2021年河北省職業(yè)院校技能大賽-機電一體化項目賽項樣題

2021年河北省職業(yè)院校技能大賽

機電一體化項目（高職組）

任

務

書

(樣題)

場次：工位號：日期：

注意事項

1、參賽選手必須嚴格遵守賽項規(guī)程、安全操作規(guī)程，確保人身和設

備安全，并接受現(xiàn)場裁判和技術人員的監(jiān)督和警示。

2、參賽選手在比賽任務書上只標注工位號和比賽時間，不得寫有姓

名、學校或與身份有關的信息，否則視為作弊，成績無效。

3、任務書共33頁，附頁圖紙40頁（附頁圖紙在“D:\參考資料”

文件夾下），故障排查表1頁，I/O電路圖設計圖1頁，如出現(xiàn)任

務書缺頁、字跡不清等問題，請及時向裁判申請更換任務書。

4、競賽任務完成過程配有兩臺編程計算機，參考資料（競賽平臺相

關的器件手冊等）放置在“D:\參考資料”文件夾下。

5、參賽團隊應在4小時內(nèi)完成任務書規(guī)定內(nèi)容；選手在競賽過程中

創(chuàng)建的程序文件必須存儲到“D:\技能競賽\競賽編號”文件夾下。

6、由于錯誤接線、操作不當?shù)仍蛞餚LC、觸摸屏、變頻器、工

業(yè)機器人控制器及I/O組件、伺服放大器的損壞，將依據(jù)大賽規(guī)程進

行處理。

7、比賽過程中，參賽選手不得隨意離開比賽工位，不得與其他參賽

選手和人員交流。宣布比賽結束時，參賽選手應立即停止競賽任務的

操作并退出比賽工位，站在比賽工位邊的過道上；任何與比賽相關的

資料禁止帶出賽場。

8、比賽過程中，嚴重違反賽場紀律影響他人比賽者，違反操作規(guī)程

不聽勸告者，越界影響他人者，有意損壞賽場設備或設施者，經(jīng)現(xiàn)場

裁判報告裁判長核定后，由裁判長宣布取消其比賽資格。

機電一體化項目任務書

一、競賽設備說明

競賽平臺采用廣東三向智能科技股份有限公司提供的“SX-815Q機電一體化

綜合實訓設備”，主要由顆粒上料單元、加蓋擰蓋單元、檢測分揀單元、工業(yè)機

器人搬運單元、智能倉儲單元等組成，實現(xiàn)空瓶上料、顆粒物料上料、物料分揀、

顆粒填裝、加蓋、擰蓋、物料檢測、瓶蓋檢測、產(chǎn)品分揀、機器人搬運合格產(chǎn)品

入盒、盒蓋包裝、貼標、入庫等自動生產(chǎn)全過程。

系統(tǒng)的5個工作單元都配有獨立的控制PLC和人機交互的按鈕板，系統(tǒng)可以

聯(lián)機運行，同時各單元也可以單站運行。5臺PLC通過RS485進行通訊，可以任

意選擇其中一個工作單元作為主站，觸摸屏與主站進行485通訊。

圖0-1SX-815Q機電一體化綜合實訓設備

二、工作過程概述

本系統(tǒng)工作過程概述如下：

(一)顆粒上料單元上料輸送帶逐個將空瓶輸送到主輸送帶；上料檢測傳感器

檢測到有空物料瓶到位，上料輸送帶停止；同時循環(huán)輸送帶機構將供料機構的物

料推出，根據(jù)物料顆粒的顏色進行分揀；當空瓶到達填裝位后，填裝定位機構將

空瓶固定，主輸送帶停止；填裝機構將分揀到位的顆粒物料吸取放到空物料瓶內(nèi)；

物料瓶內(nèi)填裝物料到達設定的顆粒數(shù)量后，填裝定位氣缸松開，主輸送帶啟動，

將物料瓶輸送到下一個工位。如圖0-2所示。

1

圖0-2物料分揀裝瓶

(二)物料瓶被輸送到加蓋擰蓋單元的加蓋機構下，加蓋定位機構將物料瓶

固定，加蓋機構啟動加蓋流程，將蓋子（白色或藍色）加到物料瓶上；加上蓋子

的物料瓶繼續(xù)被送往擰蓋機構，到擰蓋機構下方，擰蓋定位機構將物料瓶固定，

擰蓋機構啟動，將瓶蓋擰緊。

圖0-3加蓋擰蓋

（三）擰蓋完成的物料瓶經(jīng)過檢測分揀單元進行檢測：進料檢測傳感器檢測

擰蓋完成的物料瓶是否到位，回歸反射傳感器檢測瓶蓋是否擰緊；龍門機構檢測

物料瓶內(nèi)部顆粒是否符合要求；對擰蓋與顆粒均合格的物料瓶進行瓶蓋顏色判別

區(qū)分；擰蓋或顆粒不合格的物料瓶被分揀機構推送到廢品輸送帶上（輔輸送帶）；

擰蓋與顆粒均合格的物料瓶被輸送到主輸送帶末端，等待機器人搬運。

合格品不合格品

圖0-4合格與不合格品示意圖

（四）工業(yè)機器人搬運單元兩個升降臺機構存儲包裝盒和包裝盒蓋；升降臺

A將包裝盒推向物料臺上；6軸機器人將物料瓶抓取放入物料臺上的包裝盒內(nèi)；

包裝盒4個工位放滿物料瓶后，6軸機器人從升降臺B上吸取盒蓋，蓋在包裝盒

上；6軸機器人根據(jù)瓶蓋的顏色對盒蓋上標簽位進行分別貼標，貼完4個標簽后

通知智能倉儲單元入庫；

2

物料瓶放入包裝盒蓋上盒蓋蓋貼上標簽

圖0-5包裝過程

（五）智能倉儲單元堆垛機構把機器人單元物料臺上的包裝盒體吸取出來，

然后按要求依次放入倉儲相應倉位。2×3的倉庫每個倉位均安裝一個檢測傳感

器，堆垛機構水平軸為一個精密轉盤機構，垂直機構為渦輪絲桿升降機構，均由

精密伺服電機進行高精度控制。

三、競賽工作任務

（一）顆粒上料單元的電路設計、編程與調(diào)試

1．任務描述

本單元用型號為H2U-3624MR-XP的PLC實現(xiàn)電氣控制,該單元的安裝與接線

已經(jīng)完成。團隊負責完成顆粒上料單元的電路設計、程序編程與調(diào)試工作，以便

生產(chǎn)線后期能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。相關競賽資料參照計算機“D:\參考資料\

顆粒上料單元”文件夾下；根據(jù)變頻器參數(shù)要求完成變頻器參數(shù)設置，并進行調(diào)

