2021年廣西職業(yè)院校技能大賽高職組《機器人系統(tǒng)集成》賽項題庫

1

模塊一生產(chǎn)工藝流程

1-1倉儲取料工藝流程

在倉儲單元中按照圖1-0所示的工藝流程，實現(xiàn)輪轂零件的取料動

作，將輪轂零件由指定的倉位托盤上取出。

執(zhí)行單元工業(yè)機器

倉儲單元工業(yè)機器倉儲單元

工業(yè)機器平移滑臺人由倉位

移動到倉倉位托盤托盤上取人恢復安倉位托盤

人恢復安推出全姿態(tài)

儲單元操出輪轂零縮回

全姿態(tài)

作位置件

圖1-0倉儲取料工藝流程

1-2倉儲放料工藝流程

在倉儲單元中按照圖1-1所示的工藝流程，實現(xiàn)輪轂零件的放料動

作，將輪轂零件放置到指定的倉位托盤上。

執(zhí)行單元工業(yè)機器

工業(yè)機器平移滑臺倉儲單元人將輪轂工業(yè)機器倉儲單元

人恢復安移動到倉倉位托盤零件放到人恢復安倉位托盤

全姿態(tài)全姿態(tài)

儲單元操倉位托盤縮回

作位置上

圖1-1倉儲放料工藝流程

2

1-3倉儲排序工藝流程

在倉儲單元中按照圖1-2所示的工藝流程，實現(xiàn)輪轂零件的取料動

作，將輪轂零件由指定的倉位托盤上取出，根據(jù)排序要求確定倉位號，

將輪轂零件放置到指定的倉位托盤上。循環(huán)此動作直到完成排序要求。

取出倉位

目標倉位循環(huán)執(zhí)行

確定取出執(zhí)行1-1確定目標

執(zhí)行1-2到完成排

倉位號倉儲取料倉位號

工藝倉儲放料序任務(wù)

工藝

圖1-2倉儲排序工藝流程

注：執(zhí)行1-2倉儲放料工藝時，若倉位被占用，需先將該倉位的輪

轂零件取出，放置于傳送帶上光電傳感器檢測不到的區(qū)域（避免誤觸

發(fā)）。

1-4數(shù)控加工正面上料工藝流程

在加工單元中按照圖1-3所示的工藝流程，實現(xiàn)輪轂零件的上料動

作，將輪轂零件由數(shù)控機床正面放置到夾具上。

工業(yè)機器人恢復夾具夾緊輪轂零件工業(yè)機器人恢復安

安全姿態(tài)全姿態(tài)

執(zhí)行單元平移滑工業(yè)機器人將輪轂

加工單元安全門前

臺移動到加工單零件放到夾具上

門關(guān)閉

元操作位置

數(shù)控機床主軸移加工單元安全門前

動到機床原點門打開

圖1-3數(shù)控加工正面上料工藝流程

3

1-5數(shù)控加工正面下料工藝流程

在加工單元中按照圖1-4所示的工藝流程，實現(xiàn)輪轂零件的下料動

作，將輪轂零件由數(shù)控機床正面從夾具上取出。

工業(yè)機器人由夾具

工業(yè)機器人恢復安上取出輪轂零件工業(yè)機器人恢復安

全姿態(tài)全姿態(tài)

執(zhí)行單元平移滑臺

移動到加工單元操夾具松開輪轂零件加工單元安全門前

作位置門關(guān)閉

數(shù)控機床主軸移動加工單元安全門前

到機床原點門打開

圖1-4數(shù)控加工正面下料工藝流程

4

1-6數(shù)控加工背面上料工藝流程

在加工單元中按照圖1-5所示的工藝流程，實現(xiàn)輪轂零件的上料動

作，將輪轂零件由數(shù)控機床背面放置到夾具上。

工業(yè)機器人恢復安夾具移動到前門工業(yè)機器人恢復安

全姿態(tài)位置全姿態(tài)

執(zhí)行單元平移滑臺

移動到加工單元操夾具夾緊輪轂加工單元安全門后

作位置零件門關(guān)閉

工業(yè)機器人將輪轂

數(shù)控機床主軸定位零件放到夾具上

到機床原點

加工單元安全門后夾具移動到后門

門打開位置

圖1-5數(shù)控加工背面上料工藝流程

5

1-7數(shù)控加工背面下料工藝流程

在加工單元中按照圖1-6所示的工藝流程，實現(xiàn)輪轂零件的下料動

作，將輪轂零件由數(shù)控機床背面從夾具上取出。

工業(yè)機器人恢復夾具移動到前門工業(yè)機器人恢復

安全姿態(tài)位置安全姿態(tài)

執(zhí)行單元平移滑工業(yè)機器人由夾

加工單元安全門

臺移動到加工單具上取出輪轂領(lǐng)

后門關(guān)閉

元操作位置獎

數(shù)控機床主軸定夾具松開輪轂

位到機床原點零件

加工單元安全門夾具移動到后門

后門打開位置

圖1-6數(shù)控加工背面下料工藝流程

1-8打磨工位上料工藝流程

在打磨單元中按照圖1-7所示的工藝流程，實現(xiàn)輪轂零件的上料動

作，將輪轂零件放置到打磨工位上。

執(zhí)行單元工業(yè)機器

工業(yè)機器平移滑臺翻轉(zhuǎn)工裝人將輪轂工業(yè)機器打磨工位

人恢復安移動到打翻轉(zhuǎn)到旋零件放置人恢復安夾具夾緊

全姿態(tài)

