1、通过竞赛，表彰一批优秀的年轻技能人才，增强他们的自豪感、获得感，在全国上下营造“技能改变命运、匠心成就人生”的崇尚技能的氛围，激励广大青年走技能成才、技能报国之路。三、竞赛内容本赛项以汽车行业轮毂零件的生产制造为背景，采用机器人系统集成技术完成制造单元系统的智能化改造，充分体现“两化深度融合”在传统制造业升级改造中的技术应用。根据任务书要求，选手自行设计实施方案，在三维软件中搭建竞赛平台并完成产品生产流程仿真，完成真实竞赛平台的系统搭建和线路连接，对工业机器人进行点位示教和控制程序编制，对数控系统进行加工程序编制和通讯参数设置，对视觉系统进行检测识别参数设定和优化，对可编程控制器进行控制程序编
2、制及调试，对系统进行故障诊断和排除，实现轮毂产品根据不同的生产工艺要求及订单需求，完成仓库存储、数控加工、打磨加工、检测识别、分拣入位等工艺流程，通过制造执行系统对生产过程信息和设备状态实时采集和可视化显示，智能终端利用云端实现安全的制造数据远程监控。结合工作任务和用户需求，完成相应的技术文档制作。本赛项主要考察选手对于工业机器人、可编程控制器、数控系统、集成视觉等控制设备的编程调试和复杂机器人集成系统的联调能力，兼顾考核选手在工业网络及数据归档处理的信息化能力，充分考验选手面对复杂任务要求的分析处理、方案制定和实施能力，展现选手的综合职业素质和创新水平。本赛项采用团体比赛方式，3名选手在4小
3、时内协作完成如下竞赛任务。任务一 系统方案设计（15%）参考制造流程要求，细化完整的生产工艺路径，将工序内容与实现设备一一对应；在场地面积条件下，合理设计单元的布局形式，完成完整工序内容；根据工序流程和控制系统要求，确定控制网络结构；利用虚拟仿真软件，在三维环境中按照设计的布局形式，搭建硬件环境，规划功能单元的动作轨迹，仿真验证布局设计有效性。任务二 硬件搭建及电气接线（10%）根据集成设计方案，将所选的功能单元按照布局规划拼接固定；根据功能要求，完成各单元的机械安装、电气接线、气动连接、控制网络线路部署等内容；手动测试单元功能动作正确。任务三 机器人系统集成（35%）对PLC控制器和远程IO
4、进行组态操作，满足控制设计要求；对PLC、工业机器人、数控系统、视觉系统编程调试，分别实现工业机器人更换不同工具、工业机器人从立体仓库中拾取零件、工业机器人将待加工零件放入/取出数控机床、选取指定加工程序完成加工任务、工业机器人对零件表面打磨加工、视觉系统对零件产品加工结果的检测与判别、对零件进行分拣入位等功能动作。任务四 控制网络的集成调试（30%）根据产品生产制造流程，对立体库、工业机器人、数控系统进行编程联调，利用物联网、工业以太网实现产品、设备和控制器之间的信息交互，满足加工流程自动化；合理优化程序逻辑和设备运行参数，满足任务的生产效率要求，可对异常情况进行监控并做出合理判断，确保生产
5、安全；利用MES系统开发平台完成信息采集、产品数据追溯、制造流程可视化、设备状态可视化等功能模块，并完成机器人集成系统的功能流程控制操作面板开发，实现对生产流程控制。任务五 云端数据服务的调试（5%）在MES系统开发平台中，将任务要求的生产流程数据、设备状态信息存储到指定的云服务器中，可使智能终端实时获取数据并图形化显示；在MES系统开发平台中，将机器人集成系统的功能流程控制接口开放到云服务器中，在网络安全、用户认证后，可使智能终端远程控制单元制造加工。任务六 职业素养（5%）竞赛过程中，对参赛选手的技术应用合理性、工具操作规范性、机械电气工艺规范性、耗材使用环保性、功耗控制节能性以及赛场安全
6、、文明生产等进行综合评价。四、竞赛方式（一）竞赛以团体赛方式进行。每支参赛队3名选手，参赛选手必须是2020年度高等职业学校全日制在籍学生或五年制高职四至五年级（含四年级）全日制在籍学生，不限性别，年龄须不超过25周岁，年龄计算的截止时间以2020年12月1日为准。往届全国职业院校技能大赛中获一等奖的选手，不得参加同一赛项同一组别的省级竞赛。（二）竞赛队伍组成。以学校为单位组队参赛，不得跨校组队；指导教师须为本校专兼职教师，每队限报2名指导教师。五、参赛报名1.参赛院校须于11月16日前登录河南省高职院校技能大赛报名系统（*.49.188/），按照2020高职大赛文件要求填报并提交参赛信息。2
