“南戈特杯”机电设备安装与调试技术2019机电设备安装与调试技能大赛样题（高职）

第年度机械行业职业教育技能大赛“南戈特杯”机电设备安装与调试技术赛项（高职组）竞赛任务书（样题）场次号：工位号：比赛日期：

注意事项本任务书共25页，如出现缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，进行任务书的更换。选手在竞赛过程中应该遵守赛项规程、相关的规章制度和安全守则，如有违反，则按照相关规定在竞赛的总成绩中扣除相应分值直至取消资格。不得擅自更改设备已有器件位置和线路，若现场设备安装调试有疑问，须经设计人员（赛场评委）同意后方可修改。竞赛过程中，由于接线错误、调试不当等人为原因导致器件或机构损坏时，将依据扣分表进行处理。所编PLC、触摸屏、视觉等程序必须保存到计算机的U盘里:“场次号\工位号\程序”文件夹下，工位号以现场抽签为准。赛场提供的资料、图片、测试源程序等信息，在U盘里“工位号\机电设备安装与调试参考资料”文件夹内。参赛选手在完成工作任务的过程中，不得在任何地方标注学校名称、选手姓名等信息。本竞赛任务总用时为210分钟,需在规定时间内完成任务书规定内容。

工作任务说明一、设备简介竞赛在“机电设备安装与调试竞赛平台”上进行，主要由实训工作台、龙门式直角坐标机械手、供料转台、绘图平台、视觉系统、电控系统等组成。直角坐标机械手绘图平台供料转盘视觉系统直角坐标机械手绘图平台供料转盘视觉系统二、工具清单序号名称型号数量备注1内六角扳手套装1.5-10寸12内六角扳手4mm13活动板手8寸，200mm14十字起6*100mm15一字起（中）3*75mm16一字起（小）2*50mm17游标卡尺0-150mm18卷尺3M19橡胶锤8oz；耐油橡胶锤头；玻璃纤维包胶手柄110角尺150mm111水平尺300mm112万用表UT-33D113剥线钳0.6-2.5mm114斜嘴钳6寸115压线钳（管型端子）048B1三、竞赛任务选手在210分钟内，将直角坐标机械手Z轴部分进行机械安装、电气安装与连接、气路安装与连接，根据控制要求编写PLC控制程序，利用三维虚拟仿真软件完成PLC控制程序的仿真调试，再利用机械手在绘图平台上绘制图形，将实物设备供料转盘上带有图形的圆形工件，通过视觉系统进行识别，然后直角坐标机械手将识别出来的工件放入对应绘图平台上，虚拟模型能与实物设备动作流程一致；在运行过程中，系统的启动、停止、运行、故障等信号，通过三色指示灯显示。任务一机械安装（20分）直角坐标机械手上Z轴的机械安装与调试完成竞赛平台上直角坐标机械手单元上的Z轴的装配，将装配好的Z轴组件安装在已完成的Y轴组件上，形成完整的直角坐标机械手；根据提供的机械装配图完成机械手上Z轴组件的安装与调试，具体装配参见附件一Z轴装配图。装配内容如下：将线性模组连接板安装在Y轴线性模组上；将Z轴线性模组与线性安装板相连；将步进电机和手轮与线性模组相连；将Z轴线性模组连接板与Z轴模组相连；将夹爪与Z轴线性模组连接板相连;将画笔工装与Z轴相连。达到以下要求：通过手轮转动Z轴，能够正反方向顺利转动，无卡顿、空转等现象；步进电机端面与线性模组端面平行，允许误差≤0.5mm；Z轴模组与Y轴模组垂直，允许误差≤0.5mm；气动夹爪与Z轴平行，允许误差≤0.5mm;画笔工装能实现上下伸缩功能，无卡顿、松动等现象。绘图平台与供料转盘的安装2.1装配内容如下：2.1.1将绘图平台与供料转盘安装于实训平台上，具体安装位置参见附件二绘图平台与供料转盘安装图。