2021中职 机电一体化设备组装与调试 赛题3(赛项赛题)

2021年全国职业院校技能大赛中职组机电一体化设备组装与调试赛项
工
作
任
务
书
2021年5月 XXX
一、总体方案
XX企业需要新建一条梅花联轴器（如图
1所示）分选生产线，根据订单的要求将联轴
器按外径Φ、长度L和缓冲垫的颜色进行分选
包装。

生产线按模块的方式进行搭建，生产线以3个工作台为基础平台，检测传送带机构、供料机构、直角坐标机械手、工业机械手等模块可根据实际工作任务的需求，灵活地安装在工作台面上，
以便于生产线功能的扩充与改进。

图2 模块化生产线总体方案
该生产线的总体方案如图2所示，主要的模块为托盘供料模块、工业机械手、高度检测皮带输送机构、直角坐标机械手和分选输送机构。

工业机械手的基本功能是将托盘供料模块的联轴器抓取到检测皮带输送机上；检测皮带输送机启动运行，输送机上安装有传感器对联轴器的外径和长度进行检测，不符合要求的联轴器由输送机上安装的气缸推入滑槽中，外径和长度符合要求的联轴器被送到输送机的末端；随后直角坐标机械手将联轴器抓取到分选输送机构上，分选输送机构上安装有对联轴器缓冲垫颜色进行识别的传感器，根据订单需
图1 梅花联轴器
求，系统分别将相应颜色及数量的联轴器推入对应的滑槽（工件库）中。

整条生产线配备两台PLC，直角坐标机械手（配驱动模块）由其中一台PLC控制，两条输送机构由变频器驱动，并由PLC控制其运行；同时，生产线配置有两台触摸屏，实现生产过程的人机交互。

二、机械安装与电气调试
任务时间：6小时
（一）、智能检测单元安装
1.请你按照安装图01组装高低检测输送机的机械零件，传感器，气缸，电机等部件并调整到合适尺寸。

输送机高度以能够与前后搬运模块配合工作为准，可以自定。

安装图01
2、将组装好的高低检测输送机安装到生产线示意图所指示的位置，能够与前后搬运模块配合工作为准，安装位置自行调节。

3、按设备I/O地址分配表，要求使用EPLAN软件绘制设备电气原理图，并打印图纸，如果需要使用地址分配表中没有的元器件，请自行补充并绘图。

地址地址符号功能
X0 I0.0 SQ1 入料口光电传感器
X1 I0.1 SQ2 推料口1检测传感器
X2 I0.2 SQ3 推料口2检测传感器
X3 I0.3 SQ4 推料口3检测传感器
X4 I0.4 SQ5 推料气缸1伸出到位检测传感器
X5 I0.5 SQ6 推料气缸1缩回到位检测传感器
X6 I0.6 SQ7 推料气缸2伸出到位检测传感器
X7 I0.7 SQ8 推料气缸2缩回到位检测传感器
X10 I1.0 SQ9 推料气缸3伸出到位检测传感器
X11 I1.1 SQ10 推料气缸3缩回到位检测传感器
X12 I1.2
X13 I1.3
X14 I1.4
X15 I1.5
X16 I1.6
X17 I1.7
地址地址符号功能
X0 I0.0 STF 变频器正传
X1 I0.1 STR 变频器反传
X2 I0.2 RH 变频器高速
X3 I0.3 RL 变频器低速
X4 I0.4 SQ1 入料口光电传感器
X5 I0.5 SQ2 推料口1检测传感器
X6 I0.6 SQ3 推料口2检测传感器
X7 I0.7 SQ4 推料口3检测传感器
X10 I1.0 SQ5 推料气缸1伸出到位检测传感器
X11 I1.1 SQ6 推料气缸1缩回到位检测传感器
X12 I1.2 SQ7 推料气缸2伸出到位检测传感器
X13 I1.3 SQ8 推料气缸2缩回到位检测传感器
X14 I1.4 SQ9 推料气缸3伸出到位检测传感器
X15 I1.5 SQ10 推料气缸3缩回到位检测传感器
X16 I1.6 SQ11 直角坐标机器人X轴原点
X17 I1.7 SQ12 直角坐标机器人X轴左限位
X20 I2.0 SQ13 直角坐标机器人X轴右限位
X21 I2.1 SQ14 直角坐标机器人Y轴原点
X22 I2.2 SQ15 直角坐标机器人Y轴前限位
X23 I2.3 SQ16 直角坐标机器人Y轴后限位
X24 I2.4 SQ17 直角坐标机器人Z轴上限位
X25 I2.5 SQ18 直角坐标机器人Z轴下限位
4、按设计好的电气原理图连接设备电路，并进行通电测试。