7、.各参赛校以学校为单位注册报名平台，专人负责报名工作。（技术支持：郭威，电话：*）。3.提交报名信息后，参赛院校从系统导出参赛选手报名表、参赛信息汇总表后，连同参赛选手身份证复印件和学信网“教育部学籍在线验证报告”或省招办录取名册复印件各1份并加盖院校公章，报送或邮寄到赛项协办院校（河南职业技术*学院）。纸质报名材料接收截止时间为11月18日，以邮戳时间为准。邮寄地址：河南省*市郑东新区平安大道*学院 关克鑫 *4.协办学校收到纸质报名材料，按参赛条件的要求认真审核参赛选手和指导教师资格，审核通过报名成功。六、竞赛日程安排（一）竞赛时间2020年12月4日报到，2020年12月5日12月6日为
8、竞赛时间。（二）竞赛日程表1 竞赛流程安排日期时间事项地点参加人员第一天14：00-15:20参赛队报到，递交有关防疫资料。*学院行政楼一层128参赛队15:30-16:领队会、场次抽检会议室参赛队、裁判长、监督长、仲裁长、加密裁判16:30-17:00熟悉赛场竞赛场地17:05封闭赛场裁判长、监督长、仲裁长第二天8:00-8:15竞赛相关人员到达竞赛场地并完成参赛队检录（一次加密）一次加密裁判、工作人员、监督15-8:30竞赛队伍抽签（二次加密）赛前准备二次加密裁判、工作人员、监督30-11:正式比赛（第1场）裁判长、现场裁判、技术人员、监督、仲裁11:30-13:参赛队退场、午餐及裁判评分
9、裁判长、功能裁判、工艺裁判、监督、仲裁12:00-14:竞赛设备恢复技术人员14:15-14:（第2场）30-19:参赛队退场、晚餐裁判评分18:00-20:图1 竞赛过程中详细流程七、竞赛赛卷（一）赛项执委会下设的赛项专家组负责本赛项赛题的编制工作。赛题编制遵从公开、公平、公正原则。（二）竞赛试题样卷见附件。八、竞赛规则（一）竞赛报名1.以学校为单位组织报名参赛。2.不得跨校组队。3.参赛选手和指导教师报名获得确认后不得随意更换。（二）熟悉场地在比赛日前一天16:00，参赛队在工作人员带领下，携带身份证件，按照规定路线有序进入赛场。任何人员只得在指定区域观察，不得进入赛位，不得触碰竞赛平台及
10、赛位内物品。（三）正式比赛1.赛前十分钟选手经裁判长允许进入工位，按设备清单检查竞赛平台、机械电气元件、工具、耗材、文具用品等，不得做与竞赛任务相关事情。2.所有人员在赛场内不得有影响选手完成工作任务的行为。参赛选手不允许未经现场裁判许可随意离开赛位，使用文明用语，不得言语及人身攻击裁判和赛场工作人员。3.参赛选手须严格遵守安全操作规程，确保人身及设备安全。参赛选手因个人误操作造成人身安全事故和设备损坏时，裁判长有权中止该参赛队比赛。如非选手个人因素出现设备故障而无法比赛，由裁判长视具体情况做出裁决，若裁判长确定设备故障可由技术支持人员排除后继续比赛，则酌情补时；若无法排除则予以启用备用设备。
11、4.选手退场时不得将任务书、草稿纸、赛位物品等带出赛场。配合裁判做好赛场记录。（四）成绩评定成绩评定过程中，选手根据裁判要求展示竞赛成果和任务完成情况。裁判严格按照评分表，依照选手实际发生的动作情况完成评定过程，确保公平公正。选手不得围观和议论其他选手评定情况。裁判不得将选手表现和评定结果泄露。工作人员根据裁判要求配合评定工作，不得擅自进入赛位影响评判过程。（五）确定比赛成绩记分员将解密后的各参赛队（选手）成绩汇总成比赛成绩，经裁判长、监督长签字后，将本赛项总成绩的评审结果录入赛务管理系统，经裁判长、监督长在系统导出成绩单上审核签字后，确定为本赛项最终比赛成绩。九、竞赛环境大赛现场，参考疫情防
