简介这份2024年上海高职院校学生技能大赛“工业互联网集成应用师生同赛”赛项样题PDF面向高职院校参赛学生、指导教师及工业互联网集成应用方向的备赛者用于快速了解赛项设置、任务流程与考核重点。资源包仅含1个PDF文件大小约360KB内容涵盖竞赛要求、职业素养与安全意识、扣分项、选手须知、任务环境与工作过程概述并给出模块一工业互联网设备安装与调试的任务说明。文件中可见加盖拧盖单元、智能物流单元的分类存储规则、工业互联网平台启停复位流程以及RFID读写器安装接线、PLC与读写器通讯编程等典型考点便于读者对照梳理技能训练清单和赛前准备方向。目前已有274人学习下载适合需要熟悉样题结构、理解任务实施要求与评估方式的竞赛参与者参考。1. 一条产线、两块屏、四小时工业互联网集成应用到底在考什么四小时两台编程电脑一个 U 盘。你要在一条缩比产线上把 RFID 读写器挂到 PLC 上读出标签把智能阀岛组态进 PROFINET把两块 PLC 的数据怼到平台网关再在平台上建模型、画可视化、配一条 40℃ 高温告警和一条“停机未完成订单”告警——这就是工业互联网集成应用师生同赛样题的真实强度。它不考你背概念考的是你能不能把现场层、边缘层、平台层这条链路一次拉通。适合谁手上有一台实训台却不知道怎么把它变成完整项目的高职组教师刚学完博途但没做过跨设备联调的学生以及想给团队做课程设计参考的开发。样题本身就是一份完整的交付清单把它吃透相当于把制造与互联网融合的那套工程动作走了一遍。2. 工程骨架拆解三个模块如何映射到一条产线的真实交付先别急着开博途。这类赛题最怕的是“上来就写代码”写到一半发现地址对不上、设备名没改、网关连不上然后四小时过去一半。正确的姿势是先花十五分钟把整份样题的骨架画出来看清楚它到底分几块、每块之间靠什么连接、分值怎么摆。这块理清了后面每一步动作才有落点。2.1 台面构成与数据流向四个物理单元、两条网络链路整套设备拆开看是四个部分加盖拧盖单元、智能物流单元、工业互联网平台跑在一台服务器或虚拟机上、以及开发用的应用电脑。加盖单元负责把瓶盖压上去再拧紧智能物流单元负责按规则把成品分流到 1、2、3 号存储区平台负责看数据、下指令、出告警。数据流向是两条并行的链路。纵向链路是“现场层 → 边缘层 → 平台层”PLC 通过 PROFINET 采集智能 IO / 智能阀岛上的传感器与气缸状态通过 TCP Socket 读 RFID 标签再由网关把这些点位统一收上来北向推给平台。横向链路是“平台 → 设备”的控制链路平台下发启动、复位、停机三条指令PLC 侧的状态机接到后驱动整条产线跑起来。这两条链路是分开的两套地址。现场的 PLC、智能 IO、RFID 头各自一个 IP平台的网关是另一套访问方式。很多人第一次做会把“PLC 能 ping 通网关”当成“网关配置好了”这是两个层面的事后面避坑那章会细说。2.2 三段式评分结构与被它决定的时间分配样题的分数摆得很清楚模块一 35 分、模块二 60 分剩下的职业素养分散落在全程。这个比例直接决定了你的时间该怎么切设备安装调试是基础做不完平台侧根本没数据可用但平台侧占分最重不能在上面拖太久。模块分值核心交付物建议用时模块一 设备安装与调试35RFID 接线与收发程序、智能 IO 组态截图、网关连通截图100 分钟模块二 平台开发应用60模型与设备资产、网关点位导出、可视化页面、两条告警规则120 分钟职业素养与安全5现场整洁、用电规范、设备完好全程贯穿我的建议是把模块一压到 100 分钟内。RFID 接线加通讯程序 40 分钟智能 IO 组态和地址核对 30 分钟网络配置和网关连通 20 分钟留 10 分钟做截图归档。剩下的时间全给平台侧因为平台里的模型定义、点位映射、可视化绑定是纯手工活点多且琐碎一旦点位漏一个可视化上就是一个空框。2.3 资料地图那些“图 1-x、表 1-x”分别对应现场哪一步样题里的图和表不是装饰每一张都对应一个具体动作赛场上找错表是最常见的时间黑洞。