5、请你安装、调整传感器的位置和灵敏度，调整机械部件的位置，完成高低检测输送机的整机调试。

6、按设备气动系统图02连接气动系统的气路，调节本工位输入气压和各节流阀，使气缸运行平稳。

气路的布局、走向、绑扎应符合工艺规范要求。

图02 气动系统图
7、请你自行设计编写高低检测输送机调试程序和触摸屏画面，调节气动节流阀，使各个机械部件运行平顺。

（二）、基本功能调试
请你安装好设备硬件后，进行如下测试。

本设备有两台PLC控制，一号PLC控制从原件库到外形检测输送机部分，二号PLC控制直角坐标机器人和产品颜色检测分拣输送机部分，两台PLC使用I/O通信。

每台PLC配有独立触摸屏，可以单独部分调试也可实现联机调试。

图1-1
1号PLC控制设备上电后，触摸屏显示手动控制界面如图1-1所示，按下规格检测输送机移动控制按钮，输送机能够实现点动左右移动。

按下【传感器调试】按钮后，按钮颜色变为绿色，此时从输送机左边下料口放入待检测工件，输送机由左向右运行，经过检测外径和长度符合要求的联轴器被送到输送机的末端，输送机停止。

按钮颜色恢复为原来颜色，表明检测完毕。

若出现外径不合格的联轴器，则由输送机运送到第一个斜槽，输送机停止运行，推料气缸将产品推入斜槽1。

检测过程中，出现长度不合格的联轴器，则由输送机运送到第
二个斜槽，输送机停止运行，推料气缸将产品推入斜槽2。

如果出现外径和长度均不符合要求的联轴器，则由输送机运送到第三个斜槽，输送机停止运行，推料气缸将产品推入斜槽3。

按下【推料气缸1】按钮后，按钮颜色变为绿色，推料气缸1伸出到位后，停止2秒钟，自动缩回，按钮颜色恢复为原来颜色，表明检测完毕。

按下【推料气缸2】按钮后，按钮颜色变为绿色，推料气缸2伸出到位后，停止2秒钟，自动缩回，按钮颜色恢复为原来颜色，表明检测完毕。

按下【推料气缸3】按钮后，按钮颜色变为绿色，推料气缸3伸出到位后，停止2秒钟，自动缩回，按钮颜色恢复为原来颜色，表明检测完毕。

图1-2
2号PLC控制设备上电后，触摸屏显示手动控制界面如图1-2所示，按下颜色检测输送机移动控制按钮，输送机能够实现点动左右移动。

按下【传感器调试】按钮后，按钮颜色变为绿色，此时从输送机左边下料口放入待检测工件，输送机由左向右运行，经过检测中心缓冲垫颜色为黄色的联轴器由输送机运送到第一个斜槽，输送机停止运行，推料气缸将产品推入斜槽1。

缓冲垫颜色为红色的联轴器由输送机运送到第二个斜槽，输送机停止运行，推料气缸将产品推入斜槽2。

缓冲垫颜色为其他颜色的联轴器，则由输送机运送到第三个斜槽，输送机停止运行，推料气缸将产品推入斜槽3。

推入工件后，按钮颜色
恢复为原来颜色，表明检测完毕。

按下【推料气缸1】按钮后，按钮颜色变为绿色，推料气缸1伸出到位后，停止2秒钟，自动缩回，按钮颜色恢复为原来颜色，表明检测完毕。

按下【推料气缸2】按钮后，按钮颜色变为绿色，推料气缸2伸出到位后，停止2秒钟，自动缩回，按钮颜色恢复为原来颜色，表明检测完毕。

按下【推料气缸3】按钮后，按钮颜色变为绿色，推料气缸3伸出到位后，停止2秒钟，自动缩回，按钮颜色恢复为原来颜色，表明检测完毕。

三、联轴器检测装配线功能调试
任务时间：6小时
任务描述：
1、请你正确理解设备的正常工作过程和故障状态的处理方式，编写系统的PLC控制程序和设置变频器的参数、步进驱动器及伺服驱动器参数。

2、请你调整传感器的位置或灵敏度，调整机械零件的位置，完成系统的整体调试，使该设备能正常工作。

3、请你按照触摸屏界面制作和监控要求的说明，制作两个触摸屏界面，设置和记录相关参数，实现触摸屏对生产系统的操作和监控。

（一）系统的生产要求
1、该系统分选的联轴器规格如下：
外径大小Φ：32mm，38mm，44mm三种规格
高度尺寸L：26mm，28mm，32mm三种规格
缓冲片颜色：红色、黄色、蓝色三种
2、请正确设计程序和调试系统，使得系统能按颜色完成工件分
选并包装，其中工件外径为44mm、高度为32mm。

