2021年廣西職業(yè)院校技能大賽高職組《機電一體化》賽項樣題任務書

2021年廣西職業(yè)院校技能大賽

高職組《機電一體化》賽項

樣

題

任

務

書

場次：工位號：日期：

1

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?；蚺c身份有關的信息，否則視為作弊，成績無效。

3.任務書共38頁，附頁圖紙5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5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。

2

《機電一體化》賽項任務書

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

3

二、工作過程概述

本系統(tǒng)工作過程概述如下：

1.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。

圖0-2物料分揀裝瓶

2.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

4

3.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。

圖0-4合格品與不合格品示意圖

4.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；

物料瓶放入包裝盒蓋上盒蓋蓋貼上標簽

圖0-5包裝過程

5

5.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、安裝接線、編程與調試

1．任務描述

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

掛板的安裝與接線已經(jīng)完成。選手需要利用客戶采購回來的器件及材料，

團隊負責完成顆粒上料單元的電路設計、安裝接線、編程與調試工作，以

便生產(chǎn)線后期能夠實現(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，并進行調試。

（1）請根據(jù)競賽平臺提供的參考資料，完成本單元的安裝，確保各

機構運行順暢和平穩(wěn)。

（2）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），完成桌面模型的電氣接線。

（3）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》、

6

GB/T7159-1987《電氣技術中的文字符號制訂通則》的要求。

（4）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，并進行調試。

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

7

端子板CN310地址線號功能描述

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

（2）輸送帶模塊端子板CN300（15針端子板）端子分配表

表1-2

端子板CN300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

XT3-2X07定位氣缸后限位

XT3-5Y05定位氣缸電磁閥

XT2PS13+(+24V)24V電源正極

XT1PS13-(0V)24V電源負極

（3）填裝顆粒模塊端子板CN301（15針端子板）端子分配表

表1-3

端子板CN301地址線號功能描述

XT3-0X14填裝升降氣缸上限位

XT3-1X15填裝升降氣缸下限位

XT3-2X20吸盤填裝限位

XT3-3X23填裝旋轉氣缸左限位

XT3-4X24填裝旋轉氣缸右限位

XT3-5Y02填裝旋轉氣缸電磁閥

XT3-6Y03填裝升降氣缸電磁閥

8

端子板CN301地址線號功能描述

XT3-7Y04填裝取料吸盤電磁閥

XT2PS13+(+24V)24V電源正極

XT1PS13-(0V)24V電源負極

（4）循環(huán)輸送帶模塊端子板CN302（15針端子板）端子分配表

表1-4

端子板CN302地址線號功能描述

XT3-0X02顏色確認A檢測傳感器

XT3-1X03顏色確認B檢測傳感器

XT3-2X04料筒A物料檢測傳感器

XT3-3X05料筒B物料檢測傳感器

XT3-4X06顆粒到位檢測傳感器

XT3-5X21推料氣缸A前限

XT3-6X22推料氣缸B前限

XT3-7Y06推料氣缸A電磁閥

XT3-8Y07推料氣缸B電磁閥

XT2PS13+(+24V)24V電源正極

XT1PS13-(0V)24V電源負極

（5）接線端子XT98分配表

表1-5

接線端子XT98地址線號功能描述

XT98-1上UWS274:1連接器1腳

XT98-1下UXT99:11

XT98-2上VWS274:2連接器2腳

XT98-2下VXT99:12

XT98-3上WWS274:3連接器3腳

XT98-3下WXT99:13

XT98-4上PS13-(0V)CN320:0V

XT98-4下PS13-(0V)XT99:23

XT98-5上PS13+(+24V)CN320:24V

XT98-5下PS13+(+24V)XT99:28

9

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)下?！巴Ｖ埂敝甘緹袅粒皢?/p>

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,“啟

動”和“停止”指示燈滅，復位過程中，“復位”指示燈閃亮

（f=1HZ），所有機構回到初始位置。復位完成后，“復位”指示燈常

亮?！巴Ｖ埂被颉皬臀贿^程中”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先推出1顆白色物料，推料氣缸B再推出1顆

