1、Z09福建省职业院校技能大赛机电一体化设备组装与调试赛项赛项样题2021年福建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样题智能制造单元搭建工作任务书2021年 3 月 漳州一、工作任务与要求1.按智能制造单元立柱组装图（图号 01）组装立柱；按智能制造单元料盘组装图（图号 02）组装料盘；按智能制造单元皮带输送机组装图（图号 03）组装皮带输送机。2.按智能制造单元设备组装图（图号 04）组装智能制造单元设备。3.按智能制造单元设备电气原理图（图号 05）连接 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.按智能制造单元设备气动系统图（图号 06）连接气动系统的气路
2、，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.请参考智能制造单元设备说明，正确理解智能制造单元设备运行的功能要求，制作触摸屏的界面，完成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：在使用计算机编写程序时，请随时在计算机 D 盘保存已编好的程序，保存文件名为工位号加 A（如 03 号工位文件名为“03A”）。 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，完成智能制造单元设备的整机调试，使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。注意！本次组装与调试的智能制造单元设
3、备，用触摸屏和电子看板进行监控。二、智能车间单元设备说明（一）设备概述智能制造单元设备主要部件及其安装位置如图 2.1 所示。该设备可按提交的订单及要求进行生产。智能制造系统的组成结构如附件一所述。图 2.1 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、黑色塑料等三种材质的 工件封装为六种产品。两个金属工件组合为一个产品，该种产品编号 为 2000；两个白色工件组合为一个产品，编号为 2001；两个黑色工件组合为一个产品，编号为 2002；一个金属和一个黑色工件组合为一个产品，编号为 2003；一个金属和一个白色工件组合为一个产品， 编号为 2004；一个黑色和一
4、个白色工件组合为一个产品，编号为 2005。客户可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和该订单所需的产品种类、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 内部寄存器之间的存储规则，请参考附件一。客户提交订单时，需要提供该种产品的编号和数量。客户订单样式如表 2.1 所示。订单号：10000优先级：25产品编号200020012002200320042005数量200200表 2.1 客户订单样式1）“订单号”由 ERP 软件自动生成；2）同一订单中最多可设置两种产品；3）“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
5、不超过 2。注：裁判评分时所用订单与表 2.1 所示订单数据不同。设备在工作过程中，优先级高的订单优先进行生产；同一订单中产品编号数值小的产品进入产品槽1，产品编号数值大的产品进入产品槽2；每种产品生产过程中，必须完成一个产品的生产才能生产下一个产品（若该种产品由两种不同材质的工件构成，则工件进入产品槽的顺序没有要求）。（二）工作任务1.RFID 数据读写为便于企业实现系统管理，智能制造系统的制造单元设备在出厂时随设备附带了黑、白两种颜色的 RFID 电子标签各 1 个，在黑色电子标签的扇区 6 块 1 中，以编码的形式记录了设备出厂时间、生产批次、产品序列号等信息，其格式如下表 2.2.1
6、所列。表 2.2.1 设备出厂信息格式项目年份日期批次厂家代码产品序列号范例202103246792000F34A6DE59E15F385C注：请参赛选手按实际读出的数据，填写到组装与调试记录单中。参赛选手编写 RFID 读写程序，使其能够读写 RFID 电子标签的数据。根据表 2.2.1 的范例，将相关信息填写到组装与调试记录单中。为便于厂家跟踪设备使用及维护，请将表 2.2.2 中的数据写入白色电子标签的扇区3块2。项目年份日期用户代码设备代码工位号范例2021042500008605DD6E3C58235A0XXX表 2.2.2 设备返厂信息格式注：表中的工位号请按选手实际工位号填写。2