2.2达到以下要求：2.2.1绘图平台与实训平台安装位置，允许误差≤1mm；2.2.2供料转盘与实训平台安装位置，允许误差≤1mm；直角坐标机械手上Z轴的气路安装与连接完成竞赛平台上气动部分的安装参见附件三气路安装图，气路连接见附件四气路连接图。气路安装内容如下：将电磁阀组件与气源处理组件固定在工作台面上;将气动手指与双电控二位五通阀进行连接;达到以下要求：电磁阀组件与工作台面安装位置，允许误差≤1mm；气源组件与工作台面安装位置，允许误差≤1mm；气路连接内容如下：将电磁阀上气源进口、出口与夹爪气缸上气源进口、出口连接；达到以下要求：实现气动手指正常夹紧、松开；气管颜色按照蓝色为进气，黑色为出气；气路安装符合机械装配技术规范，技术规范存储在计算机的U盘里“工位号\技术规范”文件夹下。任务二电气安装及连接（20分）直角坐标机械手Z轴上电气连接在机械部件安装的基础上，继续完成Z轴上电气设备的安装，并按表1所示完成各电气元件引出线与接线端口信号端子之间的接线。安装任务如下：将Z轴原点、左限位、右限位传感器分别与工作台上XT5端子相连；将Z轴气动手指上磁性开关与工作台上XT2端子相连；将Z轴上步进电机线与工作台上X1端子相连。表1直角坐标机械手Z轴侧接线端口信号端子的分配表输入信号输出信号端子号设备符号信号名称线号端子号设备符号信号名称线号XT5.A18B15Z轴原点Z-DOGX1.4M1A+A+XT5.A19B14Z轴负限位Z-RLSX1.5A-A-XT5.A20B13Z轴正限位Z-FLSX1.6B+B+XT2.B15B4夹爪松开X0DX1.7B-B-XT3.B14YV3夹爪打开Y0DXT3.B15YV4夹爪闭合Y0E表2步进电机接线参考表名称代号电机线颜色备注步进电机A+蓝橘黑短接，黄红短接A-绿B+棕B-白表3磁性开关接线参考表名称代号磁性开关线颜色备注磁性开关OUT棕禁止接24V正极0V蓝表4光电开关接线参考表名称代号光电开关线颜色备注光电开关24V棕0V蓝OUT黑控制粉接24V常开，不接常闭电气连接符合电气技术规范，技术规范存储在计算机的U盘里“工位号\技术规范”文件夹下。供料转盘上电气的连接安装电气连接任务如下：在传感器安装完成的基础上，继续完成传感器电气连接，并按表4所示完成各传感器引出线与接线端口信号端子之间的接线。将直流电机的电机线与工作台的X1进行连接；将接近开关与光电传感器与工作台的XT2进行连接。表4供料转盘传感器接线端口信号端子的分配表输入信号输出信号端子号设备符号信号名称线号端子号设备符号信号名称线号XT2.B11B1供料转盘原点X0BX1.1M4红色1M+XT2.B12B2供料转盘工件检测信号X0CX1.2黑色1M-表5接近开关传感器接线参考表名称代号磁性开关线颜色备注接近开关24V棕0V蓝OUT黑表6光电传感器接线参考表名称代号光电传感器线颜色备注光电传感器24V棕0V蓝OUT黑电气连接符合电气技术规范，技术规范存储在计算机的U盘里“工位号\技术规范”文件夹下。故障排故根据电气原理图，断电情况下检查，原理图存储在“U盘里“工位号\机电设备安装与调试参考资料\电气原理图”文件夹内。设备中已设置两个故障，根据电气原理图排查按钮盒接线部分故障，并填写在表5。表5故障填写表故障名称故障点如何故障排除按钮盒接线故障

