2023年甘肃省职业院校技能大赛中职学生组机电一体化设备组装与调试赛项样卷样题3

2023年甘肃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

工

作

任

务

书

（样题）

2023年3月

1

一、总体方案

XX企业需要新建一条梅花联轴器（如图

1所示）分选生产线，根据订单的要求将联轴

器按外径Φ、长度L和缓冲垫的颜色进行分选

包装。图1梅花联轴器

生产线按模块的方式进行搭建，生产线以3个工作台为基础平

台，检测传送带机构、供料机构、直角坐标机械手、工业机械手等模

块可根据实际工作任务的需求，灵活地安装在工作台面上，以便于生

产线功能的扩充与改进。

图2模块化生产线总体方案

该生产线的总体方案如图2所示，主要的模块为托盘供料模块、

工业机械手、检测皮带输送机构、直角坐标机械手和分选输送机构。

工业机械手的基本功能是将托盘供料模块的联轴器抓取到检测皮带

输送机上；检测皮带输送机启动运行，输送机上安装有传感器对联轴

器的外径和长度进行检测，不符合要求的联轴器由输送机上安装的气

缸推入滑槽中，外径和长度符合要求的联轴器被送到输送机的末端；

随后直角坐标机械手将联轴器抓取到分选输送机构上，分选输送机构

上安装有对联轴器缓冲垫颜色进行识别的传感器，根据订单需求，系

2

统分别将相应颜色及数量的联轴器推入对应的滑槽（工件库）中。

整条生产线配备两台PLC，直角坐标机械手（配驱动模块）由其

中一台PLC控制，两条输送机构由变频器驱动，并由PLC控制其运行；

同时，生产线配置有两台触摸屏，实现生产过程的人机交互。

二、机械安装与电气调试

任务描述：

1、系统的检测传送带组件已经拆开，请按给定的零件将检测传

送带组件组装好。

2、请根据给定的系统整体部件组装图将联轴器检测生产线中各

模块安装在合适的位置，其中触摸屏的位置自行确定。

3、根据联轴器检测装配线的控制要求与功能要求在不同的位置

选用正确的传感器、气动组件，并正确安装好传感器支架及传感器、

气动组件及电磁阀（电磁阀组需自己组装）。

4、根据控制要求进行I/O分配，列出I/O分配表，利用计算机

绘制系统的电气原理图。

5、根据控制要求正确安装系统的电气线路。

6、根据控制要求和给定的气动图正确安装系统的气动线路。

7、根据调试要求编写PLC程序和组态程序，完成对设备各模块

的调试。

（一）检测传送带组装

1、请按附图1-01部件清单清点好检测传感器各部件是否完整。

2、请根据机械设备安装工程施工及验收规范按照图1-01装配好

检测传送带。

3、传送带的部件安装要求：皮带输送机支架四个角的高度差不

3

能超过1mm；三相电机轴与皮带机主轴同轴；皮带机传送带与支架不

摩擦；上下梁与立柱、横梁之间应垂直，角度为90±1°。

（二）联轴器检测分选生产线模块安装

1、请清点好联轴器检测分选生产线各模块：托盘、工业机械手

模块、检测传送带模块、直角坐标机械手模块、分选传送模块。

2、根据机械设备安装工程施工及验收规范要求，请按给定的系

统整体部件组装图将联轴器检测生产线中各模块安装在合适的位置。

系统各部件位置示意图见图1所示。安装时螺栓要放垫片，螺栓不能

松动，各支架安装与图纸相符。

图1系统部件位置示意图

各部件组装位置俯视图见图2所示。安装后要能保证工件通过工

业机械手、传送带、直角坐标机械手的搬运和传送顺利从托盘→检测

传送带B点→检测传送带C点→分选传送带D点→分选传送带E点，

搬运和输送过程中顺畅合理。

图2部件组装位置示意俯视图

3.触摸屏的安装

4

系统两台触摸屏分别对两台PLC进行监控，请根据实际情况自行

确定安装位置。

4.PLC、变频器的安装

请在提供的网孔板上安装好PLC、变频器。

（三）气动组件、传感器组件的安装

1、气动组件安装

该系统气动组件主要包括检测传送带上三个滑槽处推料气缸、分

选输送带上三个滑槽（库）处推料气缸、工业机械手及直角坐标机械

手上手抓气缸。其中工业机械手及直角坐标机械手上手抓气缸不需要

安装，请根据要求在合适位置安装好推料气缸；根据提供的单个电磁

阀组装好电磁阀组和汇流阀。

