中职 机电一体化设备组装与调试 赛题8赛项赛题.docx

中职 机电一体化设备组装与调试 赛题8赛项赛题.docx

《中职 机电一体化设备组装与调试 赛题8赛项赛题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中职 机电一体化设备组装与调试 赛题8赛项赛题.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

中职机电一体化设备组装与调试赛题8赛项赛题

2021年全国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

工

作

任

务

书

2021年5月XXX

一、总体方案

XX企业需要新建一条梅花联轴器分选生产线，根据售订单的要求将联轴器按外径Φ、长度L和缓冲垫的颜色进行分选包装。

生产线按模块的方式进行搭建，生产线以3个工作台为基础平台，传送带机构、供料机构、直角坐标机械手、工业机械手等模块可根据实际工作任务的需求，灵活地安装在工作台面上，以便于生产线功能的扩充与改进。

图2模块化生产线总体方案

该生产线的总体方案如图2所示，主要的模块为托盘供料模块、直角坐标机械手、检测皮带输送机构、工业机械手和分选输送机构。

直角坐标机械手的基本功能是将托盘供料模块的联轴器抓取到检测皮带输送机上；检测皮带输送机启动运行，输送进上安装有传感器对联轴器的外径和长度进行检测，不符合要求的联轴器由输送机上安装的气缸推入滑槽中，外径和长度符合要求的联轴器被送到输送机的末端；随后工业机械手将联轴器抓取到分选输送机构上，分选输送机构上安装有对联轴器缓冲垫颜色进行识别的传感器，根据订单需求，系统分别将相应颜色及数量的联轴器推入对应的滑槽中。

整条生产线配备两台PLC，直角坐标机械手由其中一台PLC控制，两条输送机构的控制根据实际要求进行配置；同时，生产线配置有两台触摸屏，实现生产过程的人机交互。

二、模块化生产线搭建（任务一）

（一）工作时间

工作时间:

6小时

（二）需要完成的工作

1.完成气动电磁阀的组装。

2．完成分选输送机构的组装。

3.请按照下图的位置关系，完成生产线的整体布局，触摸屏的位置请根据现场情况确定位置。

5.自行分配PLC系统的I/O，绘制电路原理图。

6.完成各传感器的安装、电路连接、网络连接。

7.分选输送机构的气路如下图所示，检测输送机构和工业机械手的气路请自行分配，并完成系统气路安装。

8．编写用于I/O测试简单PLC程序，确认各I/O电路连接可靠，PLC之间采用协议通信方式（注：

西门子PLC采用PPI通信，三菱PLC采用N:

N通信）。

模块化生产线程序调试

正确理解该自动生产线的调试运行功能，制作触摸屏界面和编写PLC调试程序。

完成自动生产线的程序调试功能。

在该自动生产线中，有两台触摸屏和两台PLC控制器，在这里两台触摸屏分别用“HMI1”和“HMI2”表示；两台PLC控制器分别用“PLC1”和“PLC2”表示。

HMI1和PLC1进行通信连接，控制直角坐标机械手和检测皮带输送机调试运行；HMI2和PLC2进行通信连接，控制工业机械手和分选皮带输送机调试运行。

PLC1和PLC2之间采用R秒485串行通信方式,实现数据信息互联。

1）直角坐标机械手与检测输送机调试功能：

图2-1直角坐标机械手（仅供参考）

如图2-1所示，直角坐标机械手主要由X轴、Y轴、Z轴三个方向的传动机构组成。

X轴与Y轴采用伺服电机驱动；Z轴采用步进电机驱动，再Z轴末端有一个气动手爪抓取装置。

运行时，通过X轴、Y轴、Z轴三个方向的左移、右移、前进、后退、上升、下降的运动达到在空间范围内对工件物料进行取放物料或装配工件的功能。

图2-2检测皮带输送机（仅供参考）

如图2-2所示，检测皮带输送机主要由变频器驱动的三相异步减速电动机驱动的皮带输送机、推料分拣机构以及检测传感器组成。

该模块中有两个可以用于检测联轴器高度和轴径的传感器，检测传感器的安装位置自行定义。

理解直角坐标机械手模块和检测皮带输送机单元模块的结构及功能后，编写该触摸屏HMI1和PLC1的调试程序，并完成调试。

图2-3触摸屏HMI1调试界面

Ø直角坐标机械手调试功能

如图2-3所示：

直角坐标机械手调试分X轴、Y轴、Z轴三个部分调试组成，具体调试功能如下：

按住【左移】按钮，X轴向左移动，松开【左移】按钮，X轴停止移动；按住【右移】按钮，X轴向右移动，松开【右移】按钮，X轴停止移动。

点击【回零】按钮，X轴开始寻找原点，最终回到原点位置。

按住【前进】按钮，Y轴向前移动，松开【前进】按钮，Y轴停止移动；按住【后退】按钮，Y轴向右移动，松开【后退】按钮，Y轴停止移动。

点击【回零】按钮，Y轴开始寻找原点，最终回到原点位置。

按住【上升】按钮，Z轴向上移动，松开【上升】按钮，Z轴停止移动；按住【下降】按钮，Z轴向下移动，松开【下降】按钮，Z轴停止移动。

点击【回零】按钮，Z轴开始寻找原点，最终回到原点位置。

按住【抓取】按钮，气动手爪夹紧，松开【抓取】按钮，气动手爪松开。

在触摸屏HMI1中要显示各运动轴的当前实时位置，并可以设置运行速度，运行速度用百分比表示。

注意：

在X轴、Y轴、Z轴点动调试的过程中，若遇到左右，前后，上下极限位置时，直角坐标机械手立即停止运行，并断开伺服和步进电机使能，若要重新运行，断开电源，手动将各轴恢复到正常运行区域，然后上电，重新调试运行。

Ø检测皮带输送机调试功能

如图2-3所示：

检测皮带输送机分变频器调试、推送机构调试以及联轴器属性检测三个部分调试，具体调试功能如下：

点击【25HZ】按钮，变频器以25HZ频率驱动传送带正向（推料1→推料3方向）运行，运行3秒后传送带自动停止。

点击【30HZ】按钮，变频器以30HZ频率驱动传送带正向（推料1→推料3方向）运行，运行4秒后传送带自动停止。

点击【35HZ】按钮，变频器以35HZ频率驱动传送带正向（推料1→推料3方向）运行，运行5秒后传送带自动停止。

在触摸屏HMI中要显示当前运行频率。

测试过程中只有当一段速度调试运行完成后，才可进行下一段速度的调试运行。

按住【推料1】按钮，推料1气缸伸出，此时当前气缸位置显示框显示【推料1气缸伸出】，松开【推料1】按钮，推料1气缸缩回，此时当前气缸位置显示框不显示任何信息。

推料2和推料3的调试功能以此类推，这里不再详细赘述。

在调试检测传感器时，先手动从供料托盘上随机取出一个联轴器，放置于高度检测传感器下，点击【开始检测】按钮，此时在联轴器参数显示框中会显示【L=实际高度值mm】，然后再将联轴器放置于轴经检测位置，此时在联轴器参数显示框中会显示【Φ=实际直径值mm】，当按下【清零】按钮时，此时在联轴器参数显示框中的显示内容会清空。

