江苏机电一体化技能竞赛模拟题高职学生组3.docx

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江苏机电一体化技能竞赛模拟题高职学生组3

20XXXX只业院校技能大赛电工电子技术技能比赛

机电一体化设备安装与调试

（高职学生组）

工

作

任

务

书

江苏•XX

20XX年XX月

说明:

一、本试卷依据20XX江苏省职业学校技能大赛电工电子类实施方案的要求和2001年颁布的《维修电工高级》国家职业标准命制；

二、请参赛选手仔细阅读试题的具体考核要求，并按要求完成操作或进行笔答；

三、操作技能竞赛时要遵守考场纪律，服从赛场管理人员指挥，以保证竞赛安全顺利进行。

:

本竞赛在亚龙公司335B机电一体化装置上进行

:

本竞赛项目满分100分。

:

本项目比赛时间为360分钟。

1、请您在完成工作任务的过程中，严格遵守安全操作规程；

:

2、选手应随时注意存盘，将编写的程序保存在“机电技能大赛工位号程序”文件夹

:

下。

、竞赛设备及工艺过程描述

YL-335B自动化生产线由供料、装配、加工、分拣和输送等5个工作站组成，各工作站均设置一台PLC承担其控制任务，PLC之间通过RS485串行通信的方式实现互连，构成分布式的控制系统。

系统主令工作信号由连接到装配站PLC的触摸屏人机界面提供，整个系统的主要工作状态除了在人机界面上显示外，系统全线运行状态下尚须由安装在装配单元的棒式警示灯来显示相关状态：

1）系统上电后黄色指示系统待机；

2）系统启动后绿色指示系统运行；

3）系统运行过程中如果出现暂停/急停时要增加红灯闪亮；

4）系统报警时三个灯同时亮（具体要求见后面内容）。

自动生产线的工作目标是：

对一批金属或白色塑料或黑色塑料工件进行嵌入零件装配和压紧加工，然后按规格要求分拣成品。

成品规格要求为：

金属工件应嵌入白色或黑色芯体，白色工件嵌入金属或黑色芯体，如图1所示。

经分拣检出不合规格的工件，人工拆除芯体后，送回装配和加工单元再装配和压紧。

金屈珂白）全屈Y劇墩料-（白）熬料-册）

图1已完成加工和装配工作的工件

二、自动生产线设备机械部件安装

1、完成YL-335B自动生产线的供料、装配、加工和分拣单元的部分装配工作，并安装在YL-335B的工作桌面上。

YL-335B自动生产线各工作

单元装置部分的安装位置如图2所示。

图中，长度单位为毫米

图2YL-335B自动生产线设备俯视图

2、各工作单元装置侧部分的装配要求如下:

（1）供料、加工单元装置侧部分的装配工作已经完成，请完成各单元在设备台面上的定位工作。

（2）完成输送单元设备侧的安装，在搬运站底板上装配导轨，同步带

总成及传感器、电磁阀总成，并在规定位置装配导轨滑块、大溜板、机

械手总成及磁性开关。

（3）完成分拣单元设备侧的安装，皮带输送机构总成、皮带驱动机构总成、选料机构总成、磁性开关、传感器及传感器支架，将机构总成安装到分拣站底板上。

（4）完成装配单元设备侧的安装，支架装配，小工件供给机构总成（气缸、磁性开关、传感器及支架），装配机械手总成（气缸、磁性开关、传感器及传感器支架），电磁阀总成，将装配好的机械机构安装到装配站底板上。