試。

（1）請根據(jù)顆粒上料單元的桌面端子板連接示意圖（見第2點），完成循

環(huán)選料機構的電氣接線。

（2）根據(jù)PLCI/O功能分配表（見表1-6），在PLCI/O分配圖完成單元

的PLCI/O電路圖設計。

設計的電路應滿足運行功能要求，電氣控制電路圖圖形符號和文字符號的使

用應滿足GB/T6988.1-2008《電氣圖形符》、GB/T4728.1-2005《電氣簡圖用圖

形符號》、GB/T5465.1-1996《電氣設備用圖形符號》、GB/T7159-1987《電氣技

術中的文字符號制訂通則》的要求。

（3）請根據(jù)運行功能（見第3點）、PLCI/O功能分配表（見表1-6），

完成本單元PLC編程、根據(jù)變頻器參數(shù)要求（表1-7）完成變頻器參數(shù)設置，

并進行調(diào)試。

3

2.桌面端子板連接示意圖

傳感器

磁性開關

電磁閥

控制板PLC37針端子板CN31015針端子板執(zhí)行機構電氣元件

圖1-1端子板連接示意圖

（1）桌面37針端子板CN310端子分配表

表1-1

端子板CN310地址線號功能描述

XT3-0X00物料瓶上料檢測傳感器

XT3-1X01顆粒填裝位檢測傳感器

XT3-2X02顏色確認A檢測傳感器

XT3-3X03顏色確認B檢測傳感器

XT3-4X04料筒A物料檢測傳感器

XT3-5X05料筒B物料檢測傳感器

XT3-6X06顆粒到位檢測傳感器

XT3-7X07定位氣缸后限位

XT3-8X20吸盤填裝限位

XT3-9X21推料氣缸A前限

XT3-10X22推料氣缸B前限

XT3-11X23填裝旋轉氣缸左限位

XT3-12X24填裝旋轉氣缸右限位

XT3-13X14填裝升降氣缸上限位

XT3-14X15填裝升降氣缸下限位

XT2-0Y00上料輸送帶啟停

XT2-1Y01主輸送帶啟停

XT2-2Y02填裝旋轉氣缸電磁閥

XT2-3Y03填裝升降氣缸電磁閥

XT2-4Y04填裝取料吸盤電磁閥

XT2-5Y05定位氣缸電磁閥

XT2-6Y06推料氣缸A電磁閥

XT2-7Y07推料氣缸B電磁閥

XT1\XT4PS13+(+24V)24V電源正極

XT5PS13-(0V)24V電源負極

4

3.運行功能

初始位置：

上料輸送帶停止，主輸送帶停止，循環(huán)輸送帶機構停止，推料氣缸A縮回,

推料氣缸B縮回,填裝定位氣缸縮回，填裝機構處于物料吸取位置上方。氣源二

聯(lián)件壓力表調(diào)節(jié)到0.4Mpa～0.5Mpa。在上料輸送帶上人工放置6個空瓶，間距

小于20mm，A料筒內(nèi)放置12顆白色物料，B料筒內(nèi)放置12顆粒藍色。

控制流程：

（1）上電，系統(tǒng)處于“停止”狀態(tài)?！巴Ｖ埂敝甘緹袅?，“啟動”和“復

位”指示燈滅。

（2）在“停止”狀態(tài)下，按下“復位”按鈕，該單元復位，復位過程中，

“復位”指示燈閃爍，所有機構回到初始位置。復位完成后，“復位”指示燈常

亮，“啟動”和“停止”指示燈滅?！斑\行”或“復位”狀態(tài)下，按“啟動”按

鈕無效。

（3）在“復位”就緒狀態(tài)下，按下“啟動”按鈕，單元啟動，“啟動”指

示燈亮，“停止”和“復位”指示燈滅。

（4）推料氣缸A與推料氣缸B同時推出2顆物料。

（5）循環(huán)選料機構啟動高速運行，變頻器以50Hz頻率輸出。

（6）當循環(huán)選料機構上的顏色確認檢測傳感器檢測到有白色物料通過時，

變頻器反轉，并以20Hz頻率輸出，如果超過10秒鐘，仍沒有檢測到白色物料通

過，則重新開始第（4）步。

（7）當白色物料到達取料位后，顆粒到位檢測傳感器動作，循環(huán)選料機構

停止。

（8）填裝機構下降。

（9）吸盤打開，吸住物料。

（10）填裝機構上升。

（11）填裝機構轉向裝料位。

