十六届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试题Ａ

2023年12月青岛工作目标：根据物料智能加工分拣系统运行的功能要求，完成PLC程序和工业机器人程序的编写，制作人机交互界面，并完成生产线的联调，并填写安装与调试记录单。工作时间：3.5小时注意事项：1.竞赛全程佩戴安全帽；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.技术手册以压缩包格式存储在计算机D盘的根目录下。物料智能加工分拣系统可根据客户要求，将物料外径Φ、高度L进行加工分选包装。可供加工分拣的物料有三种规格（用联轴器代替），其高度L×外径Φ分别为：20mm×30mm、25mm×35mm和30mm×42mm，对应的物料代码分别为MY、SC和DN。图1物料智能加工分拣系统布局示意图物料智能加工分拣系统主要由料盘、输送分选单元、工业机器人、工具快换站、配送分拣单元（含高度检测组件）、直角坐标机械手（含警示灯）、加工站和仓库组成，各单元及模块的总体布局如图1所示。物料智能加工分拣系统由两套PLC、触摸屏系统进行控制，控制模式分为调试模式和生产模式。主站PLC完成配送分拣单元和直角坐标机械手的交互控制；从站PLC完成料盘、输送分选单元以及与工业机器人的交互控制。主、从站触摸屏和按钮指示灯模块实现相应单元的监控。（一）系统上电后的初始状态物料智能加工分拣系统上电后，各单元复位为初始状态。即料盘电机不转动；输送分选单元传送带不运转，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；配送分拣单元传送带不运转，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。抓跌落的情况属安全文明操作不规范）图2系统登录界面图3登录报错界面系统默认账号为235A1，密码为“账号名”+“工位号”，例：工位号为“05”，则密码为“235A105”，如果账号和登录密码匹配，系统进入下一界面；若不匹配，则弹出对话框（对话框为黄底黑字），显示如图3所示“登录账号或密码错误！”，5秒后对话框自动消失，登录账号和密码编辑框清空，可以重新输入账号密码。登录成功后进入的界面与主、从站PLC旁边各自的选择开关的状态有关。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“生产数据设置界面”，从站触摸屏进入“过程数据监控界面”。（二）主站调试模式图4主站调试界面1.配送分拣单元调试如图4所示的主站调试界面中，点击【配送分拣单元】键，该键由灰色变为黄色，表示配送分拣单元进入调试状态，在调试状态下点击配送分拣单元中的【变频器功能设计】、【气缸功能设计】和【高度检测】等键才有效。（1）变频器功能设计点击【变频器功能设计】键，该键由灰色变为黄色，然后选择配送分拣单元传送带运动方向（D→E的方向视为:正方向通过点击【正转】或者【反转】、【20HZ】或者【30HZ】等键进行变频器功能设计，然后点击【启动】键进行调试。例如：点击【正转】、【20HZ】，然后点击【启动】键，则配送分拣单元传送带正向以20HZ频率运行5秒自动停止，且在运行【30HZ】完成调试视为调试结束。调试结束时【变频器功能设计】键变为绿色。（2）气缸功能设计点击【气缸功能设计】键，该键由灰色变为黄色，通过点击【出口1气缸】【出口2气缸】【出口3气缸】等键的先后顺序进行气缸功能设计，然后点击【启动】键进行调试。例如：依次点击【出口2气缸】【出口1气缸】【出口3气缸】键，然后点击【启动】键，则出口2气缸伸出到位并保持2秒自动缩回→出口1气缸伸出到位并保持2秒自动缩回→出口3气缸伸出到位并保持2秒自动缩回，此时气缸调试结束。当气缸处于伸出状态时，对应的【出口1气缸】【出口2气缸】【出口3气缸】按键由灰色变绿色，气缸处于缩回状态时，对应按键恢复为灰色。调试结束时【气缸功能设计计】键变为绿色。（3）高度检测点击【高度检测】键，该键由灰色变为黄色，随机在三种物料MY、SC和DN中，选择一种放到高度检测组件下方，点击【启动】键，进行物料高度检测。