2019山东省职业院校技能大赛高职组“机电一体化项目”样题

第7页/共37页2019年山东省职业院校技能大赛高职组“机电一体化项目”样题选手须知：任务书共36页，附页图纸33页，故障排查表1页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判申请更换任务书。竞赛任务完成过程配有两台编程计算机，参考资料（竞赛平台相关的器件手册等）放置在“D:\参考资料”文件夹下。参赛团队应在6小时内完成任务书规定内容；选手在竞赛过程中创建的程序文件必须存储到“D:\技能竞赛\竞赛编号”文件夹下，未存储到指定位置的运行记录或程序文件均不予给分。选手提交的试卷不得出现学校、姓名等与身份有关的信息，否则成绩无效。由于错误接线、操作不当等原因引起PLC、触摸屏、变频器、工业机器人控制器及I/O组件、伺服放大器的损坏，将依据大赛规程进行处理。在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。场次：工位号：日期：机电一体化项目任务书一、竞赛设备说明竞赛平台是由广东三向智能科技股份有限公司提供的“SX-815Q机电一体化综合实训设备”，主要由颗粒上料单元、加盖拧盖单元、检测分拣单元、工业机器人搬运单元、智能仓储单元等组成，实现空瓶上料、颗粒物料上料、物料分拣、颗粒填装、加盖、拧盖、物料检测、瓶盖检测、产品分拣、机器人搬运合格产品入盒、盒盖包装、贴标、入库等自动生产全过程。系统的5个工作单元都配有独立的控制PLC和人机交互的按钮板，系统可以联机运行，同时各单元也可以单站运行。5台PLC通过RS485进行通讯，可以任意选择其中一个工作单元作为主站，触摸屏与主站进行485通讯。图0-1SX-815Q机电一体化综合实训设备图0-1SX-815Q机电一体化综合实训设备二、工作过程概述本系统工作过程概述如下：(一)颗粒上料单元上料输送带逐个将空瓶输送到主输送带；上料检测传感器检测到有空物料瓶到位，上料输送带停止；同时循环输送带机构将供料机构的物料推出，根据物料颗粒的颜色进行分拣；当空瓶到达填装位后，填装定位机构将空瓶固定，主输送带停止；填装机构将分拣到位的颗粒物料吸取放到空物料瓶内；物料瓶内填装物料到达设定的颗粒数量后，填装定位气缸松开，主输送带启动，将物料瓶输送到下一个工位。如图0-2所示。图0-2物料分拣装瓶图0-2物料分拣装瓶(二)物料瓶被输送到加盖拧盖单元的加盖机构下，加盖定位机构将物料瓶固定，加盖机构启动加盖流程，将盖子（白色或蓝色）加到物料瓶上；加上盖子的物料瓶继续被送往拧盖机构，到拧盖机构下方，拧盖定位机构将物料瓶固定，拧盖机构启动，将瓶盖拧紧。图0-3加盖拧盖图0-3加盖拧盖（三）拧盖完成的物料瓶经过检测分拣单元进行检测：进料检测传感器检测拧盖完成的物料瓶是否到位，回归反射传感器检测瓶盖是否拧紧；龙门机构检测物料瓶内部颗粒是否符合要求；对拧盖与颗粒均合格的物料瓶进行瓶盖颜色判别区分；拧盖或颗粒不合格的物料瓶被分拣机构推送到废品输送带上（辅输送带）；拧盖与颗粒均合格的物料瓶被输送到主输送带末端，等待机器人搬运。图0-4合格与不合格品示意图图0-4合格与不合格品示意图不合格品合格品合格品（四）工业机器人搬运单元两个升降台机构存储包装盒和包装盒盖；升降台A将包装盒推向物料台上；6轴机器人将物料瓶抓取放入物料台上的包装盒内；包装盒4个工位放满物料瓶后，6轴机器人从升降台B上吸取盒盖，盖在包装盒上；6轴机器人根据瓶盖的颜色对盒盖上标签位进行分别贴标，贴完4个标签后通知智能仓储单元入库；图0-5包装过程图0-5包装过程物料瓶放入包装盒盖上盒盖盖贴上标签（五）智能仓储单元堆垛机构把机器人单元物料台上的包装盒体吸取出来，然后按要求依次放入仓储相应仓位。2×3的仓库每个仓位均安装一个检测传感器，堆垛机构水平轴为一个精密转盘机构，垂直机构为涡轮丝杆升降机构，均由精密伺服电机进行高精度控制。三、竞赛工作任务（一）颗粒上料单元的安装、接线、编程与调试1．任务描述本单元用型号为H2U-3624MR-XP的PLC实现电气控制,现在该单元控制挂板以及桌面部分机构的安装与接线已经完成，由于循环输送带机构尚未安装，无法为物料瓶进行供料，现在你需要对颗粒上料单元中的循环输送带机构进行安装与接线，并进行整个单元的PLC编程与调试。（1）请根据以下资料，完成颗粒上料单元中的循环输送带机构的零部件安装，在该过程中请注意同步轮的安装，减小紧定螺钉滑牙、滑丝几率，并且将该机构合理地安装在颗粒上料单元相应的位置上。①循环输送带机构的结构图与爆炸图分别如图1-1、图1-2所示。②循环输送带机构的装配图见附页图01；③循环输送带机构的安装效果图如图1-3所示；（2）请根据颗粒上料单元的气路连接图（见附页图02）完成该机构的气路连接及调整，确保各气缸运行顺畅和平稳。（3）请根据桌面端子板端子分配表（见表1-1）、模块端子板端子分配表（见表1-2）以及所提供的电路图（见附页图03-图07）完成该机构桌面上所有与PLC输入输出有关的执行元件的电气连接，连接方向参考颗粒上料单元的端子板连接示意图（如图2-4所示，虚线框中的各“执行机构”电气元件与“37针端子板CN310”接线端子间的电气接线为参赛选手接线部分），并进行调试。（4）请根据以下的模型图（见第7点）、运行功能（见第8点）、PLCI/O功能分配表（见表1-3），完成本单元PLC编程，根据变频器参数要求（表1-4）完成变频器参数设置，并进行调试。PLC技术参数详见《汇川H2U系列PLC编程手册》，变频器技术参数详见《三菱D700系列变频器》技术手册。