學生組-2024年甘肅省機器人系統(tǒng)集成應用技術(shù)樣題2

2024年甘肅省職業(yè)院校技能大賽

高職組“機器人系統(tǒng)集成應用技術(shù)”賽項

競賽任務書（學生賽）

樣題2

選手須知：

1.本任務書共23頁，如出現(xiàn)任務書缺頁、字跡不清等問題，請及時向裁

判示意，并進行任務書的更換。

2.參賽隊應在3小時內(nèi)完成本任務書規(guī)定內(nèi)容。

3.競賽工位提供2臺計算機，參考資料存儲在“D:\參考資料”文件夾中。選手

在競賽過程中利用計算機創(chuàng)建的程序文件必須存儲到“D:\技能競賽”文件夾中，

未存儲到指定位置的程序文件不作為競賽成果予以評分。請及時對程序文件存

儲，建議每10-15分鐘1次。

4.任務書中只允許填寫競賽相關(guān)信息，不得出現(xiàn)學校、姓名等與身份有關(guān)的

信息或與競賽過程無關(guān)的內(nèi)容，否則成績無效。

5.由于參賽選手人為原因?qū)е赂傎愒O(shè)備損壞，以致無法正常繼續(xù)比賽，將取

消參賽隊競賽資格。

6.選手在比賽期間內(nèi)任何時間，均不得損毀、丟棄或賽后帶離與比賽相關(guān)的

材料、工具、圖紙、程序、文件等相關(guān)資料，否則取消選手比賽資格，比賽成績以

零分計。

7.競賽過程中違反相關(guān)規(guī)定的，根據(jù)評分表中扣分項目進行違規(guī)扣

場次號：賽位號：

1

任務背景：機器人系統(tǒng)集成需求及產(chǎn)品生產(chǎn)要求

1.背景介紹

企業(yè)需要對現(xiàn)有機器人系統(tǒng)進行集成，以滿足產(chǎn)品零件的生產(chǎn)單元升級改造

和不同類型產(chǎn)品零件的共線生產(chǎn)。以智能制造技術(shù)為基礎(chǔ)，在現(xiàn)有設(shè)備單元的基

礎(chǔ)上，結(jié)合工業(yè)機器人、視覺、數(shù)控系統(tǒng)、RFID等設(shè)備，實現(xiàn)柔性化生產(chǎn)；選用

工業(yè)以太網(wǎng)通訊方式完成設(shè)備端的控制和信息采集，利用人機交互系統(tǒng)、MES系統(tǒng)完

成對生產(chǎn)全流程的監(jiān)控和優(yōu)化，實現(xiàn)智能化生產(chǎn)；請根據(jù)具體任務要求和硬件條

件，完成機器人系統(tǒng)的單元改造的集成設(shè)計、安裝部署、編程調(diào)試，實現(xiàn)試生產(chǎn)驗

證。

2.生產(chǎn)對象

生產(chǎn)對象為汽車行業(yè)的輪轂零件，完成粗加工后的半成品鑄造鋁制零件。輪

轂零件在其正面、背面布置有定位基準、RFID電子信息區(qū)域、零件缺陷表征區(qū)域、

數(shù)控加工區(qū)域等。

（1）產(chǎn)品零件在應用平臺各單元中通過輪廓和定位基準實現(xiàn)準確定位，正面

背面定位方式相同。

（2）產(chǎn)品的拾取須采用專用工具實現(xiàn)，如產(chǎn)品的正面拾取與背面拾取，均須

采用不同的工具實現(xiàn)相應功能。選手可根據(jù)不同功能要求自行選擇合理的工具，

并完成相關(guān)任務。

（3）下圖為所示加工零件圖

2

圖1加工零件圖示

3.職業(yè)素養(yǎng)

競賽過程中，對參賽選手的技術(shù)應用合理性、工具操作規(guī)范性、機械電氣

工藝規(guī)范性、耗材使用環(huán)保性、功耗控制節(jié)能性以及賽場紀律、安全和文明生

產(chǎn)等職業(yè)素養(yǎng)進行綜合評價，采用扣分制。

模塊一機器人系統(tǒng)方案設(shè)計和仿真調(diào)試（30分）

任務1系統(tǒng)方案設(shè)計和仿真調(diào)試（20分）

1.1系統(tǒng)方案設(shè)計

3

（1）根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程，結(jié)合所提供的硬件單元尺寸和功能，合理設(shè)

