遼寧省第二十一屆職業(yè)院校技能大賽

高職組“機(jī)器人系統(tǒng)集成應(yīng)用技術(shù)”賽項(xiàng)

競賽任務(wù)書（教師賽）

樣題2

選手須知：

1.本任務(wù)書共二頁，如出現(xiàn)任務(wù)書缺頁、字跡不清等問題，請(qǐng)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4小時(shí)內(nèi)完成本任務(wù)書規(guī)定內(nèi)容。

3.競賽工位提供2臺(tái)計(jì)算機(jī)，參考資料存儲(chǔ)在"D:\參考資料”文件夾中。

選手在競賽過程中利用計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的程序文件必須存儲(chǔ)到"D:\技能競賽”文件

夾中，未存儲(chǔ)到指定位置的程序文件不作為競賽成果予以評(píng)分。請(qǐng)及時(shí)對(duì)程

序文件存儲(chǔ)，建議每10-15分鐘1次。

4.任務(wù)書中只允許填寫競賽相關(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.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。

6.選手在比賽期間任何時(shí)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(jì)。

7.競賽過程中違反相關(guān)規(guī)定的，根據(jù)評(píng)分表中扣分項(xiàng)目進(jìn)行違規(guī)扣分。

場次號(hào)：賽位號(hào)：

1

任務(wù)背景：機(jī)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(duì)現(xiàn)有機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行集成，以滿足產(chǎn)品零件的生產(chǎn)單元升級(jí)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(jī)器人、視覺、數(shù)控系統(tǒng)、RFID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，利用人機(jī)交互系

統(tǒng)、MES系統(tǒng)完成對(duì)生產(chǎn)全流程的監(jiān)控和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)；請(qǐng)根據(jù)具體

任務(wù)要求和硬件條件，完成機(jī)器人系統(tǒng)的單元改造的集成設(shè)計(jì)、安裝部署、編

程調(diào)試，實(shí)現(xiàn)試生產(chǎn)驗(yàn)證。

2.生產(chǎn)對(duì)象

生產(chǎn)對(duì)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、背面布置有定位基準(zhǔn)、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(yīng)用平臺(tái)各單元中通過輪廓和定位基準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，

正面背面定位方式相同。

（2）產(chǎn)品的拾取須采用指定專用工具實(shí)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(shí)現(xiàn)相應(yīng)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(wù)。

（3）下圖為所示加工零件圖

2

定位槽

RFID

芯片

打磨打磨

區(qū)域區(qū)域

2

視覺視覺

檢測檢測

區(qū)域區(qū)域

12

圖1加工零件圖不

3.職業(yè)素養(yǎng)

競賽過程中，對(duì)參賽選手的技術(shù)應(yīng)用合理性、工具操作規(guī)范性、機(jī)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(jì)律、安全和文

明生產(chǎn)等職業(yè)素養(yǎng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，采用扣分制。

3

模塊一機(jī)器人系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和仿真調(diào)試（40分）

任務(wù)1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和仿真調(diào)試（30分）

1.1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

（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(jì)各單元的布局分布。

（2）繪制布局方案：在任務(wù)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(biāo)識(shí)，比例適當(dāng)。

（3）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)。

（4）繪制控制系統(tǒng)通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖：在任務(wù)書附件二上繪制控制系統(tǒng)方

案，要求各功能單元的遠(yuǎn)程10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、通訊方式和通訊

地址。

1.2系統(tǒng)仿真搭建

（I）根據(jù)系統(tǒng)布局方案設(shè)計(jì)結(jié)果，在虛擬調(diào)試軟件中,搭建機(jī)器人、

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

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

使其具備傳感器檢測功能，可以檢測對(duì)應(yīng)工位上的產(chǎn)品零件，并關(guān)聯(lián)對(duì)應(yīng)變

量。

（3）在虛擬仿真系統(tǒng)中，定義倉儲(chǔ)單元2號(hào)、5號(hào)工位的紅、綠指不燈

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(duì)應(yīng)變量。

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

“場景”下，找到“倉儲(chǔ)?托盤2”和“倉儲(chǔ).托盤5”裝配體，定義為狀態(tài)機(jī),

命名為“倉儲(chǔ)-托盤2狀態(tài)機(jī)”和“倉儲(chǔ)-托盤5狀態(tài)機(jī)”，設(shè)定狀態(tài)機(jī)運(yùn)動(dòng)方

向?yàn)椤捌揭啤?，運(yùn)動(dòng)范圍最小“0mm”，最大“125mm”，方向與實(shí)際氣缸

4

運(yùn)動(dòng)方向一致；設(shè)定兩個(gè)狀態(tài)，狀態(tài)1為縮回狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間0s,關(guān)節(jié)值