2.循环输送带机构的结构图与爆炸图该机构初始状态：推料气缸A缩回,推料气缸B缩回。图1-1结构图图1-2爆炸图3.安装效果图图1-3安装效果图4.桌面端子板连接示意图传感器传感器磁性开关电磁阀控制板PLC37针端子板CN31015针端子板执行机构电气元件图1-4端子板连接示意图5.桌面37针端子板CN310端子分配表表1-1端子板CN310地址线号功能描述XT3-2X02颜色确认A检测传感器XT3-3X03颜色确认B检测传感器XT3-4X04料筒A物料检测传感器XT3-5X05料筒B物料检测传感器XT3-6X06颗粒到位检测传感器XT3-9X21推料气缸A前限XT3-10X22推料气缸B前限XT2-6Y06推料气缸A电磁阀XT2-7Y07推料气缸B电磁阀XT1\XT4PS13+(+24V)24V电源正极XT5PS13-(0V)24V电源负极6.循环输送带模块端子板CN302（15针端子板）端子分配表表1-2端子板CN302地址线号功能描述XT3-0X02颜色确认A检测传感器XT3-1X03颜色确认B检测传感器XT3-2X04料筒A物料检测传感器XT3-3X05料筒B物料检测传感器XT3-4X06颗粒到位检测传感器XT3-5X21推料气缸A前限XT3-6X22推料气缸B前限XT3-7Y06推料气缸A电磁阀XT3-8Y07推料气缸B电磁阀XT2PS13+(+24V)24V电源正极XT1PS13-(0V)24V电源负极7.模型图颗粒上料单元执行机构由上料输送带、主输送带机构、填装机构、循环输送带机构等组成，详细部件分布见附图08。8.运行功能初始位置：上料输送带停止，主输送带停止，推料气缸A缩回,推料气缸B缩回,填装定位气缸缩回，填装机构处于物料吸取位置上方,源二联件压力表调节到0.4Mpa～0.5Mpa，在上料输送带上人工放置6个空瓶，间距小于20mm，A料筒内放置6颗白色物料，B料筒内放置10颗粒蓝色。控制流程：（1）上电，系统处于“停止”状态下。“停止”指示灯亮，“启动”和“复位”指示灯灭。（2）在“停止”状态下，按下“复位”按钮，该单元复位，复位过程中，“复位”指示灯闪亮，所有机构回到初始位置。复位完成后，“复位”指示灯常亮，“启动”和“停止”指示灯灭。“运行”或“复位”状态下，按“启动”按钮无效。（3）在“复位”就绪状态下，按下“启动”按钮，单元启动，“启动”指示灯亮，“停止”和“复位”指示灯灭。（4）推料气缸A推出2颗白色物料，推料气缸B推出5颗蓝色物料。（5）循环输送带启动高速运行，变频器以50HZ频率输出。（6）当循环输送带机构上的颜色确认检测传感器检测到有蓝色物料通过时，变频器反转，并以20HZ频率输出，如果超过10秒钟，仍没有检测到蓝色物料通过，则重新开始第（4）步。（7）当蓝色物料到达取料位后，颗粒到位检测传感器动作，循环输送带停止。（8）在第（4）步开始的同时，上料输送带与主输送带同时启动，当物料瓶上料检测传感器检测到到空瓶时，上料输送带停止，当主输送带上的空瓶移动一段距离后，上料输送带动作，继续将空瓶以小于20cm的间隔，逐个输送到主输送带。（9）当颗粒填装位检测传感器检测到空瓶，并等待空瓶到达填装位时，主输送带停止，填装定位气缸伸出，将空瓶固定。（10）填装机构下降。（11）吸盘打开，吸住物料。（12）填装机构上升。（13）填装机构转向装料位。（14）填装机构下降。（15）填装机构下降到吸盘填装限位开关感应到位后，吸盘关闭，物料顺利放入瓶子，无任何碰撞现象。（16）填装机构上升。（17）填装机构转向取料位。（18）瓶子装满3颗蓝色物料，进入第（19）步。否则重新开始第（7）步。（19）填装定位气缸缩回。（20）主输送带启动，将瓶子输送到下一工位。（21）循环进入第（6）步，进行下一个瓶子的填装。（22）在任何启动运行状态下，按下“停止”按钮，该单元立即停止，所有机构不工作，“停止”指示灯亮，“启动”和“复位”指示灯灭。9.PLCI/O功能分配表表1-3序号名称功能描述备注1X0上料传感器感应到物料，X0闭合2X1颗粒填装位感应到物料，X1闭合3X2检测到颜色A物料，X2闭合4X3检测到颜色B物料，X3闭合5X4检测到料筒A有物料，X4闭合6X5检测到料筒B有物料，X5闭合7X6输送带取料位检测到物料，X6闭合8X7填装定位气缸后限位感应，X7闭合9X10按下启动按钮，X10闭合10X11按下停止按钮，X11闭合11X12按下复位按钮，X12闭合12X13按下联机按钮，X13闭合13X14填装升降气缸上限位感应，X14闭合14X15填装升降气缸下限位感应，X15闭合15X20吸盘填装限位感应，X20闭合16X21推料气缸A前限感应，X21闭合17X22推料气缸B前限感应，X22闭合18X23填装旋转气缸左限感应，X23闭合19X24填装旋转气缸右限感应，X24闭合20Y0Y0闭合上料输送带运行21Y1Y1闭合主输送带运行22Y2Y2闭合填装旋转气缸旋转23Y3Y3闭合填装升降气缸下降24Y4Y4闭合吸盘拾取25Y5Y5闭合定位气缸伸出26Y6Y6闭合推料气缸A推料27Y7Y7闭合推料气缸B推料28Y10Y10闭合启动指示灯亮29Y11Y11闭合停止指示灯亮30Y12Y12闭合复位指示灯亮31Y23Y23闭合变频电机正传32Y24Y24闭合变频电机反转33Y25Y25闭合变频电机高速档34Y26Y26闭合变频电机中速档35Y27Y27闭合变频电机低速档10.