完成装配、分拣和输送单元设备侧的安装和调整后，按照提供的安装图纸完成各上述五个工作单元在工作台面上定位工作。

三、气路连接及调整

1、按照供料、加工、分拣和输送单元气动系统设计要求完成各工作单元的气路连接，并调整气路，确保各气缸运行顺畅和平稳。

2、接通气源后检查各单元气缸初始位置是否符合下列要求，如不符合请适当调整。

其中装配站的挡料气缸处于伸出状态，顶料气缸处于缩回状态。

装配机械手的升降气缸处于提升状态，伸缩气缸处于缩回状态，气爪处于松开状态。

其余各工作单元气缸初始位置请按各单元气动控制设计的合理化要求确定。

3、完成气路调整，确保各气缸运行顺畅和平稳。

四、电路设计和电路连接

1、供料、加工单元设备侧和PLC侧电气接线已经完成，装配、传送单元设备侧电气接线已经完成，请根据所提供电路器件和系统运行要求

测试并确定供料、加工站的PLC控制单元的I/O

2、设计分拣单元的电气控制电路，并根据所设计的电路图安装和连接设备侧和PLC侧电气线路。

电路图应包括PLC的I/O端子分配和变频器主电路及控制电路。

电路连接完成后应根据运行要求设定变频器有关参数，变频器参数应记录在所提供的电路图上。

变频器功能特殊设计要求为：

A系统加减速时间分别为1S、0.5S;第二加减速时间为4S2S。

B系统转矩提升为5;第二功能转矩提升为25。

C为了避开系统的机械共振点，系统在运行过程中不可以出现21HZ

至U24HZ41HZ-45HZ的频率。

D系统运行过程中当处于全线运行时变频器根据触摸屏设置的频率运行，其他情况下，全部由变频器下方的可调电位器进行手动设置变频器运行频率。

根据设计好的分拣站PLC的I/O分配表与电气控制原理图连接分拣站的电路，并在连接到接线端子排的导线末端套上带有编号的编号管。

五、各站PLC网络连接

三菱FX系列指定为N:

N方式，并指定装配单元作为系统主站。

系统主令工作信号主要由触摸屏人机界面提供，安装在装配单元上的警示灯应能显示整个系统的主要工作状态。

六、连接触摸屏并组态用户界面

触摸屏应连接到系统中主站PLC的相应接口。

在TPC7062KS人机界面上组态画面，要求用户窗口包括欢迎界面、输送站测试界面、分检站测试界面和主界面四个窗口。

1、欢迎界面是启动界面，触摸屏上电后运行，欢迎界面屏幕上方的标题文字向左循环移动，循环周期约14秒。

欢迎界面上设置有显示系统网络状态、系统初始状态的两个指示灯,

和切换到主站测试界面或联机运行界面的两个按钮

当系统网络状态正常时，网络状态指示灯被点亮；当系统各工作站已准备好且处于初始位置时，系统初始状态指示灯被点亮。

建立为系统建立一个新用户，用户名为你的工位号，密码为888888,在任何状态下触摸欢迎界面的测试模式按钮，输入用户信息切换到输送、分检站测试界面，当进入测试界面测试成功后，显示系统网络状态、系统初始状态的两个指示灯以1HZ的速度闪烁，指示测试成功。

仅当系统网络状态正常且系统已在初始状态，测试成功的条件下，才可以按触摸欢迎界面的运行模式按钮，才能切换到联机运行界面；若任一条件不满足而触摸运行模式按钮，则系统不予响应，并且弹出提示框，显示“系统不满足运行条件，不能切换到联机运行方式！

”。

触摸提示框上的确

定按钮后，提示框消失。

图3欢迎界面

欢迎界面如图3所示，其中的位图文件存放在个人计算机的“桌面技术文档”文件夹中。

2、分检、输送站测试界面应按照下列功能要求自行设计：

⑴输送站测试包括抓取机械手装置单项动作测试和直线运动机构驱动测试。

使用界面中的开关、按钮等元件，提供抓取机械手装置单项动作测试的主令信号。

单项动作测试包括：

升降气缸的提升/下降；手臂伸缩气缸的伸出/缩回；气动手指的夹紧/松开；摆动气缸的左旋/右旋。

⑵直线运动机构驱动测试包括左、右点动移动，界面上应能显示当前抓取机械手沿直线导轨运动的方向和速度数值。

⑶界面中要求有分检站启动、停止按钮，变频器速度设置（要求范围为10-70HZ,如果设置值不在这个范围则弹出“速度设置错误”提示（要求采用报警窗口实现），显示当前工作方式下成品与废品的数量，数量要求以柱状图和数值显示两种方式显示，退出本工作页面后数据清空。