2）工业机械手及分选输送机构调试功能：

如图2-4所示，工业机械手采用六关节工业机器人，主要完成将A点的物料搬运至B点的功能。

在调试运行程序前，先自行规划好工业机器人的运行路径，并用手动模式示教好工业机器人的程序。

完成后再将机器人打在自动模式，在自动模式下进行触摸屏HM2和PLC2以及工业机器人进行的联动调试。

图2-4工业机械手搬运示意图

图2-5分选输送机构

如图2-5所示，分选皮带输送机主要由变频器驱动的三相异步减速电动机驱动的皮带输送机、推料分拣机构以及检测传感器组成。

该模块中有一个可以用于检测联轴器缓冲垫颜色的传感器，检测位置可以自行定义；有三个传感器用于检测物料位置信号。

理解工业机械手模块和分选皮带输送机模块的结构及功能后，编写该触摸屏HMI2和PLC2的调试程序，并完成调试。

图2-6触摸屏HMI2调试界面

Ø工业机械手调试功能

如图2-6所示：

工业机械手模块用两种模式进行调试，具体调试功能如下：

调试开始前，确保机器人是在原点位置，若在原点位置，此时准备就绪指示灯绿灯常亮，否则红灯常亮。

若将【点动/连续】选择开关打在左边，即当前选择为点动模式。

在点动模式下点击【位置A】按钮，工业机械手从原点处按照示教好的路线向A位置点运行，到达A位置点后，工业机械手暂停运行，A位置指示灯绿灯常亮。

此时再点击【位置B】按钮，工业机械手从A位置点处按照示教好的路线向B位置点运行，到达B位置点后，工业机械手暂停运行，B位置指示灯绿灯常亮,最后点击【回零】按钮，工业机械手开始寻找原点，最终回到原点位置，位置A和位置B指示灯红灯常亮。

在点动模式下，点击【手爪夹紧】按钮，此时工业机械手手爪夹紧。

点击【手爪松开】按钮，此时工业机械手手爪夹紧。

若将【点动/连续】选择开关打在右边，即当前选择为连续调试模式。

在连续模式下点击【启动】按钮，工业机械手运行到位置A→手爪夹紧，延时1秒时间后→工业机械手运行到位置B，延时1秒时间后→手爪松开→下一个循环开始，工业机械手运行到位置A→……。

点击【停止】按钮，完成当前周期后，系统停止运行。

在运行过程中，A位置指示灯和B位置指示灯不作指示。

Ø分选输送机调试功能

如图2-6所示：

分选输送机模块分变频器调试、推送机构调试以及联轴器属性检测三个部分调试，具体调试功能如下：

通过【调试选择】按钮点击切换各调试部件，当选择到对应的调试部件时，部件名称方框的底色变为绿色，初始进入触摸屏界面时，默认选择变频器部件。

如图2-7所示，当前选择的部件为推料调试。

图2-7选择调试部件

选择变频器调试部件时，按下【启动】按钮，变频器正转15HZ低速运行3秒→变频器正转25HZ中速运行3秒→变频器正转35HZ高速运行3秒→变频器反转25HZ中速运行3秒→自动停止。

选择推料调试部件时，按下【启动】按钮，推料1伸出→推料2伸出→推料3伸出→推料1、推料2、推料3同时缩回→自动停止。

在调试检测传感器时，先手动从供料托盘上随机取出一个联轴器，放置于颜色检测传感器位置上，点击【启动】按钮，此时在对应颜色指示灯会点亮，点亮的颜色和对应属性颜色保持一致，如图2-8所示，该材质为蓝色。

当按下【停止】按钮时，停止检测，颜色指示灯停止显示。

图2-8颜色属性

若在调试过程中按下【停止】按钮，分选输送机立即停止运行，推料1、推料2、推料3气缸回到缩回位置。

三、生产线功能调试（任务二）

（一）工作时间

工作时间:

6小时

（二）设备功能

生产线可实现对联轴器外径、高度和缓冲垫颜色进行分选，所分选的联轴器规格如下：

外径大小Φ：

32mm，38mm，44mm三种规格；

高度尺寸L：

26mm，28mm，32mm三种规格；

缓冲垫颜色：

红色、黄色、蓝色三种。

本次生产任务对外径为44mm、高度为32mm的联轴器，根据缓冲垫颜色进行分选装箱。

生产线中有两台触摸屏，一台触摸屏用于系统总控和各单元模块的状态监控，该触摸屏在后续描述中称为总控屏；另外一台用于系统订单参数设置和运行过程的数据监控，在后续描述中称为监控屏。