变频器参数设置要求表1-4序号功能设定值备注1外部/PU组合模式32变频器输出频率上限值50HZ3变频器输出频率下限值10HZ4变频电机高速50HZ5变频电机中速30HZ6变频电机低速20HZ7加速时间0.5s8减速时间0.5s（二）检测分拣单元的故障排除与调试1.任务描述本单元为检测分拣单元，控制PLC型号为H2U-1616MR-XP，主输送带和辅输送带由24V直流电机驱动,该设备刚安装完成，存在故障，现需要你来完成该设备故障查找与排除。并对设备进行调试，使其运行顺畅,满足第3点所描述的功能要求。设备相关图纸资料如下：设备模型图见第4点。设备电气布局图见附页图10和图11。设备电气原理图见附页图12到图18。设备接线图见图19到图22。设备气路连接图见图23。2.答题要求请根据任务给定的设备运行功能、图纸资料认真查找与排除故障，并在《故障排查表》的故障排查表上认真记录故障点与故障现象，写出故障原因和解决思路，如果排查表上行数不足，可自行追加表格行来填写。选手可以放弃排查故障，但是放弃故障排查，裁判与技术保障人员不帮助恢复设备。3.设备排除故障后，完整的单机自动运行功能如下：初始位置：主输送带停止、辅输送带停止、分拣气缸缩回、检测装置灯带不亮,气源二联件压力表调节到0.4Mpa～0.5Mpa。控制流程：（1）上电，系统处于“复位”状态下。“启动”和“停止”指示灯灭，该单元复位，复位过程中，“复位”指示灯闪亮，所有机构回到初始位置，复位完成后，“复位”指示灯常亮。（“运行”状态下按“复位”按钮无效）；（2）在“复位”就绪状态下，按下“启动”按钮，单元启动，“启动”指示灯亮，“停止”和“复位”指示灯灭。（“停止”或“复位未完成”状态下，按“启动”按钮无效）；（3）主输送带启动运行，龙门灯带蓝色常亮；（4）手动将放有3颗物料并旋紧白色瓶盖的物料瓶放置到该单元起始端；（5）当进料检测传感器检测到有物料瓶且旋紧检测传感器无动作，经过检测装置后，龙门灯带绿色闪亮，蓝色灭；（6）2s后龙门灯带绿色灭，蓝色常亮；（7）物料瓶被输送到主输送带的末端，出料检测传感器动作；（8）手动将放有3颗物料并旋紧蓝色瓶盖的物料瓶放置到该单元起始端；（9）当进料检测传感器检测到有物料瓶且旋紧检测传感器无动作，经过检测装置后，龙门灯带绿灯常亮，蓝色灭；（10）2s后龙门灯带绿色灭，蓝色常亮；（11）物料瓶即被输送到主输送带的末端，出料检测传感器动作，（12）手动将放有2颗物料并旋紧瓶盖的物料瓶放置到该单元起始端；（13）当进料检测传感器检测到有物料瓶且旋紧检测传感器无动作，经过检测装置后，龙门灯带红色闪亮，蓝色灭；（14）2s后龙门灯带红色灭，蓝色常亮；（15）物料瓶经过不合格到位检测传感器时，传感器动作，触发分拣气缸电磁阀得电，当到达分拣气缸位置时即被推到辅输送带上；（16）手动将放有3颗物料并未旋紧瓶盖的物料瓶放置到该单元起始端；（17）当进料检测传感器检测到有物料瓶且旋紧检测传感器动作，经过检测装置后，龙门灯带红灯常亮，蓝色灭；（18）2s后龙门灯带红色灭，蓝色常亮；（19）物料瓶经过不合格到位检测传感器时，传感器动作，触发分拣气缸电磁阀得电，当到达分拣气缸位置时即被推到辅输送带上；（20）在任何启动运行状态下，按下“停止”按钮，该单元立即停止，所有机构不工作，“停止”指示灯亮，“启动”和“复位”指示灯灭。4.模型图检测分拣单元执行机构由主输送带机构、辅输送带、检测装置等组成，详细部件分布见附图09。（三）工业机器人搬运单元的安装、接线、编程与调试1.任务描述本单元机器人使用ABB的IRB120机器人，用型号为H2U-3232MT的PLC实现电气控制,底盒、盒盖升降台的两轴由步进驱动，步进驱动器为研控YKD2305M，电机YK42XQ47-02A，现在该单元控制挂板以及桌面部分机构的安装与接线已经完成，PLC及机器人的编程与调试已经完成，由于机器人更换电池，其程序和数据丢失，只剩下PLC程序，无法实现对物料瓶的包装，现在你需要完成以下任务：（1）请根据以下资料，完成工业机器人搬运单元中的盒盖升降台机构机构的零部件安装，并完成该机构的定位，将其合理地安装在工业机器人搬运单元相应的位置上。①盒盖升降台机构结构图与爆炸图分别如图3-2、图3-3所示；②盒盖升降台机构的装配图见附页图24；③盒盖升降台机构的安装效果图如图3-4；（2）请根据工业机器人搬运单元的气路连接图（见附页图25）完成该机构的气路连接及调整，确保各气缸运行顺畅和平稳。（3）请根据桌面端子板端子分配表（见表3-1）、模块端子板端子分配表（见表3-2）以及所提供的IO电路图（图26-图28）完成该机构桌面上所有与PLC输入输出有关的执行元件的电气连接，连接方向参考工业机器人搬运单元的端子板连接示意图（如图3-5所示，虚线框中的各“执行机构”电气元件与“37针端子板CN310”接线端子间的电气接线为参赛选手接线部分）。（4）请你根据以下的模型图（见第2点）、运行功能（见第8点）、机器人控制器地址分配表（表3-3）、PLC与机器人IO功能分配表（见表3-4），完成本单元的机器人编程以及相关的IO设置，使机器人能够完成物料瓶搬运、盒盖搬运和标签吸取与贴放过程(如图3-1所示)，要求机器人在运行过程中动作顺畅，无任何机器人本体及夹具与其它机构碰撞现象。物料瓶放入包装盒物料瓶放入包装盒盖上盒盖盖贴上标签图3-1包装过程示意图2．模型图工业机器人搬运单元主要由IRB120机器人、物料台机构、升降台机构、标签台等组成，详细部件分布见附图29。3.盒盖升降台机构的结构图与爆炸图该机构初始状态：推料气缸缩回、步进电机停止。图3-2结构图图3-3爆炸图4.安装效果图图3-4安装效果图5.