⑷分检站单站执行工件加工，加工完成后按四个不同成品（不要求先后）为一组的要求进行组合。

如果在入料口放上成品则在一号槽与三号槽之间往返两次进行加工，加工完成后应正好回到一号槽位置，此时如果满足组合要求则推进一号槽，如果不满足组合要求则送入三号槽。

如果放入的不是成品则在二号槽位置停3S贴废品标签，然后推入二号槽。

⑸界面应提供切换到主界面的按钮，可在设备停止状态下切换到主窗口界面，如果不在停止状态按下切换按钮弹出“设备处在特殊运行状态，不允许切换操作界面”。

测试界面应提供切换到主界面的按钮，在单站测试完成条件下，可切换到主窗口界面。

3、主界面应按照下列功能要求自行设计：

⑴提供系统工作方式（单站/全线）选择信号和系统复位、启动和停止、急停信号，按下急停按钮后系统立即停机，恢复后接着原来的断点继续运行。

如果急停前正在移动的机械手应先回原点，再继续原来的工作。

⑵在人机界面上设定分拣单元变频器的运行频率偏移值（要求范围为10-60HQ,如果设置值不在这个范围则弹出“速度设置错误”提示，要求采用报警窗口实现。

⑶在人机界面上显示分拣单元变频器的实际输出电压。

⑷在人机界面上动态显示输送单元机械手装置当前位置（以原点位置为参考点，度量单位为毫米）。

⑸指示网络的运行状态（正常、故障）。

⑹指示各工作单元的运行、故障状态。

其中故障状态包括：

1供料单元的供料不足状态和缺料状态。

2装配单元的供料不足状态和缺料状态。

3输送单元抓取机械手装置越程故障（左或右极限开关动作）。

⑺当供料单元或装配单元发生缺料故障且超过5秒钟未能处理，弹出提示框，发出处于缺料状态的工作单元等待加料的提示。

只有当相应的加料工作完成后，触摸提示框的确认按钮，才能使提示框消失。

七、程序编制及调试

系统的工作模式分为单站工作和全线运行模式。

从单站工作模式切换到全线运行方式的条件是：

各工作站均处于停止状态，各站的按钮/指示灯模块上的工作方式选择开关置于全线模式，此时如果人机界面中选择开关切换到全线运行模式，系统进入全线运行状态。

要从全线运行方式切换到单站工作模式，仅限当前工作周期完成后人机界面中选择开关切换到单站运行模式才有效。

在全线运行方式下，各工作站仅通过网络接受来自人机界面的主令信号，除输送站按钮外，所有本地主令信号无效。

1、系统初始复位及启动

系统在供料、装配、分拣各站PLC先通电，输送站PLC通电后1秒后开始工作。

首先各站开始自动执行复位操作，在复位过程中，绿色棒式警示灯以2Hz的频率闪烁。

红色和黄色灯均熄灭。

复位过程包括：

使输送站机械手装置回到原点位置和检查各工作站是否处于初始状态。

各工作站初始状态是指：

1各工作站的紧急停止按钮均未按下。

2各工作单元均处于初始位置。

3供料单元料仓内有足够的待装配零件，装配单元料仓内有足够的小圆柱零件。

当输送站机械手装置回到原点位置，且各工作站均处于初始状态，则复位完成，绿色棒式警示灯常亮，表示允许启动系统。

2、单站运行模式测试

单站运行模式下，各单元工作的主令信号和工作状态显示信号来自其PLC旁边的按钮/指示灯模块。

并且，按钮/指示灯模块上的工作方式选择开关SA应置于“单站方式”位置。

各站的具体控制要求为：

⑴供料站单站测试要求：

1设备上电和气源接通后，如工作单元的两个气缸满足初始位置要求，且料仓内有足够的待加工工件，出料台上没有工件，则“正常工作”指示灯HL1常亮，表示设备准备好。

