机电一体化国赛样卷

样卷12018年全国职业院校技能大赛机电一体化项目（高职组）样卷1选手须知：1.任务书共 24 页，附页图纸 25 页，故障排查答卷纸 1 页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判申请更换任务书。

2.竞赛任务完成过程配有两台编程计算机，参考资料（竞赛平台相关的器件手册等）放置在“D:\参考资料”文件夹下。

3.参赛团队应在6小时内完成任务书规定内容；选手在竞赛过程中创建的程序文件必须存储到“D:\技能竞赛\竞赛编号”文件夹下，未存储到指定位置的运行记录或程序文件均不予给分。

4.选手提交的试卷不得出现学校、姓名等与身份有关的信息，否则成绩无效。

5.由于错误接线、操作不当等原因引起PLC、触摸屏、变频器、工业机器人控制器及I/O组件、伺服放大器的损坏，将依据大赛规程进行处理。

6.在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。

场次：工位号：日期：机电一体化项目任务书一、竞赛设备说明竞赛平台是由肇庆三向教学仪器制造股份有限公司提供的“SX-815Q机电一体化综合实训设备”，主要由颗粒上料单元、加盖拧盖单元、检测分拣单元、工业机器人单元、智能存储单元、触摸屏、物料瓶、颗粒物料、包装盒等组成。

实现空瓶上料、颗粒物料上料、物料分拣、颗粒填装、加盖、拧盖、物料检测、瓶盖检测、成品分拣、机器人抓取入盒、盒盖包装、贴标、入库等自动生产全过程。

系统的5个工作单元都配有独立的控制PLC 和人机交互的按钮板，系统可以联机运行，同时各单元也可以单站运行。

5台PLC 通过RS485进行通讯，可以任意选择其中一个工作单元作为主站，触摸屏与主站进行485通讯。

二、工作过程概述本系统工作过程概述如下：(一)颗粒上料单元上料输送皮带逐个将空瓶输送到主输送带；同时循环选料机构将供料机构的物料推出，对颗粒物料根据颜色进行分拣；当空瓶到达填装位后，填装定位机构将空瓶固定，主皮带停止；上料填装机构将分拣到位的颗粒物料吸取放到空瓶内；瓶子内物料到达设定的颗粒数量后，填装定位机构松开，主皮带启动，将瓶子输送到下一个工位。

如图2所示。

(二) 瓶子被输送到加盖拧盖单元的加盖机构下，加盖定位机构将瓶子固定，加盖机构启动加盖流程，将盖子（白色或蓝色）加到瓶子上；加上盖子的瓶子继续被送往拧盖机构，到拧盖机构下方，拧盖定位机构将瓶子固定，拧盖机构启动，将瓶盖拧紧。

图0-2 物料分拣装瓶 图0-1 SX-815Q 机电一体化综合实训平台（三）拧盖完成的瓶子经过检测分拣单元进行检测：回归反射传感器检测瓶盖是否拧紧；龙门机构检测瓶子内部颗粒是否符合要求；对拧盖与颗粒均合格的瓶子进行瓶盖颜色判别区分；拧盖或颗粒不合格的瓶子被分拣机构推送到废品皮带上（辅皮带）；拧盖与颗粒均合格的瓶子被输送到主皮带末端，等待机器人搬运。

（四）机器人搬运单元两个升降台机构存储包装盒和包装盒盖；A升降台将包装盒推向物料台上；6轴机器人将瓶子抓取放入物料台上的包装盒内；包装盒4个工位放满瓶子后，6轴机器人从B升降台上吸取盒盖，盖在包装盒上；6轴机器人根据瓶盖的颜色对盒盖上标签位进行分别贴标，贴完4个标签后通知智能存储单元入库；（五）智能存储单元堆垛机构把机器人单元物料台上的包装盒体吸取出来，然后按要求依次放入仓储相应仓位。

