河南省赛赛题-制造单元智能化改造与集成技术-0317

2018 年河南省高等职业院校技能大赛 制造单元智能化改造与集成技术赛项
竞赛任务书
选手须知： 1.任务书共 25 页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及
时向裁判示意，并进行任务书的更换。

2.参赛队应在 3.5 小时内完成任务书规定内容。

3.竞赛设备包含 2 台计算机，参考资料放置在“D:\参考资料”
文件夹中。

选手在竞赛过程中利用计算机创建的软件程序文件必须 存储到“D:\技能竞赛”文件夹中，未存储到指定位置的运行记录或 程序文件不作为竞赛成果予以评分。

计算机编辑文件请实时存盘， 建议 10-15 分钟存盘一次，客观原因断电情况下，酌情补时不超过 十五分钟。

4.任务书中只得填写竞赛相关信息，不得出现学校、姓名等与 身份有关的信息或与竞赛过程无关的内容，否则成绩无效。

5.由于参赛选手人为原因导致竞赛设备损坏，以致无法正常继 续比赛，将取消参赛队竞赛资格。

竞赛场次：第
场
赛位号：第
号
1


（一）背景介绍 公司需要对现有轮毂产品的生产单元升级改造。

以智能制造技 术为基础，在现有加工设备的基础上，结合工业机器人、视觉等设 备，实现柔性化生产；选用工业以太网通讯方式完成设备端的信息 采集，增加 MES 系统完成对生产全流程的监控和优化，实现智能 化生产；利用互联网将产品制造过程数据和设备运行状态数据上传 到云服务器中存储，在确保身份信息验证正确的前提下可通过移动 终端实现对云服务器中数据的实时访问。

请根据具体任务要求和实 际条件，完成智能制造单元改造的集成设计、安装部署、编程调试， 实现生产过程。

（二）设备说明 智能制造单元系统集成应用平台（简称应用平台），如附图 1 所示，包含执行单元、工具单元、仓储单元、加工单元、打磨单元、 检测单元、分拣单元和总控单元共 8 个独立单元，每个单元独立可 移动。

注意：此次竞赛内容不涉及加工单元、分拣单元。

附图 1 智能制造单元系统集成应用平台
2


序号 1
单元 名称
执行 单元
附表 1 单元功能清单
功能说明及设备图片
1.执行单元是产品在各个单元间转换和定制加工的执行终 端，是应用平台的核心单元 2.工业机器人完成以不同姿态拾取零件或加工 3.平移滑台作为工业机器人扩展轴，扩大了工业机器人的可 达工作空间，可以配合更多的功能单元完成复杂的工艺流程 4.平移滑台的运动参数信息，如速度、位置等，由工业机器 人控制器通过现场 IO 信号传输给 PLC，从而控制伺服电机实 现线性运动 5.快换模块法兰端安装在工业机器人末端法兰上，可与快换 模块工具端匹配，实现工业机器人工具的自动更换 6.执行单元的流程控制信号由远程 IO 模块通过工业以太网与 总控单元实现交互
1.工具单元用于存放不同功用的工具是执行单元的附属单
2
工具 元,工业机器人可通过程序控制到指定位安装或释放工具 单元 2.工具单元提供了 7 种不同类型的工具，每种工具均配置了
快换模块工具端，可以与快换模块法兰端匹配
3


1.仓储单元用于临时存放零件，是应用平台的功能单元 2.立体仓库为双层六仓位结构，每个仓位可存放一个零件； 仓位托板可推出，方便工业机器人以不用方式取放零件 3.每个仓位均设置有传感器和指示灯，可检测当前仓位是否 存放有零件并将状态显示出来 4.仓储单元所有气缸动作和传感器信号均由远程 IO 模块通过 工业以太网传输到总控单元
3
仓储 单元
1.加工单元可对零件表面指定位置进行雕刻加工，是应用平
台的功能单元
2.数控机床为典型三轴铣床结构，采用轻量化设计，可实现
4
加工 单元
小范围高精度加工，加工动作由数控系统控制 3.数控系统集 CNC、PLC、操作界面以及轴控制功能于一体， 提供传统 G 指令和指导性编程
4.刀库采用虚拟化设计，利用屏幕显示模拟换刀动作和当前
刀具信息，刀库控制信号由数控系统提供
5.加工单元的流程控制信号由远程 IO 模块通过工业以太网传
4