計各單元的布局分布。

（2）繪制布局方案：在任務書附件一上繪制系統(tǒng)布局方案一份，要求各單

元用框圖表示并用文字標識，比例適當。

（3）根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程，結(jié)合提供的硬件單元功能，合理設(shè)計控制系

統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

（4）繪制控制系統(tǒng)通訊拓撲結(jié)構(gòu)圖：在任務書附件二上繪制控制系統(tǒng)方案，

要求各功能單元的遠程IO模塊必須連接到總控單元的PLC上，通過連線體

現(xiàn)出所有網(wǎng)絡通信設(shè)備的連接情況，并注明設(shè)備名稱、通訊方式和通訊地址。

1.2系統(tǒng)仿真搭建

（1）根據(jù)系統(tǒng)布局方案設(shè)計結(jié)果，在虛擬調(diào)試軟件中，搭建工業(yè)機器人、

數(shù)控、工具、倉儲、分揀、檢測、打磨等組成的機器人集成應用系統(tǒng)。

（2）在虛擬仿真系統(tǒng)中，定義倉儲單元2號、5號工位的光電傳感器，使

其具備傳感器檢測功能，可以檢測對應工位上的產(chǎn)品零件，并關(guān)聯(lián)對應變量。

（3）在虛擬仿真系統(tǒng)中，定義倉儲單元2號、5號工位的紅、綠指示燈顏

色狀態(tài)，要求倉位有料顯示綠色，無料顯示紅色，關(guān)聯(lián)對應變量。

（4）在虛擬仿真系統(tǒng)中，定義倉儲單元2號、5號托盤狀態(tài)機。在模型“場

景”下，找到“倉儲-托盤2”和“倉儲-托盤5”裝配體，定義為狀態(tài)機，命名

為“倉儲-托盤2狀態(tài)機”和“倉儲-托盤5狀態(tài)機”，設(shè)定狀態(tài)機運動模式為

“平移”，運動最小值“0mm”，最大值“125mm”，方向與實際氣缸運動方

向一致；設(shè)定兩個狀態(tài)，狀態(tài)1為縮回狀態(tài)，運動時間0.5s，關(guān)節(jié)值0mm，狀

態(tài)2為伸出狀態(tài)，運動時間1s，關(guān)節(jié)值125mm。

（5）在虛擬仿真系統(tǒng)中，定義加工單元前門狀態(tài)機。在模型“場景”下，

找到“加工-左側(cè)滑動門”裝配體，對裝配體部件進行重命名，并且定義為狀態(tài)

機，命名為“加工-左側(cè)滑動門狀態(tài)機”，設(shè)定狀態(tài)機運動模式為“平移”，運

4

動最小值“0mm”，最大值“550mm”，方向與實際氣缸運動方向一致，設(shè)定

兩個狀態(tài)，狀態(tài)1為關(guān)門狀態(tài)，運動時間0.5s，關(guān)節(jié)值0mm，狀態(tài)2為開門狀

態(tài)，運動時間1s，關(guān)節(jié)值550mm。完成狀態(tài)機定義后，用“加工-左側(cè)滑動門狀

態(tài)機”抓取“加工-左滑動門-傳感器遮擋板”。

（6）虛擬仿真工作站的狀態(tài)機、指示燈、傳感器、導軌等進行變量關(guān)聯(lián)，

所有涉及的變量按表1地址進行配置。

表1變量地址

序號地址功能注釋序號地址功能注釋

1M201托盤5伸出位

1M200倉儲-托盤5

2M202托盤5縮回位

3M211左側(cè)滑動門開門

2M210加工-左側(cè)滑動門

4M212左側(cè)滑動門關(guān)門

5M221升降機構(gòu)上升位

3M220打磨-轉(zhuǎn)位升降機構(gòu)

