机电一体化项目技术文件.docx
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机电一体化项目技术文件
第44届世界技能大赛山东省选拔赛
机电一体化项目
技
术
文
件
第44届世界技能大赛山东省选拔赛组委会
目录
1.机电一体化竞赛项目技术描述3
2.专家组、裁判员和选手5
3.竞赛命题要求6
4.竞赛评判方法6
5.竞赛的基础设施9
6.赛场安全17
7.裁判员工作内容18
8.选手的工作内容19
9.开放赛场20
10.绿色环保21
附件：
安全与健康条例22
2016年第44届世界技能大赛山东省选拔赛
机电一体化项目技术文件
1.机电一体化竞赛项目技术描述
1.1机电一体化技术涉及机械、电子、气动和计算机技术。
集机械、气压工程、数控系统、编程、机器人技术及系统开发等技能于一体。
机电一体化技术人员能满足自动化行业的各种需求，能搭建工业自动化系统，能够设计、制造、维护和修理自动化设备及对设备控制系统编程。
1.2竞赛的能力要求：
1.2.1参赛者应该能够进行机电一体化系统的开发；
1.2.2参赛者应该能够根据既定需求设计系统；
1.2.3参赛者应该能够按照要求组装机器；
1.2.4参赛者应该能够正确连接电线及管路；
1.2.5参赛者应该能够安装并设置机械、电气及传感装置并对其做必要的调整；
1.2.6参赛者应该能够根据现行标准及要求，利用辅助设备和PLC对机器进行试运行。
1.3工业控制器的要求：
1.3.1参赛者应该能够将PLC与机电一体化系统进行连接；
1.3.2参赛者应该能够为PLC做必要的配置；
1.3.3参赛者应该能够根据要求配置PLC，并配置相关控制电路使之能正确运行；
1.3.4参赛者应该能够编写机器控制程序，并通过软件直观地展现运作流程及运行状态；
1.3.5参赛者应该能够对PLC编程，包括数字和模拟信号处理,工业现场总线；
1.3.6现场设备提供西门子SMART-200系列PLC，采用以太网通信，信号逻辑为PNP型，输出类型为继电器型，有一套PLC控制器带电压型模拟量控制，模拟量点数不少于2AI和1AO；
PLC控制器可以由各参赛队自带（类型不限，报名时需将自带PLC型号上报，不报则视为使用赛场提供设备），数量为两套，每套PLC控制器数字量点数不少于16DI和16DO，其中至少有一套PLC控制器必须带电压型模拟量控制，模拟量点数不少于2AI和1AO。
PLC控制器输入输出电压必须满足DC24V；
竞赛设备所用电压为DC24V，传感器类型均为PNP，如果PLC只接收NPN类型信号，必须在赛前完成改装；
PLC控制器要求具有可互相进行总线通讯的功能，总线通讯方式取决于各自PLC的类型；
参赛队需自带正确的编程电缆及通讯电缆；
1.3.7现场设备提供昆仑通泰MCGS7062K系列触摸屏，采用串口通信。
选手可以自带触摸屏（类型不限，报名时需将自带触摸屏型号上报，不报则视为使用赛场提供设备）。
1.4回路设计要求：
1.4.1参赛者应该能够运用现代软件工具设计以上气动、电气线路；
1.4.2参赛者应该能够采用分析性方法检测机电系统的各种故障；
1.4.3参赛者应该能够在短时间内修理零部件，熟练、快速地处理各种故障；
1.4.4参赛者应该能够优化不同组件组成的机电系统；
1.4.5参赛者应该具备相关理论知识。
2.专家组、裁判员和选手
2.1技术专家组
技术专家组由大赛组委会遴选确认，竞赛的技术工作由技术专家组负责。
专家组长承担裁判长工作职责。
专家组成员可承担副裁判长工作职责，协助裁判长做好安全监督、数据录入、竞赛保密等技术工作。
技术专家组对于竞赛的所有技术问题具有最终解释权和决定权。
2.2裁判员
裁判员的条件及要求
（1）思想品德优秀，身体健康；