7、.设备调试设备调试程序的界面如图 2.2.2 所示。图 2.2.2调试前，选手先将三个金属工件分别放在三个工位的平台上，按下【启动按钮】，料盘电机旋转3秒后停止，在料盘旋转时，触摸屏上的料盘指示灯变为绿色，料盘停止后指示灯恢复为黄色。随后机械手从指定工位抓取工件放到皮带输送机上的工位D，触摸屏上对应工位的显示框数值加1，然后机械手回到初始位置，皮带输送机运转， 当工件到达一定位置后，对应位置的气缸将工件推送到相应的槽（或流转通道），触摸屏上相应槽（或流转通道）的显示框数值加 1。随后料盘再次启动运行，其后的动作过程与前述过程相似，将所有工位的工件推入槽中，调试结束。在调试过程中，任意时刻按下【
8、停止按钮】，系统将当前工件推入相应的槽（或流转通道）后，各气缸恢复初始状态。再次按下【启动按钮】，继续进行调试。按下【清除数据】按钮，画面中各显示框的数据清零，然后可按下【启动按钮】重新进行调试。【返回】按钮回到初始界面。3.设备运行程序编写及调试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。（三）设备运行的功能要求1.设备初始状态及订单信息显示XX 智能制造单元上电时，各部件处于初始位置：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，各推料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
9、流异步电动机正转时（工件由机械手向异步电动机输送为正转），变频器的输出频率为 28Hz，反转时变频器输出 32Hz。系统上电后，触摸屏显示如图 2.3.1 所示的初始界面。图 2.3.1 图 2.3.2图中单元号为选手工位号，通过【设备调试界面】和【生产运行界面】按钮可进入相应的界面。在生产运行界面可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】按钮可回到初始界面。订单下载前，生产运行界面如图 2.3.2 所示，触摸屏左上方的“订单信息显示”区的订单编号为空白显示，订单数据均为 0；触摸屏右侧的“订单状态栏”显示“没有订单等待生产！”；触摸屏下方“生产过程状态”显示区的料盘工件数量显
10、示为 0，产品槽表格内无图形显示。订单下载后，界面如图 2.3.3 所示。“订单信息显示”区显示优先级较高的订单数据（此处假设订单 10000 的优先级最高），表格中的产品编号、订单数量与订单数据相同；订单状态栏显示两条信息， 订单 10000 等待生产!”，“订单 10001 等待生产！”；工作台上的绿色警示灯闪烁，订单生产的过程中该警示灯一直保持闪烁。按下界面中的【启动】按钮，则启动订单 10000 的生产，订单状态栏的第 1 条信息更改为“订单 10000 正在生产！”，触摸屏上的“订单信息显示”区出现一个绿色常亮指示灯，如图 2.3.4 所示。在订单生产过程中，如果按下【暂停】按钮，则
11、气缸保持当前状态，各电机停止旋转，再次按下【暂停】按钮，则继续生产过程。图 2.3.3 图 2.3.42.订单生产流程订单生产包括配料、加工、筛选、封装和回收五个流程。（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），触摸屏“当前订单生产流程”下方的配料指示灯绿色闪烁，频率为 1Hz。配料流程按工位C、B、A 的顺序进行配料。气动机械手从工位C 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，识别该原料包材质，当原料包到达流转通道位置时，皮带输送机停止，对应的推料气缸将其推入流转通道。原料包经过其他
12、机构的辅助进入到料盘中（本次任务中，由人工辅助完成）。此时，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（代表每个原料包内有 4 个工件）。随后，气动机械手完成剩下两个工位的配料，执行过程与工位C 的执行过程相同。工位B、工位A 配料完成后，触摸屏上的配料指示灯变换为绿色常亮，系统自动转入加工流程。说明：配料完成后，选手手动将金、白、黑工件各 4 个放入料盘。（2）加工系统进入加工流程时，触摸屏“当前订单生产流程” 下方的加工指示灯绿色闪烁，频率为 1Hz。在加工过程中，料盘电机旋转 3 秒表示对料盘中的工件进行加工，随后暂停 2 秒，料盘电机再次旋转 4 秒后，加工过程结束，触摸