2、传感器组件安装

该系统主要提供颜色传感器、外径测量传感器、高度测量传感器、

光纤传感器、气缸位置检测磁性传感器，请根据控制要求在合适位置

选用正确的传感器，并安装好传感器支架。

（四）电气原理图绘制

1、理解模块化生产线整体方案要求，选择元器件，列出PLC控

制I/O分配表。设计该生产线的电气控制原理图。

2、在工位计算机上用相关电气设计绘图软件，绘制系统电气控

制原理图，在绘图时，要求电路完整，电路原理正确，图中用到的图

形符号符合、电气简图用图形符号符合电气设备相关的技术标准。

3、在计算机的桌面窗口中，新建一个文件夹，文件夹名称为自

己的工位号，将绘制好的电气控制原理图保存在该文件夹当中。

注意：在绘图的过程中，要随时保存好数据，防止意外情况造成数据丢失。

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（五）根据控制要求正确安装系统的电气线路

1、按照自己绘制的电气控制原理图及PLC输入输出I/O分配表，

连接该生产线的控制电路

2、接线工艺要符合电气装置安装工程低压电器施工及验收规范、

电气设备安全技术规范、综合布线系统工程验收规范。

（六）根据控制要求正确安装系统的气动线路

根据图3和图4，气动原理图连接安装气动系统的执行元件、控

制元件和连接气路，调节气动系统的工作压力、执行元件的进气量。

连接气动系统时，要符合液压、润滑和气动设备工程施工规范。

图3为检测传送带模块气动原理图，图中气动手爪为工业机械手

手爪。

图3检测传送带模块气动原理图

图4为分选传送带模块气动原理图，图中气动手爪为直角坐标机

械手手爪。

图4分选传送带模块气动原理图

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（七）编写PLC程序和组态程序，完成设备各模块测试。

1．设备的初始位置

启动前，设备的运动部件必须在规定的位置，这些位置称作初始

位置。有关部件的初始位置是：工业机械手手爪张开，停留在托盘的

正上方。各料槽及入库处推料杆处于缩回状态，皮带输送机的三相交

流电机停止转动。接通生产线电源后，触摸屏1进入主页面。

上电时，若上述部件在初始位置，触模屏1上“初始位置”指示

灯为绿色。若系统不在初始位置，则手动将各部件复位。只有上述部

件在初始位置时，【登录】按钮才可显现，触摸屏1初始界面如图2

所示。

按下【登录】按钮，弹出账号输入窗口与密码输入窗口。账号为

工位号(如01），密码统一为“JD2021”，输入正确的账号与密码，自

动进入触摸屏1设备调试界面，如图所示。若账号或密码输入错误，

则弹出图6所示错误提示界面，按【返回】回到登录界面。

图5触屏1登录界面图6触摸屏1错误提示界面

2.设备的调试

系统正常登录后，触摸屏1进入图3所示调试界面。设备的调试

主要通过按下触摸屏上对应的调试部件进行选定。选定了调试部件

后，该调试部件指示灯由红变为绿色。部件选定后，没有按下【启动】

键，可以选择其它部件，取消该部件的调试，指示灯又变为红色。按

7

下【启动】键，启动该部件的调试，此时选择其它部件无效，同时该

部件指示灯绿色闪烁表示系统正在进行该部件的调试。该部件调试完

后，其填充色变为绿色。

图7联轴器分选装配系统设备调试界面

各部件的功能及调试要求如下：

（1）工业机械手模块调试

工业机械手的主要功能是完成工件从托盘到检测传送带B点。请

对工业机械手进行示教编程，完成工业机械手模块的测试

选择【工业机械手模块】，按下【启动】，工业机器人下降，将托

盘中任一个联轴器（位置任选）抓取到检测传送带B点后返回初始位

置。

（2）检测皮带输送模块调试

检测皮带输送模块主要完成工件属性的检测，输送带上装有相关

传感器和推料气缸。皮带输送机由变频器驱动三相异步电动工作。检

测皮带输送机分变频器调试、推料机构调试以及联轴器属性检测三个

部分调试，具体调试功能如下：

选择【检测皮带输送模块】，按下【启动】，传送带动作过程如下：

传送带低速（20HZ）正转3S→传送带中速（30HZ）正转3S→传送带

8

高速（40HZ）正转3S→推杆1气缸伸出→推杆1气缸缩回→推杆2