6M222升降機構(gòu)下降位

7M231轉(zhuǎn)位夾具逆時針180°

4M230打磨-轉(zhuǎn)位夾具

8M232轉(zhuǎn)位夾具順時針180°

9轉(zhuǎn)位夾具夾爪1松開

5打磨-轉(zhuǎn)位夾具夾爪1M241

10轉(zhuǎn)位夾具夾爪2松開

M240

11轉(zhuǎn)位夾具夾爪1夾緊

6打磨-轉(zhuǎn)位夾具夾爪2M242

12轉(zhuǎn)位夾具夾爪2夾緊

13工臺-夾緊氣缸1松開

7打磨-工臺-夾緊氣缸1M251

M25014工臺-夾緊氣缸2松開

15工臺-夾緊氣缸1夾緊

8打磨-工臺-夾緊氣缸2M252

16工臺-夾緊氣缸2夾緊

17M261轉(zhuǎn)臺順時針轉(zhuǎn)180°

9M260打磨-轉(zhuǎn)臺

18M262轉(zhuǎn)臺逆時針轉(zhuǎn)180°

19轉(zhuǎn)臺夾緊氣缸1松開

10打磨-轉(zhuǎn)臺夾緊氣缸1M271

20轉(zhuǎn)臺夾緊氣缸2松開

M270

21轉(zhuǎn)臺夾緊氣缸1夾緊

11打磨-轉(zhuǎn)臺夾緊氣缸2M272

22轉(zhuǎn)臺夾緊氣缸2夾緊

23M281分揀-橫擋板1抬起到位

12M280分揀-橫擋板1

24M282分揀-橫擋板1落下到位

13M290分揀-上推板1回位25M293分揀-上推板1回位到位

14M291分揀-上推板1伸出26M294分揀-上推板1伸出到位

15M292分揀-上推板1推出27M295分揀-上推板1推出到位

16M300分揀-下推板1回位28M303分揀-下推板1回位到位

17M301分揀-下推板1伸出29M304分揀-下推板1伸出到位

18M302分揀-下推板1推出30M305分揀-下推板1推出到位

19M310倉儲工位2指示燈31M320倉儲工位2傳感器

20M311倉儲工位5指示燈32M321倉儲工位5傳感器

21M1000機器人導軌地址33M1100機器人導軌位置反饋

5

1.3虛擬調(diào)試

（1）通過硬件網(wǎng)關(guān)，利用硬件按鍵來啟動虛擬調(diào)試軟件的工程文件運行，

要求按下總控單元控制面板的“綠色自保持”按鈕，開始運行虛擬聯(lián)調(diào)流程。

（2）根據(jù)輪轂零件的生產(chǎn)工藝流程要求，編寫PLC程序，編寫虛擬仿真

系統(tǒng)中工業(yè)機器人仿真程序，最終實現(xiàn)虛擬調(diào)試，驗證設(shè)備布局方案和工藝流

程的合理性。工藝流程與聯(lián)調(diào)流程圖保持一致，實現(xiàn)設(shè)備與PQFactry同步運行，

需結(jié)合表2所示的初始特征及狀態(tài)信息，完成1個輪轂零件的生產(chǎn)流程虛擬聯(lián)

調(diào)。

表2虛擬調(diào)試過程輪轂初始狀態(tài)

