目录

竞赛工作任务说明书

一、平台硬件、软件组成说明

模块一 工业互联网设备安装与调试（35分）

任务1-1 工业互联网设备安装

任务1-2. 工业互联网设备互联

任务1-3. 工业互联网设备调试

模块二 工业互联网平台开发应用（60分）

任务2-1 边缘计算及数据可视化应用

任务2-1-1 数采网关配置

任务2-1-2 在工业物联平台创建数字化设备

任务2-1-3 边缘计算进行参数监控

任务2-2 设备集成应用

任务2-2-1 创建设备系统前端工作表

任务2-2-2 创建工作流

任务2-3 工业互联网应用平台服务开发

任务2-3-1 组态大屏布局规划

任务2-3-2 组态大屏设计与组件导入

任务2-3-3 组态大屏发布

附件一： Python解释器配置步骤

注意事项

一、本任务书共26页，包括竞赛工作任务说明书（含平台硬件、软件组成说明与任务要求）、附件一： Python解释器配置步骤。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、在比赛前务必对各机器组件和软件平台熟悉。

三、本次工作任务请在应用设备上完成，比赛前要熟悉设备使用说明书和软件用户手册。操作过程中，须遵守安全操作规程和职业素养要求的相关规定。

四、在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气组件的相关操作要求，接线前一定要看清引脚定义和电压要求。

五、不得擅自更改设备已有器件位置和线路。

六、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，更换下的器件将由裁判组进行现场测试。若器件经现场测试是功能齐全，且没有故障的情况下，每次扣参赛队1分，此过程中造成的时间损失由选手承担。若因人为操作损坏器件，酌情扣5-10分，严重的经裁判组商议，中止选手比赛。

七、请严格按任务书要求完成的相关竞赛，相关截图、数据文件等保存到任务书要求的目录下。（以上文件详细要求请参照竞赛任务描述。）

八、考试过程中不允许自带U盘或其他可储存设备，赛场统一配备U盘。

九、参赛选手需及时保存相关程序及数据，竞赛过程中因设备死机和意外情况需要重启而造成未保存数据丢失的，由选手自行承担。大赛补时只补从关电到操作系统重启完成时间（不包括应用软件）。参赛选手在程序复杂的情况下每完成部分编程需要记得先保存配置。

十、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，违反规定者取消比赛成绩。

十一、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、U盘等材料一并上交，不得带离赛场。

竞赛工作任务说明书

一、平台硬件、软件组成说明

竞赛平台采用格创东智科技有限公司的工业互联网场景平台（图1）。大赛所用专用工具达到本赛项技术标准。工具清单见表1，工业互联网场景平台设备清单见表2。

图1工业互联网场景平台

表1《工业互联网集成应用》赛项设备及工具清单

表2 工业互联网场景平台设备清单

二、任务要求

模块一 工业互联网设备安装与调试（35分）

考核参赛选手工业互联网安装及调试的能力，合理使用提供的相关硬件、软件工具，完成工业互联网设备的安装与调试，实现工业设备间的网络互联。考核分为三个步骤：设备安装、设备互联、设备调试。

工业场景：某工厂生产线需要互联产线中的相关设备及智能电表，设有显示单元（人机界面HMI），通过中央控制单元（可编程逻辑器件PLC）对执行输出单元进行控制、状态显示，并可读入传感输入单元的状态到人机界面HMI，相关设备数据通过工业互联网边缘网关（云盒）设备上云，从而可实现工业互联网云、边、端的通信与控制。

任务1-1 工业互联网设备安装

一般性概述：熟悉工业互联网常见互联设备：中央控制单元（可编程逻辑器件PLC）、触屏交互显示单元（人机界面HMI）、工业互联网边缘网关（云盒）、智能电表、执行单元、传感单元、工业网络单元（网络路由与交换）、供电单元、连接转接单元等的安装与接线，按工业互联网场景要求，将给定的工业互联网设备安装电工实训网孔板上，并正确完成接线。