否则，该指示灯以1Hz频率闪烁。

2若设备准备好，按下启动按钮SB1,工作单元将处于启动状态。

这时按一下推料按钮SB2表示有供料请求，设备应执行把工件推到出料台上的操作。

每当工件被推到出料台上时，“推料完成”指示灯HL2亮，直到出料台上的工件被人工取出后熄灭。

工件被人工取出后，再按SB2

设备将再次执行推料操作。

3若在运行中料仓内工件不足，则工作单元继续工作，但“正常工作”指示灯HL1以1Hz的频率闪烁。

若料仓内没有工件，则HL1指示灯和HL2指示灯均以2Hz频率闪烁。

设备在本次推料操作完成后停止。

除

非向料仓补充足够的工件，工作站不能再启动。

（2）加工站单站运行工作要求

1设备上电和气源接通后，如工作站各个气缸满足初始位置要求，且供料仓内有足够的待加工工件，则“正常工作”指示灯HL1常亮，表示设备准备好。

否则，该指示灯以1Hz频率闪烁。

2若设备准备好，按下启动按钮，工作站启动，“设备运行”指示

灯HL2常亮。

启动后，当待加工工件人工送到加工台上并被检出后，设备执行将工件夹紧，送往加工区域冲压，完成冲压动作后返回待料位置

的工件加工工序。

如果没有停止信号输入，当再有待加工工件送到加工台上时，加工单元又开始下一周期工作。

3若在运行中按下停止按钮，则在完成本工作周期任务后，各工作单元停止工作，HL2指示灯熄灭。

4当待加工工件被检出而加工过程开始后，如果按下急停按钮，本单元所有机构应立即停止运行，HL2指示灯以1Hz频率闪烁。

急停按钮复位后，设备从急停前的断点开始继续运行。

⑶装配站单站运行工作要求

1设备上电和气源接通后，若各气缸满足初始位置要求，料仓上已经有足够的小圆柱零件；工件装配台上没有待装配工件。

则“正常工作”指示灯HL1常亮，表示设备准备好。

否则，该指示灯以1Hz频率闪烁。

2若设备准备好，按下启动按钮，装配单元启动，“设备运行”指

示灯HL2常亮。

如果回转台上的左料盘内没有小圆柱零件，就执行下料操作；如果左料盘内有零件，而右料盘内没有零件，执行回转台回转操

作。

3如果回转台上的右料盘内有小圆柱零件且装配台上有待装配工件，执行装配机械手抓取小圆柱零件，放入待装配工件中的控制。

4完成装配任务后，装配机械手应返回初始位置，等待下一次装配。

5若在运行过程中按下停止按钮，则供料机构应立即停止供料，在装配条件满足的情况下，装配单元在完成本次装配后停止工作。

6在运行中发生“零件不足”报警时，指示灯HL3以1Hz的频率闪烁，HL1和HL2灯常亮；在运行中发生“零件没有”报警时，指示灯HL3以亮1秒，灭0.5秒的方式闪烁，HL2熄灭，HL1常亮。

⑷分拣站单站运行工作要求

1初始状态：

设备上电和气源接通后，如工作单元的三个气缸满足初始位置要求，则“正常工作”指示灯HL1常亮，表示设备准备好。

否则，该指示灯以1Hz频率闪烁。

2若设备准备好，按下启动按钮，系统启动，“设备运行”指示灯

HL2常亮。

当传送带入料口人工放下已装配的工件时，变频器即启动，驱

动传动电动机以频率为30Hz的速度，把工件带往分拣区。

3如果是成品件，金属工件上的小圆柱零件为白色，则该工件到达1

号滑槽中间，传送带停止，工件推到1号槽中；如果塑料工件上的小圆柱零件为白色，则该工件到达2号滑槽中间，传送带停止，工件推到2号槽中；如果工件上的小圆柱零件为黑色，则该工件到达3号滑槽中间，