（2）具有相关专业技师以上职业资格或高级以上专业技术职务，且在行业内具有一定的影响力；
（3）裁判员应具有省级以上职业技能竞赛的命题及裁判工作经历；
（4）裁判员应能够借助工具读懂本专业的英文资料。
2.3选手
选手条件及要求
（1）1993年1月1日以后出生的人员（选手年龄在下一届WorldSkills比赛当日小于25周岁）；
（2）思想品德优秀，身心健康；
（3）具备扎实的基本功和相应的技能水平，具有较强的学习领悟能力、良好的身体素质、心理素质及应变能力等的综合素质，有一定英语基础并且能看懂简单英文技术资料；
（4）选手身体条件应能够适应机电一体化项目的操作要求，男、女选手裸眼视力或矫正视力应达到正常标准。
选手不宜留长发和长指甲，并具有长时间、高强度站立工作的能力；
（5）本项目为团队比赛，每个参赛团队的人数规定为2人。
3.竞赛命题要求
3.1命题要素
（1）选拔赛应包至少含2个任务，考试时长8小时（其中包括维修和优化任务）；
（2）命题要素包括：
命题内容、命题类型、命题结构、评分标准；
（3）命题内容包括：
机械、电子、气动技术、计算机技术等领域及选手的能力要求所涉及的内容；
（4）命题类型：
指以实际操作为主；
（5）评分标准：
指评分表细则，要求客观、诚实、公平、公正进行评判。
3.2样题在赛前一个月内公布。
4.竞赛评判方法
4.1题目评价指标组成
评价指标由：
PLC功能评分，仿真盒评分，专业技术规范评分，时间评分组成。
4.2测试项目评估标准
（1）机械装配（组装任务完成后，参赛者在设备上的机械尺寸必须与图纸所给定的尺寸一致）；
（2）必须按照给定的I/O表进行I/O配线；
（3）测评中时间分一项所占分值不得超过总分值的20%；
（4）机械设备组装、电气设备安装、生产线调试运行必须符合“专业技术规范”及“安全规范”。
4.3成绩评判方式
4.3.1评判流程
第一步：
PLC功能评分；
第二步：
仿真盒评分；
第三步：
专业技术规范评分；
第四步：
时间评分。
4.3.2评判方法
评判时，每一评判小组至少有3人组成，负责下达操作指令、监督选手操作、查看测试结果并且记录选手成绩。
（1）PLC功能评分方法：
选手连接PLC与比赛设备，打开电源、气源，做好评分准备。
选手根据裁判要求操作控制面板及填充加工工件。
根据设备运行情况，与评分表进行比较，裁判判定是否得分。
（2）仿真盒评分方法：
选手连接仿真盒与比赛设备，打开电源、气源，做好评分准备。
选手根据裁判要求操作仿真盒及触发传感器及填充工件。
根据仿真盒信号显示情况与评分表进行比较，裁判判定是否得分。
（3）专业技术规范评分方法：
选手被要求旁观整个评分过程。
裁判根据“专业技术规范”内容，逐项逐个检查设备在组装和接线和操作过程中的规范性，判定是否得分。
（4）时间评分方法：
计时裁判用秒表记录选手完成当前任务所需要的时间。
当仿真盒操作与PLC功能成绩为满分，专业技术规范扣分小于等于当前任务规定分值时，才可以计算时间成绩。
时间分计算方法：
时间成绩=（Tx–Ta）*M/（Tx-Tn）。
Tx表示最长完成时间、Ta表示实际完成时间、Tn表示最短完成时间、M为当前任务时间分值。
4.4成绩计算
实际操作竞赛包括两个任务，两个任务的满分为100分，两个任务的竞赛总成绩作为参赛队竞赛总成绩和名次排序的依据。
4.5题目中的配分比例
本项确定评测标准和分数（客观分），采用100分制评分，配分比例见表-1。
表-1
阶段
评分内容
分数
主观分（如果可行）
客观分
合计
A
功能（包括A1-A4）
70
70
A1
PLC运行
30
A2
仿真盒操作
20
A3
机械组装
10
A4
电气布线
10
B
专业技术规范
15
15
C
时间
10
10
D
安全操作规范