输到总控单元
1.打磨单元是完成对零件表面打磨过程中的工装治具，是应
用平台的功能单元
2.打磨工位可准确定位零件并稳定夹持，是实现打磨加工的
主要工位
3. 旋转工位可在准确固定零件的同时带动零件实现 180°沿
其轴线旋转，方便切换打磨加工区域
4.翻转工装在无需执行单元的参与下，实现零件在打磨工位
和旋转工位的转移，并完成零件的翻面
5.吹屑工位可以实现在零件完成打磨工序后吹除碎屑功能
6.打磨单元所有气缸动作和传感器信号均由远程 IO 模块通过
工业以太网传输到总控单元
5
打磨 单元
6
检测 单元
1.检测单元可根据不同需求完成对零件进行检测、识别功能， 是应用平台的功能单元 2.智能视觉可根据不同的程序设置，实现条码识别、形状匹
5


配、颜色检测、尺寸测量等功能，操作过程和结果通过结果 显示器显示 3.检测单元的程序选择、检测执行和结果输出通过工业以太 网传输到执行单元的工业机器人，并由其将结果信息传递到 总控单元从而决定后续工作流程
1.分拣单元可根据程序实现对不同零件的分拣动作，是应用 平台的功能单元，分拣单元共有三个分拣工位，每个工位可 存放一个零件 2.传输带可将放置到起始位的零件传输到分拣机构前 3.分拣机构根据程序要求在不同位置拦截传输带上的零件， 并将其推入指定的分拣工位 4.分拣工位可通过定位机构实现对滑入零件准确定位，并设 置有传感器检测当前工位是否存有零件 5.分拣单元所有气缸动作和传感器信号均由远程 IO 模块通过 工业以太网传输到总控单元
7
分拣 单元
6


1.总控单元是各单元程序执行和动作流程的总控制端，是应
用平台的核心单元
2.控制模块由两个 PLC 和工业交换机构成，PLC 通过工业以太
网与各单元控制器和远程 IO 模块实现信息交互，用户可根据
需求自行编制程序实现流程功能
3.操作面板提供了电源开关、急停开关和自定义按钮
4.应用平台其他单元的电、气均由总控单元提供，通过所提
供的线缆实现快速连接
5.显示终端用于 MES 系统的运行展示，可对应用平台实现信
息监控、流程控制、订单管理等功能
6.移动终端中运行有远程监控程序，对云数据服务器中的数
8
总控 据进行图形化、表格化显示，实现远程监控 单元
应用平台电源通过供电连接线接入总控单元工作台底柜内的供 电模块中，并利用供电连接线为其余单元供电；应用平台气源由空 压机接入总控单元工作台台面的供气模块中，并利用气管为其余单 元供气；应用平台除工业机器人与视觉系统单独通信连接外，其余 采用工业以太网进行通信的线路均可利用总控单元工作台台面上的 工业交换机实现联通。

供电模块和供气模块如附图 2 所示。

附图 2 总控单元供电及供气模块
7


应用平台各单元采用脚轮定位和锁紧方式，单元间固连方式和 锁紧方式如附图 3 所示。

附图 3 脚轮及连接片使用方法
（三）单元间通信说明
应用平台各单元间的通信采用工业以太网形式，且根据不同设
备的使用特点，选用了不用的通讯协议，如附表 2 所示。

