2021中职组机电一体化赛题任务二 机电一体化设备组装与调试赛项

2021年山东省职业院校技能大赛

中职组

机电一体化设备组装与调试赛项

任

务

二

2021年12月潍坊

试剂智能配送系统编程与调试

工作目标：

1.请根据现场设备的接线及相应规范，完善电气工程图。

2.根据试剂智能配送系统运行的功能要求，完成PLC、工业机器

人程序的编写，制作人机交互界面，并完成试剂智能配送系统的联调。

3.填写安装与调试记录单。

工作时间：

3.5小时

注意事项：

1.设备调试过程中必须佩戴安全帽；

2.设备上电前，必须请示现场裁判；

3.竞赛结束前，做好本工位的清洁卫生及相关工具整理；

4.工程文件下载方法：双击电脑桌面上的“亚龙YL-SWH09D型

iMes竞赛客户端”图标，打开软件，软件界面左下角的网络状态显

示为“已连接”，则表示该软件已经与现场服务器连接。

点击界面下方的【下载文件】按钮，开始下载，如果文件下载状

态栏显示“下载完毕”，则相关工程文件以压缩包格式存储在计算机

D盘的根目录下。

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一、完善电气工程图

在赛场服务器下载的压缩包中，有试剂智能配送系统的电气工程

图，单该图尚未完善，请打开电气工程图文件，在首页填写工位号和

日期；从第3页开始至最后一页，根据现场设备的接线，按照电气安

装规范，将虚线框内的电气符号及接线补充完整，完成后删除该虚线

框。

电气工程图的提交：将完成后的电气工程图以PDF格式导出，并

保存在D盘根目录下，名为工位号加A的文件夹中（选手自建该文件

夹），如03号工位，文件夹名为“03A”。

二、试剂智能配送系统概述

试剂智能配送系统可根据订单的要求将联轴器模拟的试剂按外

径Φ、高度L进行分选包装。可供分选的试剂有三种规格，其高度L

×外径Φ分别为：30mm×20mm（1人试剂）、35mm×25mm（5人试剂）

和42mm×30mm（10人试剂），对应的产品代码分别为2201、2205和

2210。1人试剂价格为60元/人，5人试剂价格为40元/人（1剂为

200元），10人试剂价格为30元/人（1剂为300元）。

图1试剂智能配送系统布局示意图

试剂智能配送系统主要立体仓库、输送单元1、工业机器人（含

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工具快换站）、输送单元2、直角坐标机械手（含警示灯）、中转平台