任务三虚拟仿真（10分）建立通信连接（实际PLC与虚拟PLC），打开MXComponent软件，设置Logicalstationnumber为3(虚拟PLC或真实PLC仅可存在一个)。打开虚拟仿真调试三维模型，根据实际工件在供料盘的摆放位置，正确设置仿真模型“供料盘工件初始编号”对应工件序号（未放置工件，序号为0,用鼠标将多余工作移出转盘）；根据IO地址分配表见表6，根据控制任务流程编写PLC控制程序，在虚拟仿真模型中实现以下功能：可以通过虚拟模型中“手动/自动”旋钮实现手动与自动运行方式切换；在手动模式下，通过点击虚拟仿真模型中X轴、Y轴、Z轴正转与反转按钮与按钮盒上的对应按钮实现虚拟模型正反转点动控制；切换到自动模式下，仿真模型三色灯（黄色）以1HZ闪烁；按下模型中的复位按钮或按钮盒复位按钮，虚拟模型复位：夹爪松开，Z轴先回原点，然后X轴、Y轴同时回原点，等三个轴都回原点复位完成；复位完成后仿真模型三色灯（黄色）常亮，仿真模型三色灯（绿色）以频率1HZ闪烁；按下模型中的启动按钮或按钮盒启动按钮，仿真模型三色灯（绿色）常亮，仿真模型三色灯（黄色）熄灭，设备开始自动运行：直角坐标机械手通过画笔机构绘制图形，绘制内容参考附件五绘制图形，绘制完成手动取下画笔，再次按下启动按钮执行搬运功能；供料转盘将工件送至抓取位置，机械手运行至供料盘抓取位上方，夹爪完成从供料盘取料；机械手运行到抓取位置并抓取工件，然后根据所抓取工件上图形将工件放置到绘图平台上形状相同的位置上；设备取放料完成后，自动进行下一个循环取放料，直至取放完成供料盘上所有与绘制图形相同的工件。表6IO地址分配表输入部分 名称地址说明启动按钮M35（单稳态）按下为高电平停止按钮M36（单稳态）按下为高电平复位按钮M37（单稳态）按下为高电平急停按钮M38（单稳态）按下为高电平自动/手动旋钮M39（双稳态）自动为高电平手动/轴正方向M40（双稳态）按下为高电平手动/轴负方向M41（双稳态）按下为高电平手动/X轴方向按钮M42（单稳态）按下为高电平手动/Y轴方向按钮M43（单稳态）按下为高电平手动/Z轴方向按钮M44（单稳态）按下为高电平供料转盘定位检测信号M45供料转盘旋转完成45°，由低变为高电平信号，高电平持续2秒供料转盘工件检测信号M46待抓取位置有工件，高电平信号夹爪松开到位信号M49夹爪松开到位，高电平；夹爪夹紧到位，低电平夹爪夹紧到位信号M50夹爪松开到位，低电平；夹爪夹紧到位，高电平X轴回原点完成M601夹爪X轴回到原点位置，高电平信号Y轴回原点完成M602夹爪Y轴回到原点位置，高电平信号Z轴回原点完成M603夹爪Z轴回到原点位置，高电平信号夹爪X轴移动中信号M181夹爪X轴正在运动过程中，高电平信号夹爪Y轴移动中信号M182夹爪Y轴正在运动过程中，高电平信号夹爪Z轴移动中信号M183夹爪Z轴正在运动过程中，高电平信号零件编号D10待抓取位置的零件编号，可在启动前手动输入0~8到达待抓取位信号M610夹爪XYZ到达等待抓取的位置，高电平信号到达抓取位信号M611夹爪XYZ到达抓取的位置，高电平信号画笔到达一号库位信号M612画笔XYZ到达一号库位放置的位置，高电平信号画笔到达二号库位信号M613画笔XYZ到达二号库位放置的位置，高电平信号画笔到达三号库位信号M614画笔XYZ到达三号库位放置的位置，高电平信号画笔到达四号库位信号M615画笔XYZ到达四号库位放置的位置，高电平信号画笔到达五号库位信号M616画笔XYZ到达五号库位放置的位置，高电平信号画笔到达六号库位信号M617画笔XYZ到达六号库位放置的位置，高电平信号画笔到达七号库位信号M618画笔XYZ到达七号库位放置的位置，高电平信号画笔到达八号库位信号M619画笔XYZ到达八号库位放置的位置，高电平信号画笔到达九号库位信号M620画笔到达十号库位信号M621画笔到达十一号库位信号M622画笔到达十二号库位信号M623夹爪到达一号库位信号M624夹爪XYZ到达一号库位放置的位置，高电平信号夹爪到达二号库位信号M625夹爪XYZ到达二号库位放置的位置，高电平信号夹爪到达三号库位信号M626夹爪XYZ到达三号库位放置的位置，高电平信号夹爪到达四号库位信号M627夹爪XYZ到达四号库位放置的位置，高电平信号夹爪到达五号库位信号M628夹爪XYZ到达五号库位放置的位置，高电平信号夹爪到达六号库位信号M629夹爪XYZ到达六号库位放置的位置，高电平信号夹爪到达七号库位信号M630夹爪XYZ到达七号库位放置的位置，高电平信号夹爪到达八号库位信号M631夹爪XYZ到达八号库位放置的位置，高电平信号夹爪到达九号库位信号M632夹爪到达十号库位信号M633夹爪到达十一号库位信号M634夹爪到达十二号库位信号M635抓取完成信号M636夹爪XYZ到达抓取完成位置，高电平信号图案一完成信号M637图案二完成信号M638图案三完成信号M639图案四完成信号M640图案五完成信号M641图案六完成信号M642图案七完成信号M643图案八完成信号M644一号库位放置完成信号M645夹爪XYZ到达一号库位放置完成位置，高电平信号二号库位放置完成信号M646夹爪XYZ到达二号库位放置完成位置，高电平信号三号库位放置完成信号M647夹爪XYZ到达三号库位放置完成位置，高电平信号四号库位放置完成信号M648夹爪XYZ到达四号库位放置完成位置，高电平信号五号库位放置完成信号M649夹爪XYZ到达五号库位放置完成位置，高电平信号六号库位放置完成信号M650夹爪XYZ到达六号库位放置完成位置，高电平信号七号库位放置完成信号M651夹爪XYZ到达七号库位放置完成位置，高电平信号八号库位放置完成信号M652夹爪XYZ到达八号库放置完成位置，高电平信号九号库位放置完成信号M653十号库位放置完成信号M654十一号库位放置完成信号M655十二号库位放置完成信号M656X轴动M181运动过程中，高电平信号Y轴动M182运动过程中，高电平信号Z轴动M183运动过程中，高电平信号输出部分名称地址说明启动指示灯Y60高电平有效停止指示灯Y61高电平有效复位指示灯Y62高电平有效手动/轴正按钮指示灯Y63高电平有效手动/轴负按钮指示灯Y64高电平有效手动/X轴按钮指示灯Y65高电平有效手动/Y轴按钮指示灯Y66高电平有效手动/Z轴按钮指示灯Y67高电平有效三色报警灯（Y）Y68高电平有效三色报警灯（G）Y69高电平有效三色报警灯（R）Y6A高电平有效夹爪夹紧电磁阀Y6D高电平有效夹爪松开电磁阀Y6E高电平有效供料转盘电机正转Y72高电平有效供料转盘电机反转Y73高电平有效X轴正转Y8高电平有效X轴反转Y9高电平有效Y轴正转Y0A高电平有效Y轴反转Y0B高电平有效Z轴正转Y0C高电平有效Z轴反转Y0D高电平有效Z回原点控制M5高电平有效X回原点控制M1高电平有效Y回原点控制M3高电平有效X与Y轴的位置坐标D20D20=1：让夹爪的X与Y坐标运动到抓取位置D20=2~13：让夹爪的X与Y坐标运动到一~十二号库位位置D20=14~25：让画笔的X与Y坐标运动到一~十二号库位Z轴位置坐标D24D24=1：让夹爪的Z轴运动到抓取高度D24=3：让夹爪的Z轴运动到放置高度D24=5：让夹爪的Z轴运动到待抓取高度D24=7：让画笔的Z轴运动到画画高度画笔画的图案设置D28任务四联机调试（40分）视觉系统调试智能相机的默认IP地址为：192.168.8.2；计算机的IP地址为192.168.8.100与智能相机IP地址在同一个网段内；视觉软件的设定打开安装在编程计算机上的X-SIGHTSTUDIO智能相机软件，连接相机，配置并调整相机，在软件中能够实时查看现场放置于相机下方转盘中的工件图像。