表 1-1 和表 1-2 是两块单元的 IP 分配前者管加盖单元PLC 192.168.1.21、智能 IO 192.168.1.22、RFID 头 192.168.1.24 端口 9000后者管物流单元PLC 192.168.1.51、RFID 头 192.168.1.54 端口 9000。表 1-3 和表 1-4 是 IO 地址映射把硬件接线端子 I0:0、Q0:0 这类物理编号翻译成博途里的 I2.0、Q4.0 这类软件地址。图 1-3 和图 1-4 是网络接线图决定网线从哪个口出、进哪个交换机。提示开赛先把这几张表抄到草稿纸上尤其是 IO 地址映射表。写程序时眼睛在代码和表之间来回跳抄一遍能省掉大量翻页时间。接线顺序也有讲究。先断电接线再从 RFID 头往 PLC 方向逐级上电最后在博途里做“可访问设备”扫描。如果先上电再接线PROFINET 的设备名分配会随机失败而且报错信息很含糊只告诉你“设备不可用”。3. 数据采集链路RFID 标识解析与智能 IO 组态的完整实现模块一的 35 分全压在这一章。这里有两个技术活一是 PLC 跟 RFID 读写器之间的 TCP Socket 通讯二是把智能阀岛 / 智能 IO 通过 PROFINET 组态进 PLC。前者的难点在状态机后者的难点在设备名和地址映射两件事都需要动手验证才能确认做对。3.1 RFID 通讯的参数先说清IP、端口、72 字节缓冲区RFID 读写头在这套系统里当 TCP 服务端用监听 9000 端口PLC 作为客户端主动连过去。所以你在博途里要建的是一个主动连接连接参数里填的是读写头的 IP加盖单元 192.168.1.24物流单元 192.168.1.54和端口 9000。数据缓冲区是两个 72 字节的字节数组样题给的定义是Array[0..71] of Byte一个叫“发送”、一个叫“接收”都放在名为“RFID 数据”的数据块里。为什么是 72 字节因为读写头一次读写的标签数据区加报文头就是这个量级长度必须严格对齐少一个字节对方直接丢包你收到的永远是超时。// DB RFID 数据 中的关键成员 // 发送缓冲区PLC - 读写头 RFID 数据.发送 : Array[0..71] of Byte; // 接收缓冲区读写头 - PLC起始地址 DB1.DBX0.0 RFID 数据.接收 : Array[0..71] of Byte;这两个数组建议在 DB 里连着放不要插别的变量。因为接收区要按 DB1.DBX0.0 起始地址整块交给 TRCV中间夹了其他变量偏移量就乱了排查时你会怀疑人生。3.2 发送与接收SCL 里的 TCON/TSEND/TRCV 状态机通讯程序不要写成线性的“发包—收包—判断”那样一旦链路抖一下整个流程就卡死。用状态机写把建链、发送、接收、判定拆成四步每一步只管自己那一段。样题给的参考流程是“发送→判成功→接收→判成功→置位完成标志”我习惯再加一个超时回退防止对方不回包时流程悬在半空。// FB RFID_Comm 的静态变量 // #step : Int 当前步号 // #connID : Word TCON 返回的连接 ID后续收发都要用它 // #xSendDone / #xRecvDone : Bool CASE #step OF 0: // 待触发M21.1 为 TRUE 时启动一次读标签流程 IF RFID 数据.触发读取 AND NOT RFID 数据.读取完成 THEN RFID 数据.发送[0] : 16#C4; // 读标签命令字 RFID 数据.发送[1] : 16#00; // 参数位按读写头手册填 #step : 10; END_IF; 10: // 建链TCONREQ 需要上升沿完成一次就锁住 #iTCON(REQ : #tcpReq, CONNECT: #tcpConnectPara, // 内含 192.168.1.24:9000 的连接描述 DONE #tcpDone, BUSY #tcpBusy, ERROR #tcpErr, STATUS #tcpStatus, ID #connID); IF #tcpDone THEN #step : 20; ELSIF #tcpErr THEN #step : 90; // 建链失败走回退 END_IF; 20: // 发包TSEND长度固定 72 #iTSEND(REQ : TRUE, ID : #connID, LEN : 72, DATA : RFID 数据.