四川機電一體化技能比賽試卷2

1、 第三屆全國技工院校技能大賽四川省選拔賽 機電一體化項目技能比賽試卷 (2010年9月12日，比賽時間240分鐘) 815l型自動化生產線系統(tǒng)軟件設計、調試與優(yōu)化任務書第三屆全國技工院校技能大賽四川省選拔賽組委會中國成都2010年9月設備組成及工作情況描述 815l型自動化生產線是機電一體化設備組成的系統(tǒng)，由環(huán)形傳輸分揀單元（含上料單元）、四軸四自由度機器人搬運單元、恒速加工轉臺單元、工件裝配單元、立體倉庫單元、人機界面模塊部分組成。此系統(tǒng)能實現(xiàn)自動上料，工件的傳輸與分揀，工件在上料位、加工位、裝配位及倉儲位等位置的自動搬運（并能在工件搬運過程中將工件翻面），工件的模擬鉆孔加工，根據(jù)要求將小配

2、件裝配到大工件內，成品的分類存放。設備總體結構如圖一及表一所示：圖一編號名稱編號名稱編號名稱編號名稱控制模塊安放區(qū)環(huán)形傳輸分揀單元立體倉庫單元雙工位電腦臺工具及元件抽屜機器人搬運單元人機界面模塊四工位實訓臺電子調試臺恒速加工轉臺單元計算機系統(tǒng)帶剎車萬向輪示波器工件裝配單元鍵盤抽屜表一一、 設備各功能單元描述1、 環(huán)形傳輸分揀單元（含上料單元）序號項目名稱規(guī)格/內容圖片1功能通過上料單元將存儲的載體物料安放到傳送帶上，通過變頻器帶動環(huán)形輸送帶多速運行，并且可以對物料進行分類與篩選，再將目標物料送出傳送帶。2結構組成環(huán)形輸送帶、垂直儲料裝置、物料固定裝置、物料分揀裝置、分揀安裝板、傳感器固定架、分

3、類料筒、物料升舉裝置3電氣元件三相異步電動機、電磁閥及氣動元件、電容傳感器、電感傳感器、色標傳感器、光電反射傳感器、光電編碼器4傳送帶總長1220mm5裝配工件3種 金屬（大）、白（大）、藍（大）正反面檢測到位傳感器出料傳感器旋轉編碼器氣動電磁閥組推桿氣缸a推桿氣缸b上料氣缸頂料氣缸色標傳感器材質傳感器正反面檢測傳感器送料升降氣缸送料臺傳感器接口單元j7驅動接口t1光纖放大器出料傳感器送料氣缸表二圖二、環(huán)形傳輸分揀單元元件位置圖2、機器人搬運單元序號項目名稱規(guī)格/內容圖片1功能通過可行走的四自由度機器人，完成工件由上料位、加工位、裝配位及倉儲位等位置的搬運工作。2結構組成直線導軌、同步帶、同步

4、輪、機器人底座、機器人主體、傳感器安裝板、抓手氣缸、旋轉氣缸3電氣元件步進電機、直流電機、電磁閥及氣動元件、電容傳感器、微動開關4工作半徑210mm5行走范圍1020mm6機器人負荷0.2kg7運動部件5軸 手腕旋轉、手腕水平、手臂升降、手臂旋轉、左右行走、抓手松緊。行走原點傳感器減速點傳感器機器人底座機器人手腕機器人手抓機器人手臂極限位傳感器行走驅動步進電機接口單元j9電磁閥組光軸導軌驅動同步帶表三 圖三、機器人搬運單元元件位置圖3、恒速加工轉臺單元序號項目名稱規(guī)格/內容圖片1功能檢測到機器人搬運的物料信號后，啟動雙閉環(huán)直流控制系統(tǒng)，根據(jù)物料性質選擇不同的轉速，將工件恒速地送到主軸加工區(qū)進行