任务要求1：根据设备布局图1-1-1、安装接线图图1-1-2，对工业网络设备的部分硬件进行安装与电气接线，利用剥线钳、压线钳等工具进行线缆剥线，完成电气线缆冷压头及网线水晶头压制，整理接线，放入线槽中，满足后续任务的开展。（裁判对完成情况进行打分）

图1-1-1 设备布局示意图

图1-1-2 传感器安装接线图

选手需自行制作合格的接线，若选手无法实现制作接线，可以填写“协助申请单” ，领取成套成品接线，但提出协助申请后，将按标准扣分。如果设备连接接线处理不好，会影响后续部分任务完成。

任务1-2. 工业互联网设备互联

一般性概述：熟悉各类设备单元：中央控制单元（可编程逻辑器件PLC）、触屏交互显示单元（人机界面HMI）、工业互联网边缘网关（云盒）、智能电表、执行单元、传感单元、工业网络单元（网络路由与交换）的互联地址等参数设置，按工业互联网场景要求，对各设备单元开展硬件网络连接，进行互联配置，使用软件工具检测设备互联配置情况。

任务1-2-1：根据互联地址设备网络拓扑图1-2-1，将相关工业网络设备进行硬件网络连接。

图1-2-1 PLC部分接线图

任务1-2-2：根据互联地址等参数设置表1-2-1，对各设备单元进行互联配置。

表1-2-1 IP地址

任务1-2-3：通过IP扫描工具，进行工业网络验证，扫描、列显出所有设备IP。

现场提供的工业网络单元（网络路由与交换）的用户名及密码为默认：用户名admin，密码为123456，IP地址设置为192.168.0.100。

任务要求

将PLC的IP设置后的页面的进行截图，截图贴到成果物文档中名为“子任务1-2-2-1”

将人机界面HMI的IP设置后的页面的进行截图，截图贴到成果物文档中名为“子任务1-2-2-2”

将主机（计算机）IP设置后的页面的进行截图，截图贴到成果物文档中名为“子任务1-2-2-3”

将IP扫描的界面截图，截图贴到成果物文档中名为“子任务1-2-3-1”

任务1-3. 工业互联网设备调试

一般性概述：熟悉各类设备单元：中央控制单元（可编程逻辑器件PLC）、触屏交互显示单元（人机界面HMI）、工业互联网边缘网关（云盒）、智能电表、执行单元、传感单元、工业网络单元（网络路由与交换）等的实现功能，按工业互联网场景要求，装载功能程序，并进行联合调试。

任务1-3-1：根据赛项资料包提供的可编程逻辑器（PLC）程序，使用计算机中的软件TIA portal，把它装载到可编程逻辑器，并切换到RUN的状态。

任务1-3-2：根据赛项资料包提供的HMI程序，使用计算机中的软件TIA portal组态软件进行程序下载，并将HMI切换到运行状态。

任务1-3-3：根据功能要求进行联调。验证设备参数设置、硬件连接、网络搭建是否正确，功能是否正常，测试编程逻辑器（PLC）程序、提供的HMI程序、执行输出单元、传感输入单元的网络互联功能，在人机界面（HMI）的触摸屏上能进行“执行动作“的操作，正确反应传感单元的状态。（裁判对功能情况进行评分：通过提供的人机交互界面能够控制执行器件，包括三色灯等设备，能够正确在人机界面组态上显示传感器的数据，能够通过人机交互界面显示各执行装置的正确状态）。

（1）进入HMI手动操作界面，启动执行单元设备1（例如：三相电机）；

（2）进入HMI手动操作界面，启动执行单元设备2（例如：步进电机）。

任务1-3-4：通过HMI人机交互界面组态实现对指示灯的控制。在HMI画面上增加一个按钮，结合PLC程序，实现按下按“HL3开”按钮使指示灯HL3亮起，再次按下“HL3关”按钮指示灯HL3熄灭。