（12）在第（4）步開始的同時，上料輸送帶與主輸送帶同時啟動，當物料

瓶上料檢測傳感器檢測到空瓶時，上料輸送帶停止，當主輸送帶上的空瓶移動一

段距離后，上料輸送帶動作，繼續(xù)將空瓶以小于20cm的間隔，逐個輸送到主輸

5

送帶。

（13）當顆粒填裝位檢測傳感器檢測到空瓶，并等待空瓶到達填裝位時，主

輸送帶停止，填裝定位氣缸伸出，將空瓶固定。

（14）當?shù)冢?1）步和第（13）都完成后，填裝機構下降。

（15）填裝機構下降到吸盤填裝限位開關感應到位后，吸盤關閉，物料順利

放入瓶子，無任何碰撞現(xiàn)象。

（16）填裝機構上升。

（17）填裝機構轉向取料位。

（18）當瓶子裝滿2顆白色物料后，再進行藍色物料填裝，步驟參考白色物

料填裝。

（19）瓶子裝滿4顆（2顆白色+2顆藍色）物料，進入第（20）步。否則重

新開始第（7）步。

（20）填裝定位氣缸縮回。

（21）主輸送帶啟動，將瓶子輸送到下一工位。

（22）循環(huán)進入第（6）步，進行下一個瓶子的填裝。

（23）在任何啟動運行狀態(tài)下，按下“停止”按鈕，若當前填裝機構吸有物

料，則應在完成第（16）步后停止，否則立即停止，所有機構不工作，“停止”

指示燈亮，“啟動”和“復位”指示燈滅。

4.PLCI/O功能分配表

表1-6

序號名稱功能描述備注

1X0上料傳感器感應到物料，X0閉合

2X1顆粒填裝位感應到物料，X1閉合

3X2檢測到顏色A物料，X2閉合

4X3檢測到顏色B物料，X3閉合

5X4檢測到料筒A有物料，X4閉合

6X5檢測到料筒B有物料，X5閉合

7X6輸送帶取料位檢測到物料，X6閉合

8X7填裝定位氣缸后限位感應，X7閉合

9X10按下啟動按鈕，X10閉合

10X11按下停止按鈕，X11閉合

11X12按下復位按鈕，X12閉合

12X13按下聯(lián)機按鈕，X13閉合

13X14填裝升降氣缸上限位感應，X14閉合

6

序號名稱功能描述備注

14X15填裝升降氣缸下限位感應，X15閉合

15X20吸盤填裝限位感應，X20閉合

16X21推料氣缸A前限感應，X21閉合

17X22推料氣缸B前限感應，X22閉合

18X23填裝旋轉氣缸左限感應，X23閉合

19X24填裝旋轉氣缸右限感應，X24閉合

20Y0Y0閉合上料輸送帶運行

21Y1Y1閉合主輸送帶運行

22Y2Y2閉合填裝旋轉氣缸旋轉

23Y3Y3閉合填裝升降氣缸下降

24Y4Y4閉合吸盤拾取

25Y5Y5閉合定位氣缸伸出

26Y6Y6閉合推料氣缸A推料

27Y7Y7閉合推料氣缸B推料

28Y10Y10閉合啟動指示燈亮

29Y11Y11閉合停止指示燈亮

30Y12Y12閉合復位指示燈亮

31Y23Y23閉合變頻電機正傳

32Y24Y24閉合變頻電機反轉

33Y25Y25閉合變頻電機高速檔

34Y26Y26閉合變頻電機中速檔

35Y27Y27閉合變頻電機低速檔

5.變頻器參數(shù)設置要求

表1-7

序號功能設定值備注

1外部/PU組合模式3

2加速時間0.5s

3減速時間0.5s

4變頻電機高速45HZ

5變頻電機中速30HZ

6變頻電機低速20HZ

7變頻器輸出頻率上限值50HZ

8變頻器輸出頻率下限值10HZ

（二）加蓋擰蓋單元的安裝接線與調(diào)試

1.任務描述

本單元用一臺H2U-1616MR-XPPLC實現(xiàn)電氣控制,現(xiàn)在該單元的控制掛板安

裝與接線已經(jīng)完成，本任務程序已完成并下載到PLC里面。由于該單元模型機構

7

以及電路尚未安裝接線，無法進行加蓋擰蓋單元的控制處理，現(xiàn)在需要你對加蓋

擰蓋單元模型機構進行安裝與接線，并完成調(diào)試。

（1）請根據(jù)競賽平臺提供的參考資料，完成加蓋擰蓋單元機構模型的安裝、

電路接線、氣路連接，將其合理地安裝在加蓋擰蓋單元相應的位置上，并進行調(diào)