磨單元操轉(zhuǎn)工位到打磨工全姿態(tài)輪轂零件

作位置位上

圖1-7打磨工位上料工藝流程

6

1-9打磨工位下料工藝流程

在打磨單元中按照圖1-8所示的工藝流程，實現(xiàn)輪轂零件的下料動

作，將輪轂零件由打磨工位取出。

工業(yè)機器執(zhí)行單元平打磨工位工業(yè)機器人工業(yè)機器人

人恢復安移滑臺移動夾具松開由打磨工位恢復安全姿

全姿態(tài)到打磨單元上取出輪轂態(tài)

操作位置零件

圖1-8打磨工位下料工藝流程

1-10旋轉(zhuǎn)工位上料工藝流程

在打磨單元中按照圖1-9所示的工藝流程，實現(xiàn)輪轂零件的上料動

作，將輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

工業(yè)機器執(zhí)行單元翻轉(zhuǎn)工裝工業(yè)機器工業(yè)機器旋轉(zhuǎn)工位

人恢復安平移滑臺翻轉(zhuǎn)到打人將輪轂人恢復安夾具夾緊

全姿態(tài)移動到打磨工位零件放置全姿態(tài)輪轂零件

磨單元操到旋轉(zhuǎn)工

作位置位上

圖1-9旋轉(zhuǎn)工位上料工藝流程

1-11旋轉(zhuǎn)工位下料工藝流程

在打磨單元中按照圖1-10所示的工藝流程，實現(xiàn)輪轂零件的下料

動作，將輪轂零件由旋轉(zhuǎn)工位取出。

執(zhí)行單元

工業(yè)機器平移滑臺旋轉(zhuǎn)工位工業(yè)機器人

人恢復安移動到打夾具松開由旋轉(zhuǎn)工位工業(yè)機器人

全姿態(tài)磨單元操上取出輪轂恢復安全

作位置零件姿態(tài)

圖1-10旋轉(zhuǎn)工位下料工藝流程

、

7

1-12翻轉(zhuǎn)工裝翻轉(zhuǎn)輪轂工藝流程

在打磨單元中按照圖1-11所示的工藝流程，實現(xiàn)輪轂零件的翻轉(zhuǎn)動

作，將輪轂零件通過翻轉(zhuǎn)工裝由打磨工位翻轉(zhuǎn)到旋轉(zhuǎn)工位。

翻轉(zhuǎn)工裝翻轉(zhuǎn)

翻轉(zhuǎn)工裝升降

氣缸翻轉(zhuǎn)到旋等待0.5s

氣缸升起

轉(zhuǎn)工位

翻轉(zhuǎn)工裝翻轉(zhuǎn)

翻轉(zhuǎn)工裝升降翻轉(zhuǎn)工裝升降

氣缸翻轉(zhuǎn)到打等待0.5s

氣缸下降氣缸下降

磨工位

翻轉(zhuǎn)工裝翻轉(zhuǎn)

翻轉(zhuǎn)工裝升降翻轉(zhuǎn)工裝升降翻轉(zhuǎn)工裝夾具氣

氣缸翻轉(zhuǎn)到打

氣缸下降氣缸升起缸松開輪轂

磨工位

打磨工位夾具翻轉(zhuǎn)工裝夾具氣旋轉(zhuǎn)工位夾具翻轉(zhuǎn)工裝升降氣

氣缸松開缸夾緊輪轂氣缸夾緊缸上升

圖1-11翻轉(zhuǎn)工裝工藝流程（1）

8

在打磨單元中按照圖1-12所示的工藝流程，實現(xiàn)輪轂零件的翻轉(zhuǎn)

動作，將輪轂零件通過翻轉(zhuǎn)工裝由旋轉(zhuǎn)工位翻轉(zhuǎn)到打磨工位。

翻轉(zhuǎn)工裝翻轉(zhuǎn)

翻轉(zhuǎn)工裝升降

氣缸翻轉(zhuǎn)到打等待0.5s

氣缸升起

磨工位

翻轉(zhuǎn)工裝翻轉(zhuǎn)

翻轉(zhuǎn)工裝升降翻轉(zhuǎn)工裝升降

氣缸翻轉(zhuǎn)到旋等待0.5s

氣缸下降氣缸下降

轉(zhuǎn)工位

翻轉(zhuǎn)工裝翻轉(zhuǎn)

