2019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XX智能制造单元搭建

一、工作任务与要求1、按照图号01《图号01立柱组装图》组装立柱，按照图号02《料盘组装图》组装料盘，按照图号03《皮带输送机组装图》组装皮带输送机；2、按照《XX智能制造单元设备组装图》（图号06）组装智能制造单元设备。3、按照《XX智能制造单元设备电气原理图》（图号05）连接XX智能制造单元设备的控制电路，连接的电路应符合工艺规范要求。4、按照《XX智能制造单元设备气动系统图》（图号04）连接气动系统的气路，调节本工位输入气压和各节流阀，使气缸运行平稳。气路的布局、走向、绑扎应符合工艺规范要求。5、请参阅《附件一XX智能制造单元设备说明》，正确理解XX智能制造单元设备运行的功能要求，制作触摸屏的界面，补充完成XX智能制造单元设备的PLC控制程序和设置变频器的参数。注意：使用计算机编写程序时，请随时在计算机D盘保存已编写的程序，将所有文件保存到名称为工位号的文件夹内（如01号工位文件夹名为01），文件名也为工位号。6、请安装、调整传感器的位置和灵敏度，调整机械部件的位置，完成XX智能制造单元设备的整机调试，使XX智能制造单元设备能按提交的订单需求，完成产品的生产任务。7、请填写组装与调试记录单中的有关内容。

二、XX智能车间XX单元设备说明（一）设备概述XX智能单元制造单元设备主要部件及安装位置如图1所示。该设备可按提交的订单及要求进行生产。XX智能制造系统的组成结构如“图号6组装图”所述。图1××智能制造单元设备主要部件及其安装位置示意图××智能制造单元可将金属、白色塑料、黑色塑料等三种材料加工为六种产品。两个金属工件组合为产品1，两个白色塑料工件组合为产品2，两个黑色塑料工件组合为产品3，一个金属和一个黑色塑料工件组合为产品4，一个金属材料和一个白色塑料工件组合为产品5，一个白色塑料和一个黑色塑料工件组合为产品6。客户可以通过移动终端进行下单，下单成功后，由生产管理系统将订单号、该订单所需产品的种类、数量下发到本次组装与调试的单元设备进行生产。订单数据与PLC内部寄存器之间的映射关系，请参阅“附件一、××智能制造系统说明”。客户提交订单时选择产品，需要提供该种产品的名称和数量。客户订单样式如表1所示：表1客户订单样式订单号：10000优先级：25产品名称产品1产品2产品3产品4产品5产品6产品编号200020012002200320042005数量202100“订单号”和“产品编号”由ERP软件自动生成；“数量”为客户需要的产品数，0表示客户不需要该产品，本次调试中，每种产品的数量要求不超过2。注：裁判评分时所用订单与表1所示订单数据不同。设备在工作过程中，按完成一个订单的优先级由高到底的顺序进行生产；在同一订单中有多个产品，优先生产产品编号小的产品，并以两种产品为一组生产（最后一组如果只有1种产品，自成1组），将一组产品中产品编号数字小的产品推入到产品槽1，产品编号数字大的产品推入到产品槽2，一组产品生产完成后才能生产下一组产品。（二）工作任务1.RFID测试参考图2正确连接PLC、触摸屏和RFID读写模块，下载并修改赛场提供的RFID测试程序实现下述RFID数据读写测试操作并填写组装与调试记录单。本测试对触摸屏界面不做要求。图2RFID模块测试电路示意图图3地址拨码开关RFID读写模块上有4个DIP拨码开关，测试时请将DIP1、DIP2、DIP3和DIP4拨码开关拨到关、开、开、开（图3仅作示意）。将带有电子标签的黑色工件放到RFID模块正下方，将电子标签中扇区0块号1的数据读出并将数据按十六进制格式填写到组装与调试记录单中。表2写入电子标签的数据工位地址20194A44595448然后将带有电子标签的白色工件放到RFID模块正下方，将表2中的十六进制数据依次写入白色电子标签的扇区1块号2中。注意：赛场提供的白色电子标签的其它块中存储着重要数据，不得修改，否则视为测试失败。