試。

（2）請根據(jù)加蓋擰蓋單元的桌面端子板連接示意圖（見第2點），完成該

單元桌面所有機構模型的電氣接線。

（3）請根據(jù)運行功能（見第3點）、PLCI/O功能分配表（見表2-5），

完成本單元調(diào)試，運行過程中動作順暢，無任何碰撞現(xiàn)象。

2.桌面端子板連接示意圖

傳感器

磁性開關

電磁閥

控制板PLC37針端子板CN31015針端子板執(zhí)行機構電氣元件

圖2-1端子板連接示意圖

（1）桌面37針端子板CN310端子分配表

表2-1

端子板CN310地址線號功能描述

XT3-0X00瓶蓋料筒檢測傳感器

XT3-1X01加蓋位檢測傳感器

XT3-2X02擰蓋位檢測傳感器

XT3-3X03加蓋伸縮氣缸前限

XT3-4X04加蓋伸縮氣缸后限

XT3-5X05加蓋升降氣缸上限

XT3-6X06加蓋升降氣缸下限

XT3-7X07加蓋定位氣缸后限

8

端子板CN310地址線號功能描述

XT3-12X14擰蓋升降氣缸上限

XT3-13X15擰蓋定位氣缸后限

XT2-0Y00輸送帶啟停

XT2-1Y01擰蓋電機啟停

XT2-2Y02加蓋伸縮氣缸電磁閥

XT2-3Y03加蓋升降氣缸電磁閥

XT2-4Y04加蓋定位氣缸電磁閥

XT2-5Y05擰蓋升降氣缸電磁閥

XT2-6Y06擰蓋定位氣缸電磁閥

XT1\XT4PS13+(+24V)24V電源正極

XT5PS13-(0V)24V電源負極

（2）加蓋模塊端子板CN300（15針端子板）端子分配表

表2-2

端子板CN300地址線號功能描述

XT3-0X00瓶蓋料筒檢測傳感器

XT3-1X03加蓋伸縮氣缸前限

XT3-2X04加蓋伸縮氣缸后限

XT3-3X05加蓋升降氣缸上限

XT3-4X06加蓋升降氣缸下限

XT3-5Y02加蓋伸縮氣缸電磁閥

XT3-6Y03加蓋升降氣缸電磁閥

XT2PS13+(+24V)24V電源正極

XT1PS13-(0V)24V電源負極

（3）輸送帶模塊端子板CN301（15針端子板）端子分配表

表2-3

端子板CN301地址線號功能描述

XT3-0X01加蓋位檢測傳感器

XT3-1X02擰蓋位檢測傳感器

XT3-2X07加蓋定位氣缸后限

XT3-3X15擰蓋定位氣缸后限

XT3-5Y04加蓋定位氣缸電磁閥

XT3-6Y06擰蓋定位氣缸電磁閥

XT2PS13+(+24V)24V電源正極

XT1PS13-(0V)24V電源負極

（4）擰蓋模塊端子板CN302（15針端子板）端子分配表

表2-4

端子板CN302地址線號功能描述

9

端子板CN302地址線號功能描述

XT3-0X14擰蓋升降氣缸上限

XT3-5Y05擰蓋升降氣缸電磁閥

XT2PS13+(+24V)24V電源正極

XT1PS13-(0V)24V電源負極

3.運行功能

初始狀態(tài)：主輸送帶停止、加蓋定位氣缸縮回、加蓋伸縮氣缸縮回、加蓋升

降氣缸縮回、擰蓋定位氣缸縮回、擰蓋電機停、擰蓋升降氣缸縮回,氣源二聯(lián)件

壓力表調(diào)節(jié)到0.4Mpa～0.5Mpa。

單元復位控制：

（1）上電，設備任一部件不在初始位置，系統(tǒng)自動復位；

（2）或者系統(tǒng)處于停止狀態(tài)下，按下“復位”按鈕系統(tǒng)自動復位。其它運

行狀態(tài)下按此按鈕無效；

（3）“復位”燈（黃色燈，下同）閃亮顯示；

（4）“停止”（紅色燈，下同）燈滅；

（5）“啟動”（綠色燈，下同）燈滅；

（6）所有部件回到初始位置；

（7）“復位”燈常亮，系統(tǒng)進入就緒狀態(tài)。

單元啟動控制：

（1）系統(tǒng)在就緒狀態(tài)按啟動按鈕，單元進入運行狀態(tài)，而停止狀態(tài)下按此

按鈕無效；

（2）“啟動”指示燈亮；

（3）“復位”指示燈滅；

（4）主輸送帶啟動運行；

（5）手動將無蓋物料瓶放置到該單元起始端；

（6）當加蓋位檢測傳感器檢測到有物料瓶，并等待物料瓶運行到加蓋工位