輪轂放置初始位置輪轂放置方向

2號倉正面向下

注：運行過程中，機器人不得出現(xiàn)軸超限、不可達、奇異點等情況。

PLC程序下載到總控單元的PLC1中。

任務2系統(tǒng)搭建及故障排除（10分）

2.1硬件搭建

根據(jù)虛擬仿真驗證的系統(tǒng)布局方案設(shè)計，調(diào)整各單元的相對位置，完成應

用平臺的硬件拼裝固定。

要求：

根據(jù)布局設(shè)計完成各單元位置調(diào)整。要求：各單元地腳支撐升起，各單元間通

過連接板固連。

對各單元的底柜門板做調(diào)整。要求：應用平臺底柜內(nèi)部連通、無門板遮擋，外

側(cè)四周全部安裝門板，多余門板放置在U型支架內(nèi)。

2.2電氣及網(wǎng)絡連接

根據(jù)系統(tǒng)布局方案設(shè)計和控制系統(tǒng)方案設(shè)計，完成各單元的電路、氣路、

通訊線路連接，完成工業(yè)機器人示教器的線纜連接。

6

要求：

（1）電源線纜由單元底柜的底板快接插頭安裝后通過底柜的下部線槽鋪設(shè)；

氣源、通訊線纜由設(shè)備端安裝后通過底柜的上部線槽鋪設(shè)。

（2）單元間電源線纜未放入線槽部分，不能出現(xiàn)折彎，整齊擺放在底柜底板上。

（3）應用平臺總電源線路完成連接后用賽位內(nèi)提供的臨時線槽覆蓋。

（4）氣源線纜在臺面部分必須進入線槽，未進入線槽部分利用固定扣和扎帶固

定在臺面或立柱上，要求裁剪長度合適，不能出現(xiàn)折彎、纏繞和變形，不允許

出現(xiàn)漏氣。

（5）通訊線纜在臺面部分必須進入線槽，未進入線槽部分利用固定扣和扎帶固

定在臺面或立柱上，不能出現(xiàn)折彎、纏繞和變形。

（6）工業(yè)機器人示教器線纜在插接時注意接口方向和旋緊螺母的使用方法，

不得在未完全插入前轉(zhuǎn)動快接插頭。

（7）手動測試單元功能動作。

2.3系統(tǒng)故障診斷與排除

根據(jù)電氣原理圖，檢查各單元功能，設(shè)備存在兩處故障需要選手進行排除，

分別是：

（1）倉儲單元的臺面部分存在電氣接線故障1處，請參照電氣接線圖判

斷故障位置，并修復。

（2）打磨單元的臺面部分存在電氣接線故障1處，請參照電氣接線圖判

斷故障位置，并修復。

注意：不涉及強電部分。若無法排除故障，正式開賽90分鐘后可由選手

向現(xiàn)場裁判申請技術(shù)人員幫助排故，恢復過程不予補時，評分表中此項不得分。

模塊二機器人及周邊系統(tǒng)單元調(diào)試（40分）

該模塊聯(lián)調(diào)評分時需滿足以下要求：

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（1）評分時機器人需處于自動模式，其他單元處在手動情況，機器人配合

按照第四項進行操作；

（2）評分時不允許流程中斷，如中斷則中斷前流程有分，后續(xù)部分無分；

（3）任務5聯(lián)調(diào)演示參考圖5所示流程圖進行演示；

（4）后續(xù)所有調(diào)試過程按照MES下單流程進行執(zhí)行，任務4按流程1執(zhí)

行，任務5按流程2執(zhí)行。

任務3數(shù)控單元集成調(diào)試（8分）

3.1刀具安裝和對刀

（1）刀具安裝

利用現(xiàn)場所提供的工具及刀具完成數(shù)控單元的刀具安裝。

對數(shù)控系統(tǒng)進行操作設(shè)置，根據(jù)虛擬刀庫刀具信息新建對應刀具，以便后

續(xù)數(shù)控加工編程使用。其中，加工單元中虛擬刀庫內(nèi)已存有6把刀具，各刀具

信息如表3所示，刀庫中編號01-06分別對應T1-T6。在數(shù)控系統(tǒng)中建立刀

具信息時，單刃螺旋銑刀、雙刃螺旋銑刀對應數(shù)控系統(tǒng)中的“銑刀”類型，球

頭銑刀對應數(shù)控系統(tǒng)中的“圓柱形球頭模具銑刀”類型，刀具長度參數(shù)對應刀

庫中刀具的總長度數(shù)據(jù)。

表3虛擬刀庫刀具信息表

刀具編號刀具類型刀具直徑mm刀刃長度mm刀具總長度mm

01單刃螺旋銑刀21538

02單刃螺旋銑刀21038

03雙刃螺旋銑刀21538

04雙刃螺旋銑刀21038

05球頭銑刀21538

06球頭銑刀21038

（2）建立機床坐標系和工件坐標系原點

對數(shù)控系統(tǒng)進行操作設(shè)置，正確設(shè)置機床機械零點。并進行對刀操作。

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3.2數(shù)控加工

參照圖3所示加工圖紙和表4加工工藝表，編寫或調(diào)用加工程序，完成工

件加工；

圖3加工圖紙

表4數(shù)控加工工藝表

刀具

主軸轉(zhuǎn)速進給速度切削深度

工步刀刃直徑

（r/min）（mm/min）（mm）

類型（mm）

雙刃螺旋

1銑刀Φ230002000.5

注意要求：

（1）須在產(chǎn)品零件范圍內(nèi)加工；

（2）數(shù)控加工產(chǎn)品零件需選手完成數(shù)控編程調(diào)試，在機床自動模式下運行

對應加工程序驗證；

（3）數(shù)控加工后能夠清晰的看出產(chǎn)品零件特征即可，其他不做特別要求；

（4）加工開始和結(jié)束時主軸位置處于機床坐標系原點。

任務4視覺單元集成應用（8分）

4.1視覺安裝

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（1）根據(jù)現(xiàn)場提供的相機支架零部件，完成相機的機械、電氣安裝。