翻轉(zhuǎn)工裝升降翻轉(zhuǎn)工裝升降翻轉(zhuǎn)工裝夾具氣

氣缸翻轉(zhuǎn)到旋

氣缸下降氣缸升起缸松開輪轂

轉(zhuǎn)工位

旋轉(zhuǎn)工位夾具翻轉(zhuǎn)工裝夾具打磨工位夾具翻轉(zhuǎn)工裝升降

氣缸松開輪轂氣缸夾緊輪轂氣缸夾緊輪轂氣缸上升

圖1-12翻轉(zhuǎn)工裝工藝流程（2）

9

1-13分揀標準工藝流程

在分揀單元中按照圖1-13所示的工藝流程，實現(xiàn)輪轂零件的分揀

動作，將輪轂零件分揀到指定的分揀道口。

工業(yè)機器人恢復安分揀機構(gòu)升降氣缸分揀機構(gòu)推出氣缸

全姿態(tài)升起縮回動作

執(zhí)行單元平移滑臺分揀機構(gòu)推出氣缸分揀道口定位氣缸

運動到分揀單元操推出動作將輪轂零推出動作頂緊輪轂

作位置件推入分揀道口零件

工業(yè)機器人將輪轂輪轂零件觸發(fā)指定

零件放置到分揀單分揀機構(gòu)傳感器后，等待0.5s

元傳送帶起始端傳送帶停止

輪轂觸發(fā)傳送帶傳

傳送帶運行，將輪感器后，指定分揀分揀道口定位氣缸

轂向分揀機構(gòu)傳送機構(gòu)的升降氣缸降縮回動作

下阻攔擋板

圖1-13分揀工藝流程

10

1-14生產(chǎn)工藝流程（1）

將1～6個輪轂零件隨機放入倉儲單元的倉位中，輪轂零件的產(chǎn)品編

號和視覺檢測區(qū)域顏色未知，輪轂零件正面朝上，輪轂零件在應(yīng)用平臺

中需要完成圖1-14、表1-1所示工序流程。

工藝流程開始

檢測工序

系統(tǒng)初始化D1

倉儲工序A1

分揀工序檢測工序

D2

E1

打磨加工工序C1

倉儲工序A2分揀工序E1

數(shù)控加工工序B1

工藝流程結(jié)束

打磨加工工序C2

圖1-14產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程圖

11

表1-1生產(chǎn)工序內(nèi)容

工序

序工序工序內(nèi)容

號名稱編號

1倉儲A11.工業(yè)機器人從倉儲單元將輪轂零件取出

工序1.將輪轂放回倉儲單元

2A22.倉位編號由WinCC流程設(shè)置界面人為給定

數(shù)控1.將輪轂零件上料到加工單元。

3加工B12.完成數(shù)控加工程序，數(shù)控加工程序由WinCC

工序流程設(shè)置界面人為給定。

3.由加工單元下料。

1.將輪轂上料到打磨單元打磨工位。

2.對輪轂零件進行打磨加工，打磨加工區(qū)域由WinCC流程設(shè)置

4C1界面人為給定。

打磨3.翻轉(zhuǎn)工裝將輪轂零件由打磨工位翻轉(zhuǎn)到旋轉(zhuǎn)工位。

加工4.由旋轉(zhuǎn)工位下料。

工序

1.將輪轂零件放置到吹屑工位吹屑1s。

將輪轂零件上料到打磨單元旋轉(zhuǎn)工位。

5C22.