下方時，輸送帶停止；

（7）加蓋定位氣缸推出，將物料瓶準確固定；

（8）如果加蓋機構內(nèi)無瓶蓋，即瓶蓋料筒檢測傳感器無動作，加蓋機構不

動作；

①手動將蓋子放入后，瓶蓋料筒檢測傳感器感應到瓶蓋；

10

②瓶蓋料筒檢測傳感器動作；

③加蓋機構開始運行，繼續(xù)第（9）步動作；

（9）如果加蓋機構有瓶蓋，瓶蓋料筒檢測傳感器得電，加蓋伸縮氣缸推出，

將瓶蓋推到落料口；

（10）加蓋升降氣缸伸出，將瓶蓋壓下；

（11）瓶蓋準確落在物料瓶上，無偏斜；

（12）加蓋伸縮氣缸縮回；

（13）加蓋升降氣缸縮回；

（14）加蓋定位氣缸縮回；

（15）主輸送帶啟動；

（16）當擰蓋位檢測傳感器檢測到有物料瓶，并等待物料瓶運行到擰蓋工位

下方時，輸送帶停止；

（17）擰蓋定位氣缸推出，將物料瓶準確固定；

（18）擰蓋電機開始旋轉；

（19）擰蓋升降氣缸下降；

（20）瓶蓋完全被擰緊；

（21）擰蓋電機停止運行；

（22）擰蓋升降氣缸縮回；

（23）擰蓋定位氣缸縮回；

（24）主輸送帶啟動；

（25）當物料瓶輸送到主輸送帶末端后，人工拿走物料瓶。重復第（5）到

（25）步，直到4個物料瓶與4個瓶蓋用完為止，每次循環(huán)內(nèi)，任何一步動作失

誤，該步都不得分。

單元停止控制：

（1）系統(tǒng)在運行狀態(tài)按“停止”按鈕，單元立即停止，所有機構不工作；

（2）“停止”指示燈亮；“運行”指示燈滅。

4.PLCI/O功能分配表

表2-5

序號名稱功能描述備注

11

序號名稱功能描述備注

1X0瓶蓋料筒感應到瓶蓋，X0閉合

2X1加蓋位傳感器感應到物料，X1閉合

3X2擰蓋位傳感器感應到物料，X2閉合

4X3加蓋伸縮氣缸伸出前限位感應，X3閉合

5X4加蓋伸縮氣缸縮回后限位感應，X4閉合

6X5加蓋升降氣缸上限位感應，X5閉合

7X6加蓋升降氣缸下限位感應，X6閉合

8X7加蓋定位氣缸后限位感應，X7閉合

9X10按下啟動按鈕，X10閉合

10X11按下停止按鈕，X11閉合

11X12按下復位按鈕，X12閉合

12X13按下聯(lián)機按鈕，X13閉合

13X14擰蓋升降氣缸上限位感應，X14閉合

14X15擰蓋定位氣缸后限位感應，X15閉合

15Y0Y0閉合，主輸送帶運行

16Y1Y1閉合，擰蓋電機運行

17Y2Y2閉合，加蓋伸縮氣缸伸出

18Y3Y3閉合，加蓋升降氣缸下降

19Y4Y4閉合，加蓋定位氣缸伸出

20Y5Y5閉合，擰蓋升降氣缸下降

21Y6Y6閉合，擰蓋定位氣缸伸出

22Y10Y10閉合，啟動指示燈亮

23Y11Y11閉合，停止指示燈亮

24Y12Y12閉合，復位指示燈亮

（三）檢測分揀單元的故障排除、編程與調(diào)試

1.任務描述

該單元用型號為H2U-3624MR-XP的PLC實現(xiàn)電氣控制，本單元控制掛板與

桌面機構的安裝與接線已經(jīng)完成。由于設備剛安裝接線完成，存在故障，現(xiàn)需要

你來完成該設備故障查找與排除。并對設備進行編程與調(diào)試，使其運行順暢,滿

足第2點所描述的功能要求。

（1）請根據(jù)競賽平臺提供的參考資料，完成檢測分揀單元的故障查找與排

除，并在《故障排查表》的故障排查表上認真記錄故障點與故障現(xiàn)象，寫出故障

原因和解決思路，如果排查表上行數(shù)不足，可自行追加表格行來填寫。

選手可以放棄排查故障，但是放棄故障排查，裁判與技術保障人員不幫助恢

復設備。

12

（2）請根據(jù)運行功能（見第2點）、PLCI/O功能分配表（見表3-1），完

成本單元PLC編程，并進行調(diào)試。

2.設備排除故障后，完整的單機自動運行功能如下：

初始位置：

主輸送帶停止、輔輸送帶停止、分揀氣缸縮回、檢測裝置燈帶不亮,氣源二

聯(lián)件壓力表調(diào)節(jié)到0.4Mpa～0.5Mpa。

控制流程：

（1）上電，系統(tǒng)處于“停止”狀態(tài)下?！巴Ｖ埂敝甘緹袅?，“啟動”和“復