12、控有关要求执行。（一）整体环境要求1.竞赛场地平整、明亮、通风良好，场地采光良好，四周无太阳直射，照明条件优良，可保证赛位在比赛时间期间稳定的光源环境。2.赛场规划独立参观通道和体验区域，不影响竞赛正常进行。3.赛场设置合理数量空调，保证赛场温度适宜。4.赛项设置合理数量监控，保证无死角全覆盖所有赛位和人员活动范围，监控录像文件妥善保存。5.赛场设置医疗站。6.赛场放置灭火器。7.赛场设置备用电源。（二）竞赛工位要求1.单个竞赛工位面积不小于40m2（5m8m），标明竞赛工位号码，有明显区域划分。2.每个竞赛工位配备竞赛平台1套，操作桌1张（操作面积不小于1000mm1600mm），编程用电脑
13、2台（配电脑桌），凳子3张，文具及清扫工具1套。3.每个竞赛工位提供竞赛平台用供电口1个（380V-10kW），编程电脑用供电口2个（220V-1kW，提供UPS），提供网线接口1个（赛场内部署交换机）。4.编程用电脑配置要求，CPU为INTEL i7-8700 CPU（第8代，主频3.2GHz，核心数6）同级别或以上，显卡为独立NVIDIA GeForce GTX 1060显卡（1500MHz频率，3GB显存）同级别或以上，内存为8GB容量同级别或以上，硬盘为500GB容量同级别或以上，安装正版Windows 10操作系统。十、技术规范（一）相关知识与技术技能1.系统集成方案制定与优化依照实
14、际加工工序及工艺要求，结合硬件设备及特定条件限制，设计硬件单元的布局形式，规划控制系统的层级拓扑结构，选择适当的通讯方式和接口，制定后续功能设计方案和调试流程。利用仿真软件快速验证方案合理性，并采取适当措施优化方案以缩短调试周期、加强制造柔性、提高生产效率。2.机械安装、电气接线参照机械及电气操作规范，完成硬件设备的拼接和电路、气路、通讯线路的接线。3.可编程控制器（PLC）应用利用适当的编程指令，结合硬件设备及特定条件限制，完成PLC控制程序的设计和编程，实现硬件设备的执行设备如伺服电机、气缸、传感器、分布式IO等满足所需的动作要求。4.工业机器人（Robot）应用利用适当的编程指令，结合硬
15、件设备及特定条件限制，完成Robot控制程序的设计和编程，实现工业机器人完成所需的动作要求。5.数控系统（CNC）应用利用适当的编程指令，结合硬件设备及特定条件限制，完成CNC加工程序的设计和编程，实现数控机床完成所需的加工过程。6.智能视觉（CCD）应用利用适当的检测模板和条件，结合硬件设备及特定条件限制，完成CCD检测条件的设置和优化，实现对目标产品不同特征的检测反馈。7.工业网络技术应用利用不同的工业网络通讯协议，结合硬件设备及特定条件限制，实现PLC、Robot、CNC、PC和分布式IO的实时通讯。8.制造企业生产过程执行系统（MES）应用利用成熟的工业软件，结合硬件设备及特定条件限制
16、，实现对不同控制器、执行设备、传感器的运行状态监控和工艺流程控制。（二）职业标准1.机械设备安装工国家职业标准（职业编码 6-23-10-01）2.电气设备安装工国家职业标准（职业编码 6-23-10-02）3.可编程序控制系统设计师国家职业标准（职业编码 X2-02-13-10）4.计算机程序设计员国家职业标准（职业编码 X2-02-13-06）5.工业机器人系统运维员国家职业技能标准（职业编码6-31-01-10）（三）技术标准1.机床数控系统 通用技术条件 JB/T 8832.1-20012.工业控制系统信息安全 GB/T 30976.1-30976.23.工业机器人坐标系和运动命名原则
17、 GB/T 16977-20054.工业机器人编程和操作图形用户接口 GB/T 19399-20035.工业机器人安全规范 GB 11291-19976.工业机器人通用技术标准 GB/T 14284-19937.电气设备用图形符号 GB/T 5465.2-19968.机械安全 机械电气设备 第1部分 GB 5226.1-20029.基于PROFIBUS DP和PROFINET IO的功能安全通信行规-PROFIsafe GB/Z 20830-200710.工业通信网络 现场总线规范 第2部分: 物理层规范和服务定义 GB/T 16657.2-200811.工业通信网络 现场总线规范 类型10:
18、 PROFINET IO 规范 第3部分: PROFINET IO 通信行规 GB/Z 25105.3-201012.制造业信息化 技术术语 GB/T 18725-200813.教学仪器设备安全要求总则 GB 21746-2008 14.教学仪器设备安全要求 仪器和零部件的基本要求GB21748-2008十一、技术平台（一）竞赛平台功能概述机器人系统集成赛项竞赛平台选用北京华航唯实机器人科技股份有限公司提供的CHL-DS-11型设备，如图2所示（图片仅做参考，下同），以汽车行业的轮毂为产品对象，如图3所示，通过机器人系统集成及应用技术，实现了仓库取料、制造加工、打磨抛光、检测识别、分拣入位等生
19、产工艺环节，以未来智能制造工厂的定位和需求为参考，通过工业以太网完成数据的快速交换和流程控制，采用PLC实现灵活的现场控制结构和总控设计逻辑，利用MES系统采集所有设备的运行信息和工作状态，融合大数据实现工艺过程的实时调配和智能控制，借助云网络体现系统运行状态的远程监控。竞赛平台以模块化设计为原则，每个单元安装在可自由移动的独立台架上，布置远程IO模块通过工业以太网实现信号通讯和协调控制，用以满足不同的工艺流程要求和功能实现，充分体现出系统集成的功耗、效率及成本特性。每个单元的四边均可以与其他单元进行拼接，根据工序顺序，自由组合成适合不同功能要求的布局形式。图2 CHL-DS-11型设备图3
20、轮毂产品借助工业机器人离线编程软件，可以在三维虚拟环境中模拟搭建布局结构，仿真动作过程，验证各单元间的配合相关度，提高工作效率体现智能设计，如图4所示。图4 工业机器人离线编程软件（二）竞赛设备单元介绍竞赛平台集成了工业机器人、仓储物流、数控打磨加工、视觉检测等技术，利用工业以太网实现信息互联，依托MES系统实现数据采集与可视化，接入云端借助数据服务实现一体化联控，以满足产品（汽车轮毂）的定制化生产制造。执行单元是产品在各个单元间转换和定制加工的执行终端，是应用平台的核心单元，由工作台、工业机器人、平移滑台、快换模块法兰端、远程IO模块等组件构成，如图5所示。工业机器人选用知名品牌的桌面级小型
21、工业机器人，六自由度可使其在工作空间内自由活动，完成以不同姿态拾取零件或加工。平移滑台作为工业机器人扩展轴，扩大了工业机器人的可达工作空间，可以配合更多的功能单元完成复杂的工艺流程。平移滑台的运动参数信息，如速度、位置等，由工业机器人控制器通过现场IO信号传输给PLC，从而控制伺服电机实现线性运动。快换模块法兰端安装在工业机器人末端法兰上，可与快换模块工具端匹配，实现工业机器人工具的自动更换。执行单元的流程控制信号由远程IO模块通过工业以太网与总控单元实现交互。图5 执行单元工具单元用于存放不同功能的工具，是执行单元的附属单元，由工作台、工具架、工具、示教器支架等组件构成，如图6所示。工业机器
22、人可通过程序控制移动到指定位置安装或释放工具。工具单元提供了7种不同类型的工具，每种工具均配置了快换模块工具端，可以与快换模块法兰端匹配。图6 工具单元仓储单元用于临时存放零件，是应用平台的功能单元，由工作台、立体仓库、远程IO模块等组件构成，如图7所示。立体仓库为双层六仓位结构，每个仓位可存放一个零件。仓位托板可推出，方便工业机器人以不用方式取放零件。每个仓位均设置有传感器和指示灯，可检测当前仓位是否存放有零件并将状态显示出来。仓储单元所有气缸动作和传感器信号均由远程IO模块通过工业以太网传输到总控单元。图7 仓储单元加工单元可对零件表面指定位置进行雕刻加工，是应用平台的功能单元，由工作台、