5、模擬鉆孔加工。2結構組成四工位轉盤、蝸桿減速箱、聯(lián)軸器、轉頭支撐桿、轉頭裝置、防護外殼、電機支撐架、線路板安裝裝置3電氣元件直流勵磁電機、光電編碼器、電容式傳感器、電磁閥及氣動元件、接口線路板、電磁離合器、轉頭電機4轉盤容量4工件5電機功率40w6反饋方式光電編碼器表四鉆頭升降氣缸直流電動機旋轉編碼器蝸桿減速箱四工位轉臺電磁離合器虎鉗氣缸轉臺定位傳感器物料到料傳感器電磁閥組接口單元j8模擬鉆頭圖四、恒速加工轉臺單元元件位置圖.4、工件裝配單元序號項目名稱規(guī)格/內容圖片1功能根據(jù)要求選擇黑色或白色小配件裝配在大工件上2結構組成配件料筒、裝配臺、裝配手臂、移動平臺、推料氣缸、移動氣缸、螺旋式旋轉氣

6、缸、氣動吸盤、真空發(fā)生器3電氣元件光電傳感器、光電編碼器、磁性開關、電磁閥及氣動元件、接口線路板5裝配工件2種 黑（小）、白（小）物料臺傳感器裝配氣缸吸盤推料氣缸電磁閥組接口單元j11工件選擇氣缸表五圖五、工件裝配單元元件位置圖5、立體倉庫單元序號項目名稱規(guī)格/內容圖片1功能將裝配好的工件進行分類存放2結構組成x軸滾珠絲桿、y軸滾珠絲桿、聯(lián)軸器、出入料臺、3行4列倉庫架、電機安裝架、傳感器安裝架、z軸垂直移動機構3電氣元件光電傳感器、伺服電機、磁性開關、電磁閥及氣動元件、接口線路板表六z軸伺服電機x軸伺服電機下限位傳感器垂直方向原點傳感器上限位傳感器右限位傳感器入庫氣缸成品檢驗傳感器堆垛機手抓

7、倉庫架體電磁閥組驅動接口板t3水平原點傳感器右限位傳感器接口單元j12入庫臺傳感器圖六、立體倉庫單元元件位置圖二、 工程任務描述因工廠準備生產某一新型產品，所以必須設計出滿足此產品加工要求的系統(tǒng)軟件，并通過聯(lián)機調試，使系統(tǒng)程序得以優(yōu)化。系統(tǒng)功能具體要求如下：系統(tǒng)啟動運行前，各單元的運動部件必須停放在初始位置上系統(tǒng)才能啟動。各單元的運動部件初始位置為：環(huán)形傳送帶單元上料推桿、頂料桿、送料推桿、升降臺頂料桿都處于收回狀態(tài)，帶動傳送帶的電機處于靜止狀態(tài)。 機器人搬運單元機器人抓手處于張開狀態(tài)，機器人手臂處于上擺限位，直行步進電機原點設在左限位傳感器位置、旋轉步進電機原點設在左限位位置。恒速加工轉臺單

8、元鉆頭升降桿在上升限位，虎鉗在收回狀態(tài)，離合器斷開，直流電機處于靜止狀態(tài)。工件裝配單元配件推桿在收回狀態(tài)，配件旋轉臂在右限位，左料筒處于左限位退回狀態(tài)。 倉庫單元堆垛機x軸處于x軸原點傳感器位置，堆垛機z軸處于z軸原點傳感器位置，入倉推桿處于退回狀態(tài)，抓手張開。按下人機界面“系統(tǒng)復位按鈕”，各單元運動部件回到以上初始位置。按下人機界面“啟動按鈕”后，驅動環(huán)形皮帶的電機開始以25h正轉。在環(huán)形皮帶正轉（順時針方向）時，上料機構間隔一定時間送出一個大工件（皮帶上已有5個工件時，應暫停上料），應保證前后相鄰工件中心間距約為60mm100mm（可通過人機界面調整此間距）。當上料單元缺料則人機界面顯示一