位”指示燈滅；

（2）在“停止”狀態(tài)下，按下“復位”按鈕，該單元復位，復位過程中，

“復位”指示燈閃爍，所有機構回到初始位置。復位完成后，“復位”指示燈常

亮，“啟動”和“停止”指示燈滅?！斑\行”或“復位”狀態(tài)下，按“啟動”按

鈕無效；

（3）在“復位”就緒狀態(tài)下，按下“啟動”按鈕，單元啟動，“啟動”指

示燈亮，“停止”和“復位”指示燈滅；

（4）主輸送帶啟動運行；

（5）手動將放有3顆物料并旋緊白色瓶蓋的物料瓶放置到該單元起始端；

（6）當進料檢測傳感器檢測到有物料瓶且旋緊檢測傳感器無動作，經(jīng)過檢

測裝置時，龍門燈帶綠色常亮，物料瓶即被輸送到主輸送帶的末端，出料檢測傳

感器動作，主輸送帶停止，龍門燈帶綠色熄滅，人工拿走物料瓶。

（7）手動將放有3顆物料并旋緊藍色瓶蓋的物料瓶放置到該單元起始端；

（8）當進料檢測傳感器檢測到有物料瓶且旋緊檢測傳感器無動作，經(jīng)過檢

測裝置時，龍門燈帶藍燈常亮，物料瓶即被輸送到主輸送帶的末端，出料檢測傳

感器動作，主輸送帶停止，龍門燈帶藍色熄滅，人工拿走物料瓶。

（9）手動將放有2或者4顆物料并旋緊瓶蓋的物料瓶放置到該單元起始端；

（10）當進料檢測傳感器檢測到有物料瓶且旋緊檢測傳感器無動作，經(jīng)過檢

測裝置時，龍門燈帶紅色閃爍（f=2Hz），物料瓶經(jīng)過不合格到位檢測傳感器時，

傳感器動作，觸發(fā)分揀氣缸電磁閥得電同時紅色燈停止閃爍，當?shù)竭_分揀氣缸位

置時即被推到輔輸送帶上；

13

（11）手動將放有3顆物料并未旋緊瓶蓋的物料瓶放置到該單元起始端；

（12）當進料檢測傳感器檢測到有物料瓶且旋緊檢測傳感器動作，經(jīng)過檢測

裝置時，龍門燈帶紅燈常亮，物料瓶經(jīng)過不合格到位檢測傳感器時，傳感器動作，

觸發(fā)分揀氣缸電磁閥得電同時紅燈熄滅，當?shù)竭_分揀氣缸位置時即被推到輔輸送

帶上；

（13）在任何啟動運行狀態(tài)下，按下“停止”按鈕，該單元停止工作，“停

止”指示燈亮，“啟動”和“復位”指示燈滅。

3.PLCI/O功能分配表

表3-1

序號名稱功能描述備注

1X00進料檢測傳感器感應到物料，X00閉合

2X01旋緊檢測傳感器感應到瓶蓋，X01閉合

3X03瓶蓋顏色傳感器感應到藍色，X03閉合

4X04瓶蓋顏色傳感器感應到白色，X04閉合

5X05不合格到位檢測傳感器感應到物料，X05閉合

6X06出料檢測傳感器感應到物料，X06閉合

7X07分揀氣缸退回限位感應，X07閉合

8X10按下啟動按鈕，X10閉合

9X11按下停止按鈕，X11閉合

10X12按下復位按鈕，X12閉合

11X13按下聯(lián)機按鈕，X13閉合

12X14三顆料位檢測

13X15四顆料位檢測

14Y00Y00閉合，主輸送帶運行

15Y01Y01閉合，輔輸送帶運行

16Y02Y02閉合，龍門燈帶綠燈常亮

17Y03Y03閉合，龍門燈帶紅燈常亮

18Y04Y04閉合，龍門燈帶藍燈常亮

19Y05Y05閉合，分揀氣缸伸出

20Y10Y10閉合，啟動指示燈亮

21Y11Y11閉合，停止指示燈亮

22Y12Y12閉合，復位指示燈亮

（四）工業(yè)機器人搬運單元的機器人IO配置、程序編寫與調(diào)試

1.任務描述

本單元機器人使用ABB的IRB120機器人，用型號為H2U-3232MT的PLC實現(xiàn)

電氣控制，該單元的機械與電氣安裝接線、PLC的編程已經(jīng)完成，由于客戶新采

購回來的工業(yè)機器人，你需要完成機器人相關設置及程序編程工作，并進行調(diào)試，

14

要求機器人在運行過程中動作順暢，機器人本體及夾具與其它機構無任何碰撞現(xiàn)

象。

（1）請根據(jù)機器人控制器地址分配表（表4-2）、PLC與機器人IO功能分

配表（見表4-3），完成本單元的機器人編程以及相關的IO設置。

（2）請根據(jù)運行功能（見第2點），完成機器人程序編寫工作，并進行調(diào)