发送, DONE #xSendDone, ERROR #xSendErr); IF #xSendDone THEN #step : 30; ELSIF #xSendErr THEN #step : 10; // 发送失败回到建链重来 END_IF; 30: // 收包TRCVLEN 同样是 72不要用 0 自动模式 #iTRCV(REQ : TRUE, ID : #connID, LEN : 72, DATA : RFID 数据.接收, DONE #xRecvDone, ERROR #xRecvErr); IF #xRecvDone THEN #step : 40; ELSIF #xRecvErr THEN #step : 10; // 接收失败重发 END_IF; 40: // 判定接收缓冲区 0 号字节为 16#C5 表示成功16#C8 表示失败 IF RFID 数据.接收[0] 16#C5 THEN RFID 数据.读取完成 : TRUE; // 对应赛题的 M20.5 RFID 数据.标签读取延时 : FALSE; // 复位 M21.5 #step : 0; ELSIF RFID 数据.接收[0] 16#C8 THEN #step : 20; // 读到失败回执重发一次 END_IF; 90: // 异常回退断链、清标志、等下一次触发 #iTDISCON(REQ : TRUE, ID : #connID); RFID 数据.读取完成 : FALSE; #step : 0; END_CASE;逐段说明一下关键参数。TCON 的CONNECT引脚挂的是一个连接描述结构体里面要指定对方 IP、端口、本地任意端口、主动/被动模式这套参数在博途里用“新建连接”向导生成比手填稳。ID是 TCON 吐出来的连接句柄TSEND 和 TRCV 必须拿同一个 ID很多人把 TRCV 的 ID 写成 0结果发送成功、接收永远 BUSY。TSEND 和 TRCV 的LEN一定要写死 72。LEN : 0是自动模式会按 DATA 数组的实际长度发而 PLC 的数组长度和读写头期望的报文长度经常不一致表现就是对方收到半截包直接丢掉。第 40 步的判定是整个流程的胜负手。样题明确写了 16#C5 是成功、16#C8 是失败但实际调试时你会发现还有一种情况既不是 C5 也不是 C8缓冲区第一位是 0。这通常是对方回了一个错误帧或者连接建立但读写头没读到标签。我的做法是在 40 步加一个计数器连续三次拿不到 C5 就置一个“读标签异常”标志让主流程去做重试而不是死循环卡在这里。3.3 智能阀岛 / 智能 IO 的 PROFINET 组态与 IO 地址映射任务 1-2 考的是把智能阀岛 / 智能 IO 挂进 PLC。设备在网络上认的是“设备名”不是 IP这是 PROFINET 的铁律也是新手最容易翻车的地方。流程是三步。第一步装 GSDML 文件在博途的“选项—管理通用站描述文件”里导入厂家提供的描述文件装完在硬件目录里就能看到这个设备。第二步把它拖到网络视图连到 PLC 的 PROFINET 口上然后右键分配设备名——样题把它叫pn-dev2IP 设成 192.168.1.22。第三步进设备视图配 IO 模块把输入输出模块的起始地址对上表 1-3。表 1-3 这张映射表看着枯燥实际上决定了你后面写程序时所有触点的地址。它左边是硬件接线端子I0:0 到 I1:0、Q0:0 到 Q1:4右边是软件地址I2.0 到 I3.1、Q2.0 到 Q4.4。为什么中间会跳号因为 PLC 本体的 I0.0~I1.7 被别的东西占了智能 IO 的模块从 I2.0 开始排。