广东省-制造单元智能化改造与集成技术省赛试题

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
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
DI-02 DI-03 DI-04 DI-05 DI-06 DI-07
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
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
附图 4 执行单元内部接线图
真空 表 DI-00 DPSP101020 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
夹爪 类工具 动作
DO-02
真空 吸盘
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Байду номын сангаас
备用
备用
10
1
NO.3 2
3
4
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
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 9 所示，高清图纸电子版 本文件存储在电脑“D:\参考资料”中。
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
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
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。
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
PROFIN ET
OUT
PROF INET
总控单元 远程IO模块
1
2 NO.5
3
4
5
6 FR2108 8×DO
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
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
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
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
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。
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
2018 年广东省职业院校技能大赛高职组 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 29 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 4 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”
48
RB1I005
1a
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
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
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
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
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。
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
OM RON EE SX-67 2PW R
OMRON RB1I002 EE SX-67 2PW R
24
RB1I003
49
RB1I004
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