試。（機器人本體、夾具或夾具上的物料在工作過程中都不得與其它任何物體

發(fā)生摩擦或碰撞，機器人任何部位不得超出桌面范圍，否則將扣分）

2.運行功能要求

初始位置：

盒蓋升降機構處于升降原點傳感器位置，底盒升降機構處于升降原點傳感器

位置，定位氣缸處于縮回狀態(tài)，推料氣缸處于縮回狀態(tài)，機器人夾具吸盤垂直朝

上（處于關閉狀態(tài)）、夾爪朝下（處于張開狀態(tài)），氣源二聯(lián)件壓力表調(diào)節(jié)到

0.4Mpa～0.5Mpa。

控制流程：

（1）該單元在單機狀態(tài)，機器人切換到自動運行狀態(tài)，按“復位”按鈕，

單元復位，機器人回到安全原點pHome（要求在pHome點時夾具吸盤垂直朝上，

夾爪朝下）。

（2）“復位”燈（黃色燈，下同）閃亮顯示；

（3）“停止”（紅色燈，下同）燈滅；

（4）“啟動”（綠色燈，下同）燈滅；

（6）所有部件回到初始位置；

（7）“復位”燈（黃色燈）常亮，系統(tǒng)進入就緒狀態(tài)。

（8）第一次按“啟動”按鈕，工業(yè)機器人搬運單元底盒升降機構的推料氣

缸將物料底盒推出到包裝工作臺上；

（9）同時定位氣缸伸出；

（10）物料臺檢測傳感器動作；

（11）該單元上的機器人開始執(zhí)行瓶子搬運功能：機器人從檢測分揀單元的

出料位將物料瓶搬運到包裝盒中,路徑規(guī)劃合理，瓶子搬運到盒蓋上方過程中，

不得與其它設備物體碰撞（機器人或夾具無超出桌面范圍，瓶子放到底盒里時無

與盒邊摩擦碰撞）；

15

（12）包裝盒中裝滿4個物料瓶后，機器人回到原點位置pHome，即使檢測

檢測分揀單元的出料位有物料瓶，機器人也不再進行抓取，物料瓶搬運順序如圖

3-1所示。

①②

③④

圖3-1物料瓶工位示意圖

（13）底盒升降機構的推料氣缸縮回；

（14）第二次按“啟動”按鈕，機器人開始自動執(zhí)行盒蓋搬運功能：機器人

從pHome點到包裝盒蓋位置，用吸盤將包裝盒蓋吸取并蓋到包裝盒上，路徑規(guī)劃

合理，加蓋過程中不得與任何機構發(fā)生碰撞（盒蓋被平穩(wěn)取出，不與升降臺邊沿

發(fā)生碰撞，盒蓋被平衡放到底盒上，不與除底盒以外其它物體發(fā)生碰撞），蓋好

后回到原點位置pHome；

（15）第三次按“啟動”按鈕，機器人開始自動執(zhí)行標簽搬運功能：機器人

從pHome點到標簽臺位置，用吸盤依次將兩個白色和兩個黑色標簽吸取并貼到包

裝盒蓋上，路徑規(guī)劃合理，貼標過程中不得與任何機構發(fā)生碰撞（機器人吸住標

簽，吸盤圓面中心與標簽中心對齊；機器人將標簽搬運到盒蓋側面標簽位置，不

與任務其它任何物體發(fā)生摩擦或碰撞，機器人任何部位不超出桌面范圍；標簽被

準確放置到盒蓋標簽位置，無偏移。）；標簽擺放以及吸取順序如圖3-2所示；

1221

白色標3443黑色標

簽：吸取簽：吸取

順序如標5665順序如標

簽上的數(shù)7887簽上的數(shù)

