2026 年 CIMC“西门子杯”初赛赛题整理
2026 年信息化网络化方向初赛的项目场景、通信任务、主干环网、HMI 监控、信息安全与评分要求。
一、项目场景描述#
工厂工业网络拓扑如图 1 所示，整体以生产主干环网为核心通信架构。工艺单元 A 为生产控制区域，搭载 S7-1200 PLC 实现现场生产逻辑控制，通过 XB208(A) 工业交换机接入主干环网；工艺单元 B 承担生产数据存储与对外数据访问服务功能，依托 S615 安全网关完成与生产控制区域间的安全隔离与数据互通。主干环网部署 SIMATIC HMI，能够实时监测环网内各交换机端口运行状态；控制中心配置工程师站，可在线读取、监视工艺单元 A 内 S7-1200 PLC 的运行变量。为规避远程运维接入带来的网络安全风险，健全整体网络防护架构，现场配置 XM408 工业交换机，对远程维护主机做独立网段安全隔离防护。
[图 1 网络拓扑结构] （图片包含：远程维护主机 (192.168.50.10/24)、工程师站 (192.168.40.10/24)、XM408-8C、XB208(A)、XB208(B)、W774、工艺单元 A、工艺单元 B 等设备及连接关系）
二、任务要求#
1. 工艺单元基本信息#
(1) 工艺单元 A S7-1200 的 IP 地址设置为 192.168.10.10/24，属于 VLAN20；
(2) 工艺单元 B S7-1200 的 IP 地址设置为 192.168.20.10/24，属于 VLAN20。
2. 工艺单元通讯任务#
工艺单元 A 与工艺单元 B 依据通讯要求不同，需要使用 S7 通讯和 ModbusTCP 完成不同数据的读取任务。 工艺单元 A 与工艺单元 B 采用 S7 通讯建立双向通信链路，工艺单元 A 具备读取/写入数据的能力，既可主动向工艺单元 B 写入数据，也可主动读取工艺单元 B 内部的运行参数数据。
分别在工艺单元 A、工艺单元 B 两台 S7-1200 PLC 的默认变量表内各新增变量，变量配置要求如下：
| 名称 | 数据类型 | 地址 | 与操作面板对应关系 |
|---|---|---|---|
| 加工 1 | Bool | %I0.0 | 对应操作面板 A 中的 DI 0 正常工作的拨码开关 |
| 加工 2 | Bool | %I0.1 | 对应操作面板 B 中的 DI 0 正常工作的拨码开关 |
| 加工指示灯 1 | Bool | %Q0.0 | 对应操作面板 B 正常工作的 DQ 0 指示灯 |
| 加工指示灯 2 | Bool | %Q0.1 | 对应操作面板 A 正常工作的 DQ 0 指示灯 |
说明： 分别对应加工 1 和加工 2 两个 DI 开关，对应两段信号，分别对应加工 1 和加工 2 两个 DQ 指示灯，具体逻辑见任务 3。
3. 工艺单元 A 与工艺单元 B 进行 ModbusTCP 通讯#
分别在工艺单元 A、工艺单元 B 两台 S7-1200 PLC 的默认变量表内各新增变量，变量配置要求如下：
| 名称 | 数据类型 | 地址 | 与操作面板对应关系 |
|---|---|---|---|
| 状态监视 1 | Bool | %I0.1 | 对应操作面板 A 中的 DI 1 状态监视 1 正常工作的拨码开关 |
| 状态监视 2 | Bool | %I0.1 | 对应操作面板 B 中的 DI 1 状态监视 2 正常工作的拨码开关 |
| 状态监视指示灯 1 | Bool | %Q0.1 | 对应操作面板 B 正常工作的 DQ 0 指示灯 |
| 状态监视指示灯 2 | Bool | %Q0.1 | 对应操作面板 A 正常工作的 DQ 0 指示灯 |
说明： 分别对应状态监视 1 和状态监视 2 两个 DI 开关，对应两段信号，分别对应两个 DQ 指示灯，具体逻辑见任务 4。
4. 配置工业无线网络#
完成工艺单元 A 接入生产主干环网的无线通讯配置，对 SCALANCE W774、W774 无线模块进行参数组态。