桌面端子板连接示意图传感器传感器磁性开关电磁阀控制板PLC37针端子板CN31015针端子板执行机构电气元件图3-5端子板连接示意图6.桌面37针端子板CN310端子分配表表3-1端子板CN310地址线号功能描述XT3-3X03升降台B原点原感器XT3-4X04升降台B上限位（常闭）XT3-5X05升降台B下限位（常闭）XT3-10FZB升降台B上限位（常开）XT3-11ZZB升降台B下限位（常开）XT3-12X14推料气缸B前限位XT3-13X15推料气缸B后限位XT2-5J05升降台气缸B控制XT1\XT4PS13+(+24V)24V电源正极XT5PS13-(0V)24V电源负极7.盒盖升降台机构模块端子板CN301（15针端子板）端子分配表表3-2端子板CN301地址线号功能描述XT3-0X03升降台B原点原感器XT3-1X04升降台B上限位（常闭）XT3-2X05升降台B下限位（常闭）XT3-3FZB升降台B上限位（常开）XT3-4ZZB升降台B下限位（常开）XT3-5X14推料气缸B前限位XT3-6X15推料气缸B后限位XT3-7J05升降台气缸B控制XT2PS13+(+24V)24V电源正极XT1PS13-(0V)24V电源负极8.运行功能初始位置：盒盖升降机构处于升降原点传感器位置，底盒升降机构处于升降原点传感器位置，定位气缸处于缩回状态，推料气缸处于缩回状态，机器人夹具吸盘垂直朝上（处于关闭状态）、夹爪朝下（处于张开状态），气源二联件压力表调节到0.4Mpa～0.5Mpa。控制流程：（1）该单元在单机状态，机器人切换到自动运行状态，按“复位”按钮，单元复位，机器人回到安全原点pHome（要求在pHome点时夹具吸盘垂直朝上，夹爪朝下）。（2）“复位”灯（黄色灯，下同）闪亮显示；（3）“停止”（红色灯，下同）灯灭；（4）“启动”（绿色灯，下同）灯灭；（6）所有部件回到初始位置；（7）“复位”灯（黄色灯）常亮，系统进入就绪状态。（8）第一次按“启动”按钮，工业机器人搬运单元底盒升降机构的推料气缸将物料底盒推出到包装工作台上；（9）同时定位气缸伸出；（10）物料台检测传感器动作；（11）该单元上的机器人开始执行瓶子搬运功能：机器人从检测分拣单元的出料位将物料瓶搬运到包装盒中,路径规划合理，搬运过程中不得与任何机构发生碰撞；①机器人搬运完一个物料瓶后，若检测检测分拣单元的出料位无物料瓶，则机器人回到原点位置pHome等待，等出料位有物料瓶，再进行下一个的抓取。②机器人搬运完一个物料瓶后，若检测检测分拣单元的出料位有物料瓶等待抓取，则机器人无需再回到原点位置pHome，可直接进行抓取，提高效率。①②③④（12）包装盒中装满4个物料瓶后，机器人回到原点位置pHome，即使检测检测分拣单元的出料位有物料瓶，机器人也不再进行抓取，物料瓶搬运顺序如图3①②③④图3-6物料瓶工位示意图（13）底盒升降机构的推料气缸缩回；（14）第二次按“启动”按钮，机器人开始自动执行盒盖搬运功能：机器人从pHome点到包装盒盖位置，用吸盘将包装盒盖吸取并盖到包装盒上，路径规划合理，加盖过程中不得与任何机构发生碰撞，盖好后回到原点位置pHome；（15）第三次按“启动”按钮，机器人开始自动执行标签搬运功能：机器人从pHome点到标签台位置，用吸盘依次将两个白色和两个蓝色标签吸取并贴到包装盒盖上，路径规划合理，贴标过程中不得与任何机构发生碰撞；标签摆放以及吸取顺序如图3-7所示；白色标签：吸取顺序如标签上的数字所示白色标签：吸取顺序如标签上的数字所示蓝色标签：吸取顺序如标签上的数字所示31234567891011112124567891011112图3-7标签摆放示意图（16）机器人每贴完一个标签，无需回到原点位置pHome，贴满4个标签后回到原点位置pHome，机器人贴标顺序如图3-8所示；①①②③④图3-8贴标工位示意图（17）机器人贴完标签，定位气缸缩回，等待入库；（18）系统在运行状态按“停止”按钮，单元进入停止状态，即机器人停止工作，而就绪状态下按此按钮无效。9.机器人控制器地址分配表表3-3输入输出A端(机器人端)B端（PLC端）A端（机器人端）B端（PLC端）控制器I/O接口XS121IN1Y20控制器I/O接口XS141OUT1X202IN2Y212OUT2X213IN3Y223OUT3X224IN4Y234OUT4X235IN5Y245OUT5X246IN6Y256OUT6X257IN7Y267OUT7X268IN8Y278OUT8X27控制器I/O接口XS131IN9Y30控制器I/O接口XS151OUT9X302IN10Y312OUT10X313IN11Y323OUT11X324IN12Y334OUT12X335IN13Y345OUT136IN14Y356OUT14气抓7IN15Y367OUT15吸盘A8IN16Y378OUT16吸盘B10.PLCIO功能分配表表3-4PLC功能描述备注X20AutoOn机器人处于自动模式,X20闭合机器人的输出点连接PLC的输入点X22EmergencyStop机器人急停中，X22闭合X23ExecutionError机器人报警，X23闭合X24MotorOn机器人电机上电，X24闭合X25CycleOn机器人程序正在运行中，X25闭合X26回到原点位置，X26闭合X27搬运物料瓶完成一次，X27闭合X30搬运盖完成，X30闭合X31搬运签完成一次，X31闭合X32运行中Runing，X32闭合Y20Y20闭合Stop机器人程序停止运行PLC的输出点连接机器人的输入点Y22Y22闭合MotorsOn机器人电机上电Y23Y23闭合StartAtMain从机器人主程序启动Y24Y24闭合ResetExecutionErrorSignal机器人报警复位Y25Y25闭合MotorsOff机器人电机下电Y30Y30闭合机器人开始搬运Y31Y31闭合机器人搬运物料瓶Y32Y32闭合机器人搬运盒盖Y33Y33闭合机器人搬运标签Y34Y34闭合标签颜色选择（四）智能仓储单元的电路设计、安装、接线、编程与调试1.