13、屏上的加工指示灯转变为绿色常亮。触摸屏界面如图 2.3.5 所示。(3)筛选与封装图 2.3.5工位A 在这部分流程中作为供料平台，工位B 作为补料平台。加工流程结束后，系统自动进入筛选流程，筛选流程的目的是筛选两个符合订单要求的工件，将其排列在皮带输送机上，并且使两个工件的中心距等于产品槽 1 和产品槽 2 的中心距。筛选工件的要求如下：1）因设备要求同一订单中产品编号数值小的产品进入产品槽1， 产品编号数值大的产品进入产品槽 2。以表 2.1 的客户订单为例，产品槽 1 生产编号为 2000 的产品，产品槽 2 生产编号为 2003 的产品。2）在产品的封装过程中，先完成一个产品的封装才能
14、封装第二个产品。以表2.1 的客户订单为例，进入产品槽2 的产品编号为2003， 该产品由一个金属和一个黑色工件组成。如果进入产品槽 2 的第一个工件是金属工件，则第二个工件必须是黑色工件；如果第一个工件是黑色工件，则第二个工件必须是金属工件。3)从供料平台上抓取到皮带输送机上进行筛选的两个工件可分为两种情况：a）两个工件正好满足某一产品的需求，能够组成一个产品。b）两个工件分别符合两个产品的材质需求，则当前筛选出来了两个工件需分别推入产品槽中，在下一轮的筛选过程中，必须使选出的两个工件都能够满足当前产品的封装条件。4)为保证设备生产过程的一致性，在每轮次工件筛选过程中， 如果第一个工件满足任
15、一产品当前筛选的要求，则该工件必须保留， 直到筛选出另一个工件。在筛选过程中触摸屏上的筛选指示灯黄色闪烁，频率为 1Hz。工件筛选流程如下：料盘拨杆旋转，当第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抓取到工位D。皮带输送机正转，传感器组检测该工件的材质，若该工件材质不符合筛选要求需求，则该工件被直接送到流转通道，经其他机构辅助回送到料盘（本次任务中，由人工辅助完成）；若该工件符合筛选要求，则皮带输送机反转，将工件回送到工位 E，第一个工件筛选结束。触摸屏上“料盘工件数量” 区域对应材质的工件数量减 1。随后，系统进行第二个工件筛选，机械手从供料平台抓取工件到工位 D，皮
16、带输送机正转，传感器组对第二个工件的材质进行检测。若第二个工件不满足筛选要求，则皮带输送机正转，当第二个工件到达流转通道入口处，皮带输送机停止，对应气缸将第二个工件推入流转通道，再经其他机构辅助回送到料盘（本次任务中，由人工辅助完成）。随后，皮带输送机反转将第一个工件回送到工位 E，等待机械手重新抓取第二个工件，再次进行检测，直至两个工件均符合筛选要求。触摸屏上“料盘工件数量”区域对应第二个工件材质的数量减 1， 本次工件筛选流程结束，筛选流程指示灯恢复黄色常亮，系统自动转入工件封装流程。进入封装流程后，触摸屏上封装流程指示灯黄色闪烁，频率为1Hz。产品封装过程根据筛选出来的工件有三种可能的情
17、况。1）如果本次筛选出的工件刚好满足某一种产品的组成，则皮带输送机正转，两个工件被先后推入对应产品槽，完成该产品的封装。2）如果第一个工件符合产品槽 1 的需要，第二个工件符合产品槽 2 的需要，则皮带输送机正转，第一个工件被推入产品槽 1，第二个工件被推入产品槽 2。3）第一个工件符合产品槽 2 的需要，第二个工件符合产品槽 1 的需要，则皮带输送机正转，工件到达对应产品槽入口时，皮带输送机停止，两个工件被同时推入产品槽中。如果某一轮工件筛选出现第二或第三种推送方式，则当前两个产品槽均没有完成产品封装，下一轮工件筛选所选出两个工件应满足当前两个产品的组成需求，才能完成当前两个产品的封装。当前
18、封装动作结束以后，触摸屏上的封装流程指示灯恢复黄色常亮；“产品槽”区域以图形方式显示产品槽内已封装完成的产品；在 “订单信息显示”区，显示已经生产的产品数量。订单已生产完成 1 个编号为 2003 的产品时，触摸屏显示画面如图 2.3.6 所示。 图 2.3.6 图 2.3.7完成当前产品封装后，在当前订单没有生产完毕的情况下，如果料盘内各种材质的工件数量均不小于 2 时，则系统自动启动下一轮次的工件筛选流程，继续订单的生产；如果料盘内某种材质的工件数量小于 2，此时系统需要启动补料流程，系统暂停运行，触摸屏上弹出红色的“请补充黑色工件”提示语（实际运行中，提示语中的工件材质与所缺工件对应），