5
5
总分
100
100
5.竞赛的基础设施
5.1设备和软件
为了体现竞赛的普适性和公平性，竞赛设备选用省内技工院校实训设备适用范围广并符合世界技能大赛标准及要求的机电一体化实训系统。
已知设备为生产线标准单元（供料单元、搬运单元、装配单元、机器人码垛单元），其相关设备组成、功能、模块及技术参数参考如下内容。
未知模块的功能及技术参数在比赛期间提供相关电子或纸质版文件。
5.1.1供料单元的组成，功能，模块及技术参数：
1）供料单元组成：
钣金台体、铝合金底板、操作面板、PLC控制板、供料模块、转换模块、IO接线端子、过滤调压组件、微型开关、磁感应传感器、电磁阀组、仿真盒等。
2）供料单元功能：
供料工作单元的主要作用是为加工过程逐一提供加工工件。
在管状料仓中最多可存放8个工件。
供料过程中，双作用气缸从料仓中逐一推出工件，接着转换模块上的真空吸盘将工件吸起，转换模块的转臂在旋转缸的驱动下将工件移至下一个工作站的相应位置。
其中转换模块在系统中作为气动提取装置使用。
通过真空吸盘吸起加工工件，旋转气缸可将工件在0°到180°范围内旋转。
使用传感器来进行终端位置的检测。
3）供料单元技术参数：
-工作压力600kPa（6bar）
-操作电压24VDC
-7个数字量输入
-5个数字量输出
5.1.2电操作手搬运单元组成、功能、模块及技术参数
1）电操作手单元组成：
电缸、双轴气缸、气动手爪、直流电机及控制器、接线端子、电感传感器、电磁阀组等。
2）电操作手单元功能：
电操作手单元配备一个柔性的二轴手爪。
漫射传感器检测到托盘上的工件后，气动手爪抓起工件，手爪上的光电传感器检测“黑色“或“非黑色”工件。
工件放置到不同的料仓内。
如与其它单元组合，工件传输到下一单元。
手爪模块为本单元的主要功能模块，通用的2轴抓取设备，实现“抓和放“的任务。
轴的行程，斜度，限位开关和安装位置都可调。
3）电操作手单元技术参数
操作气压400KPa（4bar）
操作电压24VDC
8位数字量输入
7位数字量输出
1路模拟量输出
5.1.3装配单元组成、功能、模块及技术参数
1）装配单元组成：
双轴气缸、真空吸盘、直流电机及控制器、接线端子、电感传感器、光纤传感器、电磁阀组等。
2）装配单元功能：
料盖缓冲单元进行连续缓冲操作，当工件运行至本站后，传感器对工件进行识别，识别以后料该缓冲站将对应该盖子通过真空吸盘抓取进行装配。
装配完成后，使用模拟量传感器对装配结果检测，检测完成后工件传输到下一单元。
料盖缓冲模块，通过两条皮带正反转实现料盖的循环检测，实现对应料块的材质颜色的匹配。
皮带正反转和速度可调。
真空吸盘模块，通过真空吸盘，将盖子吸取盖到对应的料块上，完成装配动作。
3）装配单元技术参数
操作气压400KPa（4bar）
操作电压24VDC
14位数字量输入
9位数字量输出
1路模拟量输入
5.1.4机器人码垛单元组成、功能、模块及技术参数
1）机器人码垛单元组成：
ABB工业机器人IRB120、接线端子、气动机械手、电磁阀组等。
2）机器人码垛单元功能：
料块传输到本站后，工业机器人根据料块的不同颜色和材质，将料块分别码放在不同的区域。
3）机器人码垛单元技术参数
操作气压400KPa（4bar）
操作电压24VDC
12位数字量输入
9位数字量输出
5.1.5附加元件介绍
1）操作面板功能:
包括启动按钮、停止按钮、复位按钮、急停按钮等。
2）24VDC3A稳压电源。
3）触摸屏采用7寸彩色触摸屏进行设备的组态画面的调试。
竞赛操作平台见下图:
图竞赛操作平台
5.2硬件设备要求
赛场每个比赛工位所需硬件设备见表-2：
表-2
序号
名称
规格
数量
备注
1
比赛设备
1套
包含样题中涉及硬件
2
工作台
2张
3
座椅
