，如3CCB01。赛题中所要求备份的文 件请备份到对应到文件夹下，即使选手没有任何备份文件也要求建立文 件夹。12.需要裁判验收的各项任务，任务完成后裁判只验收1次，请根据 赛题说明，确认完成后再提请裁判验收。13.选手严禁携带任何通讯、存储设备及技术资料，如有发现将取消 其竞赛资格。选手擅自离开本参赛队赛位或者与其他赛位的选手交流或 者在赛场大声喧哗，严重影响赛场秩序，如有发生，将取消其竞赛资格。14.选手必须认真填写各类文档，竞赛完成后所有文档按页码顺序一 并上交。15.选手必须及时保存自己编写的程序及材料，防止意外断电及其它 情况造成程序或资料的丢失。16.赛场提供的任何物品，不得带离赛场。17.在整个比赛期间，选手应严格防止机器人运动造成人身伤害，严 格遵循相关职业素养要求及安全规范，包括安全文明参赛，着装、操作 规范，工具摆放整齐，资料归档完整等。3 / 22一 、竞赛项目任务书聚焦智能制造数字控制技术应用实际，体现工业数字控制技术助推 传统产业升级的技术要素， 以智能制造控制、数字孪生、工业互联网以 及控制可靠性等数字技术为支撑，完成智能制造控制系统设计与装调、 产品工艺控制数字化仿真、智能生产数字化控制虚拟联调、智能制造控 制技术综合应用以及智能制造控制可靠性分析等 5 个主要竞赛任务。竞 赛平台总布局简图如图 1 所示。图 1 竞赛平台参考图任务 1：智能制造控制系统设计与装调任务描述：根据竞赛任务书有关要求及给定的技术条件，结合 “智能制造数字驱动控制技术理念”，对工业互联网应用设备部署、感知数据 采集以及数字驱动控制等方案进行设计，完成相关设计技术文件编制。 完成包括传感器、网络设备、PLC、机器人、数控加工等智能设备安装与4 / 222023 年全国行业职业技能竞赛第五届全国智能制造应用技术技能大赛调试；完成各生产数字驱动单元联通调试。（ 一）系统方案设计与技术文件编制对工业互联网应用设备部署、感知数据采集以及数字驱动控制等方 案进行设计，完成相关设计技术文件编制。1.制定智能制造控制系统的配置方案选手编写设备配置方案，并以PDF 格式保存。配置方案包含单元名 称、该单元的主要设备和机构以及设备和机构的数量。对智能制造控制系统进行配置规划，规划表格式如下表 1 所示。表 1 规划表格式单元名称设备/机构名称数量单位备注Xxxx0x0x2.按照网络规划要求和框架表，完善 IP 地址表绘制网络拓扑图网络 系统要求如下：1)根据网络配置表进行网络划分，要求不同VLANID 分配不同网段。2)在搭建的网络基础上，为增加网络环境的稳定性，对主干网络搭 建冗余环网。3)通过配置网络安全策略对不同局域网进行边界防护，提高各网络 及终端设备的安全性。4)应用软件绘制网络拓扑图，以 PDF 文件保存到指定文件夹。5)编写完整网络 IP 地址分配表，以 PDF 文件保存到指定文件夹。 网络配置表如下表 2 所示：5 / 222023 年全国行业职业技能竞赛第五届全国智能制造应用技术技能大赛表 2 网络配置表完成任务1 中(一)后，举手示意裁判进行评判！（ 二）智能设备安装与调试按照任务数要求完成包括传感器、网络设备、PLC、机器人等智能设 备安装与调试。1.按照任务 1.1 的网络拓扑图和 IP 地址表进行网络设备的配置，网 线的制作和链接，通过网络的连通性进行评判。（ 1）选手完成网线制作后，向裁判示意，裁判确认后，由选手进行 该网线的连接。（ 2）配置网络设备，并将网络终端接入到对应网络中。对整个网络 进行 Ping 通测试。通过维护网络计算机 PC1 进行网络 Ping 通测试。对验证结果进行截 图。要求 PC1 连接到 SW2 的“VLAN21”的对应端 口，进行 Ping 通测试要 求使用 CMD 方式进行 Ping 通测试，如下图 2 所示。6 / 22图 2 Ping 通测试图PING 通测试要求如下：1）Ping 通 VLAN22、VLAN23 的网络连接；2）Ping 通 VLAN11、防火墙、服务器的网络连接；3）Ping 通 VLAN31、VLAN32、VLAN33 的网络连接。（ 3）通过维护网络计算机 PC1 进行网络连续 Ping 通 SW3 的 VLAN31， 使使用 CMD 方式的指令 “ping xxx.xxx.xxx.xxx -t”，如下图所示。并 满足如下图 3 所示要求：图 3 连续 Ping 通示意图1）要求环网网线全部连接时可保持Ping 通；2）拔掉环网中任意一根网线（裁判评分时指定）时保持Ping 通。