選手須知：

1.任務(wù)書共27頁，如出現(xiàn)任務(wù)書缺頁、字跡不清等問題，請及時(shí)向裁判

示意，并進(jìn)行任務(wù)書的更換。

2.參賽隊(duì)?wèi)?yīng)在5小時(shí)內(nèi)完成任務(wù)書規(guī)定內(nèi)容。

3.競賽工位提供2臺電腦，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電腦創(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(shí)對

程序文件存儲，建議每10-15分鐘1次，因不可抗力因素導(dǎo)致電腦重新啟動(dòng)

出現(xiàn)文件資料丟失情況，酌情補(bǔ)時(shí)不超過15分鐘。

4.任務(wù)書中只得填寫競賽相關(guān)信息，不得出現(xiàn)學(xué)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.競賽過程中嚴(yán)禁更改競賽平臺各單元內(nèi)部電路、氣路接線。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(duì)競

賽資格。

競賽場次：第場賽位號：第號

1

制造單元改造需求及產(chǎn)品生產(chǎn)要求

1.背景介紹

公司需要對現(xiàn)有輪轂零件的生產(chǎn)單元升級改造，以滿足不同類

型輪轂零件的共線生產(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(jī)器人、視覺等設(shè)備，實(shí)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，增加MES系統(tǒng)

完成對生產(chǎn)全流程的監(jiān)控和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)；利用互聯(lián)網(wǎng)將

產(chǎn)品制造過程數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)上傳到云服務(wù)器中存儲，在

確保身份信息驗(yàn)證正確的前提下可通過移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)對云服務(wù)器中

數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)訪問。請根據(jù)具體任務(wù)要求和硬件條件，完成智能制造

單元改造的集成設(shè)計(jì)、安裝部署、編程調(diào)試，并實(shí)現(xiàn)試生產(chǎn)驗(yàn)證。

2.生產(chǎn)對象

生產(chǎn)對象為汽車行業(yè)的輪轂零件，是完成粗加工后的半成品鑄

造鋁制零件。輪轂零件在其正面、背面分別布置有定位基準(zhǔn)、電子

標(biāo)簽區(qū)域、視覺檢測區(qū)域、數(shù)控加工區(qū)域和打磨加工區(qū)域，如圖0-1

和圖0-2所示。

圖0-1輪轂零件正面特征分布

2

圖0-2輪轂零件背面特征分布

（1）輪轂零件在應(yīng)用平臺各單元中通過外圓輪廓和定位基準(zhǔn)實(shí)

現(xiàn)準(zhǔn)確定位，正面背面定位方式相同。

（2）電子標(biāo)簽區(qū)域貼有二維碼標(biāo)簽代表產(chǎn)品編號（0001~0006），

可通過檢測單元的智能視覺對其掃描進(jìn)行識別。

（3）視覺檢測區(qū)域通過貼有不同顏色（紅/綠）的貼紙代表產(chǎn)

品的加工狀態(tài)，可通過檢測單元的智能視覺對顏色進(jìn)行識別。

（4）數(shù)控加工區(qū)域?yàn)榭商鎿Q的塑料圓片，利用加工單元在其上

進(jìn)行雕刻加工。注意：僅輪轂正面中間位置可進(jìn)行數(shù)控加工。

（5）打磨加工區(qū)域?yàn)檩嗇灡砻嬷付▍^(qū)域，利用打磨工具對其進(jìn)

行打磨加工。

3.產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程

目前公司面臨2種類型輪轂零件的生產(chǎn)需求。根據(jù)工藝流程圖

完成對應(yīng)用平臺的編程調(diào)試，實(shí)現(xiàn)對2個(gè)批量化輪轂零件和1個(gè)定

制化輪轂零件的生產(chǎn)。倉儲單元最初存儲輪轂零件數(shù)量為6個(gè)，每

個(gè)輪轂零件的狀態(tài)未知，輪轂零件均背面朝上放置在倉位托盤上。

（1）批量化生產(chǎn)產(chǎn)品

3

批量化生產(chǎn)產(chǎn)品工藝流程已完整確定，部分流程節(jié)點(diǎn)需通過視

覺檢測輪轂零件狀態(tài)確定后續(xù)流程。單個(gè)輪轂零件完成批量化生產(chǎn)