（消毒平台）组成，各单元及模块的总体布局如图1所示。

整条试剂智能配送系统由两套PLC、触摸屏系统进行控制，控制

模式分为调试模式和订单生产模式。

在调试模式下，主站PLC负责立体仓库、输送单元2、工业机器

人（含工具快换站）的交互控制；从站PLC完成输送单元1和直角坐

标机械手的交互控制。主、从站触摸屏和按钮指示灯模块实现相应单

元的监控。

请选手编写PLC及触摸屏程序，使试剂智能配送系统能按功能要

求正常运行。

三、试剂智能配送系统运行的功能要求

（一）试剂智能配送系统上电后的初始状态

试剂智能配送系统上电后，各单元复位为初始状态。即输送单元

2传送带不运转，卡料斜槽松开，各推料气缸缩回；工业机器人各轴

回到原点位置；输送单元1传送带不运转，各推料气缸缩回；直角坐

标机械手各轴回到原点位置；黄色和绿色警示灯闪烁（1Hz）；主、从

站旁边“按钮指示灯模块”的指示灯均熄灭；两台触摸屏均显示如图

2所示的登录界面。

注：调试时，工业机器人和直角坐标机械手的手腕部应处于无手抓状态。（在

调试过程中，出现手抓跌落的情况属安全文明操作不规范）

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图2系统登录界面

系统界面如图所示，工作人员1密码为“235”，工作人员2

密码为“235A”，如果服务种类和登录密码匹配，则系统进入下一界

面；若不匹配，则弹出对话框，显示“密码错误！”，4秒后对话框

消失，登录密码编辑框清空。

登录成功后进入的界面与主站PLC旁边的选择开关状态有关。当

选择开关接通时，则主、从站触摸屏均进入“调试界面”；选择开关

断开时，主站触摸屏进入“库存设置”界面，从站触摸屏进入“生产

过程与数据监控”界面。改变选择开关的状态，主、从站触摸屏则可

在各自的界面之间切换。

（二）调试模式

1.主站调试

主站调试界面如图3所示，主从站通信成功，触摸屏中“主站准

备就绪”“从站准备就绪”指示灯默认为黄色，如果通信不成功，指

示灯为绿色。按下【调试单元选择】按钮，指示灯中显示“主站调试”，

选择“工业机器人调试”按钮转变为绿色，该状态表示可对工业机器

人进行调试。选择“输送单元2调试”按钮转变为绿色，该状态表示

可对输送单元2进行调试。选择调试对象后，信息显示区才能出现调

试对象，否则信息显示区为空白区域。

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图3主站调试界面

（1）工业机器人调试

工业机器人调试的主要目的是测试工业机器人是否能准确完成试

剂的搬运。调试过程中需要完成2次试剂搬运，约定待搬运试剂的存

放地点和搬运目的地如下：产品代码为2210的

试剂的存放地点分别为立体仓库的5、6、7、8

号位置；产品代码为2205的试剂的存放地点分

别为立体仓库的3、4、9、10号位置；产品代码

为2201的试剂的存放地点分别为立体仓库的1、

2、11、12号位置，搬运的目的地在输送单元2传送带的位置N。当

调试单元选择的调试对象为“工业机器人调试”时，触摸屏界面信息

显示区才能够看到3个按钮。工业机器人在搬运试剂前，首先应在触

摸屏上选择抓取位置，3个选择按钮为三选一的关系，当某个按钮被

按下时，该按钮显示为绿色，其余两个按钮显示为原色。当按下选中

的按钮，工业机器人运动到工具快换站上方，拾取对应的手抓，然后

将该试剂从存放地搬运至目的地，搬运完成后，工业机器人将手抓放

回到工具快换站，机器人回到初始位置等待，试剂搬运过程结束，触

摸屏上的抓取位置选择按钮恢复为原色。如果选择夹具抓取，工业机

器人到快换站将手抓抓取，回原点等待3秒钟后，将手爪放回原位，

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机器人回到初始位置等待，对应的指示灯恢复为原色。

（2）输送单元2调试

当按下主站“输送单元2调试”按钮，触摸屏界面信息显示区才

能够看到6个按钮。按下气缸操作按钮，按键变成绿色，对应的气缸

伸出，停留2秒后，气缸缩回，对应的按钮恢复为原色。按下输送单

元正转按钮，按键变成绿色，输送单元2的传送带正向运转，可将试

剂由传送带N端向F端方向传送，该功能为点动控制。按下输送单元

反转按钮，按键变成绿色，输送单元2的传送带反向运转，可将试剂

由传送带F端向N端方向传送，该功能为点动控制。全部部件调试完

成后恢复为初始状态。可重复调试。

2.从站调试

图4从站调试界面

按下【调试单元选择】按钮，指示灯中显示“从站调试”，选择

“直角机器人调试”按钮转变为绿色，该状态表示可对直角坐标机器

人进行调试。选择“输送单元1调试”按钮转变为绿色，该状态表示

可对直角坐标机器人进行调试。选择调试对象后，信息显示区才能出

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现调试对象，否则信息显示区为空白区域。

（1）输送单元1调试

当按下主站“输送单元1调试”按钮，触摸屏界面信息显示区才

能够看到5个按钮。按下气缸操作按钮，按键变成绿色，对应的气缸

伸出，停留2秒后，气缸缩回，对应的按钮恢复为原色。按下输送单

元正转按钮，按键变成绿色，输送单元1的传送带正向运转，可将试

剂由传送带E端向A端方向传送，该功能为点动控制。按下输送单元

反转按钮，按键变成绿色，输送单元2的传送带反向运转，可将试剂

由传送带A端向E端方向传送，该功能为点动控制。全部部件调试完

成后恢复为初始状态。可重复调试。

（2）直角坐标机器人调试

直角坐标机器人调试的主要目的确定机械手从中转平台和输送

机构抓取试剂的准确性。

直角坐标机器人在搬运试剂前，首先应在触摸屏上选择抓取位

置，3个选择按钮为三选一的关系，当某个按钮被按下时，该按钮显

示为绿色，其余两个按钮显示为原色。当按下选中的按钮，直角坐标

机器人运动到工具快换站上方，拾取对应的手抓，然后将该试剂从存

放地搬运至目的地，（机械手将输送单元2左端的试剂搬运至中转平

台1号位置，将输送单元1右端的试剂搬运至中转平台2号位置）搬

运完成后，直角坐标机器人将手抓放回到工具快换站，机器人回到初

始位置等待，试剂搬运过程结束，触摸屏上的抓取位置选择按钮恢复

为原色。如果选择夹具抓取，直角坐标机器人到快换站将手抓抓取，

回原点等待3秒钟后，将手爪放回原位，机器人回到初始位置等待，

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对应的指示灯恢复为原色。当所有部件全部调试完成后，信息显示区

显示“调试完成，设备正常！”