任务描述该单元用一台H2U-2416MTPLC实现电气控制，堆垛机构由旋转轴和升降轴两轴伺服驱动，伺服驱动器为三菱MR-JE-10A，电机HF-KN-13J，其技术参数详细参考技术手册《三菱MR-JE系列》，该单元控制挂板以及桌面部分机构的安装与接线已经完成，现需对包装盒进行入仓处理，你需要完成以下任务：（1）首先请你根据模型图(见第2点)、运行功能(见第6点)、PLCI/O功能分配表（见表4-1），在附页图30的图框中设计垛机拾取机构、垛机升降机构、垛机旋转机构、智能仓库机构、面板控制按钮输入与指示灯输出等IO电路图。设计的电路应满足运行功能要求，电气控制电路图图形符号和文字符号的使用应满足GB/T4728.1-2005《电气简图用图形符号》、GB/T5465.2-1996《电气设备用图形符号》、GB/T7159-1987《电气技术中的文字符号制订通则》、GB/T6988.1-2008《电气技术用文件的编制》的要求。（2）请根据以下资料，完成智能仓储单元中的智能仓库机构的零部件安装。并完成该机构的定位，将其合理地安装在智能仓储单元相应的位置上。①智能仓库的结构图与爆炸图分别如图4-1、图4-2所示。②智能仓库机构的装配图见附页图31；③智能仓库机构的安装效果图如图4-3所示。（3）请根据智能仓储单元的气路连接图（见附页图32）完成该机构的气路连接及调整，确保各气缸运行顺畅和平稳。（4）请根据桌面端子板端子分配表（见表4-2）、模块端子板端子分配表（见表4-3）以及所设计的IO电路图完成该机构桌面上所有与PLC输入输出有关的执行元件的电气连接，连接方向参考智能仓储单元的端子板连接示意图（如图2-4所示，虚线框中的各“执行机构”电气元件与“37针端子板CN310”接线端子间的电气接线为参赛选手接线部分）。（5）请根据以下的模型图（见第2点）、运行功能（见第6点）、PLCI/O功能分配表（见表4-4），完成本单元PLC编程与调试，PLC技术参数详见《汇川H2U系列PLC编程手册》2.模型图智能仓储单元由垛机拾取机构、垛机升降机构、垛机旋转机构、智能仓机构等组成,详细部件分布见附图33。3.智能仓库的结构图与爆炸图该机构初始状态：仓位传感器常开状态。图4-1结构图图4-2爆炸图4.安装效果图图4-3安装效果图5.桌面端子板连接示意图传感器传感器控制器PLC37针端子板CN31015针端子板执行机构电气元件图4-4端子板连接示意图6.运行功能初始状态：垛机旋转机构处于旋转原点传感器位置，垛机升降机构处于升降原点传感器位置，垛机拾取机构伸缩气缸处于缩回状态，垛机拾取吸盘处于关闭状态。气源二联件压力表调节到0.5MPa。控制流程：（1）上电，系统处于“停止”状态下。“停止”指示灯亮，“启动”和“复位”指示灯灭。（2）“停止”状态下，按下“复位”按钮，该单元复位，复位过程中，“复位”指示灯闪亮，所有机构回到初始位置。复位完成后，“复位”指示灯常亮，“启动”和“停止”指示灯灭。“运行”或“复位”状态下，按“启动”按钮无效。（3）“复位”就绪状态下，按“启动”按钮，单元启动，“启动”指示灯亮，“停止”和“复位”指示灯灭。“停止”或“启动”状态下，按“启动”按钮无效。（4）将包装盒放置到工业机器人单元的包装工作台上，垛机启动运行，运行到包装工作台位置。（5）垛机拾取气缸伸出到位。（6）垛机拾取吸盘打开，吸住包装盒。（7）垛机拾取气缸缩回，将包装盒完全托到垛机拾取托盘上，包装盒与包装工作台无任何接触。（8）堆垛机构旋转回到3号仓储位，堆垛机构旋转过程中，包装盒不允许与包装工作台或智能仓库发生任何摩擦或碰撞。（9）如果当前仓位有包装盒存在，即该仓位的检测传感器有动作，垛机不动。手动拿走包装盒，进入第（10）步。（10）如果当前仓位空，则垛机拾取气缸伸出，将包装盒完全推入到当前仓位中去，入仓过程中，包装盒不允许与智能仓库发生碰撞或顶住现象。（11）垛机拾取吸盘关闭。（12）垛机拾取气缸缩回。（13）堆垛机构回到原点位置。（14）再放一个包装盒到机器人单元的包装工作台上，本单元将重复第（4）到第（14）步，包装盒将依次按顺序被送往3、2、1号仓位的空位中，放完后再依次按顺序被送往4、5、6号仓位。（15）在任何启动运行状态下，按下“停止”按钮，该单元立即停止，所有机构不工作，“停止”指示灯亮，“启动”和“复位”指示灯灭。