工藝流程如圖0-3所示，具體流程要求由后續(xù)任務(wù)給出詳細(xì)要求。

圖0-3批量化生產(chǎn)產(chǎn)品工藝流程圖

（2）定制化生產(chǎn)產(chǎn)品

定制化生產(chǎn)產(chǎn)品工藝流程基本結(jié)構(gòu)已確定，存在定制流程可由

客戶通過“訂單界面”對輪轂加工流程進(jìn)行個(gè)性化定制，確定下單

后完成輪轂零件的生產(chǎn)加工流程。單個(gè)輪轂零件完成定制化生產(chǎn)工

藝流程如圖0-4所示，定制工序可選清單如表0-1所示，具體流程

要求由后續(xù)任務(wù)給出詳細(xì)要求。

4

圖0-4定制化生產(chǎn)產(chǎn)品工藝流程圖

表0-1定制工序可選清單

序號定制工序可選流程范圍

1空

2定制工序1C3

3C5

4D1

5定制工序2D3

6D4

7定制工序3空

5

8C3

9C5

10D1

11定制工序4D3

12D4

任務(wù)一制造單元改造方案設(shè)計(jì)

1.系統(tǒng)布局方案設(shè)計(jì)

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(jì)各單元的布局分布，并在任務(wù)書最后附一（任選1份任務(wù)

書）上繪制布局方案，各單元用框圖表示并用文字標(biāo)識，比例適當(dāng)。

2.控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

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(jì)

控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并在任務(wù)書最后附二（任選1份任務(wù)書）上繪制控

制系統(tǒng)通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。要求：各功能單元的遠(yuǎn)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(luò)通信設(shè)備的連接情

況，并注明設(shè)備名稱和其IP地址。

3.虛擬仿真三維環(huán)境搭建

根據(jù)系統(tǒng)布局方案設(shè)計(jì)結(jié)果，在RobotArt軟件中，完成對應(yīng)用

平臺所有單元的布置拼裝。要求：布局方式與系統(tǒng)布局方案設(shè)計(jì)結(jié)

果一致。

工作站模型文件可通過工具欄“工作站”按鈕打開使用，通過

工具欄“另存為”按鈕保存到指定文件夾中，請勿擅自更改文件后

綴。軟件操作過程中注意隨時(shí)保存比賽成果。

4.生產(chǎn)工藝流程虛擬仿真

根據(jù)輪轂零件中批量化生產(chǎn)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程圖（圖0-3），

6

在RobotArt軟件中，對工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡編程和各單元?jiǎng)幼餍盘?/p>

設(shè)置，完成應(yīng)用平臺的1個(gè)輪轂零件的批量化生產(chǎn)流程，可通過仿

真模擬全過程動(dòng)作效果。動(dòng)作過程中工業(yè)機(jī)器人不可出現(xiàn)不可達(dá)點(diǎn)、

軸限位點(diǎn)和奇異點(diǎn)。僅針對虛擬仿真過程，輪轂零件初始狀態(tài)如表

1-1所示，以便確定流程內(nèi)容。

表1-1虛擬仿真過程輪轂初始狀態(tài)

輪轂放輪轂放置正面產(chǎn)背面產(chǎn)視覺檢視覺檢視覺檢視覺檢

置倉位方向品編號品編號測區(qū)域1測區(qū)域2測區(qū)域3測區(qū)域4

4背面向上00040002紅色/NG綠色/OK紅色/NG綠色/OK

任務(wù)二硬件搭建及電氣接線

1.單元布局搭建及固定

根據(jù)系統(tǒng)布局方案設(shè)計(jì)，調(diào)整各單元的相對位置，完成應(yīng)用平

臺的硬件拼裝固定。

要求：

（1）根據(jù)布局設(shè)計(jì)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。

（2）對各單元的底柜門板做調(diào)整。要求：應(yīng)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.電氣、通訊接線