附表 2 应用平台各单元通信接口
序号 单元名称 接口名称 接口协议 所属设备
功能
1
Robot
无协议 （TCP/IP）
工业机器人
用于与视觉控 制器的以太网
通讯
2
IO-IN/OUT PROFINET 执行单元
远程 IO 模块
用于与总控单 元 PLC 通讯 用于与其他
PROFINET/
PLC、WinCC
3
PLC
SIMATIC
PLC
的通信以及控
S7
制程序的上传
下载
4
仓储单元 IO-IN/OUT PROFINET
远程 IO 模块
用于与总控单 元 PLC 通讯
5 6
CNC-PN OPC/UA 加工单元
IO-IN/OUT PROFINET
数控系统 远程 IO 模块
用于与 WinCC 通讯
用于与总控单 元 PLC 通讯
7
打磨单元 IO-IN/OUT PROFINET
远程 IO 模块
用于与总控单 元 PLC 通讯
8 检测单元
Visual
无协议 （TCP/IP）
视觉控制器
用于与工业机 器人的以太网
8


通讯
9
分拣单元 IO-IN/OUT PROFINET
远程 IO 模块
用于与总控单 元 PLC 通讯
用于与其他
10
PLC-1
PROFINET/ SIMATIC S7
PLC
PLC、远程 IO 模块的通信、 WinCC 的通信 以及控制程序
总控单元
的上传下载 用于与其他
11
PLC-2
PROFINET/ SIMATIC S7
PLC
PLC、远程 IO 模块、WinCC 的通信以及控 制程序的上传
下载
应用平台各单元内部现场级执行信号和控制信号交互采用并行
IO 通信，具体信号接线方式如附图 4-附图 7 所示，高清图纸电子版 本文件存储在电脑“D:\参考资料”中。

9


PROFINET/ SIMATIC S7
正极 限 原点
负极 限 伺服 完成/INP
伺服 准备/RD 报警/ALM
执行单元内置PLC
OM RON EE SX-67 2PW R
1a
OM RON EE SX-67 2PW R
OMRON RB1I002 EE SX-67 2PW R
24
RB1I003
49
RB1I004
48
RB1I005
2
3
4
S7 1212 板载输入
5 8×DI
6
伺服 驱动器
MR-JE-
脉冲/PULSE 40A 11
方向/SIGN
36
伺服 复位/RES
19
伺服 上电/SON
15
RB1Q00 0 RB1Q00 1
7
8
1a
2
3
S7 1212 板载输出
4 6×DO
5
AO-1 AO-2
6
1
S7 1212 板载模拟
量输入 2 2×AI
a1
2
3
4
5
6
7
SM12 21 数字量输 8
入模块 b1
16×DI
2
3
4
5
6
7
8
DI 35
DEVICENET
已固 连工业 机器人
工业机器人 IO扩展模块
1
2 NO.1
3
4
5
FR1108 6 8×DI
7
8
1
2 NO.2
3
4
5
FR1108 6 8×DI
7 8
1
2 NO.3
3
4
5
6 FR21 08 8×DO 7
8
1
2 NO.4
3
4
5
6 FR21 08 8×DO 7
8
1
2 NO.5
3
4
5
FR2108 6 8×DO
7
8
1
2 NO.6
3
4
5
FR2108 6 8×DO
7
8 1
NO.7 2
3 FR40 04
4
4×AO
IN
PRO FINE T
OUT
PROF INET
总控单元 远程IO模块
1
2 NO.5
3
4 5
6 FR2108 8×DO
7
8
1
2 NO.6
3
4 5
6 FR2108 8×DO
7
8
1
2 NO.1
3
4 5
6 FR1108 8×DI
7
8
1
2 NO.2
3
4 5
6 FR1108
8×DI 7
8
1
2 NO.3 3
4 5
6 FR1108 8×DI
7
8 1
2 NO.4
3
4 5
6 FR1108
8×DI 7
AO-3 AO-4
8
1 NO.7
2
3 FR3004 4×AI
4
DEVICENET
已固 连工业 机器人
工业机器人 DSQC652 IO板卡
1 2 3 XS12 4 8×DI 5 6 7 8 1 2 3 XS13 4 8×DI 5 6 7 8 1 2 3 XS14 4 8×DO 5 6 7 8 1 2 3 XS15 4 8×DO 5 6 7 8
附图 4 执行单元内部接线图
DI-02 DI-03 DI-04 DI-05 DI-06 DI-07
真空 表 DI-00 DPSP101 020 备用
备用
备用
备用
备用
备用
备用
备用
备用
备用
备用
备用
备用
备用
备用
DO-00
快换 工具
DO-01
真空 吸盘
DO-02
夹爪 类工具 动作
DO-03
打磨 类工具 动作
备用
备用
备用
备用
备用
备用
备用
备用
备用
备用
备用
备用
10