传送带停止，工件推到3号槽中。

如果是非成品件，检测出来后送回到入料口，人工取走。

工件被推出滑槽或人工取走后，该工作单元的一个工作周期结束。

仅当工件被推出滑槽后，才能再次向传送带下料。

如果在运行期间按下停止按钮，该工作单元在本工作周期结束后停止运行。

⑸输送站单站运行工作要求

单站运行包括动作测试和设备传送工件功能测试两项内容。

动作测试则包括抓取机械手装置单项动作测试和直线运动机构的运行测试，此两项测试内容的选择指令，由人机界面发出。

测试步骤请自行设计。

设备传送工件功能测试要求其他各工作单元已经就位，并且在供料

单元的出料台上放置了工件。

具体测试过程要求如下:

1输送单元在通电后，按下复位按钮SB1,执行复位操作，使抓取机械手装置回到原点位置。

在复位过程中，“正常工作”指示灯HL1以1Hz的频率闪烁。

当抓取机械手装置回到原点位置，且输送单元各个气缸满足初始位置的要求，则复位完成，“正常工作”指示灯HL1常亮。

按下起动按钮SB2设备启动，“设备运行”指示灯HL2也常亮，开始功能测试过程。

2抓取机械手装置从供料站出料台抓取工件，抓取的顺序是：

手臂伸出-手爪夹紧抓取工件-提升台上升-手臂缩回。

3抓取动作完成后，伺服电机驱动机械手装置向加工站移动，移动速度不小于350mm/s

4机械手装置移动到加工站物料台的正前方后，即把工件放到加工

站物料台上。

抓取机械手装置在加工站放下工件的顺序是：

手臂伸出-提升台下降-手爪松开放下工件-手臂缩回。

5放下工件动作完成2秒后，抓取机械手装置执行抓取加工站工件的操作。

抓取的顺序与供料站抓取工件的顺序相同。

6抓取动作完成后，伺服电机驱动机械手装置移动到装配站物料台的正前方。

然后把工件放到装配站物料台上。

其动作顺序与加工站放下工件的顺序相同。

7放下工件动作完成2秒后，抓取机械手装置执行抓取装配站工件的操作。

抓取的顺序与供料站抓取工件的顺序相同。

8机械手手臂缩回后，摆台逆时针旋转90°,伺服电机驱动机械手装置从装配站向分拣站运送工件，到达分拣站传送带上方入料口后把工件放下，动作顺序与加工站放下工件的顺序相同。