7.PLCI/O功能分配表表4-1序号名称功能描述备注1X00升降方向原点传感器感应到位，X00断开2X01旋转方向原点传感器感应到位，X01断开3X02仓位1检测传感器感应到物料，X02闭合4X03仓位2检测传感器感应到物料，X03闭合5X04仓位3检测传感器感应到物料，X04闭合6X05仓位4检测传感器感应到物料，X05闭合7X06仓位5检测传感器感应到物料，X06闭合8X07仓位6检测传感器感应到物料，X07闭合9X10按下启动按钮，X10闭合10X11按下停止按钮，X11闭合11X12按下复位按钮，X12闭合12X13按下联机按钮，X13闭合13X14拾取气缸前限感应到位，X14闭合14X15拾取气缸后限感应到位，X15闭合15X20旋转方向右极限感应到位，X20闭合16X21旋转方向左极限感应到位，X21闭合17X22升降方向上极限感应到位，X22闭合18X23升降方向下极限感应到位，X23闭合19X24真空压力开关输出为ON时，X24闭合20Y00Y00闭合，升降方向电机旋转21Y01Y01闭合，旋转方向电机旋转22Y03Y03闭合，升降方向电机反转23Y04Y04闭合，旋转方向电机反转24Y05Y05闭合，垛机拾取吸盘电磁阀启动25Y06Y06闭合，垛机拾取气缸电磁阀启动26Y10Y10闭合，启动指示灯亮27Y11Y11闭合，停止指示灯亮28Y12Y12闭合，复位指示灯亮8.桌面37针端子板CN310端子分配表表4-2端子板CN310地址线号功能描述XT3-2X02仓位1检测传感器XT3-3X03仓位2检测传感器XT3-4X04仓位3检测传感器XT3-5X05仓位4检测传感器XT3-6X06仓位5检测传感器XT3-7X07仓位6检测传感器XT1\XT4PS13+(+24V)24V电源正极XT5PS13-(0V)24V电源负极9.智能仓库模块端子板CN302（15针端子板）端子分配表表4-3端子板CN302地址线号功能描述XT3-0X02仓位1检测传感器XT3-1X03仓位2检测传感器XT3-2X04仓位3检测传感器XT3-3X05仓位4检测传感器XT3-4X06仓位5检测传感器XT3-5X07仓位6检测传感器XT2PS13+(+24V)24V电源正极XT1PS13-(0V)24V电源负极（五）机电一体化设备系统编程与优化1.任务描述所有单元单机工作调试完成后，主站单元联机通讯信号尚未编程完成，你现在需要完善颗粒上料单元和智能仓储单元程序功能，增加系统联机程序，并完成调试，具体要求如下：（1）完善优化颗粒上料单元程序，增加与主站通讯编程，联机信号编程，触摸屏监控信号编程。（2）完善优化智能仓储单元程序，增加与从站通讯编程，联机信号编程，触摸屏监控信号编程。（3）触摸屏画面组态：完成触摸屏系统总控画面、颗粒上料单元监控画面、加盖拧盖单元监控画面、检测分拣单元监控画面、工业机器人搬运监控画面、智能仓储单元监控画面。（4）完善颗粒上料单元，在触摸屏上增加填装颗粒数量和颜色选择功能：在触摸屏上颗粒填装总数量可输入3或4，白色料块数量可以输入2或3，颗粒上料单元填装颗粒时按输入要求填装，同时触摸屏上实时显示填装数量。（5）完善智能仓储单元，在触摸屏上增加包装盒入仓的仓位选择：在触摸屏上仓位选择可输入1-6，智能仓储单元根据所选择的的仓位将包装盒运送到相应的仓位中。（6）系统网络结构见图5-1，智能存储单元PLC为主站，其它单元为从站，触摸屏连接到主站PLC上。（7）颗粒上料单元、加盖拧盖单元、检测分拣单元、工业机器人搬运单元、智能仓储单元的网络通讯地址分配表见表5-1。2.网络结构颗粒上料单元颗粒上料单元PLC加盖拧盖单元PLC检测分拣单元PLC工业机器人搬运单元PLC智能仓储单元PLC触摸屏TPC7062TXN:N485通讯485通讯主站从站1从站2从站3从站4图5-1系统网络结构图3.通讯地址设置表5-1系统通讯地址表站名主站（读）←从站（写）主站（写）→从站（读）所有站M1000联机启动M1001联机停止M1002联机复位M1003联机手动颗粒上料单元D10D1M828吸盘填装限位X20M848上料输送带电机启停Y00M829推料气缸A前限X21M849主输送带电机启停Y01M830推料气缸B前限X22M850旋转气缸Y02M832启动X10M851升降气缸Y03M833停止X11M852取料吸盘Y04M834复位X12M853定位气缸Y05M835单/联机X13M854推料气缸AY06M836物料瓶上料检测X00M855推料气缸BY07M837颗粒填装位检测X01M856变频电机正转Y23M838颜色确认A检测X02M857变频电机反转Y24M839颜色确认B检测X03M858变频电机高速Y25M840料筒A物料检测X04M859变频电机中速Y26M841料筒B物料检测X05M860变频电机低速Y27M842颗粒到位检测X06M843填装定位气缸后限X07M844填装升降气缸上限X14M845填装升降气缸下限X15加盖拧盖单元D20D2M864启动X10M880输送带电机启停Y00M865停止X11M881拧盖电机启停Y01M866复位X12M882加盖伸缩气缸Y02M867单/联机X13M883加盖升降气缸Y03M868瓶盖料筒检测X00M884加盖定位气缸Y04M869加盖位检测X01M885拧盖升降气缸Y05M870拧盖位检测X02M886拧盖定位气缸Y06M871加盖伸缩气缸前限X03M872加盖伸缩气缸后限X04M873加盖升降气缸上限X05M874加盖升降气缸下限X06M875加盖定位气缸后限X07M876拧盖升降气缸上限X14M877拧盖定位气缸后限X15检测分拣单元D30D3M112启动X10M100主输送带电机Y00M113停止X11M101辅输送带电机Y01M114复位X12M102龙门检测绿色Y02M115单/联机X13M103龙门检测红色Y03M116输送带进料检测X00M104龙门检测蓝色Y04M117瓶盖旋紧检测X01M105分拣气缸Y05M119瓶盖蓝色检测X03M120瓶盖白色检测X04M121不合格到位检测X05M122输送带出料检测X06M123分拣气缸退回限位X07M124三颗料位检测X14M125四颗料位检测