23、数控机床、刀库、数控系统、远程IO模块等组件构成，如图8所示。数控机床为典型三轴铣床形式，采用轻量化设计，可实现小范围高精度加工，加工动作由数控系统控制。数控系统可实现最佳表面质量和高速、高精加工的和谐统一，是面向中高档数控机床配套的数控产品。数控系统集CNC、PLC、操作界面以及轴控制功能于一体，支持车、铣两种工艺应用，基于80位浮点数的纳米计算精度充分保证了控制的精确性。数控系统提供的图形编程既包括传统的G指令，也包括最新的指导性编程，用户可以根据指导一步步按自定义的步骤进行编程，简单、快捷。支持多种编程方式，包括灵活的编程向导，高效的工步式编程和全套的工艺循环，可以满足从大批量生产到单个
24、工件加工的编程需要，在显著缩短编程时间的同时确保最佳工件精度。数控系统选用工业级、市场占有率高、使用范围广的高性能产品，保证与真实机床的完全一致性操作。刀库采用虚拟化设计，利用屏幕显示模拟换刀动作和当前刀具信息，刀库控制信号由数控系统提供，与真实刀库完全相同。加工单元的流程控制信号由远程IO模块通过工业以太网传输到总控单元。图8 加工单元打磨单元是完成对零件表面打磨过程中的工装治具，是应用平台的功能单元，由工作台、打磨工位、旋转工位、翻转工装、吹屑工位、防护罩、远程IO模块等组件构成，如图9所示。打磨工位可准确定位零件并稳定夹持，是实现打磨加工的主要工位。旋转工位可在准确固定零件的同时带动零件
25、实现180沿其轴线旋转，方便切换打磨加工区域。翻转工装在无需执行单元的参与下，实现零件在打磨工位和旋转工位间的转移，并完成零件的翻面。吹屑工位可以实现在零件完成打磨工序后吹除碎屑功能。打磨单元所有气缸动作和传感器信号均由远程IO模块通过工业以太网传输到总控单元。图9 打磨单元检测单元可根据不同需求完成对零件的检测、识别功能，是应用平台的功能单元，由工作台、视觉相机、光源、结果显示器等组件构成，如图10所示。视觉相机可根据不同的程序设置，实现条码识别、形状匹配、颜色检测、尺寸测量等功能，操作过程和结果通过结果显示器显示。检测单元的程序选择、检测执行和结果输出通过工业以太网传输到执行单元的工业机器
26、人，并由其将结果信息传递到总控单元从而决定后续工作流程。图10 检测单元分拣单元可根据程序实现对不同零件的分拣动作，是应用平台的功能单元，由工作台、传输带、分拣机构、分拣工位、远程IO模块等组件构成，如图11所示。传输带可将放置到起始位的零件传输到分拣机构前。分拣机构根据程序要求在不同位置拦截传输带上的零件，并将其推入指定的分拣工位。分拣工位可通过定位机构实现对滑入零件准确定位，并设置有传感器检测当前工位是否存有零件。分拣单元共有三个分拣工位，每个工位可存放一个零件。分拣单元所有气缸动作和传感器信号均由远程IO模块通过工业以太网传输到总控单元。图11 分拣单元总控单元是各单元程序执行和动作流程
27、的总控制端，是应用平台的核心单元，由工作台、控制模块、操作面板、电源模块、气源模块、显示终端、移动终端等组件构成，如图12所示。控制模块由两个PLC和工业交换机构成，PLC通过工业以太网与各单元控制器和远程IO模块实现信息交互，用户可根据需求自行编制程序实现流程功能。操作面板提供了电源开关、急停开关和自定义按钮。应用平台其他单元的电、气均由总控单元提供，通过所提供的线缆实现快速连接。显示终端用于MES系统的运行展示，可对应用平台实现信息监控、流程控制、订单管理等功能，如图13所示。移动终端中运行有远程监控程序，MES系统会实时将应用平台信息传输到云数据服务器，移动终端可利用移动互联网对云数据服务器中的数据进行图形化、表格化显示，实现远程监控。图12 总控单元图13 MES系统画面（三）竞赛平台主要设备参数表2 竞赛平台设备参数序号名称竞赛平台规格参数数量1执行单元工业机器人1） 六自由度串联关节桌面型工业机器人；2） 工作范围580mm；3） 有效荷重3kg，手臂荷重0.3kg；4） 手腕设有10路集成信号源，4路集成气源；5） 重复定位精度0.01mm；6） 防护等级IP30；7） 轴1旋转，工作