2把
4
垃圾桶
1个
5
接线板
4-3P
2个
5米长
6
电气控制箱
输出最小5A，220V交流电
1个
带漏电保护开关及两个3P插座
7
导线
单根多股/铜芯/塑料绝/0.75mm2
若干
米
8
气管
Φ6、Φ4
若干
米
9
扎带
2.5-150
若干
根
10
冷压端子
0.25-6
若干
个
11
线夹子
用于管线固定
若干
个
12
截止阀
HE-3-QS-6
1个
6mm气源快插接口
注：
每一个比赛工位电源都已连通。
至少6mm直径的气管已经布置到每一个比赛工位且气源压力在0.6-1Mpa。
比赛设备包括工业自动化、机电设备所涉及的机械结构、机构，机械零部件；气动元件、器件；电气元件、器件、工业机器人、数控机床等，并尽量参考国际技能大赛比赛专用设备。
5.3现场设施工工具清单见表-3
表-3
序号
名称
规格
数量
备注
1
叉车
载重不小于3000KG
1
装卸货物
2
地牛
载重不小于1000KG
2
3
小推车
载重不小于100KG
1
4
赛场时钟
具有时、分、秒、毫秒
1
5
计时秒表
能同时记录2个以上
若干
取决于参赛队数量
6
彩色打印机
1
快速打印
7
打印纸
1
非再生纸
8
水笔
若干
取决于参赛队数量
9
订书机及钉
1
装订试卷
10
评分夹
若干
取决于参赛队数量
11
文件柜
1
用于存放档案
12
5米线防护栏
若干
包围赛场
13
安全标志
若干
14
灭火器
1
15
口哨
1
16
饮水机
1
17
桶装水
若干
18
讨论区工作台
若干
取决于参赛队数量
19
讨论区座椅
若干
取决于参赛队数量
5.4参赛选手的工具
竞赛工具、仪器由各参赛队自行准备。
竞赛工具、仪器见表-4，以作参考。
表-4竞赛工具、仪器
序号
名称
型号/规格
单位
数量
1
工具箱
1
个
2
内六角扳手
1.5mm～10mm
1
套
3
外六角扳手（套筒）
6mm,7mm,8mm,9mm,10mm,19mm
1
套
4
活动扳手
19.3mm
1
把
5
气管钳
80×25×28
1
把
6
尖嘴钳
160mm
1
把
7
剥线钳
剥线范围:
直径0.2～6mm的单股电线
1
把
8
压线钳
压接范围：
0.25～2.5mm2
1
把
9
水口钳
6寸/152mm
1
把
10
一字螺丝刀
2.5×75mm
1
把
11
十字螺丝刀
0#3x75mm
1
把
12
一字螺丝刀
6.5×40mm
1
把
13
钢板尺
20cm
1
把
14
橡胶榔头
小号
1
个
15
电工胶布
1
卷
16
剪刀
中号
1
把
17
万用表
数字
1
个
18
书写工具
钢笔或水笔/HB铅笔/三角尺/橡皮/铅笔刀
1
套
19
锯子
框锯/板锯，细锯齿
1
套
20
锉刀
整形锉
1
把
6.赛场安全
6.1选手防护装备
参赛选手必须按照规定穿戴防护装备，见表-5，违规者不得参赛；
表-5机电一体化选手必备的防护装备
防护项目
图示
说明
眼睛的防护
1.防溅入
2.带近视镜也必须佩戴
足部的防护
防滑、防砸、防穿刺
工作服
1、必须是长裤
2、防护服必须紧身不松垮，达到三紧要求
3、女生必须带工作帽、长发不得外露
4、工作服不得含有学校信息
6.2选手禁止携带易燃易爆物品，见表-6所示，违规者不得参赛；
表-6选手禁带的物品
有害物品
图示
说明
防锈清洗剂
禁止携带，赛场统一提供
酒精
严
禁携带
汽油
严
禁携带
有毒有害物
严
禁携带
6.3赛场必须留有安全通道。
竞赛前必须明确告诉选手和裁判员安全通道和安全门位置。
赛场必须配备灭火设备，并置于显著位置。
赛场应具备良好的通风、照明和操作空间的条件。
做好竞赛安全、健康和公共卫生及突发事件预防与应急处理等工作；
6.4赛场必须配备医护人员和必须的药品；
