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机电一体化项目技术文件

第44届世界技能大赛泰安市选拔赛

机电一体化项目

技

术

文

件

第44届世界技能大赛泰安市选拔赛组委会

2016年3月1日

2016年第44届世界技能大赛泰安市选拔赛

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、编程等技能于一体。

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5.5小时；

（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，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：

专业技术规范评分；

第三步：

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）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。

（3）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-A3）

65

65

A1

PLC运行

35

A2

机械组装

15

A3

电气布线

15

B

专业技术规范

20

20

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，竞赛设备选用市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（送料单元、加工检测单元、搬运单元、装配单元、分类存储单元），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送料检测单元的组成，功能：

1）送料检测单元组成：

料仓装置、送料推出气缸、推料气缸、电磁阀及气动元件、光电传感器、光纤传感器、电感传感器。

2）送料检测单元功能：

料仓里的工件供给的模块站，是整个系统的第一个单元，也是整个工作中最基础的模块。

供料工作单元的主要作用是为加工过程提供加工工件。

供料过程中，供料气缸从料仓中推出工件，推料气缸推出工件。

供料单元有三种传感器，可检测区分材质，供后面单元分类操作。

5.1.2加工检测单元组成、功能

1）加工检测单元组成：

四工位转盘、模拟钻头装置、钳位气缸、深度检测装置、传感器、电磁阀及气动元件、3相380V交流电机、并励直流电机、蜗轮蜗杆减速机、电磁离合器、I/O转接板、DP25连接线

2）加工检测单元功能：

传感器感应到转盘内有工件之后，转盘旋转90°把工件送到相应的加工位置上。

钻孔加工工件内径，然后转盘旋转工件90°到达下一个模块，这一模块利用深度检测气缸检测工件内径是否钻孔钻孔且合格，如果气缸前进到底说明加工正常，否则是次品。

5.1.3搬运单元组成、功能

1）搬运单元组成：

气动手指、Z向伸缩气缸、Y向提升气缸、旋转气缸、X向伺服电机、同步带传动机构、限位保护开关、原点传感器、电磁阀及气动元件、I/O转接板、DP25连接线

2）搬运单元功能：

上一站合格工件到位，伸缩气缸、提升气缸、旋转气缸相互配合，测工件到位后，由传送机构传送到位。

当工件到位时，X轴伺服电机启动，同步带传送机构带动机械手移动，摆缸旋转到位，Y轴提升气缸带动机械手上升到位，Z轴伸缩气缸伸出，气动手指夹紧工件，Z轴伸缩气缸缩回，Y轴提升气缸缩回，旋转气缸回位，X轴伺服电机启动，同步带带动工件到位，Y轴提升气缸上升，Z轴伸缩气缸伸出，，气动手指松开工件，工件到位后，Z轴伸缩气缸缩回，Y轴提升气缸缩回，旋转气缸回位，X轴及系统回到初始位置。

5.1.4装配单元组成、功能

1）装配单元组成：

配件料筒、装配台、顶料气缸、拖料气缸、光电传感器、电磁阀及气动元件。

2）装配单元功能：

将搬运单元传送来的工件进行装配成形后，搬运到分类存储单元。

当放料口有工件，拖料气缸将工件拖回装配位，装配位中的顶料气缸缩回（装配盖落下），完成装配动作后，拖料气缸将装配完成的工件推出，等待搬运单元搬运。

5.1.5分类存储单元组成、功能

1）分类存储单元组成：

X向滚珠丝杆、Y向滚珠丝杠、联轴器、3×4仓库架、气动手指、X向步进电机、Y向步进电机、限位保护开关、原点传感器、电磁阀及气动元件、I/O转接板、DP25连接线

2）分类存储单元功能：

把不同的工件经过检测，分类放置。

可检测材质，颜色等。

按列分类法：

（可随意设定）我们举例第一列放金属工件，第二列放红色工件，第三列放黑色工件工件入库原则从下到上，从左至右。

下面以黑色工件为例举。

当上一站工件装配完成后，Z轴气缸伸出，气手爪夹紧，夹住工件后，Z轴气缸缩回，X轴步进电机传送到相应位置停止，Y轴步进电机带动滚轴丝杠上升到位，Z轴气缸伸出，气手爪松开，Z轴气缸缩回，Y轴步进电机下降回初始状态。

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

机电一体化赛场每场器材清单（每场提供3台设备）

序号

名称

主要电器元件及规格

数量

备注

1

冷压端头

叉型SV1-3

9×50个

2

针型OT0.5-8

9×300个

3

针型OT2.5-8

9×30个

4

异型管

1.0mm2

9×5米

用于导线连接端子编号的异型管

5

扎带

M3×150mm

9×300根

黑色、白色各150

6

气管

透明灰色

9×20米

φ4

7

气管

透明蓝色

9×20米

φ4

8

计算机

CPU频率≥1.0GHz；内存≥512Mby；硬盘容量≥40G；操作平台Win2000或WinXP；安装包括三菱和西门子PLC的编程软件；显示器尺寸≥14吋。

放置计算机主机和显示器的电脑推车。

9×2台

1.三菱PLC的编程软件：

①FXGP-Win-C

②GXDeveloperVers:

on8.34L

2.西门子PLC编程软件：

V4.0STEP7micrwinSP5

3、触摸屏编程软件EV5000

4、PDF阅读器AdobeReader

5、OFFICE办公软件套件

9

计算器

1

整个赛场用

10

印泥

1

整个赛场用

11

演草纸

A4纸

若干

12

数字示波器

1

5.3参赛选手的工具

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

选手自备工具清单

序号

名称

型号/规格

单位

数量

备注

1

工具箱

1

个

2

内六角扳手

9件套

1

套

3

活口扳手

小号

1

把

4

尖嘴钳

160mm

1

把

5

斜口钳

160mm

1

把

6

剥线钳

常规

1

把

7

十字螺丝刀

3寸

1

把

8

一字螺丝刀

3寸

1

把

9

十字螺丝刀

3×75mm

1

把

10

一字螺丝刀

3×75mm

1

把

11

钟表螺丝刀套件

1

套

12

电烙铁

35W

1

把

13

焊锡

2

米

14

卷尺

3米

1

把

15

橡胶榔头

小号

1

个

16

电工胶布

1

卷

17

记号笔

1

只

18

剪刀

中号

1

把

19

万用表

数字

1

个

20

书写、绘图工具

圆珠笔或签字笔（禁止使用红色圆珠笔和签字笔）、HB和B型铅笔、三角尺（禁止带丁字尺）等。

1

套

21

劳保用品

绝缘鞋等

1

套

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届世界技能大赛泰安市选拔赛组委会

2016年3月1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。