9、紅色指示燈并以5hz頻率閃爍，缺料超過10s（可通過人機界面調整此時間）后若環(huán)形皮帶上已無工件則環(huán)形皮帶停止。系統(tǒng)應控制環(huán)形傳輸分揀單元的推料氣缸a和推料氣缸b交替將藍色工件（廢料）推入各氣缸對應的廢料筒（奇數(shù)次送上皮帶的藍色工件推入a,偶數(shù)次送上皮帶的藍色工件推入b）。當送料臺空時，將符合要求的工件送出；送料臺上有工件或未處于等待位時，環(huán)形傳輸分揀單元應停止等待。送出到送料臺的工件應符合金屬工件-白色工件-金屬工件的交叉送出順序（奇數(shù)次送出金屬工件，偶數(shù)次送出白色工件），不滿足順序的工件暫時停留在環(huán)形皮帶上，等待系統(tǒng)通過對環(huán)形皮帶正反轉（電機反轉頻率35hz）的靈活控制使離送料臺最近的符合順

10、序的工件移動最短距離到達送料臺，送料氣缸再將其送出。送料臺傳感器檢測到工件送出到位時，升降氣缸提升到位，機器人搬運單元將工件搬運（對于放反的工件應使其翻轉）到恒速加工轉臺單元進行模擬鉆孔，加工3s后，再將工件搬運到工件裝配單元進行裝配。要求金屬大工件內配黑色小工件，白色大工件內配白色小工件。裝配好的產品由機器人搬運到倉庫等待入庫。從送料臺到倉庫的生產流程中，一次只能有一個工件。立體倉庫單元的控制要求為：裝配完成的工件由機器人搬運到入倉臺上通過光電傳感器進行檢測。合格的工件按從上到下s型存放產品（即最上層從第一倉位開始存放，最上層存滿后第二層從最后一個倉位開始存放），不合格的工件放到最下層。通過

11、人機界面可實時觀察倉庫各倉位情況（空倉黑色表示，金屬產品灰色表示，白色產品白色表示，不合格產品紅色表示）。按下人機界面“停止按鈕”后，上料單元立即停止，其余單元應在完成其工位的工件加工后停止，環(huán)形傳輸分揀單元上若有不符合順序要求的工件則將其作為廢料處理。按下人機界面“緊急停止按鈕”后，系統(tǒng)全部停在當前位置。工程任務要求：1、系統(tǒng)控制程序設計請根據(jù)以上控制要求并參照系統(tǒng)各單元的i/o分配表設計plc控制程序、。要求：（1）在使用計算機編寫程序時，應隨時保存已編寫好的程序。保存的文件名為工位號；（2）編寫程序可用基本指令，也可以使用步進指令或功能指令。2、系統(tǒng)調試與程序優(yōu)化按設計的plc控制程序，

12、仔細調整系統(tǒng)各單元中機械元件相關位置、氣動元件氣閥的開度、電氣元件各傳感器的位置和靈敏度參數(shù)、各驅動機構的參數(shù)設置等，檢查該系統(tǒng)各單元的相關動作是否定位準確，運行正常，符合控制要求。注意： 請您在完成工作任務的過程中，遵守安全操作規(guī)程系統(tǒng)各單元的i/o分配表(一) 環(huán)形傳送帶單元傳送電機編碼器推料伸出限位頂料傳感器推料傳感器出料臺傳感器a推桿伸出限位a工件位傳感器b推桿伸出限位b工件位傳感器正反判斷傳感器正反檢測位傳感器送料氣缸伸出限位升降氣缸上升限位送料升降臺傳感器頂料氣缸電磁閥推料氣缸電磁閥a推桿氣缸電磁閥b推桿氣缸電磁閥送料氣缸電磁閥升降氣缸電磁閥stfstrrhrmrl2（x0）3（x