X15工业机器人搬运单元D40D4M928启动X10M929停止X11M930复位X12M931单/联机X13M932升降台A原点X00M933升降台A上限X01M934升降台A下限X02M935升降台B原点X03M936升降台B上限X04M937升降台B下限X05M938推料气缸A前限X06M939推料气缸A后限X07智能仓储单元X00升降方向原点传感器X20旋转方向右极限X01旋转方向原点传感器X21旋转方向左极限X02仓位1检测传感器X22升降方向上极限X03仓位2检测传感器X23升降方向下极限X04仓位3检测传感器X24真空压力开关输出X05仓位4检测传感器Y03升降方向电机反转X06仓位5检测传感器Y04旋转方向电机反转X07仓位6检测传感器Y05垛机拾取吸盘电磁阀X14拾取气缸前限Y06垛机拾取气缸电磁阀X15拾取气缸后限4.触摸屏画面要求1）系统总控画面要求①监控数据内容如表5-2请选手按照表5-2所示内容组态触摸屏监控数据，实现表中所有功能。表5-2系统总控画面数据监控表序号名称类型功能说明1单机/联机标准按钮系统单机联机2联机启动标准按钮系统联机启动3联机停止标准按钮系统联机停止4联机复位标准按钮系统联机复位5单机/联机位指示灯联机状态蓝色亮6启动指示位指示灯启动状态绿色亮7停止指示位指示灯停止状态红色亮8复位指示位指示灯复位状态黄色亮9总填装数量设定模拟量输入框决定单个瓶子填装颗粒总数量10白色颗粒填装数量设定模拟量输入框决定单个瓶子白色颗粒填装数量11总填装数量时实模拟量显示框显示当前瓶子填装颗粒总数量12白色颗粒填装数量时实模拟量显示框显示当前瓶子白色颗粒填装数量13物料颗粒总数模拟量显示框显示当前已经完成的物料颗粒总数14瓶子填装瓶数量模拟量显示框显示颗粒上料单元已经完成的瓶子总数15包装盒入仓仓位选择模拟量显示框选择当前包装盒入仓的位置16系统总控画面画面切换按钮跳转到系统总控画面17颗粒上料单元画面切换按钮跳转到颗粒上料单元画面18智能仓储单元画面切换按钮跳转到智能仓储单元画面②画面布局要求：要求选手参考图5-2所示布局，组态触摸屏画面，要求区域划分、颜色分配（单机/联机-蓝色、联机启动-绿色、联机停止-红色、联机复位-黄色）、各元件相对位置分配与图5-2保持一致。图中彩色指示灯均指输入信息为1时的颜色，输入信息为0时保持灰色。图图5-2系统总控系统画面布局GZ-2018042（高职组）SX-815Q机电一体综合实训设备：系统总控联机启动联机停止联机复位启动指示停止指示复位指示单机/联机单机/联机总填装数量：设定实时白色颗粒数量：设定实时瓶子填装瓶数量包装盒入仓仓位选择物料颗粒总数颗粒上料单元加盖拧盖单元检测分拣单元工业机器人搬运单元智能仓储单元元（2）颗粒上料单元监控画面要求2）颗粒上料单元监控画面要求①监控数据内容如表5-3表5-3颗粒上料单元监控画面数据监控表序号名称类型功能说明1吸盘填装限位位指示灯吸盘填装限位指示灯2推料气缸A前限位指示灯推料气缸A前限指示灯3推料气缸B前限位指示灯推料气缸B前限指示灯4启动位指示灯启动状态指示灯5停止位指示灯停止状态指示灯6复位位指示灯复位状态指示灯7单/联机位指示灯单/联机状态指示灯8物料瓶上料检测位指示灯物料瓶上料检测指示灯9颗粒填装位检测位指示灯颗粒填装位检测指示灯10颜色确认A检测位指示灯颜色确认A检测指示灯11颜色确认B检测位指示灯颜色确认B检测指示灯12料筒A物料检测位指示灯料筒A物料检测指示灯13料筒B物料检测位指示灯料筒B物料检测指示灯14颗粒到位检测位指示灯颗粒到位检测指示灯15填装定位气缸后限位指示灯填装定位气缸后限指示灯16填装升降气缸上限位指示灯填装升降气缸上限指示灯17填装升降气缸下限位指示灯填装升降气缸下限指示灯18上料输送带电机启停标准按钮上料输送带电机启停手动输出19主输送带电机启停标准按钮主输送带电机启停手动输出20旋转气缸标准按钮旋转气缸电磁阀手动输出21升降气缸标准按钮升降气缸电磁阀手动输出22取料吸盘标准按钮取料吸盘电磁阀手动输出23定位气缸标准按钮定位气缸电磁阀手动输出24推料气缸A标准按钮推料气缸A电磁阀手动输出25推料气缸B标准按钮推料气缸B电磁阀手动输出26变频电机正转标准按钮变频电机正转手动输出27变频电机反转标准按钮变频电机反转手动输出28变频电机高速标准按钮变频电机高速手动输出29变频电机中速标准按钮变频电机中速手动输出30变频电机低速标准按钮变频电机低速手动输出31手动/自动标准按钮该按钮按下，本单元处于手动测试状态，手动强制输出控制按钮有效。②画面布局：要求选手参考图5-3所示区域布局组态该画面。指示灯输入信息为1时的为绿色，输入信息为0时保持灰色。按钮强制输出1时为红色，按钮强制输出0时为灰色，触摸屏上必须设置一个手动/自动按钮，只有在该按钮被按下，且单元处于“单机”状态，手动强制输出控制按钮有效。