表中的工位为比赛工位号，地址为任务书前述RFID模块DIP拨码开关所设置的地址。完成后请在标签纸上写下你的比赛工位号，并将标签纸粘贴在写好数据的白色工件上。2.系统运行测试下载并修改赛场提供的调试程序，实现下述功能，并根据调试结果填写系统测试记录单。图4调试界面正确登录后，在初始界面单击【调试界面】按钮显示如图4所示调试界面，设备调试过程需要选手根据已经编写完毕的PLC程序和触摸屏程序，对设备进行调试运行，并将触摸屏上显示的调试数据按照要求记录在系统测试记录单中。要求推送气缸伸出速度为1-1.6秒，缩回速度没有要求，机械手左右旋转”、“悬臂伸出缩回气缸”、“手臂上升下降气缸”速度为1.4-1.8秒，“手爪气缸”速度为0.2-0.5秒。在界面上按下【选择调试部件】按钮可选择待调式的部件。选择完部件后，按下【启动】按钮进行该部件调试，按下【停止】按钮，立即停止调试。在界面上的【停止】按钮下方增加【返回】按钮，当停止调试时按下该按钮可以返回初始界面。触摸屏调试界面对调试部件的显示方式如下:选择到相应的调试部件时，调试部件的底色变为蓝色。①皮带输送机的调试要求皮带输送机在调试的频率段不能出现不转动、打滑或跳动过大等异常情况。在选定调试部件为皮带输送机后，按下启动按钮，通过逐次按触摸屏上的【选择调试动作】按钮，输送机正转，并使变频器输出的频率如下表改变:按下次数第1次第2次第3次变频器输入25HZ30HZ60HZ每种状态持续5秒后，自动停止。修改程序增加仅在皮带输送机的调试时显示的电动机的实时转速（单位：r/min）显示功能，触摸屏界面如图5所示。图5皮带输送机调试界面②机械手的调试要求各气缸活塞杆动作速度协调，无碰擦现象;每个气缸的磁性开关安装位置合理、信号准确;最后机械手停止在原位。调试过程是通过按触摸屏上的【选择调试部件】按钮选择，然后按下【启动】按钮，顺序如下:第1.2次按【选择调试动作】按钮：旋转气缸的右转/左转;右转到位显示信息______；左转到位显示信息______。第3.4次按【选择调试动作】按钮：悬臂气缸伸出/缩回;伸出到位显示信息______；缩回到位显示信息______。第5.6次按【选择调试动作】按钮：手臂气缸下降/上升;下降到位显示信息______；上升到位显示信息______。第7.8次按【选择调试动作】按钮：手指夹紧/松开。当第9次按下【选择调试动作】按钮，机械手回到原位后停止对机械手的调试。将测试信息填入系统测试记录单③推料气缸的调试要求气缸活塞杆动作速度协调，无碰擦现象;最后气缸活塞杆处于缩回状态。在选定调试部件为推料气缸调试后，按下【启动】按钮，然后每按一次【选择调试动作】按钮，三个分拣气缸自动完成一次自检，自检的动作方式为气缸1伸出，到位后停留2秒，显示信息为：_____,气缸1缩回，2s，气缸2伸出，到位后停留2s，显示信息为：_____,气缸2缩回，2s后气缸且3伸出，到位后停留2s，显示信息为：_____,气缸3缩回。全部气缸回到原位后，停止对气缸的调试。将测试信息填入系统测试记录单④直流电机调试送料机构的直流电机启动后没有卡阻、转速异常或不转等情况。在选定调试部件为送料机构后，按下启动按钮，然后通过逐次按【选择调试动作】按钮，送料机构的直流电机正转2秒、停止2秒，并在正转和停止状态下依次交替。按下【停止】按钮，直流电机停止转动后，停止直流电机的调试。3.设备运行程序编写及调试在下载的设备调试程序的基础上，补充编写设备运行功能的PLC及触摸屏程序，使设备可按提交的订单及要求进行生产，并将生产信息实时传送到MES系统。（三）设备运行的功能要求1、设备初始状态及订单信息显示××智能制造单元上电时，各部件自动处于初始位置：机械手停留在工位B正上方，手爪松开，加工机构的直流电动机、皮带输送机的三相交流异步电动机均停止转动，各出料口气缸的活塞杆均处于缩回状态。××智能制造单元工作时，皮带输送机的三相交流异步电动机正转（由机械手到三相交流异步电动机的方向）时，变频器的输出频率为25Hz，反转时变频器输出30Hz。