2×3的仓库每个仓位均安装一个检测传感器，堆垛机构水平轴为一个精密转盘机构，垂直机构为涡轮丝杆升降机构，均由精密伺服电机进行高精度控制。

图0-5 包装过程图0-4 合格与不合格品示意图合格品不合格品三、竞赛工作任务（一）加盖拧盖单元的设计、安装、接线、编程与调试。

1.任务描述加盖拧单元见模型图1-1，由加盖机构、拧盖机构、主输送带、加盖定位装置、打完盖定位装置等组成。

功能过程：瓶子被输送到加盖机构下，加盖定位机构将瓶子固定，加盖机构启动加盖流程，将盖子（白色或蓝色）加到瓶子上；加上盖子的瓶子继续被送往拧盖机构，到拧盖机构下方，拧盖定位机构将瓶子固定，拧盖机构启动，将瓶盖拧紧。

图1-1 加盖拧盖单元实物模型图2.完成加盖拧盖单元的电路设计该单元用一台H2U-1616MR-XP PLC 实现电气控制，请依据单元功能描述和PLC I/O 功能分配表（见表1-2），在附页图09的图框中设计加盖机构、拧盖机构和传输带机构的电路图。

设计的电路应满足本单元功能要求，电气控制电路图图形符号和文字符号的使用应满足GB/T 6988.1-2008《电气图形符》、GB/T4728.1-2005《电气简图用图形符号》、GB/T5465.2-1996《电气设备用图形符号》、GB/T7159-1987《电气技术中的文字符号制订通则》的要求。

3.完成加盖拧盖单元上的加盖机构、拧盖机构和输送带机构的部件安装 （1）加盖机构的安装图见附页图01和图02； （2）拧盖机构的安装图见附页图03和图04； （3）输送带机构的安装图见附页图05；（4）加盖拧盖单元总装平面图见附页图06，按照图中的定位要求，在单元台面上完成各个机构的定位，并完成安装和调整；拧盖定位机构 加盖机构接口线路板CN310 输送带机构 加盖定位机构 拧盖机构 单元台面（5）加盖拧盖单元上的加盖机构、拧盖机构和输送带机构的部件安装完成后的效果见附页图07。

4.完成加盖拧盖单元的气路连接及调整加盖拧盖单元的气路连接图见附页图08，连接完后调整气路，确保各气缸运行顺畅和平稳。

5.完成加盖拧盖单元的电气接线请依据加盖拧盖单元所设计的电路图进行电气接线。

（1）加盖拧盖单元线路连接示意图（图中虚线框中的各“执行机构”电气元件与“桌面接口线路板CN310”接线端子间的电气接线为参赛选手接线部分）（2）加盖拧盖单元桌面接口板CN310（37针接口板）端子分配表表1-1（3） PLC I/O功能分配表表1-26.编写加盖拧盖单元的PLC程序，控制要求如下：初始状态：主输送带停止、加盖定位气缸缩回、加盖伸缩气缸缩回、加盖升降气缸缩回、拧盖定位气缸缩回、拧盖电机停、拧盖升降气缸缩回。

单元复位控制：（1）上电，设备任一部件不在初始位置，系统自动复位；（2）或者系统处于停止状态下，按下复位按钮系统自动复位。

其它运行状态下按此按钮无效；（3）复位灯（黄色灯，下同）闪亮显示；（4）停止（红色灯，下同）灯灭；（5）启动（绿色灯，下同）灯灭；（6）所有部件回到初始位置；（7）复位灯（黄色灯）常亮，系统进入就绪状态。

单元启动控制：（1）系统在就绪状态按启动按钮，单元进入运行状态，而停止状态下按此按钮无效；（2）启动指示灯亮；（3）复位指示灯灭；（4）输送皮带启动运行；（5）手动将无盖物料瓶放置到该单元起始端；（6）当瓶子运行到加盖工位下方时，输送皮带停止；（7）加盖定位气缸推出，将瓶子准确固定；（8）如果加盖机构内无瓶盖，加盖机构不动作；①红色指示灯闪亮；②手动将盖子放入后，红色指示灯灭；③加盖机构开始运行，继续第9步动作；（9）如果加盖机构有瓶盖，加盖伸缩气缸推出，将瓶盖推到落料口；（10）加盖升降气缸伸出，将瓶盖压下；（11）瓶盖准确落在瓶子上，无偏斜；（12）加盖伸缩气缸缩回；（13）加盖升降气缸缩回；（14）加盖定位气缸缩回；（15）输送皮带启动；（16）瓶子运行到拧盖机构下方，输送皮带停止；（17）拧盖定位气缸推出，将瓶子准确固定；（18）拧盖电机开始旋转；（19）拧盖升降气缸下降；（20）瓶盖完全被拧紧；（21）拧盖电机停止运行；（22）拧盖升降气缸缩回；（23）输送皮带启动；（24）当瓶子输送到皮带末端后，人工拿走瓶子。