图1-3-4 HMI界面样图

任务1-3-5：ModbusRTU功能调试。

（1）用485串口助手，Modbus上位机和PLC建立ModbusRTU通讯；

（2）通过上位机软件，启动执行单元设备1（例如：三相电机）；

（3）通过上位机软件，启动执行单元设备2（例如：步进电机）；

（4）通过上位机软件，设置执行单元设备1的参数（例如：变频器给定速度等）。

任务要求：

将可编程逻辑器（PLC）程序装载成功界面截图，截图贴到成果物文档中名为“子任务1-3-1-1”

将可编程逻辑器（PLC）程序运行状态截图，截图贴到成果物文档中名为“子任务1-3-1-2”

将人机界面（HMI）程序装载成功界面截图，截图贴到成果物文档中名为“子任务1-3-2-1”

将人机界面（HMI）程序运行状态截图，截图贴到成果物文档中名为“子任务1-3-1-2”

模块二 工业互联网平台开发应用（60分）

任务2-1 边缘计算及数据可视化应用

任务2-1-1 数采网关配置

1. 打开网关配置工具，新建一个工程，命名为S7_1200数据采集，连接上网关，网关当前处于出厂状态，需要进行配置，使用工位上的配置专用网线连接闲置网口1进行通讯配置。

网关配置所需的网关产品出厂信息：

1. 网关采集的S7_1200 PLC IP：192.168.0.1，端口号：502 ，本次所有采集数据需从该PLC中获取;
2. 网口2用于连接PLC进行数据采集，网口1用于连接平台上抛数据;
3. 网关网口1默认IP:192.168.1.230
4. 网关进入管理设备及调试设备界面时需要输入账号和密码，帐号：super 密码：super

使用工位上的网线将配置好的网关以及工位上的两台电脑接入系统网络。

修改两台PC的IP设置为：

PC1:

1)将PC1的IP设定成192.168.（工位号+101）.101，

2)子网掩码：255.255.255.0

3)网关：192.168.（工位号+101）.1

4)DNS:192.168.1.1

PC2

1)将PC2的IP设定成192.168.（工位号+101）.102，

2)子网掩码：255.255.255.0

3)网关：192.168.（工位号+101）.1

4)DNS:192.168.1.1

用ipconfig指令显示出电脑的IP后，在任意一台PC使用ping指令测试电脑与服务器（IP地址为192.168.101.103）、网关的连接。

1. 新建数据采集应用，名称为Modbus TCP,新建通道，配置相关参数，使网关能和S7_1200 PLC使用Modbus TCP方式进行数据通讯（S7_1200 PLC IP：192.168.0.1，端口号：502 ）；
2. 新建采集单元，采集单元名称为S7_1200,配置采集地址表中的所有遥测和遥信采集点以及反控点位地址（注意采集点的Modbus地址在网关中的配置差异，Modbus地址首位只用来判断选择寄存器类型，后四位是采集地址，在网关中配置时需要减1）；

表2-1-1-1 数据采集点位表

1. 新建4个采集数据转发应用，名称分别为电表/传送带/电机/PLC，配置相关的转发参数，转发参数中的对应通道（在新建通道的规约类型列表中）选择赛项平台MQTT,数据上抛选择周期发送，发送周期设定为5S,禁用变化上传，并且按表2-1-1-1 数据采集点位表中数据分类归属所对应的采集转发应用，选择上抛对应数据，PLC的转发应用里面除了配置数据上抛外，还需要对相应的反控点，进行反控相关的设置;