（2）對視覺單元的相機鏡頭焦距/光圈、光源亮度等進行調(diào)整，使視覺控制

器可采集到清晰穩(wěn)定的圖像。

4.2視覺標定

編寫視覺標定程序，完成視覺系統(tǒng)參數(shù)標定。利用現(xiàn)場提供的校準板工具，

通過編寫工業(yè)機器人和視覺程序，完成視覺的校準。

通過Wincc編程檢測輪轂定位槽長寬度，并顯示在Wincc畫面上。

4.3視覺檢測

通過工業(yè)機器人抓取輪轂零件置于視覺單元的視覺相機視野，編寫PLC、

WINCC程序，實現(xiàn)以下功能:

（1）可通過WINCC的“執(zhí)行拍照”按鈕，實現(xiàn)手動觸發(fā)視覺拍照功能；

（2）完成輪轂背面上的劃痕檢測，要求正確檢測出定位槽的寬度，并將長

度數(shù)值在觸摸屏上正確顯示出來。該數(shù)值是在視覺控制器經(jīng)過校準后，獲取的

視覺數(shù)據(jù)，且該數(shù)值長度與實際長度誤差不得超過0.2mm。

（3）完成輪轂背面二維碼的讀取，并在后續(xù)自動化流程中用二維碼做控制。

（4）識別輪轂背面標簽顏色信息，并在WINCC上顯示識別的顏色信息。

任務5機器人系統(tǒng)與周邊設(shè)備聯(lián)調(diào)（24分）

5.1機器人編程調(diào)試

(1)工業(yè)機器人安全姿態(tài)設(shè)定

對工業(yè)機器人操作與編程，確定工業(yè)機器人本體的安全姿態(tài)，此姿態(tài)下工

業(yè)機器人本體不會與周邊設(shè)備發(fā)生碰撞。當機器人單元第七軸運行時，工業(yè)機

器人本體必須保持此姿態(tài)，不得同時動作。

(2)機器人單元第七軸參數(shù)配置

10

①對機器人單元中的PLC編程，設(shè)置伺服電機的控制參數(shù)與實物規(guī)格一

致，實現(xiàn)PLC對第七軸的運動控制。其中伺服電機編碼器分辨率為131072

pulses/rev（17線），伺服電機驅(qū)動器電子齒輪已設(shè)置為900:1，減速機減速比

3:1，同步帶減速比1.5:1，滾珠絲杠導程5mm。

要求：第七軸運動速度不得超過40mm/s。

②根據(jù)所提供的機器人單元內(nèi)部接線圖，對機器人單元內(nèi)部的PLC進行編程，

使第七軸實現(xiàn)回原點、定位運動、定速運動功能，原點傳感器位于標尺零刻度

一側(cè)。

(3)快換工具的拾取與放回

對工業(yè)機器人操作與編程，使工業(yè)機器人可以完成對所需工具的拾取與放回，

動作過程連貫無碰撞。快換工具在工具架的位置根據(jù)使用需求自行調(diào)整。注

意：工業(yè)機器人不得懸空釋放工具使其掉落到工具架上。

(4)快換工具的使用

對工業(yè)機器人操作與編程，使工業(yè)機器人可以完成對所使用工具的動作控

制，如夾爪類工具的夾緊/松開、吸盤類工具的吸取/釋放、電動工具的旋轉(zhuǎn)，并實

現(xiàn)產(chǎn)品的拾取、釋放、加工等。

5.2機器人與數(shù)控機床聯(lián)調(diào)

編寫工業(yè)機器人與PLC程序，要求如下：

(1)工業(yè)機器人將從打磨工位上取一個輪轂，數(shù)控單元安全門打開，工業(yè)