当显示出物料当前高度检测值时，视为调试完成。此时【高度检测】键变为绿色。当【变频器功能设计】、【气缸功能设计】和【高度检测】键均为绿色时，【配送分拣单元】键也变为绿色，表示该单元调试结束。2.直角坐标机械手调试图5加工站物料位置示意图如图4所示的主站调试界面中，点击【直角坐标机械手】键，该键由灰色变为黄色，表示直角坐标机械手进入调试状态，通过下拉框选择需要抓取物料的目标位置（1或2在输入框中输入物料存放位置（5或6手动辅助将加工站位置1或2随机放入物料（加工站中物料位置如图5所示），点击【启动】键，直角坐标机械手开始调试。例：选择目标位置1，物料存放位置6，点击【启动】，则直角坐标机械手从原点位置→换手爪→运行到位置1抓取物料→运行到位置6存放物料→放回手爪→直角坐标机械手回到原点，调试结束。此时【直角坐标机械手】键变为绿色。点击【下页】使主站触摸屏进入“生产数据设置界面”。（三）从站调试模式图6从站调试界面1.输送分选单元调试如图6所示的从站调试界面中，点击【输送分选单元】键，该键由灰色变为黄色，表示输送分选单元进入调试状态。按下【卡料气缸】键，卡料气缸伸出到位，对应指示灯由灰色变绿色，松开【卡料气缸】键，卡料气缸缩回到位，对应指示灯恢复为灰色。气缸1、气缸2、气缸3的调试和卡料气缸调试相同；按下【正转】键，输送分选单元传送带正向运行（A→B的方向视为:正方向），对应指示灯由灰色变绿色,松开【正转】键，输送分选单元传送带停止运行，对应指示灯恢复为灰色。反转和正转调试相同。当卡料气缸、气缸1、气缸2、气缸3、反转、正转均完成调试时，【输送分选单元】键由黄色变为绿色，表示该单元调试结束。2.料盘调试点击【料盘调试】键，该键由灰色变为黄色，然后在料盘工作时间输入框中输入时间，在点击【启动】键，则料盘开始工作，工作时间到自动停止。例：点击【料盘调试】键，该键由灰色变为黄色，然后在料盘工作时间输入框中输入时间“3”，在点击【启动】键，则料盘工作3秒后自动停止，调试结束。料盘工作时对应指示灯由灰色变绿色，料盘停止时料盘工作指示灯恢复为灰色。调试结束后【料盘调试】键由黄色变为绿色，表示料盘调试结束。3.工业机器人调试图7仓库物料位置示意图如图6所示的从站调试界面中，点击【工业机器人】键，该键由灰色变为黄色，表示工业机器人入调试状态。在E位置放入一个物料MY，点击【物料MY】键，工业机器人从原点位置运动到工具快换站换取MY手爪，手爪换取成功后，触摸屏中当前手爪显示框显示：“MY手爪”，机器人运动到E位置抓取物料MY，并将其存入到仓库中位置1（仓库物料位置如图7所示），然后将手爪放回工具快换站中，触摸屏中当前手爪显示框清空，工业机器人回到原点。按照物料MY的调试方式，依次调试完物料SC和物料DN，当仓库物料位置1、2、3分别存入物料MY、SC和DN时调试结束。【工业机器人】键由黄色变为绿色，表示工业机器人调试结束。点击【下页】使从站触摸屏进入“过程数据监控界面”。（完成所有调试后，清空调试中使用的物料）（四）生产模式图8生产数据设置界面图9数据报错1.生产数据设置在主站触摸屏如图8所示界面中设置相应数据，分别在代码MY、SC、DN的下方输入数量，根据产品包装要求，每种代码物料的数量大于0，且不超过3。并在出口栏输入1、2、3中随机一个数，表示产品包装到相应的出口。如图8所示出口栏输入“3”，表示产品包装到出口3。数据设置完成后，点击【产品确认】键，若设置数据正确，则等待生产。若设置数据不符合要求，则弹出对话框（对话框为黄底黑字），显示如图9所示“数据设置错误！”，5秒后对话框自动消失，并清空所有数据，重新设置数据。2.生产质检过程图10过程数据监控界面从站触摸屏如图10所示，对物料智能加工分拣系统进行过程数据监控。在生产数据设置界面点击【生产启动】键，系统开始工作。主、从站就绪指示灯由红色变为绿色，表示主、从站进入工作状态，生产质检过程指示灯由灰色变绿色，安装在直角坐标机械手上的绿色警示灯闪烁，闪烁频率2Hz，表示系统正常工作。