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

源、氣源、通訊線路連接和布線，完成電腦與監(jiān)控終端（電視）的

高清視頻線纜連接，完成工業(yè)機(jī)器人示教器的線纜連接。

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

7

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(yīng)用平臺總電源線路完成連接后用賽位內(nèi)提供的臨時(shí)線槽

覆蓋。

（4）氣源線纜在臺面部分必須進(jìn)入線槽，未進(jìn)入線槽部分利用

線夾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(jìn)入線槽，未進(jìn)入線槽部分利用

線夾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(jī)器人示教器線纜在插接時(shí)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(dòng)快接插頭。

任務(wù)三制造單元的系統(tǒng)集成

1.制造單元通訊組態(tài)及調(diào)試

（1）總控單元PLC組態(tài)設(shè)置

根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)結(jié)果，在TIA編程軟件對總控單元的PLC、

各單元的遠(yuǎn)程IO模塊和執(zhí)行單元內(nèi)PLC進(jìn)行配置，為每個(gè)設(shè)備設(shè)置

其IP地址使其建立正常通訊，并分配各遠(yuǎn)程IO模塊的IO起始地址。

根據(jù)所提供的各單元內(nèi)部接線圖，建立信號表。

（2）工業(yè)機(jī)器人組態(tài)設(shè)置

對工業(yè)機(jī)器人示教器進(jìn)行操作，在“DeviceNetDevice”中添

加工業(yè)機(jī)器人的DSQC652模塊，其模塊參數(shù)如表3-1所示。根據(jù)所

提供的執(zhí)行單元內(nèi)部接線圖，建立信號表。

8

表3-1DSQC652模塊參數(shù)

序號參數(shù)項(xiàng)參數(shù)值

1地址（Address）10

對工業(yè)機(jī)器人示教器進(jìn)行操作，在“DeviceNetDevice”中添

加工業(yè)機(jī)器人的擴(kuò)展IO模塊，其模塊參數(shù)如表3-2所示。根據(jù)所提

供的執(zhí)行單元內(nèi)部接線圖，建立信號表。

表3-2擴(kuò)展IO模塊參數(shù)

序號參數(shù)項(xiàng)參數(shù)值

1地址（Address）11

2設(shè)備代碼（VendorID）9999

3產(chǎn)品代碼（ProductCode）67

4設(shè)備類型（DeviceType）12

5通訊類型（ConnectionType）Polled

6輸出長度（ConnectionOutputSize）12

7輸入長度（ConnectionInputSize）2

（3）智能視覺通訊設(shè)置

根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)結(jié)果，對智能視覺通訊端口和與其完成

通訊的控制設(shè)備網(wǎng)絡(luò)端口進(jìn)行設(shè)置，使其可以建立正常通信并實(shí)現(xiàn)

信號交互。

（4）WinCC組態(tài)設(shè)置

根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)結(jié)果，在TIA編程軟件中建立WinCC工

程項(xiàng)目，并使其與總控單元PLC建立正常通訊并實(shí)現(xiàn)信號交互。對

數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信端口進(jìn)行設(shè)置，并在TIA編程軟件中對WinCC

工程項(xiàng)目進(jìn)行通訊設(shè)置，使數(shù)控系統(tǒng)和WinCC建立通訊連接并可在

線設(shè)置交互信號。

2.執(zhí)行單元和工具單元智能化改造

（1）工業(yè)機(jī)器人安全姿態(tài)設(shè)定

9

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

此姿態(tài)下工業(yè)機(jī)器人本體不會與周邊設(shè)備發(fā)生碰撞。當(dāng)執(zhí)行單元平

移滑臺運(yùn)行時(shí)，工業(yè)機(jī)器人本體必須保持此姿態(tài)，不得同時(shí)動(dòng)作。

（2）執(zhí)行單元平移滑臺改造

①對執(zhí)行單元中的PLC編程，設(shè)置PLC對于伺服電機(jī)的控制參

數(shù)，其中伺服電機(jī)編碼器分辨率為131072pulses/rev（17線），伺

服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電子齒輪已設(shè)置為900:1，減速機(jī)減速比3:1，同步帶