1
NO.3 2
3
4
IN
OUT
PROFINET PROFINET
总控 单元 远程IO模块
1
NO.1 2 3
4 5 6 FR1108 8×DI 7 8 1 NO.2 2
3
4 5 6 FR1108 8×DI 7 8
中转端子
CC2I040
CC2I041
CC2I042 CC2I043
CC2I042 CC2I043
CC2I044
CC2I044
CC2I045
CC2I045
CC2I046 CC2I047
CC3I050
CC3I051
CC3I051
CC3I052 CC3I053
CC3I052 CC3I053
CC3I054
CC3I054
CC3I055
CC3I055
CC3I056 CC3I057
5
6 FR2108 8×DO 7
OMRON 1#料仓 E3Z-LS81 产品 检测 OMRON 2#料仓 E3Z-LS81 产品 检测 OMRON 3#料仓 E3Z-LS81 产品 检测 OMRON 4#料仓 E3Z-LS81 产品 检测 OMRON 5#料仓 E3Z-LS81 产品 检测 OMRON 6#料仓 E3Z-LS81 产品 检测
备用
备用
亚德客 1#料仓 CS1-M020 推出 检测 亚德客 2#料仓 CS1-M020 推出 检测 亚德客 3#料仓 CS1-M020 推出 检测 亚德客 4#料仓 CS1-M020 推出 检测 亚德客 5#料仓 CS1-M020 推出 检测 亚德客 6#料仓 CS1-M020 推出 检测
备用
8 1
NO.4 2 3
4 5
6 FR2108 8×DO 7
8
1
NO.5 2 3
4 5
6 FR2108 8×DO 7
备用
8
附图 5 仓储单元内部接线图
CC4Q042 CC4Q043 CC4Q044 CC4Q045 CC4Q046 CC4Q047 CC5Q050 CC5Q051 CC5Q052 CC5Q053 CC5Q054 CC5Q055 CC5Q056 CC5Q057
CC6Q062 CC6Q063 CC6Q064 CC6Q065 CC6Q066 CC6Q067
CC4Q040 CC4Q041 CC4Q042 CC4Q043 CC4Q044 CC4Q045
1#料仓 指示 灯红 1#料仓 指示 灯绿 2#料仓 指示 灯红 2#料仓 指示 灯绿 3#料仓 指示 灯红
3#料仓 指示 灯绿
备用
CC5Q051 CC5Q052 CC5Q053 CC5Q054 CC5Q055
备用
4#料仓 指示 灯红 4#料仓 指示 灯绿 5#料仓 指示 灯红 5#料仓 指示 灯绿 6#料仓 指示 灯红 6#料仓 指示 灯绿
备用
CC6Q061
CC6Q064 CC6Q065
备用
4V110M5B 1#料仓 推出 气缸 电磁阀
4V110M5B 2#料仓 推出 气缸 电磁阀
4V110M5B 3#料仓 推出 气缸 电磁阀
4V110M5B 4#料仓 推出 气缸 电磁阀
4V110M5B 5#料仓 推出 气缸 电磁阀
4V110M5B 6#料仓 推出 气缸 电磁阀
备用
备用
11