19、工作台上的红色和绿色警示灯闪烁，如图 2.3.7 所示。操作人员根据触摸屏上的提示语，将相应的原料包放在补料平台上，然后在触摸屏上按下【启动】按钮，系统将启动补料流程。补料流程启动后，机械手从补料平台上抓取原料包放到工位 D， 皮带输送机正转，当原料包到达流转通道入口时皮带输送机停止，对应气缸将原料包推入流转通道，此时触摸屏上相应工件数量加 4，如图 2.3.8 所示。原料包经其他机构辅助回送到料盘（本次任务中，由人工辅助完成）。料盘电机旋转 3 秒，暂停 2 秒，然后再次旋转 4 秒后补料流程结束，工作台上的红色警示灯熄灭，绿色警示灯闪烁，系统继续订单的生产，直至当前订单所需的产品封装完毕。
20、当前订单产品封装完毕后，触摸屏上的筛选和封装指示灯转变为绿色常亮，如图 2.3.9 所示。随后系统自动转入工件回收流程。 图 2.3.8 图 2.3.9（3）回收当系统转到回收流程后，触摸屏上的回收指示灯绿色闪烁，频率为 1Hz。回收流程的过程为：料盘电机旋转，模拟将料盘中剩余的工件打包。剩余的工件包（用 1 个工件模拟）被送到工位A，则表示打包完成，然后机械手将该工件包抓取并放到工件回收平台（即工位 C）。此时工件回收流程结束。说明：选手将料盘及工位C 上的工件取走，以便于下一订单生产。触摸屏上回收指示灯转换为绿色常亮，“料盘工件数量区”全部数据清零。图 2.3.10回收流程结束后，当前订单
21、生产过程结束，触摸屏订单状态栏的第 1 条信息更改为“订单 10000 生产结束！”，如图 2.3.10 所示。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，触摸屏订单信息栏数据更新为等待生产的订单信息；订单状态栏更改为“订单 10001 等待生产”；当前订单生产流程的各指示灯恢复为黄色常亮；料盘工件数量清零；产品槽内各产品的图形显示清空。当工作人员按下【启动】按钮后，系统启动下一订单的生产过程。当所有订单生产完毕后，触摸屏恢复为没有订单下达时的初始状态，工作台上的警示灯熄灭。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，
22、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
23、 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 3.1订单寄存器定义订单 1订单 2订单 3三菱西门子三菱西门子三菱西门子订单编号D400VW400D430VW460D460VW520订单状态D401VW402D431VW462D461VW522优先级D403VW406D433VW466D463VW526说明： “订单状态”用
24、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） 订单优先级用数值表示，范围为 1100，数值越大优先级越高，默认值为 100。订单寄存器定义订单 1订单 2订单 3三菱西门子三菱西门子三菱西门子产品 1 编号D406VW412D436VW472D466VW532产品 1 排产量D407VW414D437VW474D467VW534产品 1 已产量D408VW416D438VW476D468VW536产品 2 编号D410VW420D440VW480D470VW540产品 2 排产量D411VW422D441VW482D471VW54
25、2产品 2 已产量D412VW424D442VW484D472VW544产品 3 编号D414VW428D444VW488D474VW548产品 3 排产量D415VW430D445VW490D475VW550产品 3 已产量D416VW432D446VW492D476VW552产品 4 编号D418VW436D448VW496D478VW556产品 4 排产量D419VW438D449VW498D479VW558产品 4 已产量D420VW440D450VW500D480VW560产品 5 编号D422VW444D452VW504D482VW564产品 5 排产量D423VW446D453VW506D483VW566产品 5 已产量D424VW448D454VW508D484VW568产品 6 编号D426VW452D456VW512D486VW572产品 6 排产量D427VW454D457VW514D487VW574产品 6 已产量D428VW456D458VW516D488VW576
