中职组-机电一体化设备组装与调试赛项2022年山东 任务二（V1）

2022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

2022年12月青岛

联轴器自动分选生产线编程与调试

工作目标：根据联轴器自动分选生产线运行的功能要求，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。

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。

1

一、联轴器自动分选生产线概述

联轴器自动分选生产线可根据订单的要求将联轴器按外径Φ、高度L进行分选包装。可

供分选的联轴器有三种规格，其高度L×外径Φ分别为：20mm×30mm、25mm×35mm和30mm

×42mm，对应的产品代码分别为2030、2535和3042。

工件库直角坐标机械手工业机器人输送单元二工具快换站

ABCDEF

HIJKL

手爪托盘高度检测组件输送单元一

立体仓库

图1联轴器自动分选生产线示意图

生产线主要由输送单元一（含高度检测组件）、工业机器人（含工具快换站）、输送单元

二、直角坐标机械手、立体仓库和托盘库组成，各单元及模块的总体布局如图1，各工位一

并标于图中。

整条生产线由两套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。

调试模式下，通过主站触摸屏实现输送单元一和工业机器人的动作调试，从站触摸屏完

成输送单元二和直角坐标机械手的动作调试。

在生产模式下，主站和从站触摸屏同步实现生产过程的数据监控。

二、生产线运行的功能要求

（一）生产线上电后的初始状态

联轴器自动分选生产线上电后，各单元复位为初始状态。即输送单元一的传送带不运转，

各推料气缸缩回；工业机器人各轴回到原点位置；输送单元二的传送带不运转，卡料槽松开，

各推料气缸缩回；直角坐标机械手各轴回到原点位置（Z轴参考点位置为，上行碰到限位开

关后下行50000个脉冲）；黄色警示灯闪烁（1Hz）；主、从站旁边“按钮指示灯模块”的指

示灯均熄灭；两台触摸屏均显示登录界面。

（二）调试模式

设备上电后，主站、从站触摸屏显示的登录界面如图2所示。单击用户栏的下拉框，可

实现操作员和调试员的选择，调试员负责设备调试，操作员负责生产控制。调试员的密码为

2

“admin”，操作员的密码为“sdqd”,输入正确密码后，可分别进入对应的调试界面，若密

码错误，则弹出提示框，显示信息为“密码错误！”，3秒后提示框消失。

图2登录界面

1.主站调试

主站触摸屏选择调试员，输入正确密码后，进入的调试界面如图3所示,主站调试过程

中，触摸屏右上角的黄色指示灯闪烁（1Hz），主站“按钮指示灯模块”中的黄色指示灯常亮。

图3主站调试界面

点击触摸屏左侧的“输送单元一”或“工业机器人”，被选择的对象白色高亮显示，触

摸屏中间区域显示如图4所示的调试对象，若再次点击“输送单元一”或“工业机器人”，

则界面恢复如图3。

(a)输送单元一调试(b)工业机器人调试

图4输送单元一和工业机器人调试界面

在图4（a）的输送单元一调试界面点击“传送带”，系统默认选择“正传”，“传送

带”和“正传”标签白色高亮显示，表示将对传输带正转进行调试，若此时点击“反转”，

则“反转”标签高亮显示，“正转”标签恢复，表示将进行传输带反转调试。选择传送带正

转或反转后，单击屏幕右下方的【启动】按钮，则传送带转动，正转时，传送带上的工件由

3

H工位向L工位方向运动，反转时则运动方向相反；正转或反转时变频器输出频率均为30Hz。

在传送带正转或反转过程中，“正转”或“反转”标签下方的指示灯绿色闪烁（1Hz），5秒

后传送带停止运行，正转或反转指示灯恢复为黄色，传送带调试过程结束。

在图4（a）的输送单元一调试界面点击“气缸”，系统默认选择“模式一”，“气缸”