5. 搭建生产主干网络#
完成 SCALANCE XM408-8C、SCALANCE XB208(A)、SCALANCE XB208(B) 交换机参数配置。搭建环型冗余企业网络，将 SCALANCE XM408-8C 设置为环网冗余管理器，其 P4（对应 Web 配置端口）、P8（对应 Web 配置端口）均配置为环网冗余端口；SCALANCE XB208(A)、SCALANCE XB208(B) 分别使用 P1、P5 端口作为环网冗余端口。
6. 人机交互设备（HMI）状态监视#
(1) 人机交互设备(SIMATIC HMI)，IP 地址为：192.168.30.10/24，属于 VLAN20；
(2) 组态 HMI 画面，需实时监控生产主干环网的冗余环网状态。画面的拓扑图应以线条表示实际网络连接，清晰呈现环网拓扑。当环网中任一链路异常时，对应线条显示红色，同时弹出报警文本“环网冗余异常”，线路正常时，线条显示绿色，且不弹出报警文本。
(3) HMI 需要设置“退出”按钮，单击“退出”按钮，HMI 可以退出当前系统。
7. 控制器配置#
(1) 工程师站 IP 地址为 192.168.40.10/24；
(2) 配置控制中心的 SCALANCE XM408-8C 交换机。
* VLAN 功能： P5 端口属于 VLAN40，P3 端口属于 VLAN50，其余端口自定义。
* 网段划分：
* VLAN 10 属于 192.168.10.0/24 网络
* VLAN 20 属于 192.168.20.0/24 网络
* VLAN 30 属于 192.168.30.0/24 网络
* VLAN 40 属于 192.168.40.0/24 网络
* VLAN 50 属于 192.168.50.0/24 网络
* 路由互通： 根据通讯功能，使能 VLAN 10、VLAN 20、VLAN 30、VLAN 40、VLAN 50 之间可以通讯。
* 信息安全配置：
* 插入 XM408-8C 模块 P5 端口工程师站，仅允许 IP 地址为 192.168.40.10 的工程师站访问工艺单元 A 的 HMI。
* 为保护工艺单元 B 中 S7-1200 地址安全，插入 XM408-8C 模块 P6 端口的工程师站（IP 地址为 192.168.30.10）只能通过访问 192.168.30.10 的地址访问工艺单元 B 中的 S7-1200，且工艺单元 B 的 PLC 未设置网关。需在 S615 上完成相应配置，使两台 PLC 之间能够实现数据通信。
8. 远程维护主机功能#
(1) 远程维护主机 IP 地址为：192.168.50.10/24；
(2) 仅允许 IP 地址 192.168.50.10 的远程维护主机访问工艺单元 A 中的 PLC，该主机禁止访问 HMI 与工程师站。工程师站仅允许访问 IP 地址 192.168.40.10 访问远程维护主机。
(3) 远程维护主机仅通过 IP 地址 192.168.50.10 访问 XM408 交换机的 WEB 界面。
9. NTP 时间同步#
为实现环网内全管理网络内各设备与工程师站之间的系统时间实时同步（要求统一显示为北京时间），需将工程师站配置为 NTP 时间服务器，XM408 交换机配置为 NTP 客户端。当工程师站的系统时间发生变更时，XM408 交换机的系统时间应自动跟随同步，确保全网络时间一致。
10. 数据包抓取#
为了分辨不同协议下数据传输的不同，需要抓取工艺单元 A、工艺单元 B 中 S7-1200 通讯数据及 NTP 时间同步数据包，包含交换机及端口自定义。
三、功能测试 网络拓扑实施#
(评分请在“团队题目评分表”进行，请保持本文档干净整洁)
| 序号 | 评分项 | 具体描述 | 所占分值 |
|---|---|---|---|