系统上电后，触摸屏显示如图所示：图6用户登录界面触摸屏打开时需要登录才可以进入，登录人员分为操作员组和管理员组两类，操作员组设“操作员1”，密码为：“1”，管理员组设“管理员1”，密码为“2”。登录主界面后，主界面设【设备调试】和【生产运行】两个界面，使用操作员1登录，【设备调试】按钮可用，【生产运行】按钮不能操作，使用“管理员1”登录，【设备调试】和【生产运行】两个按钮均能够使用。登录窗口点击【取消】按钮，【设备调试】和【生产运行】两个按钮均不能够使用，点击【重新登录】，可以打开用户登录窗口，也可以通过此处切换用户。正确登录后，触摸屏界面如图7所示：图7初始界面图中单元号为选手工位号，通过【设备调试】和【生产运行】按钮可以进入相应的界面。在生产运行界面可以实现按订单需求进行产品生产，通过生产运行界面中的【返回】按钮可以回到初始界面。（返回初始界面后，可以弹出登录窗口，也可以不弹出登录窗口，此处不做要求。）订单下载前，生产运行界面如图8所示，“订单信息显示”区订单数据均为“0”；触摸屏中间“信息看板”区域显示“没有订单等待生产！”；料盘工件数量金属、白色和黑色显示数据为“0”；右侧“停止”指示灯显示红色，“运行”、“暂停”、“复位”、“缺料”指示灯均熄灭（即与背景颜色相同），“红色警示灯”闪烁，当前设备处在停止状态。图8生产运行界面此时按下【启动】按钮，触摸屏上“停止”指示灯熄灭，“复位”指示灯黄色常亮，“运行”、“复位”、“缺料”指示灯熄灭，系统检测机械手、加工机构的直流电动机、皮带输送机的三相交流异步电动机和各出料口的活塞杆是否处在初始状态，若在初始状态，“复位”指示灯常亮1秒钟后，“运行”指示灯绿色常亮，绿色警示灯闪烁。若不在初始状态，“复位”指示灯黄色常亮，等待恢复到初始状态后，“运行”指示灯绿色常亮。图9订单下载后的生产运行界面订单下载后，界面如图9所示，“订单信息显示”区显示优先级较高的订单数据（假设此处订单10000的优先级最高，订单10001的优先级次之），表格中的产品编号、订单数量与订单数据相同（只有一种产品时，表格最后一行内容均显示为“0”）；“信息看板”显示两条信息，“当前订单等待生产，单号：10000”，“下一订单等待生产，单号：10001”；工作台上“绿色警示灯”闪烁，触摸屏上“运行”指示灯绿色常亮，“停止”、“暂停”、“复位”、“缺料”指示灯熄灭。按下界面中的【启动】按钮，则启动订单10000的生产，信息看板第一条信息更改为“当前订单正在生产，单号：10000”，触摸屏“订单信息显示”背景块底色更改为绿色显示，订单生产流程进入配料流程，触摸屏上“运行”指示灯绿色常亮，“停止”、“暂停”、“复位”、“缺料”指示灯熄灭。在订单生产过程中，如果按下【暂停】按钮，气缸保持当前状态，各电机停止旋转，触摸屏“暂停”指示灯黄色常亮，“运行”指示灯绿色1Hz闪烁，“停止”、“复位”、“缺料”指示灯熄灭，工作台“绿色警示灯”闪烁，再次按下【暂停】按钮，则继续生产，“暂停”指示灯熄灭，“运行”指示灯绿色长亮，“停止”、“复位”、“缺料”指示灯熄灭。如果按下【停止】按钮，气缸保持当前状态，各电机停止旋转，触摸屏“停止”指示灯红色常亮，“运行”、“暂停”、“复位”、“缺料”指示灯熄灭，工作台红色警示灯闪烁，当前订单取消，如有下一订单，则“订单信息显示”显示下一订单信息，再次按下【启动】按钮，则进行下一订单的生产。如果没有下一订单，则“订单信息显示”处数据为“0”，“信息看板”显示“无订单生产”,再次按下【启动】按钮，设备无动作。2、订单生产流程订单生产包括配料、加工、安装和回收四个流程。（1）配料在配料流程中，工位A、工位B和工位C分别作为原料包的供料平台（原料包用1个工件模拟，并在三个工位上分别放置金属、黑色、白色工件，评分时，工件放置顺序随机），触摸屏下方“工艺流程”中的“配料”底色变绿，配料流程按工位A，B，C的顺序进行配料。气动机械手从工位A抓取原料包，将其放到工位D，然后机械手回到初始位置，皮带输送机正转，原料包经传感器组检测，识别原料包材质，当原料包到达指定通道位置时，皮带输送机停止，对应的推料气缸将其推入到产品通道。