減速比1.5:1，滾珠絲杠導(dǎo)程5mm。要求：平移滑臺運(yùn)動(dòng)速度不得

超過25mm/s。

②根據(jù)所提供的執(zhí)行單元內(nèi)部接線圖，對執(zhí)行單元內(nèi)部的PLC

進(jìn)行編程，使平移滑臺實(shí)現(xiàn)回原點(diǎn)、定位運(yùn)動(dòng)、定速運(yùn)動(dòng)功能，原

點(diǎn)傳感器位于標(biāo)尺零刻度一側(cè)。

（3）快換工具的拾取與放回

對工業(yè)機(jī)器人操作與編程，使工業(yè)機(jī)器人可以完成對所需工具

的拾取與放回，動(dòng)作過程連貫無碰撞?？鞊Q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(jī)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(jī)器人操作與編程，使工業(yè)機(jī)器人可以完成對所使用的

工具的動(dòng)作，如夾爪類工具的夾緊/松開、吸盤類工具的吸取/釋放、

打磨類工具的打磨/停止等動(dòng)作切換，并實(shí)現(xiàn)輪轂的拾取、釋放和打

磨加工。

3.倉儲單元智能化改造

（1）倉儲單元立體倉庫改造

10

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

實(shí)現(xiàn)以下功能：

①由外部信號控制指定編號的倉位托盤推出和縮回。

②每個(gè)倉位的傳感器可以感知當(dāng)前是否有輪轂零件存放在倉位

中。

③倉位指示燈根據(jù)倉位內(nèi)輪轂零件存儲狀態(tài)點(diǎn)亮，當(dāng)倉位內(nèi)沒

有存放輪轂零件時(shí)亮紅燈，當(dāng)倉位內(nèi)存放有輪轂零件時(shí)亮綠燈。

（2）A1流程要求

①工業(yè)機(jī)器人由倉儲單元將輪轂零件取出。

②優(yōu)先取出所在倉位編號較大的輪轂零件。

③若此輪轂零件已被取出過，則跳過此倉位。

（3）A2流程要求

①工業(yè)機(jī)器人將所持輪轂零件放回倉儲單元。

②放入的倉位編號為該輪轂零件取出時(shí)的倉位編號。

（4）A3流程要求

①工業(yè)機(jī)器人由倉儲單元將輪轂零件取出。

②倉位編號由WinCC“訂單界面”設(shè)置。

（5）A4流程要求

①工業(yè)機(jī)器人將所持輪轂零件放回倉儲單元。

②倉位編號由WinCC“訂單界面”設(shè)置。

（6）A5流程要求

①對倉儲單元中立體倉庫內(nèi)所存儲的輪轂零件進(jìn)行整理。

②將立體倉庫中的輪轂零件數(shù)量調(diào)整為3個(gè)，將超出數(shù)量的輪

轂零件按照倉儲編號由大到小的順序?qū)⑤嗇灹慵〕龊蟀凑誆1流

11

程處置。

③輪轂零件視覺檢測區(qū)域1和視覺檢測區(qū)域2的檢測結(jié)果（OK

為1，NG為0）做“異或”運(yùn)算。若倉庫中輪轂零件存在正面朝上

情況，則可利用打磨單元實(shí)現(xiàn)輪轂零件的翻轉(zhuǎn)。

④運(yùn)算結(jié)果為1的輪轂零件放置在2、4、6號倉位。

⑤運(yùn)算結(jié)果為0的輪轂零件放置在1、3、5號倉位。

4.加工單元智能化改造

（1）數(shù)控系統(tǒng)刀具信息建立

對數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行操作設(shè)置，根據(jù)虛擬刀庫刀具信息新建對應(yīng)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3-3所示，刀庫中編號01-06分別

對應(yīng)T1-T6。在數(shù)控系統(tǒng)中建立刀具信息時(shí)，單刃螺旋銑刀、雙刃

螺旋銑刀對應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)中的“銑刀”類型，球頭銑刀對應(yīng)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(yīng)刀庫中刀具