藍色物料，交替推出，各推出5顆物料；在此后過程中如A或B料筒

檢測無物料時，推料氣缸A或B無動作，復位燈閃爍（f=2HZ）；A和

B料筒都檢測無物料時，推料氣缸A和B無動作，復位燈閃爍

（f=5HZ）；A、B料筒檢測都有物料時，復位燈滅。

（5）循環(huán)輸送帶啟動高速運行，變頻器以45HZ頻率輸出。

10

（6）當循環(huán)輸送帶機構上的顏色確認檢測傳感器檢測到有所需的顏

色物料通過時，變頻器反轉，并以20HZ頻率輸出，如果超過15秒

鐘，仍沒有檢測到有所需的顏色物料通過，則推出一顆對應顏色物料后

轉至第（5）步。（填裝物料顏色要求參照第18步）

（7）當有所需的顏色物料到達取料位后，顆粒到位檢測傳感器動

作，循環(huán)輸送帶停止，同時推出一顆對應顏色的物料。

（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4顆物料后（第一顆和第三顆為藍色，第二顆和

11

第四顆為白色），進入第（19）步。否則重新開始第（7）步。

（19）填裝定位氣缸縮回。

（20）主輸送帶啟動，將瓶子輸送到下一工位。

（21）循環(huán)進入第（6）步，進行下一個瓶子的填裝。

（22）在任何啟動運行狀態(tài)下，按下“停止”按鈕，該單元立即停

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

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

12

序號名稱功能描述備注

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、故障排除與調試

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。因

為加蓋機構以及電路由尚未安裝接線，也存在故障，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接線、

設備故障查找與排除，并完成調試。

13

（1）請根據(jù)競賽平臺提供的參考資料，完成加蓋機構模型的安裝、

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），完成桌面加蓋機構模型的電氣接線。

（3）請根據(jù)競賽平臺提供的參考資料，完成加蓋擰蓋單元的故障查

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。

（4）請根據(jù)運行功能（見第3點）、PLCI/O功能分配表（見表

2-3），完成本單元調試，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

14

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

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.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、

15

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

16

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；

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；

17

（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2-3

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

18

序號名稱功能描述備注

23Y11Y11閉合，停止指示燈亮

24Y12Y12閉合，復位指示燈亮

（三）檢測分揀單元的編程、故障排除與調試

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。

（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埂敝甘緹袅粒皢?/p>

19

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，“啟

動”和“停止”指示燈滅，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?！巴Ｖ埂被颉皬?/p>

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，龍門燈帶藍色常亮；

（5）手動將放有3或4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，人工拿走物料瓶，輸送帶繼

續(xù)啟動運行，龍門燈帶綠色熄滅，藍色常亮。

（7）手動將放有3或4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，龍門燈帶綠燈閃爍（f=2HZ），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，人工拿走物料瓶，

輸送帶繼續(xù)啟動運行，龍門燈帶綠色熄滅，藍色常亮。

（9）手動將放有小于3顆物料并旋緊瓶蓋的物料瓶放置到該單元

起始端；

20

（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，分揀氣缸將不合格瓶子推到輔輸送帶

上，燈帶紅色熄滅，藍色常亮；

（11）手動將放有3或4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，龍門燈帶紅色閃爍（f=1HZ），物料瓶經(jīng)過不合格到位

檢測傳感器時，傳感器動作，分揀氣缸將不合格瓶子推到輔輸送帶上，

燈帶紅色熄滅，藍色常亮；

（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

21

序號名稱功能描述備注

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相關設置編程、調試

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，該單元的機械安裝與電氣接線已經(jīng)完成，由于客

戶采購回來的工業(yè)機器人的點位數(shù)據(jù)及系統(tǒng)IO丟失，你需要完成機器

人相關設置及程序編程工作，并進行調試，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)機器請根據(jù)運行功能（見第2點）、PLCI/O功能分

配表（見表4-1），完成本單元PLC編程，并進行調試。

（2）人控制器地址分配表（見第4點），完成該單元的機器人設

置系統(tǒng)I/O配置、信號建立、計數(shù)器校準；根據(jù)運行功能（見第2

點），完成機器人程序編寫工作，并進行調試。

2.運行功能要求

初始位置：

A升降機構處于自定義原點位置，B升降機構處于自定義原點位

置，定位氣缸處于縮回狀態(tài)，A、B推料氣缸處于縮回狀態(tài)，機器人回到

22

安全原點（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)））,在A升降臺人工放置3個物料盒底、B升降臺人工放置3