智能相机的调试和编程调整相机镜头焦距及亮度，使智能相机稳定、清晰地摄取图像信号；设置视觉控制器触发方式、Modbus通信参数，设置视觉控制器与主控PLC的通信；（PLC端通信程序已经配置好，视觉控制器的结果已经存储在D211寄存器里）对供料盘内的工件进行拍照，分别将工件上的图形进行建模，最终能够识别工件上图形，并将识别的结果上传给触摸屏显示；电机驱动调试伺服驱动调试伺服驱动已恢复出厂设置，需要根据MR-J4驱动器使用手册，完成参数设置并填写在任务书表7上。使用手册存储在U盘“工位号\机电设备安装与调试参考资料”文件夹内。表7参数设置表功能参数代码设定值驱动器上电使能脉冲输入形式为脉冲加方向电子齿轮比设为4194304：5000伺服电机实现的功能通过按钮盒上按钮，实现直角坐标机械手X轴、Y轴伺服电机正反方向点动，速度可更改，执行机构移动至左右限位时，伺服电机立即停止，按下复位按钮伺服驱动可以复位；实现直角坐标机械手X轴、Y轴伺服电机分别回原点；实现直角坐标机械手X轴、Y轴伺服电机分别绝对定位运动；实现PLC发送1000个脉冲，X轴、Y轴运动机构各移动1mm。步进驱动调试根据步进驱动DM-542使用手册，完成参数设置并填写ON功OFF在任务书表8中。使用手册存储在D：\工位号\机电设备安装与调试参考资料”文件夹内。表8拔码开关设置表功能SW1SW2SW3SW5SW6SW7SW8驱动器输出均值电流为1.3A实现PLC发送10000个脉冲，Z轴电机移动1mm伺服电机实现的功能通过按钮盒上按钮，实现直角坐标机械手Z轴步进电机正反方向点动，速度可更改，执行机构移动至左右限位时，步进电机立即停止，按下复位按钮步进驱动可以复位；实现直角坐标机械手Z轴步进电机分别回原点；实现直角坐标机械手Z轴步进电机绝对定位运动；实现PLC发送10000个脉冲，Z轴步进电机移动1mm。触摸屏工程制作 触摸屏IP地址为192.168.8.18，计算机IP地址为192.168.8.100，以太网模块IP地址为192.168.8.10（已设）。需要完成以下内容：创建开机主界面；“开机显示界面”的组态功能及要求：触摸屏上电进入的第一界面为“开机显示界面”；“开机显示界面”的内容如图1所示,界面主体为白色，边框为绿色；方框内填写参赛选手的“场次”及“工位号”；点击“点击进入系统”按钮，可以进入“控制显示界面”，按钮的颜色为黄色，字体为宋体倾斜18。图1开机显示界面创建控制显示界面一“控制显示界面一”的组态功能及要求：“控制显示界面”的内容如图2所示,界面主体为白色，边框为蓝色；控制显示界面一，分别对X轴、Y轴、Z轴电机的状态,运行时显示绿色，故障时显示红色；并显示各轴运行位置，以及手动控制各轴电机点动运转，可以更改手动速度；按下“返回”按钮能使本界面返回到“开机显示界面”；按下“下一页”按钮能进入到“控制显示界面二”图2控制显示界面一创建控制显示界面二图3控制显示界面二“控制显示界面二”的组态功能及要求：“控制显示界面二”的内容如图3所示,界面主体为白色，边框为绿色；智能相机控制，显示相机通信状态指示，按下相机拍照，能够显示当前图形；供料转盘控制，按下正转按钮供料转盘正转，按下反转按钮供料转盘反转；按下“返回”按钮能使本界面返回到“开机显示界面”；按下“上一页”按钮能进入到“控制显示界面一”；整个系统联机调试功能要求-自动控制模式下需要完成以下功能：开机状态，按钮盒复位指示灯和三色指示灯（白）以频率1Hz闪烁，当出现故障时，三色灯（红）以频率1HZ闪烁；将按钮上手自动开关切换到自动状态时，按下复位按钮，夹爪松开，Z轴先回原点，然后X轴、Y轴同时回原点，等三个轴都回完