3.翻轉(zhuǎn)工裝將輪轂零件由旋轉(zhuǎn)工位翻轉(zhuǎn)到打磨工位。

4.由打磨工位下料。

1.檢測輪轂零件正面產(chǎn)品編號。

6D12.輪轂零件正面產(chǎn)品編號為單數(shù)，進入分揀工序E1。

3.輪轂零件正面產(chǎn)品編號為雙數(shù)，進入檢測工序D2。

檢測

工序1.檢測輪轂零件視覺檢測區(qū)域1、視覺檢測區(qū)域2。

7D22.將檢測結(jié)果顯示到WinCC流程設(shè)置界面，并彈出后續(xù)流程選擇

對話框。

3.根據(jù)人為選擇結(jié)果，決定后續(xù)流程是倉儲工序A2或分揀工序E1。

8分揀E11.將輪轂零件分揀到分揀道口。

工序2.分揀道口編號由WinCC流程設(shè)置界面人為給定。

注意：賽卷中會對產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程做適當調(diào)整。

12

1-15生產(chǎn)工藝流程（2）

將2個輪轂零件隨機放入倉儲單元的倉位中，每個倉位放置1個輪轂

零件，輪轂零件的產(chǎn)品編號和視覺檢測區(qū)域顏色未知，其中所有輪轂零

件正面產(chǎn)品編號均不相同，輪轂零件正面朝下，輪轂零件在應(yīng)用平臺中

需要完成圖1-15、表1-2所示工序流程。

圖1-15產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程圖

13

表1-2生產(chǎn)工序內(nèi)容

工序工序

序號工序內(nèi)容

名稱編號

1.工業(yè)機器人從倉儲單元將輪轂零件取出。

2.優(yōu)先取出所在倉位編號較小的輪轂零件。

1倉儲A1

工序3.若此倉位的輪轂零件已被取出過，或者此倉位無輪轂零

件，則跳過此倉位。

1.視覺檢測輪轂零件當前面的電子標簽區(qū)域1。

2D12.檢測結(jié)果為0001，進入后序右側(cè)流程。

3.運算結(jié)果為0002，進入后序左側(cè)流程。

1.視覺檢測輪轂零件當前面的視覺檢測區(qū)域1。

3檢測D22.檢測結(jié)果為NG，進入后序左側(cè)流程。

工序3.運算結(jié)果為OK，進入后序右側(cè)流程。

1.視覺檢測輪轂零件當前面的視覺檢測區(qū)域2。

4D32.檢測結(jié)果為NG，進入后序左側(cè)流程。

3.運算結(jié)果為OK，進入后序右側(cè)流程。

1.翻轉(zhuǎn)工裝動作到打磨工位一側(cè)。

2.工業(yè)機器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

5C13.對位于旋轉(zhuǎn)工位上的輪轂零件的打磨加工區(qū)域3進行打磨加

工。

4.工業(yè)機器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出。

1.翻轉(zhuǎn)工裝動作到打磨工位一側(cè)。

2.工業(yè)機器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

3.對位于旋轉(zhuǎn)工位上的輪轂零件的打磨加工區(qū)域3進行打磨加

6C4工。

4.旋轉(zhuǎn)工位逆時針旋轉(zhuǎn)180°。

打磨5.工業(yè)機器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出。

加工1.翻轉(zhuǎn)工裝動作到打磨工位一側(cè)。

工序2.工業(yè)機器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

3.對位于旋轉(zhuǎn)工位上的輪轂零件的打磨加工區(qū)域4進行打磨加

7C5工。

4.旋轉(zhuǎn)工位順時針旋轉(zhuǎn)180°。

5.工業(yè)機器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出。

1.翻轉(zhuǎn)工裝動作到打磨工位一側(cè)。

2.工業(yè)機器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

8C23.對位于旋轉(zhuǎn)工位上的輪轂零件的打磨加工區(qū)域4進行打磨加

工。

4.工業(yè)機器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出。

1.翻轉(zhuǎn)工裝動作到打磨工位一側(cè)。

2.工業(yè)機器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

9打磨C33.翻轉(zhuǎn)工裝將輪轂零件由旋轉(zhuǎn)工位翻轉(zhuǎn)到打磨工位上。

工序4.翻轉(zhuǎn)工裝動作到旋轉(zhuǎn)工位一側(cè)。

5.工業(yè)機器人由打磨工位將輪轂零件取出。

1.視覺檢測輪轂零件當前面的視覺檢測區(qū)域3。

10檢測D42.檢測結(jié)果為NG，進入后序左側(cè)流程。

工序3.運算結(jié)果為OK，進入后序右側(cè)流程。

14

定制

加工視覺1.獲取電子標簽區(qū)域2的標準加工工序編碼或定制加工工序編碼

工序檢測（例如：B2C5C1）。

11或電子2.按工序編碼順序（B2C5C1）實現(xiàn)相應(yīng)的工序步驟。

標準標簽3.B2、C5、C1工序的具體執(zhí)行功能由具體賽卷指定。

加工區(qū)域4.能夠自動執(zhí)行完整的工序編碼（B2C5C1）。

工序2

1.工業(yè)機器人將所持輪轂零件放回倉儲單元，要求背面朝下。

2.輪轂零件屬于產(chǎn)品1系列，則按輪轂零件加工順序按序放置于

奇數(shù)號倉位；輪轂零件屬于產(chǎn)品2系列，則按輪轂零件加工順序

12倉儲A2按序放置于偶數(shù)號倉位。

工序3.若目標倉位已有輪轂零件，則需先將該倉位的輪轂零件取出，

隨機放置于任一其他空閑倉位，再將目標輪轂零件放回目標倉

位。

注意：不同的輪轂，其定制加工工序代碼或標準加工工序代碼不一

樣。賽卷中會對產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程、定制加工工序代碼及標準加工工序

代碼做適當調(diào)整。

1-16生產(chǎn)工藝流程（3）

將不定數(shù)量（1～6個）的輪轂零件隨機放入倉儲單元的倉位中，每

個倉位放置1個輪轂零件，輪轂零件的產(chǎn)品編號和視覺檢測區(qū)域顏色未

知，其中所有輪轂零件正面產(chǎn)品編號均不相同，輪轂零件均背面朝下，

輪轂零件在應(yīng)用平臺中需要完成圖1-16、表1-3所示工序流程。

15

圖1-16產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程圖

表1-3生產(chǎn)工序內(nèi)容

序工序工序編工序內(nèi)容

號名稱號

1.工業(yè)機器人由倉儲單元將輪轂零件取出。

2.優(yōu)先取出所在倉位編號較大的輪轂零件。

1倉儲A1

工序3.若此倉位的輪轂零件已被取出過，或者此倉位無輪轂零件，

則跳過此倉位。

1.視覺檢測輪轂零件背面的視覺檢測區(qū)域3。