| 1 | 网络拓扑实施 | 参赛选手搭建的网络拓扑必须严格按照“图1 网络拓扑结构图”连接。 1. 根据“团队题目”中“图1 网络拓扑结构图”中“图2 模块所属网络分配”将“工艺单元A”区域所有设备必须连接到要求的模块端口上。 2. 根据“团队题目”中“图1 网络拓扑结构图”中“图2 模块所属网络分配”将“工艺单元B”区域所有设备必须连接到要求的模块端口上。 3. 根据“团队题目”中“图1 网络拓扑结构图”中“图2 模块所属网络分配”将“生产主干网网络”区域所有设备必须连接到要求的模块端口上。 4. 根据“团队题目”中“图1 网络拓扑结构图”中“图2 模块所属网络分配”将“工程师站及远程维护主机”必须连接到要求的模块端口上。 |
1 1 1 1 |
| 2 | 检查指示灯状态 | 1. 交换机 SCALANCE XM408-8C 的 RM 指示灯亮。 2. 观察 SCALANCE XM408-8C P4 和 P8 端口指示灯状态，其中 P4 端口的指示灯为常亮绿色快闪状态，P8 端口的指示灯为橙灯常亮状态； 2. 无线模块 W774 的 R1 指示灯常亮。 |
2 2 |
| 3 | 网络系统整体测试 | 将工程师站与工艺单元 B S7-1200 PLC 相连，使用 PRONETA 软件查看设备详细信息，IP 地址为 192.168.20.10 的 PLC 其 MAC 地址显示为 0:0:0:0，后续 3.1、3.2、3.3、3.4 项评分均以此无网关状态为基准进行评定。若该 PLC 的网关地址非 0:0:0:0（即存在有效网关），则 3.1、3.2、3.3、3.4 项得分直接计为 0 分。检查完毕后按照图 1 网络拓扑结构图 复原网络拓扑连接，拓扑恢复后方可开展后续考核项。(右侧附设备信息块：PLC 2 设备型号 S7-1200 IP:192.168.20.10 子网掩码:255.255.255.0 网关:0.0.0.0 状态:正常) |
3 |
| 4 | 控制器功能与信息安全测试 | 在“3.5 测试”通过情况下测试本项；若前述测试不通过则本项得 0 分。 3.1 拨动工艺单元 A 操作面板 A 的 DI 0 开关，工艺单元 B 自操作面板 A 中的 DQ 0 指示灯发生亮灭变化。 3.2 拨动工艺单元 A 操作面板 A 的 DI 1 开关，工艺单元 B 自操作面板 B 中的 DQ 1 指示灯发生亮灭变化。 3.3 拨动工艺单元 B 操作面板 B 的 DI 0 开关，工艺单元 A 操作面板 A 中的 DQ 0 指示灯发生亮灭变化。 3.4 拨动工艺单元 B 操作面板 B 的 DI 1 开关，工艺单元 A 操作面板 A 中的 DQ 1 指示灯发生亮灭变化。 3.5 将 IP 地址为 192.168.40.10/24 的工程师站接入 XM408-8C 的 P5 端口，在工程师站的 TIA Portal 软件中，可以在线连接工艺单元 A 中 S7-1200 PLC 的“加工 1”变量，且拨动工艺单元 A 操作面板 A 的 DI 0 开关，PLC 中“加工 1”变量数值即随之变化。3.6 将 IP 地址为 192.168.40.10/24 的工程师站接入 XM408-8C 的 P5 端口，工程师站能够 ping 通 HMI，IP 地址为 192.168.30.10/24。3.7 将远程维护主机接入 SCALANCE XM408-8C 交换机 P3 端口，远程维护主机 IP 设置为 192.168.50.10/24 时，无法访问 XM408 交换机 WEB 配置界面；远程维护主机 IP 设置为 192.168.50.10/24 时（注：原稿此处似乎有误，通常应为另一个IP或保持如上），正常进入交换机 WEB 配置界面。（XM408 交换机 IP 需由选手自定义配置）。3.8 在 XM408-8C 的配置界面右上角，系统时间需要与工程师站的时间相同。 |
3 3 3 3 2 2 4 2 |