图图5-3颗粒上料单元画面布局图参考GZ-2018042（高职组）SX-815Q机电一体综合实训设备：颗粒上料单元输入指示灯布局区域手动输出控制区域系统总控画面加盖拧盖单元检测分拣单元工业机器人搬运单元智能仓储单元元3）加盖拧盖单元监控画面要求①监控数据内容如表5-4表5-4加盖拧盖单元监控画面数据监控表序号名称类型功能说明1启动位指示灯启动状态指示灯2停止位指示灯停止状态指示灯3复位位指示灯复位状态指示灯4单/联机位指示灯单/联机状态指示灯5瓶盖料筒检测位指示灯瓶盖料筒检测指示灯6加盖位检测位指示灯加盖位检测指示灯7拧盖位检测位指示灯拧盖位检测指示灯8加盖伸缩气缸前限位指示灯加盖伸缩气缸前限指示灯9加盖伸缩气缸后限位指示灯加盖伸缩气缸后限指示灯10加盖升降气缸上限位指示灯加盖升降气缸上限指示灯11加盖升降气缸下限位指示灯加盖升降气缸下限指示灯12加盖定位气缸后限位指示灯加盖定位气缸后限指示灯13拧盖升降气缸上限位指示灯拧盖升降气缸上限指示灯14拧盖定位气缸后限位指示灯拧盖定位气缸后限指示灯15输送带电机启停标准按钮输送带电机启停控制输出16拧盖电机启停标准按钮拧盖电机启停控制输出17加盖伸缩气缸标准按钮加盖伸缩气缸电磁阀输出18加盖升降气缸标准按钮加盖升降气缸电磁阀输出19加盖定位气缸标准按钮加盖定位气缸电磁阀输出20拧盖升降气缸标准按钮拧盖升降气缸电磁阀输出21拧盖定位气缸标准按钮拧盖定位气缸电磁阀输出22手动/自动标准按钮该按钮按下，本单元处于手动测试状态，手动强制输出控制按钮有效。②画面布局：要求选手参考图5-4所示区域布局组态触摸屏画面。指示灯输入信息为1时的为绿色，输入信息为0时保持灰色。按钮强制输出1时为红色，按钮强制输出0时为灰色，触摸屏上必须设置一个手动/自动按钮，只有在该按钮被按下，且单元处于“单机”状态，手动强制输出控制按钮有效。图图5-4加盖拧盖单元画面布局图参考GZ-2018042（高职组）SX-815Q机电一体综合实训设备：加盖拧盖单元输入指示灯布局区域手动输出控制区域系统总控画面颗粒上料单元检测分拣单元工业机器人搬运单元智能仓储单元元4）检测分拣单元监控画面要求①监控数据内容如表5-5表5-5检测分拣单元监控画面数据监控表序号名称类型功能说明1启动位指示灯启动状态指示灯2停止位指示灯停止状态指示灯3复位位指示灯复位状态指示灯4单/联机位指示灯单/联机状态指示灯5进料检测传感器位指示灯进料检测传感器指示灯6旋紧检测传感器位指示灯旋紧检测传感器指示灯7瓶盖蓝色检测传感器位指示灯瓶盖蓝色检测传感器指示灯8瓶盖白色检测传感器位指示灯瓶盖白色检测传感器指示灯9不合格到位检测传感器位指示灯不合格到位检测传感器指示灯10出料检测传感器位指示灯出料检测传感器指示灯11分拣气缸退回限位位指示灯分拣气缸退回限位指示灯12三颗料位检测位指示灯三颗料位检测指示灯13四颗料位检测位指示灯四颗料位检测指示灯14主输送带电机启停标准按钮主输送带电机启停手动输出15辅输送带电机启停标准按钮辅输送带电机启停手动输出16龙门灯带亮绿色标准按钮龙门灯带亮绿色手动输出17龙门灯带亮红色标准按钮龙门灯带亮红色手动输出18龙门灯带亮蓝色标准按钮龙门灯带亮蓝色手动输出19分拣气缸电磁阀标准按钮分拣气缸电磁阀手动输出20手动/自动标准按钮该按钮按下，本单元处于手动测试状态，手动强制输出控制按钮有效。②画面布局：要求选手参考图5-5所示区域布局组态该画面。指示灯输入信息为1时的为绿色，输入信息为0时保持灰色。按钮强制输出1时为红色，按钮强制输出0时为灰色，触摸屏上必须设置一个手动/自动按钮，只有在该按钮被按下，且单元处于“单机”状态，手动强制输出控制按钮有效。图图5-5检测分拣单元画面布局图参考GZ-2018042（高职组）SX-815Q机电一体综合实训设备：检测分拣单元输入指示灯布局区域手动输出控制区域系统总控画面颗粒上料单元加盖拧盖单元工业机器人搬运单元智能仓储单元智能仓储单元元5）工业机器人搬运单元监控画面要求①监控数据内容如表5-6表5-6工业机器人搬运单元监控画面数据监控表序号名称类型功能说明1启动位指示灯启动状态指示灯2停止位指示灯停止状态指示灯3复位位指示灯复位状态指示灯4单/联机位指示灯单/联机状态指示灯5升降台A原点位指示灯升降台A原点指示灯6升降台A上限位指示灯升降台A上限指示灯7升降台A下限位指示灯升降台A下限指示灯8升降台B原点位指示灯升降台B原点指示灯9升降台B上限位指示灯升降台B上限指示灯10升降台B下限位指示灯升降台B下限指示灯11推料气缸前限位指示灯推料A前限指示灯12推料气缸后限位指示灯推料A后限指示灯②画面布局：要求选手参考图5-6所示区域布局组态该画面。指示灯输入信息为1时的为绿色，输入信息为0时保持灰色。图图5-6工业机器人搬运单元画面布局图参考GZ-2018042（高职组）SX-815Q机电一体综合实训设备：工业机器人搬运单元输入指示灯布局区域系统总控画面颗粒上料单元加盖拧盖单元检测分拣单元智能仓储单元元6）智能仓储单元监控画面要求①监控数据内容如表5-7表5-7智能仓储单元监控画面数据监控表序号名称类型功能说明11号仓位位指示灯1号仓位指示灯22号仓位位指示灯2号仓位指示灯33号仓位位指示灯3号仓位指示灯44号仓位位指示灯4号仓位指示灯55号仓位位指示灯5号仓位指示灯66号仓位位指示灯6号仓位指示灯7升降原点位指示灯升降原点指示灯8升降上限位指示灯升降上限指示灯9升降下限位指示灯升降下限指示灯10旋转原点位指示灯旋转原点指示灯11旋转左限位指示灯旋转左限指示灯12旋转右限位指示灯旋转右限指示灯13拾取气缸前限位指示灯拾取气缸前限指示灯14拾取气缸后限位指示灯拾取气缸后限指示灯15真空压力开关位指示灯吸盘工作指示灯16垛机拾取吸盘电磁阀标准按钮垛机拾取吸盘电磁阀手动输出17垛机拾取气缸电磁阀标准按钮垛机拾取气缸电磁阀手动输出18包装盒吸取位电机角度旋转脉冲数模拟量输入框脉冲数寄存器地址D20019包装盒吸取位电机垂直旋转脉冲数模拟量输入框脉冲数寄存器地址D20220仓位第二行脉冲数模拟量输入框脉冲数寄存器地址D21221仓位第一行脉冲数模拟量输入框脉冲数寄存器地址D21022仓位第一列脉冲数模拟量输入框脉冲数寄存器地址D20823仓位第二列脉冲数