IN OUT
PROFINET PROFINET
总控 单元 远程IO模块
1
NO.1 2 3
4
5
6 FR1108 8×DI 7
8
1
NO.2 2 3
4
5
6 FR1108 8×DI 7
中转 端子
DM2I200 DM2I201 DM2I202 DM2I203 DM2I204 DM2I205 DM2I206 DM2I207 DM3I210 DM3I211 DM3I212 DM3I213 DM3I214 DM3I215 DM3I216
DM2I200 DM2I201
OMRON E3Z-LS81
OMRON E3Z-LS81
DM2I202 DM2I203
亚德客 CS1-HL020
亚德客 CS1-HL020
DM2I204
亚德客 CS1-H020
DM2I205
亚德客 CS1-H020
DM2I206
亚德客 CS1-H020
DM2I207
亚德客 CS1-H020
DM3I211 DM3I212 DM3I213 DM3I214 DM3I215
亚德客 CS1-H020
亚德客 CS1-H020
亚德客 CS1-HL020
亚德客 CS1-HL020
亚德客 CS1-H020
亚德客 CS1-H020
打磨工位 产品检知 旋转工位 产品检知 放料工位 夹具原位 放料工位 夹具动作
翻转工装 夹具原位 翻转工装 夹具动作 翻转工装 升降原位 翻转工装 升降动作
翻转工装 翻转原位 翻转工装 翻转动作 旋转工装 夹具原位 旋转工装 夹具动作
旋转工装 夹具原位 旋转工装 夹具动作
备用
1
NO.3 2 3
4 5
6 FR2108 8×DO 7
8
1
NO.4 2 3
4 5
6 FR2108 8×DO 7
DM4Q202 DM4Q203 DM4Q204 DM4Q205 DM4Q206 DM4Q207 DM6Q210 DM6Q211 DM6Q212 DM6Q213 DM6Q214 DM6Q215 DM6Q216
8
DM3I217
备用
8
DM6Q217
附图 6 打磨单元内部接线图
4V110M5B
DM4Q201 DM4Q202
4V220M5B
DM4Q203 DM4Q204
4V220M5B
DM4Q205
4V110M5B
DM4Q206
4V110M5B
4V110M5B
DM6Q210
4V110M5B
打磨 工装 夹具 气缸 翻转 工装 翻转 左位 翻转 工装 翻转 右位 翻转 工装 升降 上位 翻转 工装 升降 下位
翻转 工装 夹具 气缸 旋转 工位 旋转 气缸 旋转 工位 夹具 气缸
吹气 工位
备用
备用
备用
备用
备用
备用
备用
12


PROFINET/ SIMATIC S7
总控单元 PLC1 a1
2
3 S7 1212 4 板载输入 8×DI 5
6
7
8
a1
2
S7 1212 板载输出
3
6×DO 4
5
6
中转端子
ZK1I000
ZK1I000
ZK1I001
KM1 E-STIP-1 紧急 停止按 钮
自复 位绿色 按钮
ZK1I002
自锁 绿色按 钮
ZK1I003
自复 位红色 按钮
ZK1I004
自锁 红色按 钮
ZK1I005 ZK1I006 ZK1I007 ZK1Q000 ZK1Q001
ZK1Q000
ZK1Q003 ZK1Q004
备用
备用
备用
自复 位绿色 按钮 指示 灯 自锁 绿色按 钮 指示 灯 自复 位红色 按钮 指示 灯 自锁 红色按 钮 指示 灯 备用
ZK1Q005
备用
PROFINET/ SIMATIC S7
总控单元 PLC2 a
1
2
3 S7 1212 4 板载输入 8×DI 5
6
7
8
a1
2
S7 1212 板载输出
3
6×DO 4
5
6
中转端子
ZK2I020
ZK2I020
KM1 E-STIP-2 紧急 停止按 钮
备用
ZK2I022 ZK2I023 ZK2I024 ZK2I025
备用 备用 备用 备用
ZK2I026 ZK2I027 ZK2Q020 ZK2Q021
备用 备用 三色 灯黄色 三色 灯蜂鸣 器
ZK2Q023 ZK2Q024 ZK2Q025
三色 灯绿色 三色 灯红色 备用 备用
附图 7 总控单元内部接线图
（四）产品说明 生产对象为汽车行业的轮毂产品，是完成粗加工后的半成品铸 造零件，需要经过仓储取料、定制加工、打磨抛光、质量检测、分 拣入库等生产环节，以满足后续加工要求。