注：

1. 数据转发配置所需的平台信息：

ip：112.92.40.22

port：2883

账号：ZYJNDS

密码：ZYJNDS

租户标识（组织id）：gx_jnds

(实际租户标识以各个学校所分配的练习账号信息为准，以下标记为tenantId）

数据上报topic：

格式：v2/{租户标识}/{模型标识}/{设备标识}/telemetry

电表：v2/tenantId/meter/meter_01/telemetry

传送带：v2/tenantId/belt/belt_01/telemetry

电机：v2/tenantId/motor/motor_01/telemetry

PLC：v2/tenantId/plc/plc/telemetry

设备反控topic：

格式：v2/{租户标识}/{模型标识}/{设备标识}/instruct/req

反控：v2/tenantId/plc/plc/instruct/req

1. 监控网关采集数据结果（网关在下载配置文件重启后需要等待一定的时间才能和其它设备重新建立上通讯连接，一般在30S以内，没重新通讯上的期间，数据也是会显示无效/未初始化，如果超过30S仍未显示有效，则需要确认采集应用的通讯参数配置是否准确），需要核对数据准确性；
2. 监控网关上抛平台的数据；
3. 通过平台对网关的反控点位下发反控命令，在网关采集实时数据画面以及上抛平台的报文监视画面中将反控成功的结果（反控点的网关采集实时数据监控值变成1及接收到平台下发的反控指令记录，接收到的反控指令在上抛平台的监视画面（需要选反控对应的转发应用名）中显示绿色）；
4. 调试工具验证

使用MQTT连接工具MQTTBox进行验证，测试能否连接平台服务端的MQTT 集群。

将竞赛资源包中的【MQTTBox.zip】进行解压，在解压后目录中选择MQTTBox.exe 启动MQTT客户端；

点击按钮左上角的【Create MQTT Client】按钮，并填写【MQTT Client Name】【Protocol】【Host】【Username】【Password】，相关信息参考“数据转发配置”。若左上角的连接状态为【绿色Connected】，则说明调试成功；

任务2-1-2 在工业物联平台创建数字化设备

 为了将设备的信息和数据在工业互联网平台进行展示，需要在平台中创建数字化的模型和设备，以映射真实环境的物理设备。所需创建的模型清单、及对应的参数清单参见表2-1-2-1，设备清单参见表2-1-2-2。

1. 根据表2-1-2-1，在“工业物联平台”的“物模型-设备模型”中新增4个设备模型；

1. 根据表2-1-2-1，在“工业物联平台”的设备模型中添加对应的参数，添加按钮位于“设备模型详情-参数-添加参数”，可参考U盘中的《数据采集点位表》。

表2-1-2-1 模型清单及对应的参数清单

任务2-1-3 边缘计算进行参数监控

使用python快函数对设备所上报的数据进行简单二次运算，或是进行单位转换等定制化操作。并将处理后的数据和原始数据一并发送给极客工场和工业物联网平台。本题目要求对设备的实时数据进行监控，指定告警规则进行告警，要求如下：

1. 使用已安装好PyCharm打开竞赛资料文件夹中的“示例代码”，可以看到代码结构下结构树所示，根据题目要求和队伍的竞赛要求文件填写配置文件“local.yaml”中的配置项，将修改后的配置项页面截图，截图贴到成果物文档中名为“子任务2-1-3-1”，要求按照题附件一：对python解释器进行配置；

│  bootstrap.yaml

│  main.py          # 程序入口

│  requirements.txt

├─config

│      local.yaml    # 配置文件

└─lib

    └─mqtt

        └─ sub_client.py

1. 编写main.py中的alarm_func()方法，使用工业互联网场景台中的旋钮，模拟面板亮度数据变化，实现对上报的面板亮度数据进行告警监控的代码逻辑，将该方法的代码页面截图，截图贴到成果物文档中名为“子任务2-1-3-2”；

def alarm_func(value: float):
    """判断是否触发了告警监控.

    :return True-触发告警监控 False-未触发告警监控
    """
    # todo
    #  根据题目要求，实现告警监控
    if value > max_value:
        logger.info("产生了告警")
        return True
    else:
        return False

1. 运行代码main.py，用于订阅MQTT服务端的数据，并将订阅到的数据结果截图，截图贴到成果物文档中名为“子任务2-1-3-3”，要求截图中包含时间在内的完整日志；
2. 参考示例代码中方法logger.info()的使用，用该方法输出参数监控的结果，将结果截图，截图贴到成果物文档中名为“子任务2-1-3-4”，要求截图中包含时间在内的完整日志。