（1）启动生产后，料盘电机旋转，随机将一个物料从料盘送出（手动辅助完成），当A位置光电开关检测到物料时，料盘停止运转，输送分选单元的传送带正转，同时B位置卡料气缸伸出对物料代码进行识别，2秒后检测完毕，卡料气缸缩回。①该物料不是产品所需，则按照物料代码MY、SC、DN，分别送至气缸3、2、1推出，传送带停止，重新启动供料。②该物料是产品所需，则传送带将其送达C位置，传送带停止运行；C位置光电开关检测到物料时，直角坐标机械手从原点出发换取手爪，运行到C位置抓取物料：若物料代码是MY，则将其存放到加工站位置1进行3秒煅烧处理；若物料代码是SC，则将其存放到加工站位置2进行3秒煅烧处理；若物料代码是DN，则将其存放到加工站位置3进行3秒煅烧处理；煅烧处理后直角坐标机械手将物料搬运至D位置后，回到原点等待。（注：物料煅烧过程机械手应松开物料，在物料上方合适高度悬停）（2）D位置光电开关检测到物料时，配送分拣单元的传送带正转（注：配送分拣单元传送带正转均为20HZ，反转均为30HZ），将煅烧后的物料送至高度检测组件下方停止3秒进行质量检测（采用高度模拟，误差±2mm）。①物料质量不合格，则将物料按照代码MY、SC、DN分别送至出口1、2、3推出，传送带停止，重新启动供料。②物料质量合格，则将其送至E位置，E位置光电开关检测到物料时，传送带停止运行，同时工业机器人从原点出发，根据物料代码换取相应的手爪，运行至E位置，将物料抓取到仓库中进行存储，存储顺序按位置1-9的顺序进行。质量合格的物料入库后，在图10中相应的代码“已入库量+1”。此时根据系统对比需求数据，决定是否启动料盘继续供料，重复上述过程，直至仓库已存储量等于需求量。生产质检过程完成后，直角坐标机械手将手爪放回，回到原点待机，生产质检过程指示灯由绿色变灰色。3.分拣包装过程分拣包装顺序为代码MY、SC、DN需求数量大的优先包装，若数量相同，则按照MY→SC→DN的顺进行包装，一种代码物料包装完成才能包装下一种代码物料，同一种代码物料优先抓取存储位置小的包装（仓库存储位置1-9）。例：如图8所示MY、SC、DN的数量分别为2、3、2，出口3，则工业机器人搬运顺序3个SC→2个MY→2个DN，均送至出口3推出如图10所示（产品：SCSCSCMYMYDNDN）。生产质检过程完成5秒后，系统自动进行分拣包装过程。分拣包装过程指示灯由灰色变绿色，工业机器人换取相应手爪按照产品优先顺序将物料送至E位置，传送带将物料送至相应出口推出。系统完成产品包装后工业机器人放回手爪，回到原点。主、从站就绪指示灯恢复为红色，表示主、从站进入停止状态，分拣包装指示灯恢复为灰色，安装在直角坐标机械手上的黄色和绿色警示灯闪烁（1Hz）。4.停止与暂停生产过程中，若想停止当前的运行，可根据控制要求按下主站或从站部分的停止按钮，设备暂停，如需继续工作，则按下模块上的启动按钮，设备继续运行。若设备发生故障，需紧急停止，则按下设备上的任意急停按钮，设备应立即停止当前动作。松开急停按钮，设备继续运行。1.以编码器机械安装形式进行分类，可分为、。2.对步进电机来说，旋转的和输入的成正比。3.使用的电气设备按有关安全规程，其外壳应。4.设备中，配送分拣单元减速电机的减速比为。5.直角坐标上的光电传感器PM-Y44，其检测距离为。6.超声波传感器在调整检测高度时，传感器的检测面与皮带输送机上的基准面的距离要大于传感器距离，且不能超过检测距离。7.本次组装与调试的机电一体化设备上使用的直流电动机的额定工作电压为。1任任务2023年12月青岛2物料智能加工分拣系统安装工作目标：根据现场设备的接线及相应规范，完善电气工程图；按任务书的要求完成物料智能加工分拣系统的机械设备安装、电路及气路安装与调试，并下载测试程序对设备进行调试，竞赛结束后，在现场裁判的监督下填写安装情况记录单。注意事项：1.竞赛全程佩戴安全帽；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.相关技术手册与工程文件以压缩包格式存储在计算机D盘的根目录下。