2023年度機械行業(yè)職業(yè)教育技能大賽-可編程控制器系統(tǒng)應用編程賽項技能競賽.樣題（中職組）

2023年度機械行業(yè)職業(yè)教育機械大賽“可編程控制器系統(tǒng)應用編程”工作任務書（樣題）場次號：賽位號：2022年度機械行業(yè)職業(yè)教育機械大賽“可編程控制器系統(tǒng)應用編程”目錄TOC\o"1-3"\h\u注意事項 頁注意事項一、本任務書共13頁，包括西門子與信捷版本設備的I/O和原理圖。如出現缺頁、字跡不清等問題，請及時向裁判示意，進行任務書的更換。二、在完成工作任務的全過程中，嚴格遵守電氣安裝和電氣維修的安全操作規(guī)程。三、不得擅自更改設備已有器件位置和線路。四、競賽過程中，參賽選手認定競賽設備的器件有故障，可提出更換，更換下的器件將由裁判組進行現場測試。若器件經現場測試是功能齊全，且沒有故障的情況下，每次扣參賽隊1分。若因人為操作損壞器件，扣5分。后果嚴重者（如導致PLC、變頻器、伺服等燒壞），本次競賽成績計0分。五、所編的機器視覺程序必須保存到本機的“C:\desktop\場次號-賽位號”文件夾下，賽位號以現場抽簽為準。六、所編PLC、觸摸屏、PPT等程序必須保存到計算機的“D:\機械行業(yè)職業(yè)教育機械大賽\場次號-工位號”文件夾下，場次號和工位號以現場抽簽為準。七、參賽選手在完成工作任務的過程中，不得在任何地方標注學校名稱、選手姓名等信息。八、比賽結束后，參賽選手需要將任務書以及現場發(fā)放的圖紙、資料、草稿紙等材料一并上交，不得帶離賽場。

任務情景一、項目名稱：自動化酒瓶回收流水線二、任務情境：編程、調試一條小型自動化酒瓶回收流水線現有一條小型自動化酒瓶回收流水線，相關的硬件設施都已經安裝完畢，現需要按客戶要求進行編程、調試。主要對旋轉供料模塊、桁架搬運模塊、視覺分揀模塊這三個模塊進行控制，對酒瓶進行選擇性回收（酒瓶有紅、綠、藍、黃四種顏色，因綠色酒瓶回收成本大于生成成本，故綠色不需要回收）。三、項目任務及時間安排：自動化酒瓶回收流水線試題主要考核選手組編程、調試一條小型自動化流水線的能力，該流水線由旋轉供料模塊、桁架搬運模塊、視覺分揀模3個單元組成。行業(yè)大賽時間為期150分鐘，由選手獨立完成。

平臺硬件組成說明本次考核設備由三大塊組成，分別為：旋轉供料模塊、桁架搬運模塊、視覺分揀模塊和系統(tǒng)連接模塊。通過模塊與模塊之間的聯調和互動，構成了自動化酒瓶回收流水線?，F對各個模塊的組成和功能進行簡單的介紹。1、旋轉供料模塊旋轉供料模塊的主要結構組成為：減速機、步進電機、編碼器、酒瓶轉盤、支撐架、傳感器，端子排組件、底板等，如圖1所示。圖1旋轉供料設備示意圖旋轉供料模塊的主要功能是向系統(tǒng)中其他單元提供原料，按照需要將要回收酒瓶放置在轉盤中，以便機械手將其抓取，輸送到其他單元去。2、桁架搬運模塊桁架搬運模塊裝置側主要結構組成為：導桿氣缸、平行機械夾、雙聯氣缸、支撐架，閥組，端子排組件、底板等，如圖2所示。圖2桁架搬運設備示意圖桁架搬運模塊的工作流程是在系統(tǒng)正常工作后的初始狀態(tài)為導桿氣缸縮回、平行機械夾張開、無桿氣缸左移的狀態(tài)。當輸送機構把酒瓶送到手抓下方時，PLC控制程序驅動導桿氣缸下降→氣動手指將酒瓶夾緊→導桿氣缸縮回→無桿氣缸右移→導桿氣缸下降→氣動手指將酒瓶放松→導桿氣缸縮回→無桿氣缸左移，完成酒瓶搬運，為下一次搬運酒瓶做準備。3、視覺分揀模塊分揀模塊裝置側主要結構組成為：皮帶傳送機構、視覺系統(tǒng)、推料氣缸、電磁閥組，接線端口，底板等，如圖3所示。