（ 4）网络安全策略部署（Untrust 口为外网 口） 服务器、VLAN01、VLAN11 可进行外网访问；1)VLAN21、VLAN22、VLAN23、LAN31、VLAN32、VLAN33不可访问外网；7 / 222)VLAN23、LAN31、VLAN33不可访问服务器。2.网络搭建调试完成后，各终端设备接入到网络种，依据 IO 变量表， 对设计进行在线监控和硬件测试。1)机器人本体手动控制，机器人末端工具动作；2)皮带输送机运行启动、停止运行；3)汽车模型装配线前进、后退运行；4)复合机器人场地内，前进、后退、旋转人手动控制；5)数控系统夹具、 自动门等手动控制。完成任务1 中(二)后，举手示意裁判进行评判！（ 三）生产数字驱动单元联通调试按照任务书要求完成各生产数字驱动驱动单元联通调试。编写PLC 程序、机器人程序、设计 HMI 界面，通过 HMI 对生产数字驱 动单元关键机构和单元进行控制，并对采集的传感器数据进行显示。具体任务如下：1. 皮带运输机单元：1）通过 HMI 控制皮带运输机正反转运行，显示光电开关检测位置的 物料有无信息；2）PLC 采集通过编码器采集数据，计算皮带实时运行速度（mm/s）， 将测得的运行速度在 HMI 上进行显示；2. 汽车模型装配线汽车模型装配线用于汽车模型的运输和车轮装配，现需要对汽车装配 线进行原点工位、汽车上下料工位、车窗装配工位、车轮装配工位的标 定。分别定义为（P1P2P3P4），位置由选手指定，要求各工位位置间8 / 22隔不少于 3cm。将车窗放置在桌面步进驱动机构上，根据要求进行汽车模型的运输作 业。运输要求如下：1)完成步进驱动机构的寻原点；2)手动操作运行至指定位置；3)通过触屏触发车窗运输流程。3. 桌面装配机器人编写PLC 程序、机器人程序，完成主控与装配机器人的联调完成装配。 具体要求如下：1)手动运行机器人，HMI 能够对机器人实时关节坐标数据进行显示；2)通过 HMI触发装配机器人运行，实现车窗的自动装配。 自动装配流程如下：1)触发 HMI 控件， 自动装配流程开始；2)机器人获取车窗零件；3)机器人将车窗零件安装到小车上。4)运行结束。 4.复合机器人1）按照网络拓扑图，将 AGV 物流单元接入对应网络中，完成AGV 在 协调制造系统中的部署；2）通过地图扫描、 目标点标定、轨迹规划，完成复合机器人在汽车 智能涂胶与装配生产单元的仓储单元、数控加工单元、充电站、 自定义 站点间的路径规划和自动目标点运行。完成任务1 中(三)后，举手示意裁判进行评判！9 / 22任务 2：产品工艺控制数字化仿真任务描述：根据竞赛任务书和给定的产品生产工艺控制技术要求， 基于给定的生产技术平台，对产品的生产工艺进行分析和设计，并利用 于数字建模和仿真软件，通过建模、仿真场景搭建和参数配置，实现给 定产品生产工艺控制的数字化加工生产全流程仿真和优化。（ 一）产品生产工艺分析和设计根据竞赛任务书和给定的产品生产工艺控制技术要求，对产品的生产 工艺进行分析和设计。1.产品数字化建模与生产工艺设计根据任务书给定的轮毂产品图纸，应用 CAD 软件，进行产品 3D 设计 与数字化建模、产品生产工艺分析与设计、BOM 构建、编制产品加工工 艺表。具体任务如下：（ 1）根据任务书给定的附件产品图纸，应用CAD 软件，对轮毂产品 进行数字化设计，完成轮毂产品数字化建模；（2）根据已设计的轮毂产品 3D 模型和产品加工工艺要求，进行轮毂 产品生产工艺分析与设计，编制产品加工工艺表，编制的技术文件以 PDF 文件保存到指定文件夹。2.产品 CAM 编程与加工仿真根据产品生产工艺，应用CAM 软件，进行产品CAM 编程和生成数控加 工程序，并对加工程序进行仿真验证，生成的数控加工程序保存到指定 文件夹。具体任务如下：（ 1）根据已设计的轮毂产品生产工艺，应用 CAM 软件，进行轮毂产10 / 22品 CAM 编程，并生成数控加工程序；（ 2）根据已生成的数控加工程序，应用 CAM 软件，进行产品加工仿 真验证。（ 二）数字化建模与仿真场景搭建根据任务书给定的任务要求，利用于数字建模和仿真软件，根据产 品工艺要求，进行建模和仿真场景搭建。具体任务如下：（ 1）根据产品生产工艺要求，应用数字孪生仿真软件，导入数控加 工单元、汽车智能涂胶与装配生成单元、复合机器人等模型，搭