3一一、上的手抓托盘和警示灯（注：根据图示位置关系，仅需安装三、物料智能加工分拣系统安装4物料智能加工分拣系统如图1所示（选手操作时站在端子排一从站触摸屏主站PLCX轴伺服Y轴伺服变频器工业机器人和直角坐标机械手已经安放在工作台上，请根据《物料智能加工分拣系统布局图》（图号09）所示的各单元位置关系（没有标注定位尺寸的请自行确定），完成智能制造生产线的搭建。并5首端检测首端检测光电开关光纤传感器\磁性开关末端检测光电开关磁性开关RFID磁性开关编码器6到PLC的输入端。表1～4中，明确了线号管标识的，请根据表中表1主站PLC输入地址分配表输入端子功能说明线号管标识备注三菱X0编码器A相Encoder-AX1编码器B相Encoder-BX2X轴左限位X3X轴原点X4X轴右限位X5Y轴左限位X6Y轴原点X7Y轴右限位X10Z轴下降限位X11Z轴上升限位X12首端检测光电开关X13末端检测光电开关X14推料一伸出检测X15推料二伸出检测X16推料三伸出检测X24起动按钮Start-2X25停止按钮Stop-2X26选择开关X27急停按钮自定超声波信号（高度检测）4-20mA7表2主站PLC输出地址分配表输出端子功能说明线号管标识备注三菱Y0Q0.0X轴脉冲信号Y1Q0.1Y轴脉冲信号Y2Q0.3Z轴脉冲信号Y3Q0.2X轴方向信号Y4Q0.7Y轴方向信号Y5Q1.0Z轴方向信号Y6Q1.1机械手快换松Y7Q1.2机械手快换紧Y10Q1.3机械手手爪松Y11Q1.4机械手手爪紧Y12Q0.4警示灯黄ALM-YY13Q0.5警示灯绿ALM-GY14Q0.6警示灯红ALM-RY15Q1.5驱动推料一Y16Q1.6驱动推料二Y17Q1.7驱动推料三Y20Q2.0变频器正转UF-FWDY21Q2.1变频器反转UF-REVY22Q2.2变频器高速UF-HY23Q2.3变频器低速UF-LY25Q2.5HL1黄灯（指示灯）Y26Q2.6HL2绿灯（指示灯）Y27Q2.7HL3红灯（指示灯）8输入端子功能说明线号管标识备注三菱X0首端检测光电开关X1末端检测光电开关X2大料检测X3中料检测X4小料检测X5卡料到位X6推料一到位X7推料二到位X10推料三到位X24启动按钮X25停止按钮X26选择开关SW-1X27急停按钮X30机器人DO1Rob-DO1X31机器人DO2Rob-DO2X32机器人DO3Rob-DO3X33机器人DO4Rob-DO4X40机器人DO5Rob-DO5X41机器人DO6Rob-DO6X42机器人DO7Rob-DO7X43机器人DO8Rob-DO8输出端子功能说明线号管标识备注三菱Y0Q0.0传送带脉冲PULY3Q0.2传送带方向DIRY5Q0.5驱动直流电机Y6Q0.6驱动卡料Y7Q0.7驱动推料一Y10Q1.0驱动推料二Y11Q1.1驱动推料三9Y25Q2.5HL1黄灯（指示灯）Y26Q2.6HL2绿灯（指示灯）Y27Q2.7HL3红灯（指示灯）Y30Q8.0机器人DI1Rob-DI1Y31Q8.1机器人DI2Rob-DI2Y32Q8.2机器人DI3Rob-DI3Y33Q8.3机器人DI4Rob-DI4Y40Q8.4机器人DI5Rob-DI5Y41Q8.5机器人DI6Rob-DI6Y42Q8.6机器人DI7Rob-DI7注：ABB机器人采用外部PLC控制方式控制机器人快换手抓的更换及夹紧，通过机器人输出DO7控制快换夹具的更换（抓取与放置当SetDO7时机器人吸取夹具；当ResetDO7时机器人放置夹具。通过机器人DO8控制夹具手抓的夹紧与松开，当SetDO8时机器人手抓夹紧；当ResetDO8时机器人手抓松开。由于电磁阀采用的是双电控的，所以为保证夹具的正常控制需要在PLC内编辑控制程序，当PLCX42（I3.6）得电时（SetDO7PLC先复位Y012(Q1.2)（机器人快换松）然后置位Y013（Q1.3机器人快换紧才可控制电磁阀动作，使机器人吸取手抓。当需要放置手抓时(ResetDO7)，同样需要先复位Y013(Q1.3)（机器人快换紧然后置位Y012(Q1.2)（机器人快换松才可使电磁阀动作放下手抓。手抓的夹紧与松开原理同上。（本段描述中，FANUC机器人采用的是内部控制的方式控制机器人快换手抓的更换及夹紧，当机器人内部信号RO[1]=ON时，机器人吸取夹具；当机器人内部信号RO[1]=OFF时，机器人放置夹具。