2檢測D12.檢測結(jié)果為NG，進入后序右側(cè)流程。

工序3.運算結(jié)果為OK，進入后序左側(cè)流程。

1.翻轉(zhuǎn)工裝動作到打磨工位一側(cè)。

打磨2.工業(yè)機器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

3加工C23.對位于旋轉(zhuǎn)工位上的輪轂零件的打磨加工區(qū)域1進行打磨加

工序工。

4.工業(yè)機器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出。

16

1.工業(yè)機器人將所持輪轂零件上料到加工單元數(shù)控機床的夾具

上。

數(shù)控2.工業(yè)機器人退出加工單元。

4加工B13.數(shù)控機床完成LOGO加工。

工序4.工業(yè)機器人將輪轂零件由加工單元數(shù)控機床的夾具上拾取出

來。

1.工業(yè)機器人將輪轂零件放置到吹屑工位內(nèi)部，輪轂零件完全

打磨進入吹屑工位內(nèi)，夾爪不松開。

5加工C52.吹屑2s，同時使輪轂零件在吹屑工位內(nèi)平轉(zhuǎn)±90°，確保碎

工序屑完全吹除。

3.工業(yè)機器人將輪轂零件由吹屑工位內(nèi)取出。

1.視覺檢測輪轂零件當前面的視覺檢測區(qū)域4。

6檢測D22.檢測結(jié)果為NG，進入后序左側(cè)流程。

工序3.運算結(jié)果為OK，進入后序右側(cè)流程。

1.翻轉(zhuǎn)工裝動作到打磨工位一側(cè)。

打磨2.工業(yè)機器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

7加工C13.翻轉(zhuǎn)工裝將輪轂零件由旋轉(zhuǎn)工位翻轉(zhuǎn)到打磨工位上。

工序4.翻轉(zhuǎn)工裝動作到旋轉(zhuǎn)工位一側(cè)。

5.工業(yè)機器人由打磨工位將輪轂零件取出。

定制

加工1.獲取電子標簽區(qū)域2的標準加工工序編碼或定制加工工序編碼

工序視覺檢（例如：C1B2C5C3）。

8或標測電子2.按工序編碼順序（C1B2C5C3）實現(xiàn)相應(yīng)的工序步驟。

準加標簽區(qū)3.C1、B2、C5、C3工序的具體執(zhí)行功能由具體賽卷指定。

工工域24.能夠自動執(zhí)行完整的工序編碼（C1B2C5C3）。

序

1.翻轉(zhuǎn)工裝動作到打磨工位一側(cè)。

打磨2.工業(yè)機器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

9加工C43.對位于旋轉(zhuǎn)工位上的輪轂零件的打磨加工區(qū)域2進行打磨加

工序工。

4.工業(yè)機器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出。

1.翻轉(zhuǎn)工裝動作到打磨工位一側(cè)。

打磨2.工業(yè)機器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

10加工C63.旋轉(zhuǎn)工位逆時針旋轉(zhuǎn)180°。

工序4.工業(yè)機器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出。

5.旋轉(zhuǎn)工位回原位。

1.將放置在傳送帶上的輪轂零件分揀到未存儲輪轂零件的道口。

11分揀E1

工序2.分揀道口的使用順序為由大到小依次使用。

1.工業(yè)機器人將所持輪轂零件放回倉儲單元，要求背面朝下。

2.輪轂零件屬于定制加工的，則按輪轂零件加工順序按序放置

于上層倉位；其他輪轂零件按輪轂零件加工順序按序放置于下

12倉儲A2層倉位。

工序3.若目標倉位已有輪轂零件，則需先將該倉位的輪轂零件取

出，隨機放置于任一其他空閑倉位，再將目標輪轂零件放回目

標倉位。

注意：不同的輪轂，其定制加工工序代碼或標準加工工序代碼不一

樣。賽卷中會對產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程、定制加工工序代碼及標準加工工序

代碼做適當調(diào)整。

17

模塊二改造方案設(shè)計及安裝接線

2-1系統(tǒng)布局方案設(shè)計（1）

根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程，結(jié)合所提供的硬件單元尺寸和功能，合理

設(shè)計各單元的布局分布，并在圖2-1上繪制布局方案，各單元用框圖表

示，比例適當。要求：執(zhí)行單元平移滑臺在完成所有生產(chǎn)工藝流程時不

得超過5個實際位置；使用快換工具種類不得超過2種；總控單元監(jiān)控

屏幕要面向工位外側(cè)通道。

執(zhí)行

單元

圖2-1系統(tǒng)布局方案

18

2-2系統(tǒng)布局方案設(shè)計（2）

根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程，結(jié)合所提供的硬件單元尺寸和功能，合理

設(shè)計各單元的布局分布，并在圖2-2上繪制布局方案，各單元用框圖表

示，比例適當。要求：執(zhí)行單元平移滑臺在完成所有生產(chǎn)工藝流程時僅

使用6個實際位置；倉儲單元布置在執(zhí)行單元的指定位置；總控單元監(jiān)

控屏幕要面向工位外側(cè)通道。

背正

倉儲

單元

執(zhí)行

單元

圖2-2系統(tǒng)布局方案

注意：賽卷中對于指定單元的布局要求會根據(jù)不同工藝過程適當調(diào)

19

整。

2-3系統(tǒng)布局方案設(shè)計（3）

根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程，結(jié)合所提供的硬件單元尺寸和功能，合理

設(shè)計各單元的布局分布，并在圖2-3上繪制布局方案，各單元用框圖表

示，比例適當。要求：倉儲單元和打磨單元不得布置在執(zhí)行單元長向的

兩端位置；總控單元監(jiān)控屏幕要面向工位外側(cè)通道。

注意：賽卷中對于指定單元的布局要求會根據(jù)不同工藝過程適當調(diào)

整。

背正

執(zhí)行

單元

20

根據(jù)圖2-4上所示布局方案，完成后續(xù)應(yīng)用平臺的搭建。要求：工

業(yè)機器人使用4種不同類型工具（打磨工具僅用1種）；總控單元監(jiān)控

屏幕要面向工位外側(cè)通道。

分揀

單元

背正

倉儲檢測

單元單元

執(zhí)行

工具打磨

單元

單元單元

正

加工總控

背單元單元

圖2-4系統(tǒng)布局方案

21

2-4.控制系統(tǒng)方案設(shè)計

根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程，結(jié)合提供的硬件單元功能，合理設(shè)計控制

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并在圖2-5上繪制控制系統(tǒng)通訊拓撲結(jié)構(gòu)。要求：體現(xiàn)出所