機器人將輪轂上料到數(shù)控單元的夾具上；

(2)工業(yè)機器人退出數(shù)控單元，數(shù)控單元安全門關(guān)閉，數(shù)控單元夾具夾緊

輪轂；

(3)數(shù)控機床完成指定圖3所示的加工圖紙圖形和表4的加工工藝表進行

加工（選手需根據(jù)產(chǎn)品零件的正背面狀態(tài)在打磨單元自行完成翻轉(zhuǎn)動作，確保對

11

產(chǎn)品零件正面的數(shù)控加工區(qū)域進行數(shù)控加工），加工完成后數(shù)控主軸復位，主軸

回到機床原點。

(4)工業(yè)機器人將產(chǎn)品零件從數(shù)控單元的夾具上拾取出來。

5.3機器人與視覺系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

編寫機器人與視覺程序，要求如下：

(1)工業(yè)機器人抓取輪轂零件，進行背面區(qū)域的產(chǎn)品特征視覺檢測；

(2)檢測輪轂兩側(cè)顏色標簽信息，如兩側(cè)顏色標簽為綠色，則特征為OK,有

一側(cè)顏色為紅色或者兩側(cè)都是紅色，則特征為NG；

(3)如視覺特征為OK，則進入左側(cè)分支，如視覺特征為NG，則進入右側(cè)

分支；

5.4機器人與其他外圍設(shè)備聯(lián)調(diào)

(1)倉儲單元

根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計結(jié)果和所提供的倉儲單元內(nèi)部接線圖，制定倉儲單

元立體倉庫工藝，實現(xiàn)以下功能：

①由外部信號控制倉位托盤推出和縮回。

②每個倉位的傳感器可以感知當前是否有產(chǎn)品零件存放在倉位中。

③倉位指示燈根據(jù)倉位內(nèi)產(chǎn)品零件存儲狀態(tài)亮燈，當倉位內(nèi)沒有存放產(chǎn)品零件

時亮紅燈，當倉位內(nèi)存放有產(chǎn)品零件亮綠燈。

(2)分揀單元

根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計結(jié)果和所提供的分揀單元內(nèi)部接線圖，制定分揀單

元的工藝，實現(xiàn)以下功能：

①根據(jù)外部指令啟動傳動帶，指定分揀機構(gòu)的擋料氣缸下降，并當產(chǎn)品

零件運動到指定分揀機構(gòu)時，傳送帶停止。

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②當產(chǎn)品零件觸發(fā)傳送帶起始端傳感器后，根據(jù)外部指令將對應道口分揀

機構(gòu)升降氣缸降下。

③當產(chǎn)品零件運動到指定分揀機構(gòu)前，該分揀機構(gòu)推動氣缸將產(chǎn)品零件推

入分揀道口，再通過道口的定位氣缸將產(chǎn)品零件定位到V型槽處，保持3s后

縮回。

(3)打磨單元

根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計結(jié)果和所提供的打磨單元內(nèi)部接線圖，制定打磨單

元的工藝，實現(xiàn)以下功能：

①當工業(yè)機器人準備將輪轂零件放置到打磨工位或準備將輪轂由打磨工

位取走時，打磨工位的夾緊氣缸松開，翻轉(zhuǎn)工裝處于旋轉(zhuǎn)工位一側(cè)；

②當工業(yè)機器人準備將輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位或準備將輪轂由旋轉(zhuǎn)工