| (续 4. 信息安全测试) | 在“3.7 测试”通过情况下测试本项；若前述测试不通过则本项得 0 分。 4.1 修改工程师站 IP 地址为 192.168.40.10/24，接入 XM408-8C 的 P5 端口，工程师站不能 ping 通工艺单元 A 中 S7-1200，IP 地址为 192.168.10.10/24。4.2 修改工程师站 IP 地址为 192.168.50.10/24，接入 XM408-8C 的 P5 端口，工程师站不能 ping 通 HMI，IP 地址为 192.168.30.10/24。4.3 将 IP 地址为 192.168.50.10/24 的远程维护主机接入 SCALANCE XM408-8C 交换机 P3 端口，将 IP 地址为 192.168.40.10/24 的工程师站接入 XM408-8C 的 P5 端口，远程维护主机能够 ping 通 工艺单元 A 中 S7-1200，IP 地址为 192.168.10.10/24；远程维护主机不能 ping 通工程师站。4.4 将 IP 地址为 192.168.50.10/24 的远程维护主机接入 SCALANCE XM408-8C 交换机 P3 端口，远程维护主机能够 ping 通 工艺单元 A 中 S7-1200，IP 地址为 192.168.10.10/24；远程维护主机不能 ping 通 HMI，IP 地址为 192.168.30.10/24。4.5 将 IP 地址为 192.168.50.10/24 的远程维护主机接入 SCALANCE XM408-8C 交换机 P3 端口，远程维护主机不能 ping 通 HMI，IP 地址为 192.168.30.10/24。在“3.4 测试”通过情况下测试本项；若前述测试不通过则本项得 0 分。 4.6 修改工程师站 IP 地址为 192.168.50.10/24 接入 XM408-8C 的 P1 端口，远程维护主机不能 ping 通 工艺单元 A 中 S7-1200，IP 地址为 192.168.10.10/24。4.7 (1) 修改工程师站 IP 地址为 192.168.30.10/24 接入 XM408-8C 的 P5 端口，工程师站不能 ping 通 工艺单元 A 中 S7-1200，IP 地址为 192.168.10.10/24。(2) 不能 ping 通。 |
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| 5 | 通讯状态监控测试 | 5.1 HMI 界面变蓝显示参照“图1 网络拓扑结构图”中生产主干环网：所示的 XM408-8C、XB208(A)、XB208(B) 等设备网络拓扑连接。 5.2 拔掉 XB208(A) P1 端口网线，HMI 界面拓扑图对应网线显示红色；重新插回该端口后网线为绿色。 5.3 拔掉 XB208(A) P5 端口网线，HMI 界面拓扑图对应网线显示红色；重新插回该网线，报警信息自动恢复。 5.4 点击 HMI“退出”按钮，HMI 可以退出当前系统。 |
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| 6 | 环网功能测试 | 6.1 拔掉控制中心 XM408-8C 用于环网冗余通讯且处于常亮状态的端口线缆（P4、P8 端口中常亮的端口），拔掉后观察，原来处于常亮或快闪状态口的端口（P4、P8 端口中闪亮的端口）指示灯变为常亮快闪状态，RM 指示灯开始闪烁。 6.2 将 IP 地址为 192.168.40.10/24 的工程师站接入 XM408-8C 的 P5 端口，工程师站能够 ping 通 工艺单元 A 中 S7-1200，IP 地址为 192.168.10.10/24。6.3 将 6.1 中从控制中心 XM408-8C 拔掉的网线重新插回原端口，RM 指示灯变为常亮状态。 |
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注： 原文档第 4-5 页页眉标注为 2026年 CIMC“西门子杯”中国智能制造挑战赛。文档中的“工艺单元A”与“工艺单元B”与图片的编号部分一致。对于部分测试项目中由于原稿排版或复印可能存在文字重叠的部分，已根据上下文修正了断句，尽力还原了任务逻辑。