有通過網(wǎng)絡(luò)通信進行信息交互的設(shè)備連通情況，并注明其IP地址。

圖2-5控制系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)

22

2-5單元布局搭建及固定

根據(jù)系統(tǒng)布局方案設(shè)計，調(diào)整各單元的相對位置，完成應(yīng)用平臺的

硬件拼裝固定。

要求：

①根據(jù)布局設(shè)計完成各單元位置調(diào)整，要求各單元地腳支撐升起，

各單元間通過連接板固連，防止編程過程中單元位置移動影響調(diào)試。

②對各單元的底柜門板做調(diào)整，要求布局完成后，競賽平臺底柜內(nèi)

部連通為空腔，無門板遮擋，外側(cè)四周全部安裝門板，多余門板放置U

型支架上。

2-6電氣、通訊接線

根據(jù)系統(tǒng)布局方案設(shè)計和控制系統(tǒng)方案設(shè)計，完成各單元的電源、

氣源、通訊線路連接和布線，完成電腦與監(jiān)控終端（電視）的高清視頻

線纜連接，完成工業(yè)機器人示教器的線纜連接。

要求：

①電源線纜由單元底柜的底板快接插頭安裝后通過底柜的下部線槽

鋪設(shè)；氣源、通訊線纜由設(shè)備端安裝后通過底柜的上部線槽鋪設(shè)。

②電源線纜未放入線槽部分，打捆后用扎帶綁緊，不能出現(xiàn)折彎，

整齊擺放在底柜底板上。

③氣源線纜在臺面部分必須進入線槽，未進入線槽部分利用線夾和

扎帶固定在臺面或立柱上，間距不得超過50±5mm，要求裁剪長度合適，

不能出現(xiàn)折彎、纏繞和變形，不允許出現(xiàn)漏氣。

④通訊線纜在臺面部分必須進入線槽，未進入線槽部分利用線夾和

23

扎帶固定在臺面或立柱上，間距不得超過50±5mm，要求裁剪長度合適，

不能出現(xiàn)折彎、纏繞和變形。

⑤工業(yè)機器人示教器線纜在插接時注意接口方向和旋緊螺母使用方

法，不得在未完全插入前轉(zhuǎn)動快接插頭，防止針腳變彎無法使用。

2-7機電部件裝配

指定功能單元的部件（皮帶、傳感器、氣缸等）初始為未裝配狀態(tài)，

選手需要使用賽場提供的工具完成本單元的裝配、調(diào)整、檢驗和試驗工

作。裝配過程中不得磕碰，各部件裝配相對位置應(yīng)準確牢固，相對運動

靈活，動作正確。

24

模塊三控制系統(tǒng)組態(tài)設(shè)置

3-1單元間通信協(xié)議及單元內(nèi)信號接線

應(yīng)用平臺各單元間的通信采用工業(yè)以太網(wǎng)形式，且根據(jù)不同設(shè)備的

使用特點，選用了不用的通訊協(xié)議，如表3-1所示。其中總控單元的

PLC-1和PLC-2的網(wǎng)線已接到總控單元的交換機上。

表3-1應(yīng)用平臺各單元通信接口

序號單元接口名稱接口協(xié)議所屬設(shè)備功能

名稱

工業(yè)機器人無協(xié)議用于工業(yè)機器人與視覺

1通信網(wǎng)口（TCP/IP）工業(yè)機器人控制器通訊

PNINPN用于遠程IO模塊與總控

2執(zhí)行OUTPROFINET遠程IO模塊單元PLC通訊

單元

用于PLC與其他PLC、

3PLCPROFINET/PLCWinCC的通信以及控制程

SIMATICS7序的上傳下載

用于遠程IO模塊與總控

倉儲PNINPNOUT

4單元PROFINET遠程IO模塊單元PLC通訊

5CNCOPC/UA數(shù)控系統(tǒng)用于CNC與WinCC通訊

加工

單元PNIN用于遠程IO模塊與總控

6PNOUTPROFINET遠程IO模塊單元PLC通訊

打磨PNIN用于遠程IO模塊與總控

7單元PNOUTPROFINET遠程IO模塊單元PLC通訊

無協(xié)議用于視覺控制器與工業(yè)

檢測EN端口視覺控制器

8單元（TCP/IP）機器人通訊

分揀PNIN用于遠程IO模塊與總控

9單元PNOUTPROFINET遠程IO模塊單元PLC通訊

用于PLC-1與其他PLC、

PROFINET/遠程IO模塊的通信、

10PLC-1SIMATICS7PLCWinCC的通信以及控制程

序的上傳下載

總控

單元用于PLC-2與其他PLC、

11PLC-2PROFINET/遠程IO模塊、

SIMATICS7PLCWinCC的通信以及控制

程序的上傳下載

25

應(yīng)用平臺各單元內(nèi)部現(xiàn)場級執(zhí)行信號和控制信號交互采用并行IO

通信，具體信號接線方式如圖3-1至3-6所示。

圖3-1執(zhí)行單元內(nèi)部接線圖

26

圖3-2倉儲單元內(nèi)部接線圖

27

圖3-3加工單元內(nèi)部接線圖

28

圖3-4打磨單元內(nèi)部接線圖

29

圖3-5分揀單元內(nèi)部接線圖

30

圖3-6總控單元內(nèi)部接線圖

3-2總控單元PLC組態(tài)設(shè)置

根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計結(jié)果，在TIA編程軟件中增加遠程IO模塊

GSD文件。對總控單元的PLC和各單元的遠程IO模塊進行配置，為每個

設(shè)備設(shè)置其IP地址使其建立正常通訊，并分配各遠程IO模塊的IO起始

地址。根據(jù)所提供的各單元內(nèi)部接線圖，建立信號表。

3-3工業(yè)機器人組態(tài)設(shè)置

對工業(yè)機器人示教器進行操作，在“DeviceNetDevice”中添加工業(yè)