0mm,狀態(tài)2為伸出狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)時(shí)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(jī)。在模型“場景”下,

找到“加工.左側(cè)滑動(dòng)門”裝配體，對(duì)裝配體部件進(jìn)行重命名，并且定義為狀

態(tài)機(jī)，命名為“加工■左側(cè)滑動(dòng)門狀態(tài)機(jī)”，設(shè)定狀態(tài)機(jī)運(yùn)動(dòng)方向?yàn)椤捌揭啤保?/p>

運(yùn)動(dòng)范圍最小“0mm”，最大“550mm”，方向與實(shí)際氣缸運(yùn)動(dòng)方向一致，

設(shè)定兩個(gè)狀態(tài)，狀態(tài)1為關(guān)門狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間0s,關(guān)節(jié)值0mm,狀態(tài)2為開

門狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間1s,關(guān)節(jié)值55（）mm。完成狀態(tài)機(jī)定義后，用“加工?左側(cè)滑

動(dòng)門狀態(tài)機(jī)”抓取“加工-左滑動(dòng)門-傳感器遮擋板”。

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

所有涉及的變量表按表1地址進(jìn)行配置。

表1變量地址

序號(hào)地址功能注釋序號(hào)地址功能注釋

1M2001M201托盤2伸出位

倉儲(chǔ)-托盤2

2M202托盤2縮回位

23M204托盤5伸出位

M203倉儲(chǔ)-托盤5

4M205托盤5縮回位

35M211左側(cè)滑動(dòng)門開門

M210加工-左側(cè)滑動(dòng)門

6M212左側(cè)滑動(dòng)門關(guān)門

47M221降機(jī)構(gòu)上升位

M220打磨-轉(zhuǎn)位升降機(jī)構(gòu)

8M222升降機(jī)構(gòu)下降位

59M231轉(zhuǎn)位夾具逆時(shí)針180°

M230打磨-轉(zhuǎn)位夾具

10M232轉(zhuǎn)位夾具順時(shí)針180°

611轉(zhuǎn)位夾具夾爪1松開

打磨-轉(zhuǎn)位夾具夾爪1M241

12轉(zhuǎn)位夾具夾爪2松開

M240

713轉(zhuǎn)位夾具夾爪1夾緊

打磨-轉(zhuǎn)位夾具夾爪2M242

14轉(zhuǎn)位夾具夾爪2夾緊

815工臺(tái)-夾緊氣缸1松開

打磨-工臺(tái)-夾緊氣缸1M251

16工臺(tái)-夾緊氣缸2松開

M250

917工臺(tái)-夾緊氣缸1天緊

打磨-工臺(tái)-夾緊氣缸2M252

18工臺(tái)-夾緊氣缸2天緊

19M261轉(zhuǎn)臺(tái)順時(shí)針轉(zhuǎn)180°

10M260打磨-轉(zhuǎn)臺(tái)

20M262轉(zhuǎn)臺(tái)逆時(shí)針轉(zhuǎn)180°

1121轉(zhuǎn)臺(tái)夾緊氣缸1松開

打磨-轉(zhuǎn)臺(tái)夾緊氣缸1M271

22轉(zhuǎn)臺(tái)夾緊氣缸2松開

M270

1223轉(zhuǎn)臺(tái)夾緊氣缸1夾緊

打磨-轉(zhuǎn)臺(tái)夾緊氣缸2M272

24轉(zhuǎn)臺(tái)夾緊氣缸2夾緊

13M280分揀-橫擋板125M281分揀-橫擋板1抬起到位

5

26M282分揀-橫擋板1落下到位

14M290分揀-上推板1回位27M293分揀-上推板1回位到位

15M291分揀-上推板1伸出28M294分揀-上推板1伸出到位

16M292分揀-上推板1推出29M295分揀-上推板1推出到位

17M300分揀一下推板1回位30M303分揀-下推板1回位到位

18M301分揀-下推板1伸出31M304分揀-下推板1伸出到位

19M302分揀一下推板1推出32M305分揀-下推板1推出到位

20M310倉儲(chǔ)工位2指示燈33M320倉儲(chǔ)工位2傳感器

21M310倉儲(chǔ)工位5指示燈34M320倉儲(chǔ)工位5傳感器

22Ml000機(jī)器人導(dǎo)軌地址35M1100機(jī)器人導(dǎo)軌位置反饋

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(dòng)虛擬仿真軟件的工程文件運(yùn)行,

要求按下虛擬HMI的啟動(dòng)按鈕，開始運(yùn)行虛擬軼調(diào)流程。

(2)編寫虛擬HMI程序，要求實(shí)現(xiàn)通過虛擬HMI選擇倉儲(chǔ)工位出料輪

轂(可選2號(hào)工位或5號(hào)工位)，并且在虛擬HMI界面中能手動(dòng)控制打磨單

元的轉(zhuǎn)位夾具；監(jiān)控倉儲(chǔ)單元2、5號(hào)輪轂有無狀態(tài)。

(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(jī)器人仿真程序，最終實(shí)現(xiàn)虛擬調(diào)試，驗(yàn)證設(shè)備布局方案和工