的總長度數(shù)據(jù)。

表3-3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(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)

對數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行操作設(shè)置，設(shè)定數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)，使主軸

位置不影響工業(yè)機(jī)器人對輪轂零件的上下料。

12

（3）數(shù)控加工程序編程

根據(jù)圖3-1所示加工圖紙和表3-4所示工藝要求，對數(shù)控系統(tǒng)

進(jìn)行編程，完成數(shù)控加工。要求加工開始和結(jié)束時(shí)主軸位置處于機(jī)

床坐標(biāo)系原點(diǎn)。

表3-4數(shù)控加工工藝表

刀具

主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)給速度切削深度

工步工步內(nèi)容刀刃直徑

類型（r/min）（mm/min）（mm）

（mm）

雙刃螺旋

1粗銑a區(qū)域Φ230002000.5

銑刀

2精銑a區(qū)域球頭銑刀Φ235001000.5

13

圖3-1數(shù)控加工圖紙

（4）B1流程要求

①工業(yè)機(jī)器人將所持輪轂零件上料到加工單元數(shù)控機(jī)床的夾具

上。

②工業(yè)機(jī)器人退出加工單元。

14

③數(shù)控機(jī)床完成LOGO加工。

④工業(yè)機(jī)器人將輪轂零件由加工單元數(shù)控機(jī)床的夾具上拾取出

來。

5.打磨單元智能化改造

（1）打磨單元翻轉(zhuǎn)工裝改造

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

實(shí)現(xiàn)以下功能：

①當(dāng)工業(yè)機(jī)器人準(zhǔn)備將輪轂零件放置到打磨工位或準(zhǔn)備將輪轂

由打磨工位取走時(shí)，翻轉(zhuǎn)工裝處于旋轉(zhuǎn)工位一側(cè)。

②當(dāng)工業(yè)機(jī)器人準(zhǔn)備將輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位或準(zhǔn)備將輪轂