轮毂产品在其正面、反面分别布置有定位基准、电子标签区域、 视觉检测区域、数控加工区域和打磨加工区域，如附图 8 和附图 9 所示。

13


定位基准 视觉检测区域1
数控加工区域 视觉检测区域2
打磨加工区域1
打磨加工区域2
电子标签区域1
附图 8 轮毂产品正面特征分布
定位基准
视觉检测区域3
视觉检测区域4
打磨加工区域3
打磨加工区域4
电子标签区域2
附图 9 轮毂产品背面特征分布
1. 轮毂产品在应用平台各单元中的定位通过外圆轮廓和定 位基准实现，正反均可放置；
2. 电子标签区域贴有二维码代表产品编号，可通过检测单元 的智能视觉对其扫描进行识别；
3. 视觉检测区域通过贴有不同颜色（红/绿）的贴纸代表产品 的加工状态，可通过检测单元的智能视觉对颜色进行识 别；
14


4. 数控加工区域为可替换的塑料圆片，利用加工单元在其上 进行雕刻加工，注意仅轮毂正面中间位置可数控加工；
5. 打磨加工区域可利用蜡笔在其表面均匀涂抹颜料颜色后， 利用打磨工具对其加工使颜色擦除，从而完成打磨加工。

（五）产品生产工艺流程 轮毂产品在应用平台中需要完成指定工序流程，如附图 10 所 示。

测评时，评分裁判将 2 个轮毂产品随机放入仓储单元的某 2 个 仓位中，轮毂正面朝上。

注意：现场所提供的轮毂产品仅用于编程测试使用，其检测区 域所贴贴纸颜色与评分裁判演示所提供的零件颜色可能变化，但只 会是红、绿两种中的一种，同时产品电子标签也会变化。

15


工艺流程开始
仓储取料 将立体仓库中存 有零件的仓位编 号较大的仓位零
件取出 并记录仓位编号
打磨加工 将轮毂产品放置 于打磨单元打磨
工位上
打磨加工 利用端面打磨工 具对于轮毂正面 的打磨加工区域1 完成打磨加工
视觉检测 轮毂正面视觉检
测区域1 并记录检测结果
产品正面 视觉检测区域1
检测结果
检测结果为 绿色/OK
检测结果为 红色/NG
仓储单元 将轮毂放入零件 由仓储单元取出
的原仓位
仓储单元 将轮毂放入仓储
单元6号仓位
打磨加工 将轮毂零件利用 翻转工装将零件 由打磨工位翻转
到旋转工位
工艺流程结束
附图 10 产品生产工艺流程
16


任务一 制造单元改造方案设计 （一）系统布局方案设计 根据产品生产工艺流程，结合所提供的硬件单元尺寸和功能，
合理设计各单元的布局分布，并在任务书后附页绘制布局方案，各 单元用框图表示，比例适当。

要求总控单元监控屏幕要面向工位外 侧通道，方便裁判随时监控。

（二）控制系统方案设计 根据产品生产工艺流程，结合提供的硬件单元功能，只使用执 行单元中的内置 PLC 和总控单元 PLC，合理设计控制系统结构，并 在任务书后附页绘制控制系统通讯拓扑结构。