6.5详细安全条例请参考附件：
2015年第43届世界技能大赛（巴西圣保罗）安全与健康条例的相关内容。
7.裁判员工作内容
7.1裁判员应服从裁判长的管理，裁判员的工作由裁判长指派决定；
7.2裁判员在工作期间不得使用手机、照相机、录像机等设备；
7.3现场执裁的裁判员负责检查选手携带的物品。
违规物品一律清出赛场；比赛结束后裁判员要命令选手停止操作；监督选手交回试题、U盘和评分表；
7.4比赛期间，除裁判长外任何人员不得主动接近选手及其工作区域，不许主动与选手接触与交流，除非选手举手示意裁判长解决比赛中出现的问题；
7.5检查选手所带工具：
按照比赛携带工具要求严格执行，仔细检查每一个参赛队所带工具是否符合要求；
7.6记录选手比赛时间：
包括记录选手比赛期间发生的事件，如：
元件损坏等。
8.选手的工作内容
8.1选手在熟悉设备前通过抽签决定竞赛顺序和比赛用设备；
8.2比赛前需保证两名选手有不少于1小时在各自比赛设备上进行熟悉设备，检查自己所带工具；
8.3每位选手需各自配备一台编程设备或电脑，在比赛日内，一律不准带离比赛工位；
8.4比赛期间根据比赛任务要求完成生产线的组装、编程、调试、故障维护、设备优化；
8.5选手禁止将移动电话带入比赛工位；
8.6在比赛期间不得使用手机、照相机、录像机等设备；不得携带和使用自带的任何存储设备；
8.7选手在拿到竞赛试题后，有15分钟的时间可与来自本地区的裁判员在竞赛现场讨论区交流。
正式比赛期间，禁止与来自本地区的裁判员或相关人员交流，除裁判长同意例外;
8.8除裁判长外任何人员不得主动接近选手及其工作区域，选手有问题只能向裁判长反映；
8.9比赛结束哨声响起以后，选手应执行完当前语句后立即停止工作；走出自己的工作区域，把试题、评分表、U盘交给计时裁判；
8.10未经裁判长允许，选手不得拖延比赛时间；
8.11参赛选手只允许在自己的比赛场地工作；
8.12参赛选手只允许使用自己的器材与工具，除裁判长同意才可向他人借用；
8.13请参赛选手在完成自己比赛题目后，即刻退至现场讨论区；
8.14在比赛期间参赛选手不准离开比赛场地，如果有特殊重要原因，必须通知计时裁判；
8.15参赛选手不允许使用任何事先准备好的PLC程序；
8.16参赛选手禁止将食物带入比赛工位；
8.17违规选手将被罚去10分-20分、不得进入前10名、直至取消竞赛资格。
9.开放赛场
9.1比赛承办方应在不影响选手比赛和裁判员工作的前提下提供开放式场地供参观者观摩；
9.2比赛承办方应提供开放式的检测场地。
允许参观者观摩检测过程；
9.3比赛承办方应为赞助商提供宣传其企业和产品的空间和场地；
9.4比赛承办方应积极做好竞赛的宣传工作。
10.绿色环保
10.1竞赛任何工作都不应该破坏赛场内外和周边环境。
赛场内禁止吸烟；
10.2提倡绿色制造的理念。
可循环利用的材料应分类处理和收集。
第44届世界技能大赛山东省选拔赛组委会
2016年1月26日
附件：
安全与健康条例
1.每个选手都对自己的安全与健康负责。
2.每个选手必须保持自己的工作区域内场地、材料和设备的清洁。
3.使用安全眼镜，当您使用任何手动或电动工具打造芯片、污垢、灰尘或碎片时可能会损伤眼睛。
4.在工作中当噪音超过85分贝时，必须注意保护耳朵。
5.随身穿带工作服和安全鞋。
6.仅使用符合国际标准的工具。
7.在开始之前，你首先要要求裁判进行安全检查。
8.禁止带电进行调试工作。
9.所有修改必须在停机状态下进行。
10.在进行任何安装或维修工作前，必须确认设备处于停止状态。
11.禁止在比赛场馆吸烟。
12.参赛者必须确保工具和手的清洁。
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