和“模式一”标签白色高亮显示，若此时点击“模式二”，则“模式二”标签高亮显示，“模

式一”标签恢复。在模式一调试时，工位I、J、K的气缸依次伸出，间隔时间为1秒，随后

三个气缸一起缩回。在模式二调试时，工位三个气缸同时伸出，保持2秒后按I、J、K的顺

序依次缩回，间隔时间为1秒。在确定气缸的调试模式后，单击屏幕右下方的【启动】按钮，

开始该模式下的气缸动作调试，在气缸伸出后，触摸屏中的三个气缸指示灯变为绿色，气缸

缩回后，指示灯恢复为黄色，气缸调试结束。

在图4（b）的工业机器人调试界面，可通过图中的单选按钮任意选择机器人的动作进

行调试，各动作均从原点位置出发，完成对应动作后回到原点。在机器人动作调试时，拾取

和释放手爪时工具快换站中手爪放置工位，以及立体仓库中工件所在工位由选手自行确定，

传送带抓放工件时的工位为图1中的L工位。确定所需调试的动作后，单击触摸屏下方的【启

动】按钮，机器人随即执行该动作，完成该动作后，触摸屏中对应的标签变为绿色。当所有

动作调试完成后，工业机器人调试流程结束。

当输送单元一和工业机器人的所有调试项目完成后，触摸屏右上角的指示灯转变为绿色

常亮，主站“按钮指示灯模块”中的黄色指示灯熄灭，绿色指示灯常亮，表示主站调试完成。

无论主站调试的项目是否完成，均可通过触摸屏右下角的【退出】按钮退回到登录界面，从

新进入主站调试界面后，所有项目均需要重新调试。

2.从站调试

从站触摸屏选择调试员，输入正确密码后，进入的调试界面如图5所示,从站调试过程

中，触摸屏右上角的黄色指示灯闪烁（1Hz），从站“按钮指示灯模块”中的黄色指示灯常亮。

图5从站调试界面

4

点击触摸屏左侧的“输送单元二”或“直角坐标机械手”，被选择的对象白色高亮显示，

触摸屏中间区域显示如图6所示的调试对象，若再次点击“输送单元二”或“直角坐标机械

手”，则界面恢复如图5。

(a)输送单元二调试(b)直角坐标机械手调试

图6输送单元二和直角坐标机械手调试界面

在图6（a）的输送单元二调试界面点击“传送带”，系统默认选择“正传”，“传送

带”和“正传”标签白色高亮显示，表示将对传输带正转进行调试，若此时点击“反转”，

则“反转”标签高亮显示，“正转”标签恢复，表示将进行传输带反转调试。选择传送带正

转或反转后，单击屏幕右下方的【启动】按钮，则传送带转动，正转时，传送带上的工件由

A工位向F工位方向运动，反转时则运动方向相反，正转或反转时的脉冲频率均设定为

7500Hz。在传送带正转或反转过程中，“正转”或“反转”标签下方的指示灯绿色闪烁

（1Hz），5秒后传送带停止运行，正转或反转指示灯恢复为黄色，传送带调试过程结束。

在图6（a）的输送单元二调试界面点击“气缸”，“气缸”标签白色高亮显示，表示将

对输送单元二的气缸动作进行调试，单击【启动】按钮，工位B、C、D、E的气缸依次伸出，

间隔时间为1秒，完成后保持2秒，最后按E、D、C、B的顺序依次缩回，间隔时间为1秒。

当各气缸伸出后，触摸屏上对应的指示灯绿色常亮，气缸缩回到位，指示灯恢复为黄色。

在图6（b）所示的直角坐标机械手调试界面，可通过图中的单选按钮任意选择机械手

调试动作。调试前，将通用工件手爪放入手爪托盘的某一工位（选手自行确定），图中所示

的4组动作均从机械手原点位置出发，完成动作后回到原点位置；“H工位放工件”和“工

件库放工件”是指机械手将工件从F工位抓取后分别放到H工位和工件库，放入工件库的库

位由选手自行确定。确定所需调试的动作后，单击触摸屏下方的【启动】按钮，机械手随即

执行该动作，完成该动作后，触摸屏中对应的标签变为绿色。当所有动作调试完成后，机械

手调试流程结束。

当输送单元二和直角坐标机械手的所有调试项目完成后，触摸屏右上角的指示灯转变为

绿色常亮，主站“按钮指示灯模块”中的黄色指示灯熄灭，绿色指示灯常亮，表示从站调试

5

完成。无论从站调试的项目是否完成，均可通过触摸屏右下角的【退出】按钮退回到登录界

面，从新进入从站调试界面后，所有项目均需要重新调试。

（三）生产模式

联轴器自动分选生产线的功能是：三种产品都从A工位上料，将指定的某一种型号产品

分选送入工件库，另外的两种产品各两个作为1套产品进行分选，分选后的工件从选输送单

元二的I、J、K工位中的某一指定工位进行出料，两种工件中高度不合格的产品从指定工位

出料，多余的产品送入立体仓库。具体生产要求如下：

1．生产设定

当主站或从站触摸屏选择操作员并输入正确密码后，两台触摸屏均进入如图7所示的生

产设定界面，通过任意一台触摸屏都可实现人机交互。