圖3視覺分揀模塊設備示意圖分揀模塊的功能是：通過視覺系統(tǒng)識別瓶體的顏色來進行瓶體分揀，如綠色是不合格品，則視覺系統(tǒng)將綠色的酒瓶在推料氣閥處剔除，其余顏色酒瓶為合格品，正常的視覺檢測后把檢測完成后的瓶體運輸到出料口。該部分的工作流程是：瓶體從入料口進入，變頻器控制異步電機使皮帶運動，經過視覺相機下方的視覺檢測區(qū)域時進行拍照，對拍攝圖片中的酒瓶進行顏色識別，如果是合格的酒瓶顏色就讓其繼續(xù)運行，反之到達推料氣缸處將其推出。4、系統(tǒng)安裝模塊系統(tǒng)接線模塊由開關、PLC、按鈕、變頻器、伺服驅動器、接觸器等一系列的元器件組成。主要為了考驗考生基礎的接線能力和邏輯編程能力。圖4系統(tǒng)連接模塊設備示意圖競賽任務要求任務一：可編程控制器系統(tǒng)連接任務場景：不合格品酒瓶剔除在酒瓶回收過程中，需要將不合格品進行一個剔除處理，現在通過接觸器來模仿這一過程。任務要求：1.在電路連接過程中，必須用到PLC、開關按鈕、指示燈、傳感器以及接觸器。2.按下【啟動】按鈕，指示燈點亮，接觸器觸發(fā)，相關的線圈吸合，并維持當前狀態(tài)5秒。到達設定時間后，接觸器自動斷開。3.接觸器處于吸合狀態(tài)時，重復按下【啟動】按鈕無作用，并當傳感器接收到感應信號后，立即斷開接觸器。4.復位功能，在接觸器處于吸合狀態(tài)時，按下【復位】按鈕，接觸器斷開，指示燈熄滅，相關時間清零。5.接觸器維持的時間可以進行修改，單位為0.1S。請按照上述任務要求，根據考場已有的可編程控制器型號，選擇合適的傳感器、按鈕和指示燈等器件，繪制電氣原理圖之并完成電氣系統(tǒng)線路連接，最終完成任務要求的調試功能。任務二：可編程控制器系統(tǒng)編程調試（一）手動模式控制要求1.旋轉供料模塊和桁架機械手模塊單站控制要求（1）在觸摸屏上按下【復位】按鈕，則旋轉供料模塊、桁架機械手模塊復位；（2）各氣缸、電機軸回到原點位置（旋轉供料模塊傳感器檢測到信號默認為回到機械原點）；（3）在觸摸屏上，可對桁架機械手模塊各個氣缸進行點動操作，例如單擊【伸出氣缸】按鈕，氣缸伸出，再次單擊，則氣缸縮回。（4）在觸摸屏上，可對旋轉供料模塊電機軸進行點動操作，單擊【料盤正轉】，則電機軸順時針運行，松開即停，單擊【料盤反轉】，則電機軸逆時針運行，松開即停。（5）在觸摸屏上，當電機停止時，可對電機的運行速度進行設置且生效。（6）旋轉供料模塊單站控制頁面如圖4所示，圖片僅供參考，考生可根據實際情況自由調整。圖4旋轉供料觸摸屏示意圖2.分揀模塊單站控制要求（1）單站狀態(tài)下，在觸摸屏上按下【復位】按鈕，各氣缸回到原點位置，皮帶停止運動。（2）在觸摸屏上可對氣缸進行點動操作，即按下【推料氣缸】按鈕，則推料氣缸伸出，按下【氣缸縮回】按鈕，則氣缸縮回。（3）采用通信控制皮帶電機運動，在觸摸屏上可對皮帶電機進行操作，即按下【電機正轉】按鈕，則電機帶動皮帶向靠近電機一側運行（按鈕松開，電機不停），按下【電機反轉】按鈕，則電機帶動皮帶向原理電機一側運行（按鈕松開，電機不停），按下【電機停止】按鈕后，電機停止運行。（4）在觸摸屏上可對停止后的皮帶電機的運行速度進行設置且生效。（5）選手在相機下放置待測的物料，物料如圖6中所示，選手需通過視覺編程，在觸摸屏上按下【拍照】按鈕后，完成以下內容：a、準確地識別出物料顏色，并同時在視覺軟件上有相應顏色的數據顯示；b、準確地測量出待測物料頂部圖形的形狀，并同時在視覺軟件上有相應形狀的數據顯示；（6）分揀模塊單站控制頁面如圖5所示，圖片僅供參考，考生可根據實際情況自由調整。圖5分揀模塊觸摸屏示意圖圖6視覺識別圖片（二）自動模式控制要求1.