位取走時，旋轉(zhuǎn)工位的夾緊氣缸松開，翻轉(zhuǎn)工裝處于打磨工位一側(cè)；

③翻轉(zhuǎn)工裝可將輪轂零件在打磨工位和旋轉(zhuǎn)工位間翻轉(zhuǎn)并準確定位；

④當輪轂處在打磨或者旋轉(zhuǎn)工位時，對應夾緊氣缸夾緊，打磨加工只需將

打磨刷與輪轂表面接觸后開啟打磨，保持3S后關(guān)閉打磨。

（4）裝配模塊

裝配模塊工藝要求：

①工業(yè)機器人使用單吸盤工具，吸取車標庫的車標；

②將車標放置到未裝車標的輪轂上，并通過吸盤工具進行壓裝。

13

圖5機器人與周邊系統(tǒng)聯(lián)調(diào)流程圖

14

模塊三機器人系統(tǒng)集成聯(lián)調(diào)（30分）

任務6機器人系統(tǒng)功能優(yōu)化與綜合調(diào)試（20分）

6.1機器人及周邊單元功能優(yōu)化

在模塊二機器人及周邊系統(tǒng)單元調(diào)試的基礎(chǔ)上，對其中的部分單元進行功

能工藝優(yōu)化，具體要求如下：

（1）倉儲單元工藝優(yōu)化

按照以下要求完成倉儲單元的工藝改造。

①初始倉儲單元放置5個輪轂零件，要求正面朝上放置；

②5個輪轂正面RFID在Wincc畫面裁判任意寫入相數(shù)字編碼1-6，此編

碼為輪轂編號；

③要求工業(yè)機器人在自動模式下對倉儲單元進行整理，使用輪轂編號為

質(zhì)數(shù)的放上層料倉，從小到大依次放進倉位123中，非質(zhì)數(shù)放下層料

倉，從大到小依次放進倉位456中，排錯一個此項不得分；

（2）人機交互系統(tǒng)優(yōu)化

完成人機交互系統(tǒng)界面的開發(fā)，界面顯示效果不做評分要求，選手根據(jù)賽題要

求自行設(shè)計，滿足信息展示和操作功能即可。界面開發(fā)所需的全部圖片素材均存

儲在“D:\參考資料”文件夾中。

①人機界面組態(tài)設(shè)置

根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計結(jié)果，在PLC編程軟件中建立人機界面工程項目，并

使其與設(shè)備所有PLC建立正常通訊并實現(xiàn)信號交互。

②工作站手動控制

?要求在手動模式下，對倉儲單元、分揀單元的各個氣缸進行手動點動

測試。

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?要求在手動模式下，完成RFID讀寫器的手動讀寫功能測試?？梢噪S

機寫入任意字符數(shù)據(jù)，并且能正確讀取對應數(shù)據(jù)出來，此項操作，為

讀寫輪轂背面芯片。

?要求在手動模式下，能控制機器人導軌的正反轉(zhuǎn)、回原點運動。

?要求在自動模式下，能啟動運行“倉儲單元工藝優(yōu)化”流程。

②生產(chǎn)監(jiān)控界面可視化

?利用PLC編程軟件，在人機交互系統(tǒng)中新建界面。

?對頁面屬性和項目運行參數(shù)進行設(shè)置，使人機交互在仿真運行時，可

以在監(jiān)控終端（電視）上正常顯示，不能出現(xiàn)信息顯示不全等問題。

?生產(chǎn)監(jiān)控界面中，能夠自動顯示當前所加工的輪轂基本信息。（顯示

內(nèi)容見下表5所示）

表5顯示信息

序號顯示信息備注

當前流程運行時長，以分和秒為單位

1加工時長

記錄

2倉儲單元庫位信息6個庫位輪轂有無狀態(tài)

3當前輪轂編號數(shù)據(jù)信息1-6編碼

4機器人導軌的實時位置-

5機器人導軌的實時速度-

6拍照信息己檢測信息，未檢測區(qū)域，

7RFID讀取信息正面讀取信息，背面讀取信息

8數(shù)控單元數(shù)控各軸信息，三色燈狀態(tài)

6.2機器人系統(tǒng)綜合調(diào)試

系統(tǒng)集成調(diào)試涉及1個產(chǎn)品零件。產(chǎn)品零件由MES下單執(zhí)行啟動，如無法

實現(xiàn)MES下單執(zhí)行，由其他方式啟動系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，對應MES下單分數(shù)扣除。