任务2-2 设备集成应用

现需要在零代码开发平台搭建一个设备系统集成应用，完成基于上述步骤中的模型数据的应用，实现数据驱动的设备应急控制，实现设备创建流程的数字化管理。

任务2-2-1 创建设备系统前端工作表

将相关任务界面截图，贴到模块二答卷文档中对应任务号下。

使用零代码平台进行业务工单的前端设计，共涉及设备表、数据表。

任务要求：

1. 数据源/API配置

为在工作表中获取上一步在物联平台创建的模型标识和设备标识，以及平台反控功能需要将指令下发到外部，平台需要预先配置3个API来满足3个功能，3个API已经提前部署好，需要配置1个数据源和3个API接口，API相关信息见表2-2-1-1，即可发布步骤如下：

表2-2-1-1 API配置任务需求单

1. 1. 1. 在“API列表”中，选择“数据源管理”并新增，要求如下：
2. 自定义合适的数据源名称；
3. URL设置为当前页面url地址的协议+ip+端口，例如http://192.168.1.1:8000
4. 将数据源配置页面进行截图，截图贴到成果物文档中名为“子任务2-2-1-1”。
   1. 1. 按以下要求新增API

1. API名称设置为“获取模型”，API编码设置为“get-model”，协议选择“HTTP”和“HTTPS”，按照表2-2-1-1确定API的请求方式，配置页面；
2. “数据源”选择上一步新建的数据源，按照表2-2-1-1确定API的请求方式，在“后端地址”处按照表2-2-1-1 API地址，将配置好的页面进行截图，截图贴到成果物文档中名为“子任务2-2-1-2”；
3. 点击“下一步”，若当前配置的API请求类型为“PUT”时，需要将“后端请求Body类型 ”设置为“JSON”，请求类型为“GET”不需要更改。

按照表2-2-1-1要求执行相应的步骤完成剩下两个API的配置并截图，成功添加表格中的2个API并开启API。

1. 创建应用/工作表

1. 创建应用

创建空白应用，应用名称设置为“设备系统”，选择应用图标，将新建应用页面进行截图，截图贴到成果物文档中名为“子任务2-2-1-4”。

1. 创建工作表

1. 添加设备表
   1. 添加工作表“设备表”，字段按照下表2-2-1-2设计，然后将完整表单设计页面进行截图，截图贴到成果物文档中名为“子任务2-2-1-5”。

表2-2-1-2 设备标识表字段设计

1. 1. 为单选类型字段添加外部数据源选项（在页面上方第二栏“表单设置”-“外部数据查询”添加下列事件）：

表2-2-1-3 设备表外接数据源事件

按表2-2-1-3新增外部数据源查询事件：“获取模型数据”。

将“获取模型数据“设置页面进行截图，截图主要内容：“参数列表-params”，“调试”、“返回值设置”，截图贴到成果物文档中名为“子任务2-2-1-6”；

“获取模型数据”调试过程：先在参数列表对应的参数值处填上具体的值，“tenantId”的值是当前租户ID（当前租户ID在极客工场右上角-个人中心-我的组织中查看），点击“调试”，若成功，返回对象的“msg”为“success”，并返回当前租户下创建的所有模型数据列表。调试完毕需要将“tenantId”的值填回动态选择值-“租户标识”。

1. 添加数据表
   1. 添加工作表“数据表”，字段按照下表2-2-1-1设计，然后将完整表单设计页面进行截图，截图贴到成果物文档中名为“子任务2-2-1-7”。