要求体现出工业机器 人、智能视觉、PLC、远程 IO、监控 PC、工业交换机等主要控制 元素，并注明其 IP 地址。

注意：若放弃任务三中“控制系统组态设置”赛项内容，则此 处方案设计图纸需按照所给定的拓扑方案绘制。

（三）仿真模拟 根据设计方案，在 RobotArt 工业机器人离线编程软件中完成系 统的三维环境搭建，依照附图 10 的产品生产工艺流程对工业机器人 和各单元动作进行编程仿真。

仅针对仿真模拟过程，2 个轮毂产品 默认放入仓位 1、仓位 4，产品状态完全相同，轮毂视觉检测区域 1 为绿色/OK，轮毂视觉检测区域 2 为绿色/OK。

要求仿真动作验证过程中，工业机器人不会因为轴限位点、不 可达点或碰撞干涉而报警；可以实现对工具的快换取放、平移滑台 移动、产品随动、工装同步配合等动作效果。

17


任务二 硬件搭建及电气接线 根据系统集成设计方案，完成智能制造单元的硬件搭建和电气
接线工作。

具体如下： 1. 根据布局规划，将各单元摆放到对应位置。

2. 对单元工作台底柜的门板进行调整，要求组合后应用平台 外侧一周布置有门板，里侧门板均拆除放置到工位旁边， 使应用平台工作台底柜内联通。

3. 对各单元的电源线路、气源线路、通信线路进行合理布置 和连接；要求气源线路、通信线路布置在工作台底柜上端 线槽中，由工作台台面四角线孔处走线，在工作台台面上 有线槽的进线槽，没有线槽的用线夹绑扎带固定，要求两 个线夹间距不得超过 150mm，气管长度应合适，不能折弯 缠绕和绑扎变形，不允许出现漏气；电源线路布置在工作 台底柜下端线槽中，要求不得露出单元边缘。

将各个单元利用固定连接板固连，并将单元脚轮的地脚支撑升 起，防止调试过程单元位置移动影响调试。

任务三 制造单元的集成改造
（一）控制系统组态设置 1. 根据控制系统方案，对工业机器人和视觉系统进行操作设 置，使其可实现信号交互。

2. 根据控制系统方案，对 PLC、远程 IO 进行操作设置，使 PLC 可实现对远程 IO 的端口控制。

3. 根据控制系统方案，对 PLC、WinCC 进行操作设置，使其 可实现信号交互。

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注意：赛项开始 1 小时后，可举手示意现场裁判，申请放弃该 任务中此内容的得分，由现场裁判提供已配置好的 PLC 及 WinCC 工程项目文件，可以直接使用。

（二）执行单元的集成改造和编程调试 1. 对工业机器人编程，设定工业机器人的安全姿态，使其在 平移滑台运动过程中不会与其他设备发生碰撞。

2. 对执行单元的 PLC 编程，使其可完成对平移滑台的伺服电 机的运行控制，其中电机每转的脉冲数为 1310，电机每转 的负载位移 10mm，所允许的旋转方向为双向。

3. 对工业机器人、执行单元的 PLC 编程，使工业机器人可通 过 IO 信号控制平移滑台实现回原点、正向定速定位运动、 反向定速定位运动等指定动作。

（三）工具单元的集成改造和编程调试 1. 根据工艺流程需求，选择合适的工具并调整其在工具架的 位置，要求整个过程中使用工具数量不得超过 3 种。

2. 对工业机器人编程，实现工业机器人自动完成对所需工具 拾取和放回动作过程。

3. 对工业机器人编程，实现不同工具的使用动作，如夹爪的 闭合与张开、吸盘的吸取与释放、打磨工具的旋转与停止 等。

（四）仓储单元的集成改造和编程调试 1. 对总控单元 PLC 编程，可以监控料仓中是否存有产品，并 对指示灯进行编程显示，有产品时绿色亮，没有产品时红 色亮。

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2. 对总控单元 PLC 编程，可以优先将存有零件的料仓编号最 大的料仓推出。