由旋轉(zhuǎn)工位取走時(shí)，翻轉(zhuǎn)工裝處于打磨工位一側(cè)。

③打磨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(zhǔn)確

定位。

④打磨加工只需將打磨刷與輪轂表面接觸后開啟打磨，保持1s

后關(guān)閉打磨。

（2）C1流程要求

①翻轉(zhuǎn)工裝動(dòng)作到打磨工位一側(cè)。

②工業(yè)機(jī)器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

③對位于旋轉(zhuǎn)工位上的輪轂零件的打磨加工區(qū)域3進(jìn)行打磨加

工。

④工業(yè)機(jī)器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出。

（3）C2流程要求

①翻轉(zhuǎn)工裝動(dòng)作到打磨工位一側(cè)。

②工業(yè)機(jī)器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

15

③對位于旋轉(zhuǎn)工位上的輪轂零件的打磨加工區(qū)域4進(jìn)行打磨加

工。

④工業(yè)機(jī)器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出。

（4）C3流程要求

①翻轉(zhuǎn)工裝動(dòng)作到打磨工位一側(cè)。

②工業(yè)機(jī)器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

③翻轉(zhuǎn)工裝將輪轂零件由旋轉(zhuǎn)工位翻轉(zhuǎn)到打磨工位上。

④翻轉(zhuǎn)工裝動(dòng)作到旋轉(zhuǎn)工位一側(cè)。

⑤工業(yè)機(jī)器人由打磨工位將輪轂零件取出。

（5）C4流程要求

①工業(yè)機(jī)器人將輪轂零件放置到吹屑工位內(nèi)部，輪轂零件完全

進(jìn)入吹屑工位內(nèi)，夾爪不松開。

②吹屑2s，同時(shí)使輪轂零件在吹屑工位內(nèi)平轉(zhuǎn)±90°，確保碎

屑完全吹除。

③工業(yè)機(jī)器人將輪轂零件由吹屑工位內(nèi)取出。

（6）C5流程要求

①翻轉(zhuǎn)工裝動(dòng)作到旋轉(zhuǎn)工位一側(cè)。

②工業(yè)機(jī)器人將所持輪轂零件放置到打磨工位上。

③翻轉(zhuǎn)工裝將輪轂零件由打磨工位翻轉(zhuǎn)到旋轉(zhuǎn)工位上。

④翻轉(zhuǎn)工裝動(dòng)作到打磨工位一側(cè)。

⑤旋轉(zhuǎn)工位旋轉(zhuǎn)180°。

⑥工業(yè)機(jī)器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出。

⑦旋轉(zhuǎn)工位回原位。

6.檢測單元智能化改造

16

（1）在檢測單元對輪轂零件指定位置的清晰圖像提取

對工業(yè)機(jī)器人操作與編程，使工業(yè)機(jī)器人可穩(wěn)定拾取輪轂零件

置于檢測單元的視覺相機(jī)視野中，并對檢測單元的相機(jī)鏡頭焦距/

光圈、光源亮度、采集圖像對比度等進(jìn)行調(diào)整，使視覺控制器可采

集到清晰穩(wěn)定的圖像。

（2）在檢測單元對輪轂零件指定信息的提取

①對視覺控制器進(jìn)行操作與編程，使其可對于輪轂零件表面所

貼的產(chǎn)品編號（二維碼）進(jìn)行識別，輸出產(chǎn)品編號（0001~0006）。

②對視覺控制器進(jìn)行操作與編程，使其可對于輪轂零件表面所

貼的視覺檢測區(qū)域顏色（綠/紅）進(jìn)行識別，輸出產(chǎn)品狀態(tài)（綠為

OK/紅為NG）。

③通過交互信號建立，使得檢測單元可以由外部信號控制在不

同檢測功能程序間選擇后執(zhí)行，并將檢測輸出結(jié)果輸出到工業(yè)機(jī)器

人。

（3）D1流程要求

①視覺檢測輪轂零件正面產(chǎn)品編號。

②檢測結(jié)果為單數(shù)，進(jìn)入后序左側(cè)流程。

③檢測結(jié)果為雙數(shù)，進(jìn)入后序右側(cè)流程。

（4）D2流程要求

①若前序流程為左側(cè)執(zhí)行，則視覺檢測輪轂零件的視覺檢測區(qū)

域1。

②若前序流程為右側(cè)執(zhí)行，則視覺檢測輪轂零件的視覺檢測區(qū)

域2。

③檢測結(jié)果為OK，進(jìn)入后序左側(cè)流程。

17

④檢測結(jié)果為NG，進(jìn)入后序右側(cè)流程。

（5）D3流程要求

①視覺檢測輪轂零件的視覺檢測區(qū)域3和視覺檢測區(qū)域4。

②將2個(gè)檢測結(jié)果（OK為1，NG為0）做“或”運(yùn)算后作為運(yùn)

算結(jié)果。

③運(yùn)算結(jié)果為1，進(jìn)入后序左側(cè)流程。

④運(yùn)算結(jié)果為0，進(jìn)入后序右側(cè)流程。

（6）D4流程要求

①視覺檢測輪轂零件背面產(chǎn)品編號。

②檢測結(jié)果為0004/0005/0006，進(jìn)入后序左側(cè)流程。

③檢測結(jié)果為0001/0002/0003，進(jìn)入后序右側(cè)流程。

7.分揀單元智能化改造

（1）分揀單元分揀機(jī)構(gòu)改造

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

實(shí)現(xiàn)以下功能：

①根據(jù)外部指令啟動(dòng)傳動(dòng)帶，并當(dāng)輪轂零件運(yùn)動(dòng)到指定分揀機(jī)

構(gòu)前，傳送帶停止。

②當(dāng)輪轂零件觸發(fā)傳送帶起始端傳感器后，根據(jù)外部指令將指

定分揀機(jī)構(gòu)升降氣缸降下。

③當(dāng)輪轂零件運(yùn)動(dòng)到指定分揀機(jī)構(gòu)前，該分揀機(jī)構(gòu)推動(dòng)氣缸將

輪轂零件推入分揀道口，再通過該道口的定位氣缸將輪轂零件定位

到V型槽處，保持3s后縮回。

（2）E1流程要求

①將放置在傳送帶上的輪轂零件分揀到未存儲輪轂零件的道口。

18

②分揀道口的使用順序?yàn)橛纱蟮叫∫来问褂谩?/p>

任務(wù)四控制網(wǎng)絡(luò)的集成調(diào)試

1.應(yīng)用平臺界面開發(fā)