字所示字所示

910109

11121211

11

圖3-2標簽擺放示意圖

16

（16）機器人每貼完一個標簽，無需回到原點位置pHome，貼滿4個標簽后

回到原點位置pHome，機器人貼標順序如圖3-3所示；

①②③④

圖3-3貼標工位示意圖

（17）機器人貼完標簽，定位氣缸縮回，等待入庫；

（18）系統(tǒng)在運行狀態(tài)按“停止”按鈕，單元進入停止狀態(tài)，即機器人停止

工作，而就緒狀態(tài)下按此按鈕無效。

3.PLCI/O功能分配表

表4-1

序號名稱功能描述備注

1X00升降臺A運動到原點，X0斷開

2X01升降臺A碰撞上限，X1斷開

3X02升降臺A碰撞下限，X2斷開

4X03升降臺B運動到原點，X3斷開

5X04升降臺B碰撞上限，X4斷開

6X05升降臺B碰撞下限，X5斷開

7X06推料氣缸A伸出，X6閉合

8X07推料氣缸A縮回，X7閉合

9X10按下啟動按鈕，X10閉合

10X11按下停止按鈕，X11閉合

11X12按下復位按鈕，X12閉合

12X13按下聯(lián)機按鈕，X13閉合

13X14推料氣缸B伸出，X14閉合

14X15推料氣缸B縮回，X15閉合

15X20AutoOn機器人處于自動模式,X20閉合

16X21預留

17X22EmergencyStop機器人急停中，X22閉合

18X23ExecutionError機器人報警，X23閉合機器人的

19X24MotorOn機器人電機上電，X24閉合輸出點連

20X25CycleOn機器人程序正在運行中，X25閉合接PLC的

21X26回到原點位置，X26閉合輸入點

22X27搬運瓶子完成一次，X27閉合

23X30搬運蓋完成，X30閉合

24X31搬運簽完成一次，X31閉合

17

序號名稱功能描述備注

25X32運行中，X32閉合

26X33預留

27X34吸盤A有效，X34閉合

28X35吸盤B有效，X35閉合

29X36物料臺有物料，X36閉合

30X37加蓋定位氣缸縮回，X37閉合

31Y0Y0閉合給升降臺A發(fā)脈沖

32Y1Y1閉合給升降臺B發(fā)脈沖

33Y2Y2閉合改變升降臺A方向

34Y3Y3閉合改變升降臺B方向

35Y4Y4閉合升降臺氣缸A伸出

36Y5Y5閉合升降臺氣缸B伸出

37Y6Y6閉合加蓋定位氣缸伸出

38Y10Y10閉合啟動指示燈亮

39Y11Y11閉合停止指示燈亮

40Y12Y12閉合復位指示燈亮

41Y20Y20閉合Stop機器人程序停止運行

42Y21預留

43Y22Y22閉合MotorOn機器人電機上電

44Y23Y23閉合StartAtMain從機器人主程序啟動

45Y24Y24閉合ResetExecutionError機器人報警

復位PLC的輸

46Y25Y25閉合MotorOff機器人電機下電出點連接

47Y26預留機器人的

48Y27預留輸入點

49Y30Y30閉合機器人開始搬運

50Y31Y31閉合機器人搬運瓶子

51Y32Y32閉合機器人搬運盒蓋

52Y33Y33閉合機器人搬運標簽

53Y34Y34閉合標簽選取白色

4.機器人控制器地址分配表

（1）機器人I/O與PLCI/O關聯(lián)分配表

表4-2

輸入輸出

A端(機器人端)B端（PLC端）A端（機器人端）B端（PLC端）

1DI1Y201DO1X20

控制器控制器

2DI2Y212DO2X21

I/O接口I/O接口

3DI3Y223DO3X22

XS12XS14

4DI4Y234DO4X23

18

輸入輸出

A端(機器人端)B端（PLC端）A端（機器人端）B端（PLC端）

5DI5Y245DO5X24

6DI6Y256DO6X25

7DI7Y267DO7X26

8DI8Y278DO8X27

1DI9Y301DO9X30

2DI10Y312DO10X31

3DI11Y323DO11X32

控制器控制器

4DI12Y334DO12X33

I/O接口I/O接口

5DI13Y345DO13

XS13XS15

6DI14Y356DO14氣抓

7DI15Y367DO15吸盤A

8DI16Y378DO16吸盤B

（2）機器人需要配置的系統(tǒng)IO分配表

表4-3機器人系統(tǒng)IO

序號機器人IO系統(tǒng)IO注釋

1DI1Stop機器人程序停止運行

2DI3MotorsOn機器人電機上電

3DI4StartAtMain從機器人主程序啟動

4DI5ResetExecutionError機器人報警復位

5DI6MotorsOff機器人電機下電

6DO1AutoOn機器人處于自動模式

7D03EmergencyStop機器人急停中

8D04ExecutionError機器人報警

9D05MotorOn機器人電機上電

10DO6CycleOn機器人程序正在運行中

（五）智能倉儲單元的故障排除、編程與調(diào)試

1.任務描述

該單元用型號為H2U-2416MT的PLC實現(xiàn)電氣控制，本單元控制掛板、桌面

模型機構安裝與接線已經(jīng)完成，堆垛機構使用的伺服驅(qū)動器為三菱MR-JE-10A，

電機HF-KN-13J，其技術參數(shù)詳細參考技術手冊《三菱MR-JE系列》。由于設備

19

剛安裝接線完成，存在故障，現(xiàn)需要你來完成該設備故障查找與排除，并對設

備進行編程與調(diào)試，使其運行順暢,滿足第3點所描述的功能要求。

（1）請根據(jù)競賽平臺提供的參考資料，完成智能倉儲單元的故障查找與排

除，并在《故障排查表》的故障排查表上認真記錄故障點與故障現(xiàn)象，寫出故障

原因和解決思路，如果排查表上行數(shù)不足，可自行追加表格行來填寫。

選手可以放棄排查故障，但是放棄故障排查，裁判與技術保障人員不幫助

恢復設備。

（2）請根據(jù)運行功能（見第3點）、PLCI/O功能分配表（見表5-3），完

成本單元PLC編程，并進行調(diào)試。

2.桌面端子板連接示意圖

傳感器

控制器PLC37針端子板CN31015針端子板執(zhí)行機構電氣元件

圖4-1端子板連接示意圖

（1）桌面37針端子板CN310端子分配表

表5-1

端子板CN310地址線號功能描述

XT3-2X02倉位1檢測傳感器

XT3-3X03倉位2檢測傳感器

XT3-4X04倉位3檢測傳感器

XT3-5X05倉位4檢測傳感器

XT3-6X06倉位5檢測傳感器

XT3-7X07倉位6檢測傳感器

XT1\XT4PS13+(+24V)24V電源正極

XT5PS13-(0V)24V電源負極

（2）智能倉庫模塊端子板CN302（15針端子板）端子分配表

表5-2

端子板CN302地址線號功能描述

XT3-0X02倉位1檢測傳感器

20

端子板CN302地址線號功能描述

XT3-1X03倉位2檢測傳感器

XT3-2X04倉位3檢測傳感器

XT3-3X05倉位4檢測傳感器

XT3-4X06倉位5檢測傳感器

XT3-5X07倉位6檢測傳感器

XT2PS13+(+24V)24V電源正極

XT1PS13-(0V)24V電源負極

3.運行功能

初始狀態(tài)：

垛機旋轉機構處于自定義原點位置（包裝工作臺水平處），垛機升降機構處

于自定義原點位置（包裝工作臺水平處），垛機拾取機構伸縮氣缸處于縮回狀態(tài)，

垛機拾取吸盤處于關閉狀態(tài)。氣源二聯(lián)件壓力表調(diào)節(jié)到0.4-0.5MPa。

控制流程：

（1）上電，系統(tǒng)處于“復位”狀態(tài)下，“啟動”和“停止”指示燈滅，該

單元復位；復位過程中，“復位”指示燈閃爍，所有機構回到初始位置；復位完

成后，“復位”指示燈常亮。（“運行”狀態(tài)下按“復位”按鈕無效）。

（2）在“復位”就緒狀態(tài)下，按下“啟動”按鈕，單元啟動，“啟動”指

示燈亮，“停止”和“復位”指示燈滅。（“停止”或“復位未完成”狀態(tài)下，

按“啟動”按鈕無效）。

（3）第一次按“啟動”按鈕，堆垛機啟動運行，運行到包裝工作臺位置等

待。

（4）第二次按“啟動”按鈕，堆垛機拾取氣缸伸出到位。

（5）堆垛機拾取吸盤打開，吸住包裝盒。

（6）堆垛機拾取氣缸縮回，將包裝盒完全托到堆垛機拾取托盤上，包裝盒

與包裝工作臺無任何接觸。

（7）堆垛機構旋轉到1號倉儲位，堆垛機構旋轉過程中，包裝盒不允許與

包裝工作臺