3.库存设置

完成调试后，按下进入库存设置界面图5，由管理员设定某位置

存有试剂（比赛时由裁判指定设置数据），领取时依照位置编号由小

到大的顺序领取。例如：下图中黄色按钮位置显示存有试剂，蓝色位

置库存为空。试剂存储位置，手工输入。当管理员需要设定试剂位置

时，只需要按下位置标号旁边的按钮，按钮变为黄色则代表此位置有

存试剂，下图中位置2、3、5、10、11、12存有试剂。每次设定时最

多设置8个位置。

图5库存设置界面

管理员设置完成后，按下进入订单按钮，主站触摸屏进入订单设

置界面。

（三）订单生产模式

1.订单设置与总控

当主站进入订单生产模式时，主站触摸屏显示如图6所示的订单

设置与总控界面。界面右上角的“从站状态”指示灯显示从站就绪的

状态。即：从站没有进入订单生产模式，该指示灯为绿色；从站进入

订单生产模式，则该指示灯为黄色。

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图6订单设置与总控界面

在订单设置表格中，可设置两个订单，订单编号为1001和1002，

订单编号不可重复。订单设置中使用人数和经费预算只能选择一项。

输入使用人数后系统会自动计算需要的试剂，以最经济的配置运送到

领取位置，预定时间天数越小，优先配送。如上图为例：订单1001

输入使用人数为24人，最经济的配置为2份10人试剂（300*2=600

元）和1份5人试剂（200元）。经过系统自动计算试剂组合后，按

试剂规格配送2份2210型号试剂和一份2205型号试剂送到B口。（多

人试剂可以检测小于等于标准人数，10人试剂可以检测1-10人，5

人试剂可以检测1-5人）。订单预定时间为1天，领取口为B口，客

户序号为006。订单1002录入的是预算经费360元，经过系统计算

出性价比最优方案，能够购买的试剂供最多人使用，按试剂规格提供

1份10人试剂和1份单人试剂。配送到相应的领取口。由于订单1002

预定时间为2天，1001订单预定时间为1天，优先配送1001订单。

订单输入完成后，按下订单确认，提示信息栏会显示对应信息。如果

使用人数和预算经费同时输入，则不能按下订单确认键。当预算经费

不能够购买单人试剂，则系统提示信息会提醒客户余额不足。具体显

示如下图。

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订单设置完毕后，单击【订单确认】按钮。若订单编号、产品数

量不符合规则，则在订单下方的系统信息区域显示提示信息，错误订

单不会生产。如果无误，则不显示任何信息。按下启动生产按钮，进

入生产界面。

2.生产过程与数据监控

启动生产前，直角坐标机械手的手抓有托盘手抓和通用试剂手抓

两种；机器人手抓快换站中已经配置好适用于抓取不同规格试剂的手

抓，共三种。前述手抓的安装位置请参赛选手自定。

从站触摸屏的“生产与数据监控”界面如图7所示，主从站状态

指示灯显示主从站就绪的状态，如果没有进入订单生产模式，该指示

灯为绿色；若切换到订单生产模式，则该指示灯为黄色。

(a)主站屏幕(b)从站屏幕

图7生产过程与数据监控界面

试剂智能配送系统的生产过程分为入库、分选和补料三个环节。

（1）入库

主站订单设置完成，按下主站触摸屏上的【启动】按钮后，安装

在直角坐标机械手上的绿色警示灯闪烁，闪烁频率2Hz，表示试剂智

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能配送系统正常工作。

工业机器人按照预先录入的库存情况，从有试剂的位置抓取试剂

运送到输送机构2的位置N，抓取顺序由位置编号小到大抓取试剂，

机器人抓取试剂前，能够安全合理的拾取合适的手抓，完成抓取任务

后将手抓放回快换站，所有库存试剂全部搬运完成后，机器人回到初

始位置待机。

当输送机构2检测到有试剂时，输送机正转，经过检测如果是订

单需要的试剂则运送到位置F，等待下一流程处理；如果是订单不需

要的试剂则按要求推入斜槽。推入规则为，10人份试剂推入斜槽J,5

人份试剂推入斜槽G，1人份试剂推入斜槽H。

当输送机构2将需要的试剂运送到位置F后，直角坐标机械手换

取万能手抓，将试剂由位置F抓取搬运到中转平台进行消毒。中转平

台的摆放顺序由小号开始，按顺序摆放。当立体仓库中所有试剂全部

搬运完后，入库生产环节完成，工业机器人放下手抓会初始位置待机，

试剂智能配送系统进入配送环节。

在系统运行时，监控界面指示灯按运动部件的激活状态，显示为

黄色，没有动作的部件指示灯为绿色。

（2）配送

进入配送生产环节后，生产与数据监控界面的试剂智能配送系统

将根据订单的数据进行配送生产，生产进度信息栏显示当前配送状

态。

直角坐标机器人根据系统计算出的最优组合从中转平台将消毒

后的试剂按要求搬运到是送机构1的位置E，输送机构1将试剂运送

到订单中设定的领取口，推入斜槽。试剂从中转平台搬