表2-2-1-4设备标识表字段设计

任务2-2-2 创建工作流

将相关任务界面截图，贴到模块二答卷文档中对应任务号下。

设计完设备系统所需的工作表后，对设备系统进行极客流配置，实现系统的后端设计。

任务要求：

1. 创建极客流

新增下列表格中的2个极客流，将新增的2个极客流列表截图，完成表单设计并截图，截图贴到成果物文档中名为“子任务2-2-2-1”。

表 2-2-2-1 极客流需求配置表

1. 配置数据转发规则

1. webhook触发流程对应的数据转发规则：

在“工业物联平台”，依据表2-2-2-2进行数据转发规则设置，并开启。

表2-2-2-2 webhook触发流程对应的数据转发规则

1. 配置极客流“接收数据”：

1. 按下列表格配置自定义参数列表，写出合适的json请求数据示例，截图解析过后的请求示例参数列表，截图贴到成果物文档中名为“子任务2-2-2-3”；

表2-2-2-3 接收数据参数列表

1. 下一个节点是：添加一个“新增记录”的节点，按下面表格配置该节点，截图节点配置信息，截图贴到成果物文档中名为“子任务2-2-2-4”；

表2-2-2-4 数据超限记录

1. 开启流程。

1. 配置极客流“创建设备”：

1. 首节点配置信息如下表，截图节点配置信息，截图贴到成果物文档中名为“子任务2-2-2-5”；

表2-2-2-5 指令下发配置信息

1. 下一个节点配置信息如下表2-2-2-6，自定义参数的json格式参照下表创建，截图节点配置信息，截图贴到成果物文档中名为“子任务2-2-2-6”；

表2-2-2-6 指令下发

表2-2-2-7 指令下发

1. 开启流程。

1. 添加“设备表”数据：

返回设备表列表，至少新增一条先前在物联平台创建的模型设备（录入完信息后将该列表进行截图）。截图贴到成果物文档中名为“子任务2-2-2-7”。

任务2-3 工业互联网应用平台服务开发

任务2-3-1 组态大屏布局规划

在搭建工业监控看板时，通常以“总-分”的形式进行搭建。可以从功能角度出发，对设备的信息进行分类监控；也可以从设备的角度出发，按照物理位置的不同对监控看板进行设计。这里选择从设备位置关系的角度出发，搭建一个从整体到局部的工业监控看板FMB。

1. 登录工业物联网平台，创建名为“FMB看板”的应用，分类选择“默认分类”；
2. 新建子页面，创建名为“单相电能表”、 “传送带”、“电机”的子页面；

页面结构参考如下：

主页
├─单相电能表
├─传送带
└─电机

1. 使用组件实现设备布局图的绘制；

1. 使用“图片” “列表”等组件，在子页面“单相电能表”中绘制单相电能表的参数监控页面。要求监控设备的全部参数，使用组件“折线图”展示单相电能表的参数“实际电压”，“最多展示的数据点个数”设置为10,页面布局合理；

1. 调用竞赛资料包组态素材文件夹中的单相电能表图片

1. 为列表组件关联电能表全部参数

任务2-3-2 组态大屏设计与组件导入

1. 将单相电能表页面信息导出；
2. 分别导入子页面“传送带”和“电机”的页面信息；

1. 参照任务2-3-4，完成“传送带”和“电机”两个子页面的绘制；
2. 对设备布局图和设备详情看板创建跳转关系，要求每个设备跳转到一个单独的设备监控页面；
3. 完成对“单相电能表”、“传送带”和“电机”子页面的跳转配置；

任务2-3-3 组态大屏发布

1. 在“我的应用”中找到刚刚绘制的组态，将绘制好的组态进行发布；

在“应用列表”中找到刚刚发布的组态，选中组态点击以查看预览效果；将已发布的组态预览效果截图，四个页面均需要截图，截图贴到成果物文档中名为“子任务2-3-3-1”，“子任务2-3-3-2”，“子任务2-3-3-3”，“子任务2-3-3-4”（图片需包含浏览器的地址和设备的实时数据）。

附件一： Python解释器配置步骤

打开桌面上的PyCharm Community Edition 2023.3.2软件

找到U盘中的【示例代码】文件夹，点击ok以打开

点击右下角，配置python解释器（C:/模块二/python解释器/python.exe 或者 C:/python3.9/python.exe）

点击OK-OK，若能看到如下界面，则说明环境配置成功

点击OK后，完成解释器配置。