機器人的擴展IO模塊，其模塊參數(shù)如圖3-7所示。根據(jù)所提供的執(zhí)行單

元內(nèi)部接線圖，建立信號表。

31

圖3-7工業(yè)機器人擴展IO模塊節(jié)點配置

3-4工業(yè)機器人與智能視覺通訊設(shè)置

根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計結(jié)果，對工業(yè)機器人網(wǎng)絡(luò)通信端口和智能視

覺通訊端口進行設(shè)置，使其可以建立正常通信并實現(xiàn)信號交互。

3-5數(shù)控系統(tǒng)與WinCC組態(tài)設(shè)置

根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計結(jié)果，在TIA編程軟件中建立WinCC工程項

目，并使其與總控單元PLC建立正常通訊并實現(xiàn)信號交互。對數(shù)控系統(tǒng)

的網(wǎng)絡(luò)通信端口進行設(shè)置，并在TIA編程軟件中對WinCC工程項目進行

通訊設(shè)置，使數(shù)控系統(tǒng)和WinCC建立通訊連接并可在線設(shè)置交互信號。

32

模塊四PLC編程與調(diào)試

4-1執(zhí)行單元PLC編程調(diào)試

①對執(zhí)行單元的PLC編程，設(shè)置控制系統(tǒng)對于伺服電機的控制參數(shù)，

其中伺服電機編碼器分辨率為131072pulses/rev（17線），伺服電機

驅(qū)動器電子齒輪設(shè)置為900:1，減速機減速比3:1，同步帶減速比

1:1.5，滾珠絲杠導程5mm。

注意：賽卷中會對伺服電機驅(qū)動器電子齒輪參數(shù)做適當調(diào)整，但不

做考點。

②根據(jù)所提供的執(zhí)行單元內(nèi)部接線圖，對執(zhí)行單元內(nèi)部的PLC進行

編程，使其平移滑臺具備由外部信號控制實現(xiàn)手動定向定速運行功能，

外部信號可由WinCC手動界面控制或工業(yè)機器人IO信號給出。

③根據(jù)所提供的執(zhí)行單元內(nèi)部接線圖，對執(zhí)行單元內(nèi)部的PLC進行

編程，使其平移滑臺具備由外部信號控制實現(xiàn)定向回原點功能，原點傳

感器位于標尺零刻度附近，外部信號可由WinCC手動界面控制或工業(yè)機

器人IO信號給出。確定平移滑臺原點位置后，調(diào)整執(zhí)行單元工作臺臺

面上的標尺位置，使平移滑臺位置指針指向零刻度位置。

④根據(jù)所提供的執(zhí)行單元內(nèi)部接線圖，對執(zhí)行單元內(nèi)部的PLC進行

編程，使其平移滑臺具備由外部信號控制實現(xiàn)定位運行功能，外部信號

可由WinCC手動界面控制或工業(yè)機器人IO信號給出。

⑤根據(jù)所提供的執(zhí)行單元內(nèi)部接線圖，對執(zhí)行單元內(nèi)部的PLC進行

編程，使其平移滑臺具備運行/停止狀態(tài)反饋功能，反饋對象包括總控單

元PLC和工業(yè)機器人。

33

⑥根據(jù)所提供的執(zhí)行單元內(nèi)部接線圖，對執(zhí)行單元內(nèi)部的PLC進行

編程，使其平移滑臺具備當前目標位置反饋功能，反饋對象包括總控單

元PLC和工業(yè)機器人。

⑦根據(jù)所提供的執(zhí)行單元內(nèi)部接線圖，對執(zhí)行單元內(nèi)部的PLC進行

編程，使其平移滑臺具備當前位置反饋功能，反饋對象包括總控單元

PLC和工業(yè)機器人。

⑧根據(jù)所提供的執(zhí)行單元內(nèi)部接線圖，對執(zhí)行單元內(nèi)部的PLC進行

編程，使其平移滑臺具備當前運行速度反饋功能，反饋對象包括總控單

元PLC和工業(yè)機器人。

4-2倉儲單元PLC編程調(diào)試

①根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計結(jié)果和所提供的倉儲單元內(nèi)部接線圖，對

總控單元的PLC進行編程，使其具備由外部信號控制倉儲單元恢復到初

始狀態(tài)，外部信號可由WinCC手動界面控制或工業(yè)機器人IO信號給出。

初始狀態(tài)要求所有氣缸處于原位。

②根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計結(jié)果和所提供的倉儲單元內(nèi)部接線圖，對

總控單元的PLC進行編程，使每個倉位的傳感器可以感知當前是否有輪

轂零件存放在倉位中。

③根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計結(jié)果和所提供的倉儲單元內(nèi)部接線圖，對

總控單元的PLC進行編程，使倉位指示燈根據(jù)倉位內(nèi)輪轂零件存儲狀態(tài)