当机器人内部信号RO[3]=ON时，机器人手抓夹紧；当机器人内部信号RO[3]=OFF时，机器人手抓松开。序号参数设置值功能和含义参数编号参数名称X轴Y轴1Pr0.01控制模式000：位置控制模式2Pr0.02实时自动调整设定111：基本模式，不进行偏载重和摩擦补偿，也不使用增益切换。3Pr0.03实时自动调整机械刚性设定设定值增大，则速度响应性变快，伺服刚性也提高，但容易产生振动。请在确认动作的同时，将设定值由低向高进行调整。4Pr0.04惯量比250250设定负载惯量与电机的转子惯量的比，Pr0.04=（负载惯量/转子惯量）×100%5Pr0.06指令脉冲旋转方向设定11正方向运行时，方向信号为“H”；负方向运行时，方向信号为“L”。6Pr0.07指令脉冲旋转输入模式设定33脉冲列+符号7Pr0.08电机每旋转一圈的指令脉冲数75007500设定电机每旋转一圈的指令脉冲数8Pr5.04驱动禁止输入设定22POT/NOT输入任意一方将会发生Err38【驱动禁止输入保护】9Pr5.28LED初始状态111：电机速度注：X轴和Y轴的导程为75mm，Z轴的导程为3mm。安装情况记录单安装情况记录单输入端子功能说明检测结果输出端子功能说明检测结果三菱三菱X0首端检测Y0Q0.0传送带脉冲X1末端检测X2大料检测Y3Q0.2传送带方向X3中料检测X4小料检测Y5Q0.5驱动直流电机X5卡料到位Y6Q0.6驱动卡料X6推料一到位Y7Q0.7驱动推料一X7推料二到位Y10Q1.0驱动推料二X10推料三到位Y11Q1.1驱动推料三X24启动按钮Y25Q2.5HL1黄灯X25停止按钮Y26Q2.6HL2绿灯X26选择开关Y27Q2.7HL3红灯X27急停按钮工位号：输入端子功能说明检测结果输出端子功能说明检测结果三菱三菱X0编码器A相Y0Q0.0X轴脉冲信号X1编码器B相Y1Q0.1Y轴脉冲信号X2X轴左限位Y2Q0.3Z轴脉冲信号X3X轴原点Y3Q0.2X轴方向信号X4X轴右限位Y4Q0.7Y轴方向信号X5Y轴左限位Y5Q1.0Z轴方向信号X6Y轴原点Y6Q1.1机械手快换松X7Y轴右限位Y7Q1.2机械手快换紧X10Z轴下降限位Y10Q1.3机械手手爪松X11Z轴上升限位Y11Q1.4机械手手爪紧X12首端检测Y12Q0.4警示灯黄X13末端检测Y13Q0.5警示灯绿X14推料一伸出Y14Q0.6警示灯红X15推料二伸出Y15Q1.5驱动推料一X16推料三伸出Y16Q1.6驱动推料二Y17Q1.7驱动推料三X24起动按钮Y20Q2.0变频器正转X25停止按钮Y21Q2.1变频器反转X26选择开关Y22Q2.2变频器高速X27急停按钮Y23Q2.3变频器低速Y25Q2.5HL1黄灯Y26Q2.6HL2绿灯Y27Q2.7HL3红灯工位号：3267548326754FEcclމदু֣֣՚҆Ӳ֣ߑऄ▲ѽԗગוুЊલડЋ؟ুFEDCBACBA32675483267543267548326754FEFE ٗӀڽ݅ॻু֣֣՚҆Ӳ֣ߑऄ▲ѽԗગוুЊલડЋ؟ুDCBACBA3267548326754326754FEDCBA8326754FEDCBA加工站ু⃞֣֣՚҆Ӳ֣ߑऄ加工站ু⃞֣֣՚҆Ӳ֣ߑऄ▲ѽԗગוুЊલડЋ؟ুFEDCBA32675483267543267548326754FE仓库ু⃞֣֣՚҆Ӳ֣ߑऄ▲ѽԗગוুЊલડЋ؟ুFEDCBACBA32675483267543267548326754FEFEDCBACBAچুўু֣֣՚҆Ӳ֣ߑऄ▲ѽԗગוুЊલડЋ؟ু3267548326754867867FFF EEE DDDCC 4040 40 BAABBAA输送分选⃞ҫু⃞֣֣՚҆Ӳ֣ߑऄ▲ѽԗગוুЊલડЋ؟ু673267548326754FE77配送分拣⃞ҫু⃞֣֣՚҆Ӳ֣ߑऄ▲ѽԗગוুЊલડЋ؟ুFEDCBACBA32675483267543267548326754FE310360cccc310360ccccफઅֱ߶ߑ۴ু֣֣՚҆Ӳ֣ߑऄ▲ѽԗગוুЊલડЋ؟ুFEDCBACBA3267548326754GGGGFFFEEDDEEDD