賽題中所給出的界面樣式僅做參考非開發(fā)依據(jù)，界面效果不做

評分要求，選手根據(jù)賽題要求自行設(shè)計(jì)，滿足信息展示和操作功能

即可。界面開發(fā)所需圖片素材存儲在“D:\參考資料”文件夾中。

（1）歡迎界面

①利用TIA編程軟件，在WinCC項(xiàng)目中新建頁面，并將其設(shè)定

為啟動(dòng)頁面。

②對頁面屬性和項(xiàng)目運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，使WinCC項(xiàng)目在仿真

運(yùn)行時(shí)，可以在監(jiān)控終端（電視）上正常顯示，不會出現(xiàn)信息顯示

不全等問題。

③對頁面控件進(jìn)行布局和開發(fā)，可以通過按鈕點(diǎn)擊實(shí)現(xiàn)進(jìn)入“手

動(dòng)界面”、“監(jiān)控界面”、“訂單界面”功能界面。

圖4-1歡迎界面

（2）手動(dòng)界面

①利用TIA編程軟件，在WinCC項(xiàng)目新建界面，可通過“歡迎

界面”的相關(guān)控件打開畫面，且該畫面可退回到“歡迎界面”。

19

②對頁面屬性和項(xiàng)目運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，使WinCC項(xiàng)目在仿真

運(yùn)行時(shí)，可以在監(jiān)控終端（電視）上正常顯示，不會出現(xiàn)信息顯示

不全等問題。

③對頁面控件進(jìn)行布局和開發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)對由總控單元PLC板

載IO、各單元的遠(yuǎn)程IO模塊、執(zhí)行單元PLC板載IO和擴(kuò)展IO模

塊所控制的電磁閥、伺服電機(jī)、傳感器及監(jiān)控的傳感器的動(dòng)作控制

和狀態(tài)監(jiān)控，方便應(yīng)用平臺調(diào)試動(dòng)作配合和在出現(xiàn)危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)手動(dòng)

恢復(fù)設(shè)備。

圖4-2手動(dòng)界面

（3）監(jiān)控界面

①利用TIA編程軟件，在WinCC項(xiàng)目新建界面，可通過“歡迎

界面”的相關(guān)控件打開畫面，且該畫面可退回到“歡迎界面”。

②對頁面屬性和項(xiàng)目運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，使WinCC項(xiàng)目在仿真

運(yùn)行時(shí)，可以在監(jiān)控終端（電視）上正常顯示，不會出現(xiàn)信息顯示

不全等問題。

③對頁面控件進(jìn)行布局和開發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)對表4-1中所示參數(shù)

進(jìn)行監(jiān)控。

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表4-1監(jiān)控參數(shù)列表

序號單元參數(shù)項(xiàng)

1執(zhí)行單元平移滑臺實(shí)時(shí)位置

2倉儲單元各倉位是否存儲輪轂零件

3檢測單元對顏色檢測結(jié)果

4分揀單元各分揀道口是否存儲輪轂零件

圖4-3監(jiān)控界面

（4）訂單界面

①利用TIA編程軟件，在WinCC項(xiàng)目新建界面，可通過“歡迎

界面”的相關(guān)控件打開畫面，且該畫面可退回到“歡迎界面”。

②對頁面屬性和項(xiàng)目運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，使WinCC項(xiàng)目在仿真

運(yùn)行時(shí)，可以在監(jiān)控終端（電視）上正常顯示，不會出現(xiàn)信息顯示

不全等問題。

③繪制批量化生產(chǎn)流程圖和定制化生產(chǎn)流程圖，可監(jiān)控到流程

運(yùn)行過程中所處流程位置。

④可對定制化流程中定制流程的選擇和流程參數(shù)的選擇。

⑤可啟動(dòng)定制化生產(chǎn)自動(dòng)化流程執(zhí)行。

21

圖4-4訂單界面

2.應(yīng)用平臺初始狀態(tài)