自動模式停止狀態(tài)下，按下【復位】按鈕，各模塊狀態(tài)開始復位，即電機軸、氣缸均復位至原點位置，等待啟動命令。2.自動模式下，任何情況下，按下【停止】按鈕，各模塊運行狀態(tài)立即停止，所有模塊保持當前動作，等待【復位】命令。3.自動模式下，按下【啟動】按鈕，各模塊開啟運行。旋轉供料模塊電機啟動，料盤旋轉，傳感器檢測到到位信號后電機停止運動并由桁架機械手模塊進行酒瓶抓取動作。4.自動模式下，桁架機械手模塊取到第一個酒瓶后，前往分揀模塊入料口，準確且合理地將酒瓶放置到分揀模塊入料口，放置完成后，模塊回到原點位置待機，等待下一步命令。5.自動模式下，當分揀模塊入料口處有酒瓶進入，則分揀模塊皮帶啟動，帶動酒瓶前往機器視覺視野下識別。6.自動模式下，分揀模塊在酒瓶到達機器視覺視野下合理位置后，觸發(fā)相機拍攝并識別酒瓶顏色和形狀。7.自動模式下，當分揀模塊機器視覺識別出當前酒瓶顏色后，判定綠色酒瓶為不合格品，其余顏色為合格品。當前酒瓶顏色識別結果應在視覺人機界面上顯示，并利用圖片控件明確指出當前酒瓶是否為合格品。8.自動模式下，分揀模塊根據機器視覺判定結果，將不合格品剔除，將合格品運送至分揀模塊出料口。9.自動模式下，當分揀模塊判定當前酒瓶為不合格品后，旋轉供料模塊再次啟動，重復之前取料動作。10.自動模式下，桁架機械手模塊取到第二個酒瓶后，前往分揀模塊入料口，準確且合理地將酒瓶放置到分揀模塊入料口，放置完成后，模塊回到原點位置待機。11.自動模式下，當物料轉盤出現缺料時，桁架機械手模塊應具備合理的缺料檢測功能，選手應在現有的軟硬件條件下進行設計或調試，使其具備相關缺料檢測功能，并當出現缺料時，在觸摸屏上有鮮明地表示。12.自動模式可以重復運行，即在完成一次流程或推出不合格品后，系統(tǒng)仍可以再次啟動運行。（三）人機界面設計要求1.觸摸屏界面設計布局合理，各個按鈕指示燈分區(qū)放置，且有充分的文字標識，指示按鈕或指示燈等元件的作用。2.觸摸屏界面設計應符合題目要求的手動模式和自動模式所需要的按鈕指示燈，按鈕和指示燈之間無干涉。3.觸摸屏界面應分為多個界面，如旋轉供料界面、視覺分揀界面、桁架搬運等頁面，頁面之間可自由切換。觸摸屏畫面設計如圖所示，圖7示僅供參考，考生可根據實際情況，合理優(yōu)化人機界面。圖7自動模式觸摸屏參考圖

附錄1西門子與信捷設備的I/O表和原理圖西門子-信捷IO表桁架搬運模塊PLC的I/O表輸入信號輸出信號序號PLC輸入點信號名稱信號來源序號PLC輸出點信號名稱信號來源1I3.3左限位裝置側1Q3.4滑臺閥PLC側2I3.4右限位2Q3.5手抓升降閥3I3.5手抓下降到位3Q3.6手抓夾緊閥4I3.6手抓上升到位45I3.7手抓夾緊到位56I4.5啟動按鈕按鈕/指示燈模塊6Q4.1黃色指示燈按鈕/指示燈模塊7I4.6停止按鈕7Q4.2綠色指示燈8I4.7復位按鈕8Q4.3紅色指示燈9I5.0轉換開關9Q4.4蜂鳴器10I5.1急停按鈕10分揀模塊PLC的I/O表輸入信號輸出信號序號PLC輸入點信號名稱信號來源序號PLC輸出點信號名稱信號來源1I0.0編碼器B相裝置側1Q2.4變頻器正轉PLC側22Q2.5變頻器反轉3I2.5入料檢測3Q2.6多端速14I2.6氣缸伸出到位4Q2.7多端速25I2.7到達檢測5Q3.0多端速366Q3.1視覺拍照觸發(fā)77Q3.2推料電磁閥8I4.5啟動按鈕按鈕/指示燈模塊8Q4.1黃色指示燈按鈕/指示燈模塊9I4.6停止按鈕9Q4.2綠色指示燈10I4.7復位按鈕10Q4.3紅色指示燈11I5.0轉換開關11Q4.4