9放下工件动作完成后，机械手手臂缩回，然后执行返回原点的操作。

伺服电机驱动机械手装置以400mm/s的速度返回，返回900mm后,

摆台顺时针旋转90°,然后以100mm/s的速度低速返回原点停止。

当抓取机械手装置返回原点后，一个测试周期结束。

当供料单元的出料台上放置了工件时，再按一次启动按钮SB2开始新一轮的测试。

3、系统正常的全线运行模式测试

全线运行模式下各工作站部件的工作顺序以及对输送站机械手装置运行速度的要求，与单站运行模式一致。

全线运行步骤如下：

⑴系统在上电，网络正常后开始工作。

触摸人机界面上的复位按钮，执行复位操作，在复位过程中，绿色棒式警示灯以2Hz的频率闪烁。

红

色和黄色棒式警示灯均熄灭。

复位过程包括：

使输送站机械手装置回到原点位置和检查各工作站是否处于初始状态。

各工作站初始状态是指：

1各工作单元气动执行元件均处于初始位置。

2供料单元料仓内有足够的待加工工件。

3装配单元料仓内有足够的小圆柱零件。

当输送站机械手装置回到原点位置，且各工作站均处于初始状态，则复位完成，绿色棒式警示灯常亮，表示允许启动系统。

这时若触摸人机界面上的启动按钮，系统启动，绿色和黄色警示灯均常亮。

⑵供料站供料

系统启动后，若供料单元的出料台上没有工件，则应把工件推到出料台上，并向系统发出出料台上有工件信号。

若供料单元的料仓内没有工件或工件不足，则向系统发出报警或预警信号。

出料台上的工件被输送站机械手取出后，若系统仍然需要推出工件进行加工，则进行下一次推出工件操作。

⑶输送站运行1

当工件推到供料站出料台后，输送站运行到供料站位置，抓取机械手装置应执行抓取供料站工件的操作。

动作完成后，伺服电机驱动机械手装置移动到装配单元加工台的正前方，把工件放到装配台上。

⑷装配站运行

装配站物料台的传感器检测到工件到来后，开始执行装配过程。

装入动作完成后，向系统发出装配完成信号。

如果装配站的料仓或料槽内没有小圆柱零件或零件不足，应向系统发出报警或预警信号。

⑸输送站运行2

系统接收到装配完成信号后，输送站机械手应执行抓取已装配工件的操作。

抓取动作完成后，伺服电机驱动机械手装置移动到加工站物料台的正前方。

然后把工件放到加工站装配台上。

⑹冲压加工

加工单元加工台的工件被检出后，执行加工过程。

当加工好的工件重新送回待料位置时，向系统发出冲压加工完成信号。

⑺输送站运行3

系统接收到加工完成信号后，输送站机械手应抓取已加工的工件。

抓取动作完成且机械手缩回到位后，输送站的红色指示灯HL1应以1Hz

的频率闪烁，提示操作人员检查工件装配、加工是否合格（即小圆柱零件能否完全嵌入大工件中）。

如工件合格，则操作人员应按一下输送站SB1按钮，指示灯HL1熄灭，然后抓取机械手逆时针旋转90o,从装配站向分拣站运送工件，到达分拣站传送带上方入料口后把工件放下，然后执行返回原点的操作。

若操作人员在检查工件时，发现工件加工不合格，则按下输送站的SB2按钮，指示灯HL1熄灭，然后直接将工件送到分检站入口，传送带以第二加减速时间和第二转矩提升的性能使得工件往返两次经过三个料槽位置进行特殊加工，然后回到入口当作废品人工取走。

⑻分拣站运行

输送站机械手装置放下工件、缩回到位后，分拣站的变频器即启动，驱动传动电动机以人机界面所指定的变频器运行频率的速度，把工件带入分拣区进行分拣，工件分拣原则与单站运行相同。

当分拣气缸活塞杆推出工件并返回后，应向系统发出分拣完成信号。

如果是成品则分检完成结束后发出分检完成信号，如果是非成品，贝恢出废品处理信号，传送站过来将工件取走送到加工站进行特殊加工，加工完成后再送到分拣站直接送入三号槽。

⑼仅当分拣站分拣工作完成，并且输送站机械手装置回到原点，系统的一个工作周期才认为结束。

如果在工作周期期间没有触摸过停止按钮，系统在延时1秒后开始下一周期工作。

如果在工作周期期间曾经触摸过停止按钮，系统工作结束，警示灯中黄色灯熄灭，绿色灯仍保持常亮。

系统工作结束后若再按下启动按钮，则系统又重新工作。

如果发生来自供料站或装配站的“工件不足够”的预报警信号或“工件没有”的报警信号，则系统动作如下：

1如果发生“工件不足够”的预报警棒式信号警示灯中红色灯以1Hz的频率闪烁，绿色和黄色灯保持常亮。

系统继续工作。

2如果发生“工件没有”的报警信号，棒式警示灯中红色灯以亮1

秒，灭0.5秒的方式闪烁；黄色灯熄灭，绿色灯保持常亮。

若“工件没有”的报警信号来自供料站，且供料单元出料台上已推出工件，系统继续运行，直至完成该工作周期尚未完成的工作。

当该工作周期工作结束，系统将停止工作，除非“工件没有”的报警信号消失，系统不能再启动。

若“工件没有”的报警信号来自装配站，且装配站回转台上已落下小圆柱零件，系统继续运行，直至完成该工作周期尚未完成的工作。

当该工作周期工作结束，系统将停止工作，除非“工件没有”的报警信号消失，系统不能再启动。

八、电气原理图设计与绘制

1＞分拣单元电气原理图