在流程開始前和流程結(jié)束后，應(yīng)用平臺處于初始狀態(tài)。初始狀

態(tài)要求如下：

①工業(yè)機(jī)器人處于安全姿態(tài)，無安裝工具。

②平移滑臺處于原點(diǎn)位置。

③快換工具按照需求擺放穩(wěn)當(dāng)。

④倉儲單元所有倉位托盤縮回，指示燈正常點(diǎn)亮。

⑤加工單元主軸停轉(zhuǎn)，主軸位于機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)，數(shù)控機(jī)床安

全門關(guān)閉，夾具位于前端并松開。

⑥打磨單元打磨工位和旋轉(zhuǎn)工位夾具松開，翻轉(zhuǎn)工裝位于旋轉(zhuǎn)

工位，旋轉(zhuǎn)工位旋轉(zhuǎn)氣缸處于原位。

⑦分揀單元傳送帶停止，分揀機(jī)構(gòu)所有氣缸縮回。

3.批量化生產(chǎn)自動(dòng)化流程

當(dāng)應(yīng)用平臺達(dá)到初始狀態(tài)后，將工業(yè)機(jī)器人切換到自動(dòng)模式，

進(jìn)入批量化生產(chǎn)流程。

①總控平臺三色燈僅黃色燈常亮，操作面板綠色自保持按鈕（左

側(cè)第二個(gè)）的燈以1s為周期閃爍。

22

②當(dāng)按下綠色自保持按鈕（左側(cè)第二個(gè)）后，其燈常亮；操作

面板綠色自復(fù)位按鈕（左側(cè)第一個(gè)）的燈以1s為周期閃爍。

③當(dāng)按下綠色自復(fù)位按鈕（左側(cè)第一個(gè)）后，其燈熄滅，三色

燈僅綠色燈常亮，完成1個(gè)批量化輪轂零件的完整生產(chǎn)流程。

④完成生產(chǎn)流程后，操作面板綠色自復(fù)位按鈕（左側(cè)第一個(gè)）

的燈以1s為周期閃爍，三色燈僅黃色燈常亮。

⑤重復(fù)實(shí)現(xiàn)第③步和第④步實(shí)現(xiàn)多個(gè)批量化輪轂零件的生產(chǎn)。

4.定制化生產(chǎn)自動(dòng)化流程

當(dāng)執(zhí)行完批量化輪轂零件生產(chǎn)流程后，可通過WinCC的訂單界

面直接進(jìn)入定制化生產(chǎn)流程。

①在WinCC的“訂單界面”中，對定制流程進(jìn)行設(shè)置后，點(diǎn)擊

“開始”按鈕。

②總控單元三色燈僅綠色燈常亮，根據(jù)設(shè)置條件開始定制化輪

轂零件的生產(chǎn)工藝流程。

③完成流程后，總控單元三色燈僅黃色燈常亮。

任務(wù)五云端數(shù)據(jù)服務(wù)的調(diào)試

1.腳本編程所需頭文件和庫文件已放置到電腦的“C:\Program

Files(X86)\WinCCLib”文件夾中，根據(jù)所用腳本形式在Windows

系統(tǒng)或TIA編程軟件中進(jìn)行注冊和設(shè)置。

2.利用TIA編程軟件，在WinCC項(xiàng)目添加C腳本文件，并在計(jì)

劃任務(wù)中增加定時(shí)觸發(fā)C腳本事件，觸發(fā)器周期為500ms。

3.對C腳本程序進(jìn)行開發(fā)，建立與云數(shù)據(jù)服務(wù)器的連接，其中

連接命令所需參數(shù)如表5-1所示。

表5-1云數(shù)據(jù)服務(wù)器參數(shù)

23

序號參數(shù)項(xiàng)參數(shù)類型參數(shù)值

服務(wù)器參數(shù)

1int0

（WebServiceArea）

競賽編號

2