個物料盒蓋，氣源二聯(lián)件壓力表調節(jié)到0.4Mpa～0.5Mpa。

控制流程：

（1）上電，系統(tǒng)處于“停止”狀態(tài)下；“停止”指示燈亮，“啟

動”和“復位”指示燈滅。

（2）該單元在“停止”、單機狀態(tài)下，機器人切換到自動運行狀

態(tài)，按“復位”按鈕，單元自動復位，“停止”指示燈滅；復位過程

中，“復位”燈閃亮。

（3）A升降機構回到自定義原點位置（原點位置自定義），B升降

機構回到自定義原點位置（原點位置自定義）。

（4）A、B升降機構回到原點后，機器人啟動回到安全原點（要求

安全原點夾具吸盤垂直朝上（處于關閉狀態(tài)），夾爪朝下（處于張開狀

態(tài)））。

（5）所有機構回到初始位置，“復位”燈常亮顯示，系統(tǒng)進入就緒

狀態(tài)。

（6）在系統(tǒng)進入就緒狀態(tài)下，第一次按“啟動”按鈕（每按一次啟

動走完整個流程），工業(yè)機器人搬運單元A升降機構的推料氣缸將物料

底盒推出到包裝工作臺上，同時定位氣缸伸出，物料臺檢測傳感器動

作，該單元上的機器人開始自動執(zhí)行瓶子搬運功能，每搬運完成1個瓶

子，機器人需回到安全原點，其物料瓶底放置要求如圖3-1。

23

④②

③①

圖3-1物料瓶工位示意圖

（7）搬運完成4個瓶子后，A升降機構的推料氣缸縮回。

（8）A升降機構推料氣缸縮回到位后，機器人開始自動執(zhí)行從B

升降臺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，蓋好后回到安全原點位置。

（9）機器人回到安全原點后，機器人開始自動執(zhí)行標簽搬運功

能：機器人從原點到標簽臺位置，用吸盤依次將兩個白色和兩個藍色標

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；標簽擺放以及吸取順序如圖3-2所示。

圖3-2標簽擺放示意圖

24

（10）機器人每貼完一個標簽，無需回到安全原點位置，貼滿4個

標簽后回到安全原點位置，機器人貼標順序如圖3-3所示。

①②③④

圖3-3貼標工位示意圖

（11）機器人貼完標簽，定位氣缸縮回；A、B升降臺上升一個包裝

盒高度。

（12）貼標完成的包裝盒，等待入庫。

（13）人工取走或是堆垛機取走包裝盒后，循環(huán)進入第（6）步，進

行下一個包裝盒包裝；直到完成第3個包裝盒，A、B升降臺回到各自

定義原點。

（14）系統(tǒng)在運行狀態(tài)按“停止”按鈕，單元進入停止狀態(tài)，“停

止”指示燈亮，“運行”與“復位”指示燈滅；機器人立即停止工作，

A、B升降臺停止運行。

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

25

序號名稱功能描述備注

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閉合機器人的

16X21預留輸出點連

17X22EmergencyStop機器人急停中，X22閉合接PLC的

18X23ExecutionError機器人報警，X23閉合

19X24MotorOn機器人電機上電，X24閉合

20X25CycleOn機器人程序正在運行中，X25閉合

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

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

26

序號名稱功能描述備注

Y24閉合ResetExecutionError機器人報警

45Y24

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

2DI2Y212DO2X21

3DI3Y223DO3X22

4DI4Y234DO4X23

控制器5DI5Y24控制器5DO5X24

I/O接口I/O接口

XS126DI6Y25XS146DO6X25

7DI7Y267DO7X26

8DI8Y278DO8X27

1DI9Y301DO9X30

2DI10Y312DO10X31

3DI11Y323DO11X32

4DI12Y334DO12X33

控制器5DI13Y34控制器5DO13

I/O接口I/O接口

XS136DI14Y35XS156DO14氣抓

7DI15Y367DO15吸盤A

8DI16Y378DO16吸盤B

27

（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

5DI6MotorsO