// 加盖拧盖单元常用触点地址直接来自表 1-3 加盖.瓶盖料筒检测 : I2.0; // 料筒里还有没有盖子 加盖.加盖位检测 : I2.1; // 瓶子到位 加盖.拧盖位检测 : I2.2; 加盖.加盖前限 : I2.3; // 气缸伸出到位 加盖.加盖后限 : I2.4; // 气缸缩回到位 加盖.加盖定位后限 : I2.7; Q2.0 : 加盖.输送带电机; // 输出侧从 Q2.0 起 Q2.1 : 加盖.拧盖电机; Q4.0 : 加盖.加盖伸缩气缸; Q4.3 : 加盖.拧盖升降气缸;地址对上之后先别急着跑整条流程。手动模式下逐个点动点一下加盖伸缩气缸看物理气缸动不动挡住加盖位检测看输入点亮不亮。这一步十分钟能挡掉后面两小时的玄学问题。物流单元那边表 1-4 的地址段更宽输入从 X100 到 X114输出从 Y100 到 Y36。它多了伺服搬运机构接线时要单独核对伺服驱动器的使能信号和到位信号这两个信号如果接反表现为搬运机构一直报警但找不到原因。3.4 两块单元的差异日志缓冲区怎么改加盖单元和物流单元的 RFID 通讯逻辑几乎是同一套唯一的差别在接收变量名。加盖单元用的是“RFID 数据”.接收DB1 起始物流单元用的是rcv_buffer。如果你的程序是从加盖单元复制过去的记得把 TRCV 的 DATA 引脚和判定语句里的变量名一起改掉只改一处是最典型的低级失误——发送能成功接收一直是 0。另外物流单元是联机模式分拣规则跟单机不一样单机是 1/2 进 3 区、3/4 进 2 区、5/6 进 1 区这样三区轮转联机则全部进 1 区满了人拿走。程序里一般用一个模式位切这两套规则别把它写死。4. 平台侧开发数字化建模、网关点位映射、可视化与告警规则模块二占 60 分是整个赛项的重头。它不写代码全是配置但配置量大、点位多、一步错步步错。把这块当成一次“给产线做数字孪生”的活来干思路会清楚很多先定义数据长什么样再决定数据怎么进来最后决定数据怎么展示和报警。4.1 数字化建模网关模型、设备模型与功能定义平台侧的第一步是建模型。样题要求建三类网关模型、加盖拧盖单元模型、智能物流单元模型。模型的作用是定义“这类设备有哪些属性”后面创建设备实例时直接套模板。以加盖拧盖单元为例它的属性至少要覆盖四组状态类启动中、停止、复位、报警中、计数类已生产数量、合格数、当前订单剩余数、工艺类拧盖扭矩、节拍、设备温度、标识类当前瓶的 RFID 标签号、批次号。样题里说“设备属性及点位信息详见参考资料”实际做的时候属性定义要跟后面网关点位一一对应属性多定义几个没坏处少定义就要回头改模型改完还得重建实例非常耗时间。智能物流单元的属性重点在分拣数据进入物流单元的总瓶数、1/2/3 号区各自存量、当前分拣目标区。联机模式下还要有一个“1 号区已满”的标志位给人工清料做提示。网关模型单独建它是数据的入口不是被监控对象。网关模型里定义的是连接参数包括南向的 PLC 协议类型、采集周期、点位表北向的推送协议和目标地址。4.2 网关点位导出与北向配置点位是这一章最容易漏的地方。样题要求截图“网关导出的加盖拧盖单元点位”和“智能物流单元点位”说明点位是在网关侧配置完再导出的不是平台里手敲的。配置顺序是网关里先建 PLC 设备填 192.168.1.21协议选西门子 S7 或对应的工业协议再建子设备把智能 IO、RFID 这些挂在 PLC 下面的对象加进去然后逐个加点位每个点位要填名称、数据类型、寄存器地址、采集周期。这里有个细节点位地址是 PLC 里的绝对地址比如 DB1.DBW0、M21.1不是符号名。所以你得先有一份完整的变量地址表再对着表配。配完点一次“测试连接”能读到值的点位才算数。北向配置是网关往平台推数据的那一段。样题要求截图“北向配置页面”说明这块有明确配置项。北向一般配 MQTT 或 HTTP填平台的上报地址、主题、鉴权信息然后把南向点位映射到北向主题上。映射的时候建议按设备分组加盖单元一个主题前缀物流单元一个后面平台侧建可视化时按主题取数清晰很多。