系统上电后，总控屏界面如上图所示，按下【启动】按键，系统开始运行，总控屏界面对各模块运行状态进行追踪显示，即哪个模块处于运行状态，屏上相应模块的工作指示灯绿色显示，否则为红色。

如果生产过程中出现紧急状态，总控屏的【停止】和【急停】按键均可停止生产线的运行，【停止】按键复位后需重新设置生产相关参数，【急停】按键复位后可继续当前生产过程。

总控屏启动后，通过监控屏进行两种产品每件数量设置及总包装件数设置，设置完成后可按下【开始检测分选】按键启动系统运行，【急停】按键的功能与总控屏相同。

1、供料

已经生产好的各种规格联轴器（大小直径三种、高度三种、颜色三种）按3行3列随机存放在托盘里。

当直角坐标机械手将托盘里工件全部搬运完后，由人工手动放入下一盘工件重新供料。

2、直角坐标机械手搬运

系统启动后，直角坐标机械手下降按从上至下、从左至右的顺序依次将托盘中的工件搬运到检测输送带上。

3、检测皮带输送机检测

直角坐标机械手将工件搬运至检测输送带上B位置传感器检测到工件后，带输送机中速正转将工件运送至位置1停止，位置1传感器对工件进行直径的检测，当工件直径满足要求时，运送带中速运行将工件运送至位置2停止，位置2处的传感器对工件进行高度检测，若工件满足高度要求，则运送带高速运行将工件运送至位置3光纤传感顺处停止。

若工件直径不满足要求，则由3处推料气缸将工件推至料槽1，若工件直径满足要求而高度不满足要求，则由2处推料气缸将工件推至料槽2。

工件被推入料槽后，直角坐标机械手重新进行搬运。

检测传送带各位置示意图如下图3所示。

直角坐标机械手搬运

当工件运送至位置3处后，步进驱动器工作，工业机械手工作，将工件从检测皮带输送带位置3处将工件抓取至分选输送带上D位置。

4、分选输送带工件分选

分选输送带D处传感器检测到工件后，分选输送带高速启动，将工件运送至输送带位置4处停止，若工件为红色，则该处传感器为ON，同时位置4处推料气缸动作将工件推入1库，若不是红色工件，则运送带继续中速运行，将工件运送至位置5处停止，若为黄色，则位置5处传感器为ON，同时位置5处推料气缸动作将工件推入2库，若工件不是黄色（必为蓝色），则运送带高速运行，将工件运送至位置6处，同时位置6处推料气缸动作将工件推入3库。

分选输送带位置示意图如图4所示。

图4分选输送带位置示意图

5、工件包装

当1库或2库工件满足箱数量要求时，系统暂停进行包装，5S后，工业机械手继续启动重新进行检测分选。

由于工件随机输送，当1库或2库有1个完成所有箱数分拣时，系统停止工作。

6、设备的停止

（1）自动停止：

当1库或2库完成所有箱数包装后，系统自动停止在初始位置。

（2）手动停止：

按下触摸屏1【停止】按钮时，应在完成当前工件的分拣和加工处理后，设备停止在初始位置，触摸屏上的“停止指示灯”变为红色闪亮。

此时计数无需清零，待重新按【启动】按钮后，触摸屏上的停止指示灯熄灭，设备接着未完成的要求继续工作即可。

（3）急停：

按下QS急停按钮（或触模屏1【急停】按钮或触摸屏2【急停】按钮）时，设备立即停止，蜂鸣器叫5秒停止，触摸屏1上的“设备状态指示灯”红色点亮。

等松开QS按钮时，系统继续运行，指示灯熄灭。