重复第4到24步，直到4个瓶子与4个瓶盖用完为止，每次循环内，任何一步动作失误，该步都不得分。

单元停止控制：（1）系统在运行状态按停止按钮，单元进入停止状态，而就绪状态下按此按钮无效；（2）停止指示灯亮；（3）运行指示灯灭。

（二）颗粒上料单元的编程与调试1.任务描述颗粒上料单元执行机构由上料输送带、主输送带、料筒A、料筒B、填装定位机构、填装机构、循环选料机构等机构组成，控制PLC型号为H2U-3624MR-XP，循环选料机构皮带由三菱变频器D720带动的三相电机驱动，上料输送带和主输送带由24V直流电机驱动。

设备模型如图2-1所示，PLC技术参数详见《汇川H2U 系列PLC编程手册》，变频器技术参数详见《三菱D700系列变频器》技术手册。

本单元机械安装与电气接线已经完成，请根据设备运行功能、设备IO分配（表2-1），完成本单元PLC编程。

根据变频器参数要求（表2-1）完成变频器参数。

2.设备运行功能初始位置：上料输送带停止，主输送带停止，推料气缸A缩回,推料气缸B缩回, 填装定位气缸缩回，填装机构处于物料吸取位置上方。

气源二联件压力表调节到0.5MPa。

上输送带上人工放置6个空瓶，间距小于10mm，A料筒内放置20颗白色物料，B料筒内放置5颗粒蓝色。

运行过程：（1）上电，系统处于“停止”状态下。

“停止”指示灯亮，“启动”和“复位”指示灯灭。

（2）在“停止”状态下，按下“复位”按钮，该单元复位，复位过程中，“复位”指示灯闪亮，所有机构回到初始位置，复位完成。

“复位”指示灯常亮，“启动”和“停止”指示灯灭。

“运行”或“复位”状态下，按“启动”按钮无效。

（3）在“复位”状态下，按下“启动”按钮，单元启动，“启动”指示灯亮，“停止”和“复位”指示灯灭。

（4）同A料筒内的物料推出9颗白色物料，B料推出2颗蓝色物料。

（5）循环选料皮带启动高速运行，变频器以50HZ频率输出。

（6）当循环选料机构检测到白色物料通过颜色检测传感器时，变频器反转，并以20HZ频率输出，如果超过10秒钟，仍没有检测到白色物料通过，则重新开始第（4）步。

（7）当白色物料到达取料位后，皮带停止。

（8）填装机构下降。

（9）吸盘打开，吸住物料。

（10）填装机构上升。

（11）填装机构转向装料位。

（12）在第（4）步开始的同时，上料输送皮带以小于20cm的间隔，逐个将空瓶输送到主输送带；（13）当空瓶到达填装位后，填装定位气缸伸出，将空瓶固定，主输送带停止。

（14）当第（11）步和第（13）都完成后，填装机构下降。

（15）填装机构下降到吸盘填装限位开关感应到位后，吸盘关闭，物料顺利放入瓶子，无任何碰撞现象。

（16）填装机构上升。

（17）填装机构转向取料位。

（18）当瓶子装满3颗物料后，进入第（17）步。

否则重新开始第（3）步。

（19）填装定位气缸缩回。

（20）主输送带启动，将瓶子输送到下一工位。

（21）循环进入第（4）步。

（22）在任何启动运行状态下，按下“停止”按钮，该单元停止工作，“停止”指示灯亮，“启动”和“复位”指示灯灭。

3.颗粒上料单元实物模型图4.颗粒上料单元IO 分配表表2-1 颗粒上料单元IO 分配表B 物料筒上料输送带 主输送带 瓶子上料检测传感器 循环选料机构填装机构 填装定位机构取料位A 物料筒 颜色检测传感器填装位 图2-1颗粒上料单元实物模型图5.变频器参数设置要求表2-2变频器参数设置要求表（三）机器人搬运单元工业机器人的点位示教1.任务描述本单元机器人使用的是ABB的IRB120机器人，单元效果图如图3-5所示，控制PLC为H2U-3232MT。