3. 对总控单元 PLC 编程，可以将当前推出的料仓编号输出给 工业机器人。

4. 对总控单元 PLC 编程，可以根据通讯 IO 信号将指定的料 仓推出。

（五）打磨单元的集成改造和编程调试 1. 对总控单元 PLC 编程，可以根据控制信号实现打磨工位的 夹具夹紧/松开、旋转工位的夹具夹紧/松开、旋转工位的 旋转/复位。

2. 对总控单元 PLC 编程，可以根据控制信号实现翻转工位连 续完成夹爪松开、上升、翻转、下降、夹紧、上升、翻转、 下降、松开、上升、翻转、下降一连贯动作，即可以将零 件在打磨工位和旋转工位间翻转。

（六）检测单元的集成改造和编程调试 1. 配合工业机器人所拾取的产品，对镜头焦距、光圈和光源 调整，以满足视觉系统稳定拍摄要求。

2. 对视觉系统操作编程，可以完成对零件的指定区域进行电 子标签识别，读取产品编号。

3. 对视觉系统操作编程，可以完成对零件的指定区域进行颜 色检测，当为红色时反馈 NG，当为绿色时反馈 OK。

4. 对视觉系统操作编程，可以完成对零件的指定区域进行产 品编号检测。

5. 对视觉系统操作编程，可以根据控制信号自动完成检测并
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反馈信号到工业机器人，信号通信由网络完成。

任务四控制网络的集成调试
（一）系统初始化
对总控单元的PLC、执行单元的工业机器人、加工单元的数控系统、检测单元的视觉系统编程调试，使各单元可以互相配合完成系统初始化，要求各单元状态如下：
1.工业机器人恢复到安全姿态；
2.平移滑台回原点位置；
3.所有气缸恢复到初始位置；
4.初始化程序运行期间，总控单元三色灯的黄灯以1s为周期
持续闪烁。

（二）控制流程设计
根据任务三已完成的各单元的动作程序，按照附图10所要求的工艺流程，设计总控程序流程，并确定各控制设备在程序执行过程的交互握手信号。

要求总控流程程序选定并运行后，总控单元三色灯的红灯常亮，同时总控单元的操作面板上的绿色可复位按钮的灯以1s为周期闪烁；当按下绿色可复位按钮后，执行初始化程序，绿色可复位按钮的灯熄灭；当初始化程序执行完成后，总控单元三色灯黄灯常亮，同时总控单元的操作面板上的绿色可复位按钮的灯以1s为周期闪烁；当按下绿色可复位按钮后，执行流程程序，绿色可复位按钮的灯熄灭，总控单元三色灯的绿灯常亮；流程程序执行完成后，所有功能单元恢复初始化状态，总控单元三色灯的红灯常亮。

（三）单元间功能动作联合调试
对总控单元的PLC、执行单元的工业机器人、加工单元的数控系统、检测单元的视觉系统编程调试，使各单元可以互相配合完成以下动作过程，要求动作过程在启动后连续自动运行，无需人工干预。

要求：工业机器人可保持在手动状态，程序开始执行后未通过任何人工干预完成所有既定内容才算为完整流畅过程。

任务五云服务的集成调试
利用WinCC软件完成MES系统对现有功能模块的状态信息采集信号设置，监控体现形式将影响得分，由信号原始状态、文本数字说明到图形化显示得分依次增加。

监控界面所需图形化素材存储在电脑“D:\参考资料”中，监控界面设计样式可参考附图11所示，要求具体监控内容如下：
1.执行单元平移滑台的当前运行位置，要求工业机器人图片
相对工作台位置随位置参数变化。

2.仓储单元中所有仓位是否存有零件的状态，要求仓储单元
的对应仓位的指示灯和内置轮辐零件随状态变化。

3.打磨单元打磨工位有无零件、旋转工位有无零件、翻转工
装所处位置（左/右），要求打磨单元图形示意状态随相关
信号状态变化。

4.检测单元的检测结果（OK/NG）。