产品通道1放置金属物料，产品通道2放置白色物料，产品通道3放置黑色物料。当相应物料被推入产品通道后，触摸屏上“料盘工件数量”区域对应材质的工件数量显示为4。说明：配料完成后，手动将物料各4个放入到料盘中，系统自动进入加工流程。图10配料界面（2）加工系统进入加工流程时，触摸屏下方“工艺流程”中的“加工”底色变绿，加工过程如下：料盘电机旋转2秒表示对料盘中的工件进行加工，随后，暂停2秒，料盘再次旋转3秒，加工过程结束。触摸屏界面如图11所示。图11加工界面（3）安装工位A作为供料平台，工位B作为存料平台，工位C作为回收平台。加工流程结束后，系统自动进入安装流程，触摸屏“工艺流程”的“安装”底色变绿，安装流程通过筛选符合本组要求的工件，并按照顺序放置在对应的产品槽中，产品组成及工件顺序如表所示。比如产品编号为2003的产品，推入产品槽的顺序为先推入金属工件，再推入黑色工件。若先推入黑色工件、再推入金属工件，则不是产品编号为2003的产品。表3产品组成及工件顺序表产品编号产品组成第一个第二个2000金属金属2001白色白色2002黑色黑色2003金属黑色2004金属白色2005黑色白色产品的安装流程如下：料盘拨杆旋转，当一个工件送到供料平台上，拨杆停止转动，机械手将供料平台上的工件取到工位D。皮带输送机正转，传感器组检测该工件的材质，检测情况会有以下几种情况：1）该工件是本组某种产品的第一个工件A.传送带上没有该种产品第一个工件：则皮带输送机反转，将工件回送到工位E，对应的料盘工件数量减1。如果工位B有该产品的第二个工件，则机械手立即从工位B将其搬运至工位D，然后皮带输送机正转，将其送到工位E后停止；B.传送带上有该种产品第一个工件：则皮带输送机反转，将工件送至工位D，皮带输送机停止，机械手将工件从工位D搬运至工位C，人工将工件放入料盘，对应的工件数不变。然后，机械手将恢复到工位B上方位置。2）该工件是本组某种产品的第二个工件A.传送带上有该种产品第一个工件：则皮带输送机反转，将工件回送到工位E，对应的料盘工件数量减1；B.传送带上没有该种产品第一个工件：则皮带输送机反转，将工件输送到工位D，皮带输送机停止。如果工位B没有待用工件，机械手将工件从工位D搬运至工位B待用，对应的料盘工件数量减1，机械手恢复到工位B上方位置；如果工位B有待用工件，机械手将工件从工位D搬运至工位C，机械手将恢复到工位B上方位置，然后人工将工件放入料盘，对应的料盘工件数量不变。3）该工件不是本组某种产品的工件皮带输送机反转，将工件送至工位D，皮带输送机停止，机械手将工件从工位D搬运至工位C，人工将工件放入料盘，对应的工件数不变。然后，机械手将恢复到工位B上方位置。当本组所有种类产品各筛选出一个产品的工件，本轮筛选完成，皮带输送机运转，将各工件输送到正确的产品槽入口处，按顺序由对应的推料气缸推入对应的产品槽，完成产品安装。注意：A.筛选时，如果工件同时符合两个产品，则编号小的产品优先；B.一组产品全部安装完毕才能启动下一组产品安装。例如：本订单有产品1、产品2和产品4，其排产数量分别为1、2、2，则产品1和产品2组成第一组，第一组产品需要分成两轮生产，第一轮生产产品1和产品2的第一个产品，第二轮生产产品2的第二个产品，产品4单独组成第二组进行生产,两轮生产完成。需在生产完成第一组产品之后，再生产第二组。在本实例中，产品1推入产品槽1，产品2推入产品槽2，产品4推入产品槽1。输送机上的工件全部安装完成后，如果料盘内各种材质的工件数量够完成新一轮次产品安装，系统自动启动下一轮次的工件安装流程，直到当前订单所需的产品安装完毕。如果料盘内某种材质的工件数量不足以完成新一轮次产品安装，则系统暂停运行，启动补料流程：屏幕上“暂停”指示灯黄色常亮，“运行”指示灯熄灭，“缺料”指示灯黄色长亮，“停止”和“复位”指示灯熄灭，触摸屏上“信息看板”弹出红色的“请补充黑色工件”提示语（实际运行中，提示语的工件材质与所缺工件对应），工作台上的“红色警示灯”闪烁，“绿色警示灯”熄灭。