點亮，當倉位內(nèi)沒有存放輪轂零件時亮紅燈，當倉位內(nèi)存放有輪轂零件

時亮綠燈。

④根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計結(jié)果和所提供的倉儲單元內(nèi)部接線圖，對

34

總控單元的PLC進行編程，使其具備由外部信號控制指定編號的倉位托

盤推出和縮回，外部信號可由WinCC手動界面控制或工業(yè)機器人IO信

號給出。

⑤根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計結(jié)果和所提供的倉儲單元內(nèi)部接線圖，對

總控單元的PLC進行編程，使倉位托盤推出時，指示燈以推出前的顏色

閃爍，周期1s，倉位托盤縮回后停止閃爍保持常亮，顏色由存儲輪轂零

件狀態(tài)決定。

4-3加工單元PLC編程調(diào)試

①根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計結(jié)果和所提供的加工單元內(nèi)部接線圖，對

總控單元的PLC進行編程，使加工單元數(shù)控系統(tǒng)在自動狀態(tài)下可通過外

部信號控制數(shù)控機床安全門前門打開/關(guān)閉動作，外部信號可由WinCC

手動界面控制或工業(yè)機器人IO信號給出。

②根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計結(jié)果和所提供的加工單元內(nèi)部接線圖，對

總控單元的PLC進行編程，使加工單元數(shù)控系統(tǒng)在自動狀態(tài)下可通過外

部信號控制數(shù)控機床安全門后門打開/關(guān)閉動作，外部信號可由WinCC

手動界面控制或工業(yè)機器人IO信號給出。

③根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計結(jié)果和所提供的加工單元內(nèi)部接線圖，對

總控單元的PLC進行編程，使加工單元數(shù)控系統(tǒng)在自動狀態(tài)下可通過外

部信號控制數(shù)控機床夾具打開/關(guān)閉動作，外部信號可由WinCC手動界

面控制或工業(yè)機器人IO信號給出。

④根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計結(jié)果和所提供的加工單元內(nèi)部接線圖，對

總控單元的PLC進行編程，使加工單元數(shù)控系統(tǒng)在自動狀態(tài)下可通過外

35

部信號控制數(shù)控機床夾具前后移動動作，外部信號可由WinCC手動界面

控制或工業(yè)機器人IO信號給出。

⑤根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計結(jié)果和所提供的加工單元內(nèi)部接線圖，對

總控單元的PLC進行編程，使加工單元數(shù)控系統(tǒng)在自動狀態(tài)下可通過外

部信號控制數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行指定程序，外部信號可由WinCC手動界面控制

或工業(yè)機器人IO信號給出。

⑥根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計結(jié)果和所提供的加工單元內(nèi)部接線圖，對

總控單元的PLC進行編程，使加工單元數(shù)控系統(tǒng)在自動狀態(tài)下可通過外

部信號控制加工單元恢復到初始狀態(tài)，外部信號可由WinCC手動界面控

制或工業(yè)機器人IO信號給出。初始狀態(tài)要求如下：

√數(shù)控機床主軸停止；

√數(shù)控機床主軸處于機床坐標系原點位置（即不影響工業(yè)機器人上

下料位置）；

√數(shù)控機床安全門（前門/后門）關(guān)閉；

√數(shù)控機床夾具處于前門處并夾緊。

4-4打磨單元PLC編程調(diào)試

①根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計結(jié)果和所提供的打磨單元內(nèi)部接線圖，對

總控單元的PLC進行編程，使其具備由外部信號控制打磨單元恢復到初

始狀態(tài)，外部信號可由WinCC手動界面控制或工業(yè)機器人IO信號給出。

初始狀態(tài)要求如下：

√打磨工位夾具氣缸松開；

√旋轉(zhuǎn)工位夾具氣缸松開；

36

√旋轉(zhuǎn)工位旋轉(zhuǎn)氣缸原位；

√翻轉(zhuǎn)工裝夾具松開；

√翻轉(zhuǎn)工裝升降氣缸原位；

√翻轉(zhuǎn)工裝翻轉(zhuǎn)氣缸原位。

②根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計結(jié)果和所提供的打磨單元內(nèi)部接線圖，對

總控單元的PLC進行編程，使其具備由外部信號控制翻轉(zhuǎn)工裝可完成單

獨翻轉(zhuǎn)動作，外部信號可由WinCC手動界面控制或工業(yè)機器人IO信號

給出。

③根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計結(jié)果和所提供的打磨單元內(nèi)部接線圖，對

總控單元的PLC進行編程，使其具備由外部信號控制打磨工位夾具氣缸

可完成單獨動作，外部信號可由WinCC手動界面控制或工業(yè)機器人IO

信號給出。

④根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計結(jié)果和所提供的打磨單元內(nèi)部接線圖，對

總控單元的PLC進行編程，使其具備由外部信號控制旋轉(zhuǎn)工位夾具氣缸

可完成單獨動作，外部信號可由WinCC手動界面控制或工業(yè)機器人IO

信號給出。

⑤根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計結(jié)果和所提供的打磨單元內(nèi)部接線圖，對

總控單元的PLC進行編程，使其具備由外部信號控制旋轉(zhuǎn)工位旋轉(zhuǎn)氣缸

可完成單獨動作，外部信號可由WinCC手動界面控制或工業(yè)機器人IO

信號給出。

⑥根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計結(jié)果和所提供的打磨單元內(nèi)部接線圖，對

總控單元