13、1）4（x2）5（x3）6（x4）7（x5）8（x6）9（x7）10（x10）11（x11）12（x12）14（x14）15（x15）16（x16）27（y0）28（y1）29（y2）30（y3）32（y4）33（y5）37(y10)38(y11)39(y12)40(y13)41(y14)(二) 機器人搬運單元2（x0）3（x1）4（x2）5（x3）6（x4）15（y4）16（m+）17（m-）33（y3）38（pgo-）39（dog）40（stop）30(y0)31(y20)y5y6步進旋轉原點傳感器擺動氣缸上擺傳感器擺動氣缸下擺傳感器抓手電機左轉傳感器抓手電機右轉傳感器抓手氣缸電磁閥抓手直

14、流右轉繼電器抓手直流左轉繼電器擺動氣缸下擺電磁閥步進直行原點傳感器步進直行減速傳感器步進執(zhí)行限位傳感器1cp-1ud-抓手電機右轉抓手電機左轉(三) 恒速轉臺加工單元回轉盤放料傳感器回轉盤定位傳感器主軸上升限位主軸下降限位虎鉗氣缸伸出限位主軸下降電磁閥虎鉗氣缸電磁閥7（x5）8（x6）9（x7）10（x10）11（x11）22（y12）23（y13）雙閉環(huán)電路啟動回轉盤啟動離合器b工件選擇a工件選擇主軸電機啟動18（y7）20（y10）21（y11）25（y14）26（y15）27（y16） (四) 工件裝配單元7（x5）8（x6）9（x7）12（x12）13（x13）28（y13）32（y1

15、6）35（y20）36（y21）裝配臺傳感器旋轉氣缸左旋限位旋轉氣缸右旋限位料筒氣缸伸出限位配件推桿伸出限位旋轉氣缸電磁閥裝配吸盤電磁閥料筒氣缸電磁閥配件推桿電磁閥(五) 倉庫單元入倉臺傳感器入倉氣缸伸出限位入倉氣缸縮回限位x軸原點傳感器z軸原點傳感器裝配檢查傳感器抓手氣缸電磁閥入倉伸出電磁閥x軸左限位傳感器x軸右限位傳感器z軸上限位傳感器z軸下限位傳感器2pp1pp1np2np2（x0）3（x1）4（x2）5（x3）6（x4）10（x10）25（y10）26（y11）42（1lsp）43（1lsn）48（2lsp）49（2lsn）17(y0)18(y1)19(y2)22(y4) 第三屆全國技

16、工院校技能大賽四川省選拔賽機電一體化項目技能比賽試卷2（考核時間：240分鐘）總 分 工位號 評 分 表 項目總配分評分點配分評 分 標 準扣分得分系統(tǒng)控制程序設計、調試、優(yōu)化系統(tǒng)復位、啟動初始位檢查 系統(tǒng)復位不符合要求扣分；啟動初始位檢查不符合要求扣分上料單元功能工件間距及調整功能不符合系統(tǒng)要求扣分；缺料報警指示不符合要求扣分；送料功能不符合要求扣1分；停止時間調整不符合要求扣1分；環(huán)形傳輸分揀單元廢料處理不符合要求扣分；變頻器參數(shù)設置及正反轉控制不符合要求扣分；送料臺、升降氣缸控制不符合要求扣分；合格原料順序處理不符合要求扣-分機器人單元動作不符合要求每處扣分；定位不準確每處扣分恒速加工轉臺單元動作不符合要求扣分；定位不準確每處扣分工件裝配單元動作不符合要求扣分；定位不準確每處扣分立體倉庫單元動作不符合要求每處扣分；定位不準確每處扣分人機界面及系統(tǒng)停止功能人機界面功能（不包含上料單元參數(shù)調整功能）不符合要求扣分；停止不符合要求扣分；急停不符合要求扣分說明：每小項扣分不能超過該