操作人员根据触摸屏上的提示语，将相应的原料包放在料盘内（手动将料盘内对应的工件数量补全为4），然后在触摸屏上按下【补料】按钮，“料盘工件数量”对应的工件数量为“4”，没有修改的工件数量保持不变，料盘电机旋转2秒，暂停2秒，然后再次旋转3秒，补料流程结束，工作台绿色警示灯闪烁，红色警示灯熄灭，屏幕上“暂停”指示灯熄灭，“运行”指示灯绿色长亮，“缺料”指示灯熄灭，“停止”和“复位”指示灯熄灭，触摸屏上“信息看板”红色“请补充黑色工件”提示语（实际运行中，提示语的工件材质与所缺工件对应）清除，系统继续订单的生产，直至当前订单所有的产品安装完毕。（4）回收当前订单所有产品安装完成后，如果料盘中有工件剩余，系统自动启动回收流程。当系统转到回收流程后，触摸屏上“工艺流程”的“回收”底色变绿。回收流程的过程为：料盘电机旋转3秒后停止，此时手动将剩余的工件包（用1个工件模拟）放置工位A，料盘电机停止5秒后，机械手将该工件抓取至工位D，皮带输送机将工件包推送至产品槽3。触摸屏上工件数量清零，“订单信息显示”背景色由绿色恢复至背景底色（本任务中为灰色）。回收流程结束后，当前订单生产过程结束，触摸屏“信息看板”显示“订单10000生产结束！”，“工艺流程”处“配料”、“加工”、“安装”、“回收”的背景色由绿色恢复至背景底色（本任务中为灰色）。触摸屏中“运行”指示灯闪烁，“暂停”指示灯黄色长亮，“停止”、“缺料”、“复位”指示灯熄灭。如果没有订单等待生产，工作台“红色警示灯”和“绿色警示灯”交替闪烁（即“红色警示灯”亮时“绿色指示灯”熄灭，即“绿色警示灯”亮时“红色指示灯”熄灭）。如果有订单等待生产，“绿色警示灯”闪烁。3、订单衔接当前订单生产过程结束，系统暂停运行。如果还有订单等待生产，则5秒后，触摸屏“信息看板”更新显示两条信息，“当前订单等待生产，单号：10001”，“下一订单等待生产，单号：10002”（假设下面订单分别为10001和10002，无下一订单时该条信息不显示）；工作台上“绿色警示灯”闪烁，触摸屏上“运行”指示灯绿色长亮，“暂停”、“复位”、“停止”、“缺料”指示灯熄灭。操作人员按下【启动】按钮后，系统启动下一订单的生产过程。所有订单生产完毕后，则5秒后，触摸屏恢复为没有订单下达时的初始状态，工作台上的“绿色警示灯”和“红色警示灯”同时闪烁。“信息看板”显示“无订单生产”。此时按下【启动】按钮，设备无动作。

附件一、××智能制造系统说明（一）××智能制造系统概述××智能制造系统如图3-1所示，多台智能制造单元通过交换机与服务器组成一个局域网。该智能制造系统中，各种设备的基本功能如下：图3-1××智能制造系统1.智能终端：可实现生产订单的设置，生产任务的查询。2.ERP和MES系统：根据智能终端生成的订单下发生产任务给智能制造单元；收集智能制造单元生产任务的执行情况。3.智能制造单元：根据服务器下发的生产任务，将原料加工为产品，将生产过程的数据和设备工况上传给服务器。每个制造单元旁均配置有一台电脑，该电脑用于实现和服务器及控制PLC通信。4.电子看板：用于实现观察智能制造系统各单元的工作状态。（二）订单管理与生产管理系统（MES）在本智能制造系统中，订单数据和生产过程的数据由MES软件与PLC进行数据交换，每台制造单元所配置的电脑中安装有235A制造平台单机版和iMes竞赛客户端两个软件，单机版软件用于设备调试过程，iMes竞赛客户端软件用于正常生产过程。这两个软件均可实现对连接PLC内部的寄存器单元进行读写。PLC内部寄存器的定义如表3-1和表3-2所示。表1订单寄存器定义订单1订单2订单3订单编号D400D430D460订单状态D401D431D461出料口D402D432D462优先级D403D433D463说明：①“订单状态”用寄存器内存放的数据表示，说明：订单状态（空订定=0，等待生产=1,正在生产=2，取消生产=3，生产完毕=4）②出料口数值范围为1～3。③优先级用数值表示，范围为1～100，数值越小优先级越高，默认值为100。表2订单寄存器定义订单1订单