检测皮带输送模块与触摸屏1由第1台PLC控制，直角坐标机械手、触摸屏2及分选输送模块由第二台PLC控制。

3、系统启动
系统上电后，触摸屏1、触摸屏2均进入运行界面。

其中触摸屏1主要用于系统状态监控，触摸屏2主要用于系统能数设置及工件数量监视。

按下【启动】按键，系统开始运行，运行指示灯变为绿色，同时触摸屏1运行界面要有工件控追踪状态的监控，即工件在哪个模块处理，触摸屏1上哪个模块相应工作指示灯亮（绿色），否则为红色，触摸屏1运行界面如下图1所示。

图1 触摸屏1监控界面
系统启动运行后，可以通过触摸屏2进行两种产品每件数量设置及总包装件数设置，系统参数设置好后按下触摸屏2上【开始检测分选】按钮，系统开始工作，同时运行过程中要有每种产品已分选工件总数量显示及装箱数量显示，触摸屏2也能实现系统急停功能。

触摸屏的运行界面如下图2所示。

图2 触摸屏2监视界面
在检测分选过程中，只有将当前工件分选完成后，工业机器人才能抓取下一个工件。

（二）系统工作过程
1、供料
已经生产好的各种规格联轴器（大小直径三种、高度三种、颜色三种）按3行3列随机存放在托盘里。

当机械手将托盘里工件全部搬运完后，由人工手动放入下一盘工件重新供料。

2、工业机械手搬运
系统启动后，工业机械手下降按行顺序从上至下、从左至右依次将A位置托盘中的工件搬运到检测输送带上。

3、检测皮带输送机检测
工业机械手将工件搬运至检测输送带上B位置传感器检测到工件后，带输送机中速正转将工件运送至位置1停止，位置1传感器对工件进行直径的检测，当工件直径满足要求时，运送带中速运行将工件运送至位置2 停止，位置2处的传感器对工件进行高度检测，若工件满足高度要求，则运送带高速运行将工件运送至位置3光纤传感
顺处停止。

若工件直径不满足要求，则由3处推料气缸将工件推至料槽1，若工件直径满足要求而高度不满足要求，则由2处推料气缸将工件推至料槽2。

工件被推入料槽后，工业机械手重新进行搬运。

检测传送带各位置示意图如下图3所示。

图3检测传送带位置示意图
4、直角坐标机械手搬运
当工件运送至位置3处后，步进驱动器工作，直角坐标机械手工作，将工件从检测皮带输送带位置3处将工件抓取至分选输送带上D 位置。

5、分选输送带工件分选
分选输送带D处传感器检测到工件后，分选输送带高速启动，将工件运送至输送带位置4处停止，若工件为红色，则该处传感器为ON，同时位置4处推料气缸动作将工件推入1库，若不是红色工件，则运送带继续中速运行，将工件运送至位置5处停止，若为黄色，则位置5处传感器为ON，同时位置5处推料气缸动作将工件推入2库，若工件不是黄色（必为蓝色），则运送带高速运行，将工件运送至位置6处，同时位置6处推料气缸动作将工件推入3库。

分选输送带位置示意图如图4所示。

图4 分选输送带位置示意图
6、工件包装
当1库或2库工件满足1件数量要求时，系统暂停进行包装，5S 后，工业机械手继续启动重新进行检测分选。

由于工件随机输送，当有1个库完成设定件数分拣时，系统停止工作（提示重新调整托盘中工件的类型才能重新分选）。

7、设备的停止
（1）自动停止：当1库或2库完成所有箱数包装后，系统自动停止在初始位置。

（2）手动停止：按下触摸屏1【停止】按钮时，应在完成当前工件的分拣和加工处理后，设备停止在初始位置，触摸屏上的“停止指示灯”变为红色闪亮。

此时计数无需清零，待重新按【启动】按钮后，触摸屏上的停止指示灯熄灭，设备接着未完成的要求继续工作即可。

（3）急停：按下QS急停按钮（或触模屏1【急停】按钮或触摸屏2【急停】按钮）时，设备立即停止，蜂鸣器叫5秒停止，触摸屏1上的“设备状态指示灯”红色点亮。

等松开QS按钮时，系统继续运行，指示灯熄灭。