注意北向配置改完要点“应用”并重启网关服务很多平台上改了配置不重启数据一行都上不来还以为是配置写错了。4.3 生产排程与三指令时序任务 2-2 给了一个具体的生产场景订单 5 瓶药品种类钙片单瓶 2 粒分三批做第一批 60% 也就是 3 瓶。这个比例要在生产排程里配置配错了整批数据都不对。平台对设备的控制走“状态机”那套逻辑样题写得很死设备处于停止状态可以复位复位状态可以停止复位状态可以启动启动状态只能下一个订单订单做完要重新启动才能接单启动状态可以停止。这套约束意味着你下发指令的顺序不能乱。样题还给了一条极易被忽略的规则下发控制指令时需要一次下发三个指令比如开机要同时设定停机为 0、复位为 0、开机为 1且三个指令之间有 1 秒延时值全为 1 的那个放最后。// 开机指令序列先清零再置位中间隔 1 秒 [ { point: stop_cmd, value: 0, delay_ms: 0 }, { point: reset_cmd, value: 0, delay_ms: 1000 }, { point: start_cmd, value: 1, delay_ms: 1000 } ]为什么必须这么发因为 PLC 侧的状态机是互斥的如果开机和复位同时置 1它不知道该进哪个状态表现就是设备一声不吭。延时 1 秒是给 PLC 扫描周期留余量太短了后面那个指令会被覆盖。这条规则在可视化页面上做按钮时要按顺序写别图省事一次打包发出去。可视化页面绘制这块加分项在“绑定”。页面上画的每个数字、每个状态灯、每个瓶子图标都要绑到对应点位上。样题要求“生产 2 瓶药药品经物流分拣都进入存储区后截图”意味着你的可视化页面上要能实时看到分拣数量和三个区的存量。4.4 告警规则40℃ 高温与 8 级停机告警怎么配任务 2-3 要建两条规则一条是设备温度超过 40℃ 产生二级高温报警另一条是加盖拧盖单元未完成订单且停止生产时产生 8 级其他类型告警。第一条是典型的阈值规则选设备属性里的“设备温度”作为触发源条件写成大于 40告警级别选二级持续时间不要设太长设 0 秒立即触发或 3 秒防抖都行。设防抖是为了避免温度在 40 上下抖动时刷出一堆重复告警。第二条麻烦一点它是个复合条件“未完成订单”和“停止生产”同时成立。所以你要先在设备属性里明确两个量一个是订单剩余数量大于 0 表示未完成一个是运行状态等于停止。规则里用 AND 把两个条件串起来级别填 8类型选“其他”。-- 停机未完成订单告警的等价逻辑 SELECT device_id, order_remain, run_state FROM device_status WHERE order_remain 0 -- 订单还没做完 AND run_state STOPPED -- 设备已经停了 AND order_started 1; -- 且这个订单确实下发过最后一个条件order_started是我加的。不加的话开赛还没下发订单时设备就是停止状态会立刻刷一条告警出来。样题说“生产订单下发到产线后”才告警这句话就是提示你要加这个前置条件。5. 避坑与排查现场联调最容易翻车的五件事这些坑不是我编的是这类产线联调里高频出现的。每一条都按“现象—原因—解决”写现场遇到照着对。5.1 RFID 连接建起来了一发就断现象TCON 返回 DONE说明 TCP 连上了但第一次 TSEND 就报错STATUS 是一个 8 开头的错误码然后再次连接就连不上了。原因多半是发送缓冲区长度和对方期望的报文长度不一致读写头收到半截包后主动断链保护也常见于连接描述里的“本地端口”填了固定值第二次建链时端口还被占用。解决先把 LEN 确认成 72检查发送数组是不是从索引 0 开始的完整 72 字节。本地端口用 0由系统分配而不是写死。断链后不要立刻重连加 500ms 延时再走 TCON否则 STATUS 会是 8090 之类的资源占用错误。5.2 智能 IO 组态好了输入端子就是没反应现象硬件目录里拖进去了编译下载没报错但手动挡住传感器对应的 I2.x 灯不亮。