聯(lián)調(diào)過程選手除按裁判要求啟動流程外，不得觸碰機臺任何區(qū)域，機器人

處于自動運行狀態(tài)。

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MES操作流程請先看任務7

本部分與人機交互組態(tài)同步評分，聯(lián)調(diào)未完成，則本部分評分同時結(jié)束。

在流程開始前和流程結(jié)束后，應用平臺處于初始狀態(tài)。初始狀態(tài)要求如下：

(1)工業(yè)機器人處于安全姿態(tài)，無工具。

(2)第七軸處于原點位置。

(3)快換工具按照需求擺放穩(wěn)當。

(4)倉儲單元所有倉位托盤縮回，指示燈正常點亮。

(5)數(shù)控單元主軸停轉(zhuǎn)，主軸位于機床坐標系原點，數(shù)控機床安全門關(guān)閉，

夾具位于前端并松開。

(6)分揀單元傳送帶停止，分揀機構(gòu)所有氣缸縮回。

(7)總控單元三色燈僅綠色燈常亮，根據(jù)要求開始產(chǎn)品零件的生產(chǎn)工藝流

程。每個產(chǎn)品從倉位取出到放回倉位或回分揀道口算一個流程，單獨評分。

(8)流程開始前和完成所有流程后，總控單元三色燈僅黃色燈常亮。

要求：工業(yè)機器人保持在自動狀態(tài)，程序開始執(zhí)行后未通過任何人工干預

完成所有既定內(nèi)容才算為完整流程。

機器人系統(tǒng)綜合調(diào)試流程：

(1)系統(tǒng)檢測倉儲單元零件存儲信息，機器人拾取合適的工具從倉儲單元

3號工位取出零件，輪轂正面朝上。

(2)識別二維碼電子標簽信息，獲取預置工藝流程信息，（預置信息在評

分前，按裁判指定內(nèi)容手動寫入）按照預置信息的先后順序依次執(zhí)行，例

“B1B3D1D2F1”（二維碼電子標簽信息含義如下表6所示）。運行過程中，

需要輪轂翻面的，選手自行通過打磨單元的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)進行翻面。

(3)根據(jù)工藝流程信息按流程完成數(shù)控加工、檢測、分揀、倉儲等工作任

務，并把當前運行的工藝流程信息顯示在WINCC界面上。

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表6二維碼電子標簽信息含義

序號電子標簽內(nèi)容含義

1A1輪轂出倉，將輪轂從最大倉位取出

通過輪轂正面兩個紅綠標簽信息進行判

定，綠綠從小到大順序取車標安裝，紅綠

2B1取最大質(zhì)數(shù)位車標安裝，紅紅先打磨一圈

外輪轂車標安裝位圓再取最大號車標安

裝。輪轂正反面自行調(diào)整

通過以上判斷，進行數(shù)控加工，紅紅或綠

3B2

綠加工圖3，紅綠加工十字

數(shù)控加工過程中總控三色燈綠燈以2s周期

4B3頻率閃爍，紅燈常亮，數(shù)控加工完成，總

控三色燈綠燈恢復常亮狀態(tài)，紅燈熄滅

通過輪轂打磨區(qū)域有無污點進行判定，有

5C1污點按三號圖加工，無污點按四號圖進行

加工

6C2對輪轂進行吹屑

通過對輪轂背面兩處紅綠標簽進行識別，

7D1兩個都為綠則是OK品，一紅一綠為半成

品，兩個都為紅則為NG品

通過D1信息進行處理，如果為OK品進行

入后續(xù)流程，半成品需對車標加區(qū)域進行

8D2

打磨再進行續(xù)流程，NG品需進行對輪轂外

圓打磨處理再進入后續(xù)流程

將輪轂分揀到分揀道口，分揀到歐數(shù)倉位

9F1

里面

將輪轂分揀到分揀道口，按從大到小的使

10F2

用順序

任務7MES系統(tǒng)應用（10分）

7.1MES系統(tǒng)設(shè)置

（1）網(wǎng)關(guān)配置

①利用網(wǎng)關(guān)配置軟件打開“D：\參考資料”中的“網(wǎng)關(guān)項目”，將需要監(jiān)

控或?qū)懭氲腜LC的IP地址補充完整。

③打開“D：\參考資料”中的“PLC_MES采集點表信息”，添加需要監(jiān)控

及寫入的數(shù)據(jù)到PLC的采集點表中。

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③打開MQTT通道的點表參數(shù)，加載采集到的數(shù)據(jù)。

（2）網(wǎng)關(guān)下載與監(jiān)控

①編緝網(wǎng)關(guān)設(shè)備與信號使設(shè)備與MES能進行互通，實現(xiàn)PQFactry與實際設(shè)

備聯(lián)調(diào)運行一致。

②打開網(wǎng)關(guān)監(jiān)控軟件，監(jiān)控所需數(shù)據(jù)的采集狀態(tài)。

7.2MES系統(tǒng)的業(yè)務流程制定

（1）系統(tǒng)管理中心定義

①選手打開瀏覽器，根據(jù)現(xiàn)場提供的賬號和密碼登陸MES系統(tǒng)。

②在系統(tǒng)管理中心下，新建生產(chǎn)主管角色，設(shè)置系統(tǒng)角色屬性為否（角色

名稱：supervisor,角色編碼：S0001）；

③為新建的生產(chǎn)主管角色授權(quán)流程配置工具模塊、工藝派工中心和生產(chǎn)執(zhí)

行中心下的全部菜單并保存；

④在系統(tǒng)管理中心下，新建自定義組織機構(gòu)（機構(gòu)名稱：生產(chǎn)型制造應用,

機構(gòu)代碼：J0001，機構(gòu)類型：省級公司）；

⑤在系統(tǒng)管理中心下，新建生產(chǎn)主管賬號，分配生產(chǎn)主管角色，新建的