图7生产设定界面

在生产设定界面的产品设定栏，任意点击【2030】、【2535】、【3042】三个按钮，该按钮

变为绿色，再次点击，则按钮恢复为白色。绿色按钮表示该产品被选中，应被送入指定的出

料口；白色按钮则表示该产品应被送入工件库。在出料口设定栏，可点击三个按钮中的一个

作为产品的出料口选中的工位变为绿色；在废料口设定栏，可选中某一工位作为废料口，选

中的按钮也变为绿色。完成上述设定后，可单击【确定】按钮，此时系统对上述设定进行检

查，其规则为：产品设定栏必须有两个产品被选中，出料口和废料口不能重复。若设置有误，

则弹出提示框，显示信息“生产设定有误，请检查！”，3秒后提示框消失，可对设定进行修

改。若设定无误，则系统自动转入生产过程。

2．生产过程

系统进入生产流程后，两台触摸屏均显示生产过程界面，假设在生产设定时，选择了

2030、2535两种工件进行分选，出料口选择J工位，废料口选择K工位。

注意：裁判评分时的生产设定与上述假设不一定相同。

基于上述假设的生产过程界面如图8所示，产品设定区域显示的产品代码与生产设定时

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的选择相符，产品代码数值小的在前，数值大的在后；出料口与废料口区域的显示与生产设

定时的选择相符。产品抽检数量显示区域显示三种产品代码，下方的方框显示生产过程的数

据；工件库数量显示、产品数量显示、立体仓库数量显示区域的产品代码与设定时的选择相

符，同一区域产品代码数值小的在上，数值大的在下。触摸屏右侧区域显示生产线各单元的

状态，相应单元处于运动状态时，指示灯转变为绿色，静止时恢复为黄色。

图8生产过程界面

当系统自动进入生产过程时，直角坐标机械手上方的黄色警示灯熄灭，绿色警示灯闪烁

（1Hz）。按下主站或从站“按钮指示灯模块”中的绿色按钮，系统启动生产，此时，可人工

在A工位放入待分选的联轴器。

（1）工件的抽检

当A工位的光电开关检测到有工件时，输送单元二的传送带正转，同时B工位的卡料气

缸伸出，当工件到达B工位时，传送带暂停，当光纤传感器检测出该工件的型号后传送带继

续正转，将工件送往F工位或将工件推送到C、D、E工位的斜槽中。送往C、D、E工位斜槽

的工件用于对该型号的工件进行抽样检测，抽检规则是3选1，即某种型号的工件前两个工

件送往F工位，第三个工件则推入斜槽中。C、D、E工位分别对应型号为2030、2535和3042

的工件。当工件到达F工位时，传送带暂停，若该工件是产品分选所需型号，则该工件由直

角坐标机械手将其搬运到H工位；若不是所需型号则搬运到工件库中。根据前述假设，型号

为3042的工件应送往工件库，其他型号的工件则送往H工位。

当工件被直角坐标机械手搬离输送单元二，或者被推入斜槽后，工位A才允许放入新的

工件。当工件被推入斜槽，触摸屏“产品抽检数量显示”区域对应数值加1。

（2）直角坐标机械手的搬运

当按下“按钮指示灯模块”中的绿色按钮，系统启动生产时，直角坐标机械手从原点位

置出发，到手爪托盘处拾取通用手爪，随后机械手运行到中转点（选手自行确定中转点位置）

等待。当有工件到达F工位时，机械手随即前往F工位抓取工件，若工件不是分选所需型号，

工件被放入工件库时，在工件库内选取两个库位交替放入工件，库位由选手自行确定；若是

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分选所需型号，则机械手将其送往输送单元一的H工位。当工件释放后，机械手则回到中转

点等待下一次搬运任务。

当工件放入工件库后，触摸屏“工件库数量显示”区域的数值加1。

（3）工件的分选

当工件被放到H工位后，输送单元一的传送带正转，当工件到达超声波传感器下方时，

传送带暂停，待系统检测工件高度，如果高度误差在±2mm内（含），该工件视为合格产品，

可进行分选，如果高度误差大于±2mm，则该工件为装配不合格产品，应该被推送到废品槽

中。

根据前述假设，工件的分选规则如下：

1）工件按套进行分选，型号为2030和2035的工件各两个作为一套，完成一套产品分

选后，则继续进行下一套产品的分选；

2）某型号工件前两个合格产品应推送到J工位的斜槽中，在当前一套产品分选完成之

前，若该型号工件继续送来，则该工件应传送到L工位，由工业机器人搬运到立体仓库中；

3）不合格工件不论那种型号全部推送到K工位的斜槽中。

当工件在J工位被推入斜槽后，触摸屏“产品数量显示”区域，对应型号工件数值加