气缸伸出→推杆2气缸缩回。

（3）分选输送模块调试

分选输送模块主要完成工件属性的分选，带输送机由变频器驱

动三相异步电动工作，检测皮带输送机分变频器调试、推料机构调试

以及联轴器属性检测三个部分调试，具体调试功能如下：

选择【分选输送模块】，按下【启动】，传送带中速（25HZ）正转

3S→传送带高速（35HZ）正转3S→传送带低速（15HZ）反转3S→3

个推杆同时伸出→3个推杆同时缩回。

（4）直角坐标机械手模块调试

如图2-1所示，直角坐标机械手主要由X轴、Y轴、Z轴三个方

向的传动机构组成。X轴与Y轴采用伺服电机驱动；Z轴采用步进电

机驱动，再Z轴末端有一个气动手爪抓取装置。运行时，通过X轴、

Y轴、Z轴三个方向的左移、右移、前进、后退、上升、下降的运动

达到在空间范围内对工件物料进行取放物料或装配工件的功能。

图8直角坐标机械手（仅供参考）

选择【直角坐标机械手模块】，手动将一个工件放至检测传送带

末端，按下【启动】，机械手将工件从检测传送带末端抓取到分拣传

送带上，械手动作路径自行设定。

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附图1-01

序号部件名称数量备注

1支架下梁2条20×20mm铝合金型材

2传送带松紧调节装置2套调节支架及螺钉

3支架下横梁L型连接块4块固定螺钉M4内六角螺钉

4支架下横梁2条20×20mm铝合金型材

5支架上横梁L型连接块4块固定螺钉M4内六角螺钉

6支架上横梁2条20×20mm铝合金型材

7支架下梁L型连接块4块固定螺钉M4内六角螺钉

8支架上梁L型连接块4块固定螺钉用M4内六角螺钉

9支架立柱4条20×20mm铝合金型材

10主辊部件1套包括主辊轴、轴承及轴承座

11传送带1条橡胶带

12托辊3支包括托辊轴

13支架上梁2条20×20mm铝合金型材

14副辊部件1套包括副辊轴及轴承

技术要求及说明：

上下梁与立柱、横梁之间应垂直，角度为90±1°。

10

三、联轴器检测装配线功能调试

任务描述：

1、请你正确理解设备的正常工作过程和故障状态的处理方式，

编写系统的PLC控制程序和设置变频器的参数、步进驱动器及伺服驱

动器参数。

2、请你调整传感器的位置或灵敏度，调整机械零件的位置，完

成系统的整体调试，使该设备能正常工作。

3、请你按照触摸屏界面制作和监控要求的说明，制作两个触摸

屏界面，设置和记录相关参数，实现触摸屏对生产系统的操作和监控。

任务时间：6小时

任务描述：生产线可实现对联轴器外径、高度和缓冲垫颜色进行

分选，所分选的联轴器规格如下：

外径大小Φ：32mm，38mm，44mm三种规格；

高度尺寸L：26mm，28mm，32mm三种规格；

缓冲垫颜色：红色、黄色、蓝色三种。

本次生产任务对外径为32mm、高度为32mm的联轴器，根据缓冲

垫颜色进行分选装箱。

生产线中有两台触摸屏，一台触摸屏用于工业机器人和元件存储

单元以及外形检测输送机的状态监控，该触摸屏在后续描述中称为1

号屏；另外一台用于直角坐标机器人和封装输送机状态监控，在后续

描述中称为2号屏。设备总体结构图如下：

11

设备上电后，两台触摸屏分别监控两条输送机，两台PLC可以协

同操作，使用I/O通信方式，完成联轴器的检测和封装任务。按下任

意触摸屏上的启动按钮，设备运行，工业机器人按“乙”字形顺序从

托盘中搬运工件至外形检测输送机的位置A。已经生产好的各种规格

联轴器（大小直径三种、高度三种、颜色三种）工件按3行3列随机

存放在。当将托盘里工件全部搬运完后，由人工手动放入下一盘工件

重新供料。

位置A传感器检测到有工件时，输送机由A向位置B运行，在运

行过程中，检测外径与高度，外径不符合要求的送到推料口1，此时

送料电机停止，推料气缸将工件推入平台，等待再次加工。外径符合

要求，高度不符合的工件，则送到推料口2，送料电机停止，推料气

缸将工件推入平台，等待再次加工。若有都不符合的工件，送到推料

口3，送料电机停止，推料气缸将工件推入平台，等待再次加工。经

检测全部满足要求的工件，由输送机直接送到位置B，完成外形检测。

此时等待下一工序的直角坐