原因PROFINET 认设备名不认 IP。博途里组态的设备名是pn-dev2但现场设备出厂名可能是io-device之类两者对不上PLC 就不知道该跟谁通讯设备处于“不可用”状态。解决在博途里“分配设备名称”用“可访问设备”扫描找到实际设备后重新命名成与组态一致的名字再下载。改完在看在线拓扑里确认设备是绿色勾。地址不对的话还要回去检查模块的起始地址是不是从 I2.0 起。5.3 订单下发了设备一动不动现象生产排程配好了点下发平台显示指令已发送产线毫无反应。原因三个指令的时序错了或者只发了开机那一条。也有一种情况是设备上一次订单做完后还停在启动状态按赛题规则启动状态下不能接收第二个订单必须先联机复位。解决按“停机 0 → 复位 0 → 开机 1”的顺序发中间隔 1 秒。下第二个订单前先在设备监控页里做一次联机复位把状态机踢回停止态再下发。5.4 截图都做了分数还是低现象每个提交项都截了核查一遍发现自己都觉得没问题但成绩出来丢了十几分。原因文件命名和存放路径不合规。样题对每个截图都给了固定文件名比如“1-2 加盖拧盖单元模型属性”“3-2 加盖拧盖单元设备停机规则”名字错一个字系统按缺失处理。解决开赛时先把所有要求的文件名列一张清单做完一项就按名字保存一项。所有截图统一放在 U 盘的答案提交文档里别存在桌面或别的盘。存完打开文件夹数一遍条数对不对。5.5 单机和联机模式搞混分拣全乱现象瓶数到 3 的时候应该进 2 区结果跑去了 1 区后面全乱套。原因程序里生效的是联机规则全进 1 区而现场当单机在跑或者计数器没在启动时清零接着上一次的数在跑。解决确认分拣规则的模式位当前值。单机规则是(瓶数-1) mod 6的余数决定去向余 0、1 进 3 区余 2、3 进 2 区余 4、5 进 1 区。联机则固定进 1 区。另外在启动指令下发时同步清零计数器别依赖上电初始化。6. 二次开发改造把这套赛题平台变成自己的试验台样题做完一遍它就是个死板的考题改上三处它就能变成你团队常年可用的试验台机。我最常动的是分拣规则、告警阈值和追溯链路这三块。分拣规则最好改成配方表驱动。现在规则写死在 SCL 里(瓶数-1) mod 6是硬编码的。把它抽成一张配置 DB 就不一样了// 配方表容量 6按序号轮转想改成 3 区 3 区 2 区 1 区 1 区 2 区 改数组就行 分拣配方.zones : Array[0..5] of Int : [3, 3, 2, 2, 1, 1]; // 分拣判定瓶数从 1 开始index (n - 1) MOD 6 #idx : (物流计数.总瓶数 - 1) MOD 6; 物流计数.目标区 : 分拣配方.zones[#idx];改完之后学生可以自己设计一套分拣策略再跑一遍验证比填空有意思得多。告警阈值同理。把 40℃ 抽成 DB 里的一个实数变量把 8 级告警的两个条件抽成可配置项界面上做个参数设置页就能演“不同工艺窗口下告警策略怎么调”这类话题。这一步的价值在于让学员理解阈值不是也要写在规则里的常量它本身是个可管理的参数。追溯链路是我最推荐加的一块。RFID 现在只要读到 C5 就算成功标签内容没人管。把接收到的标签号解析出来跟当前订单号、瓶序号拼成一条记录通过网关的北向通道单独发一个主题上去平台侧就能做出“这一瓶是哪一批、第几个、什么时候过的哪道工序”。这条链路一通整个项目就从“考试题”变成了“能讲故事的系统”。最后说验证方法。改完任何一处别直接上整线跑。分三段验证先手动模式下逐点确认 IO 动作再用单机规则跑十瓶看分拣落位对不对最后挂平台跑一个完整订单看数据是否连续。这三段走完再谈优化。我第一次做这套题的教训是RFID 通了就以为大功告成直接把整条产线拉起来联跑结果分拣数据跟可视化页面对不上查了两个小时才发现是平台点位采的是 PLC 的旧地址程序里换过一轮变量之后没人回来同步网关。从那以后我每次改完 PLC 变量表都强制走一遍“导出点位 → 对照网关重新映射 → 单点测试”这三步宁可慢二十分钟也别让它变成一个没人能查的黑匣子。希望帮到你。本文还有配套的精品资源点击获取