藝流程的合理性。工藝流程如下圖2所示，需結(jié)合表2所示的初始特征及狀

態(tài)信息，完成1個(gè)輪轂零件的生產(chǎn)流程虛擬聯(lián)調(diào)。

對(duì)應(yīng)工位料倉推出，亮綠

利用打磨工具，打磨輪轂

燈，取完輪轂，料倉縮

最外困

回，亮紅燈

在視覺光源上方50mH處

停留3s控制數(shù)控單元開關(guān)門,夾

具夾緊、模擬數(shù)控加工，

加工時(shí)間5s

通過翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，將輪轂翻

轉(zhuǎn)到正面朝上

在RFID處檢測，停留3s

機(jī)器人吸取5號(hào)車標(biāo)，安

裝到輪轂上控制輪轂在輸送帶上流

動(dòng)，并將輪皴分揀到1號(hào)

道口

圖2工藝流程圖

6

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(hào)倉止面向下

5號(hào)倉正面向下

注：運(yùn)行過程中，機(jī)器人不得出現(xiàn)軸超限、不可達(dá)、奇異點(diǎn)等情況。

PLC程序下載至I」總控單元的PLC1中。

任務(wù)2系統(tǒng)搭建及故障排除（10分）

2.1硬件搭建

根據(jù)經(jīng)過虛擬仿真驗(yàn)證的系統(tǒng)布局方案設(shè)計(jì)，調(diào)整各單元的相對(duì)位置，

完成應(yīng)用平臺(tái)的硬件拼裝固定。

要求：

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。

對(duì)各單元的底柜門板做調(diào)整。要求：應(yīng)用平臺(tái)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(luò)連接

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)，完成各單元的電路、氣路、

通訊線路連接和布線，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(tái)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。

7

（4）氣源線纜在臺(tái)面部分必須進(jìn)入線槽，未進(jìn)入線槽部分利用固定扣和

扎帶固定在臺(tái)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(tái)面部分必須進(jìn)入線槽，未進(jìn)入線槽部分利用固定扣和

扎帶固定在臺(tái)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。

（7）手動(dòng)測試單元功能動(dòng)作。

2.3系統(tǒng)故障診斷與排除

根據(jù)電氣原理圖，檢查各單元功能是否正常，存在兩處故障需要選手進(jìn)

行排除，分別是：

（1）打磨單元的臺(tái)面部分存在電氣接線故障1處，請(qǐng)參照電氣接線圖判

斷故障位置，并修復(fù)。

（2）分揀單元的臺(tái)面部分存在電氣接線故障1處，請(qǐng)參照電氣接線圖判

斷故障位置，并修復(fù)。

注意：不涉及強(qiáng)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(qǐng)技術(shù)人員幫助排故，恢復(fù)過程不予補(bǔ)時(shí)，評(píng)分表中此項(xiàng)不得

分。

模塊二機(jī)器人及周邊系統(tǒng)單元調(diào)試（30分）

該模塊聯(lián)調(diào)評(píng)分時(shí)需滿足以下要求：

（1）評(píng)分時(shí)機(jī)器人需處于手動(dòng)模式；

（2）任務(wù)5評(píng)分時(shí)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(wù)5聯(lián)調(diào)演示參考圖5所示流程圖進(jìn)行演示。

任務(wù)3數(shù)控單元集成調(diào)試（6分）

8

3.1數(shù)控PLC編程調(diào)試

要求按照“D:\參考資料”的數(shù)控單元信號(hào)表，編寫數(shù)控內(nèi)部的PLC程序，

實(shí)現(xiàn)：

(1)對(duì)夾具前后位置的控制和檢測。可在數(shù)控單元的操作面板上進(jìn)行手

動(dòng)操作，并可在操作面板上的指示燈查看到對(duì)應(yīng)狀態(tài)變化。。

注:從數(shù)控機(jī)床上載程序，僅允許修改SBR9"Wincc_828D”例行程序，

其他程序不允許修改。

3.2刀具安裝和對(duì)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(duì)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(duì)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所示，刀庫中編號(hào)01-06分別對(duì)應(yīng)Tl-T6o在數(shù)控系統(tǒng)中

建立刀具信息時(shí)，單刃螺旋銃刀、雙刃螺旋銃刀對(duì)應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)中的“銃刀”

類型，球頭銃刀對(duì)應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)中的“圓柱形球頭模具銃刀”類型，刀具長度

參數(shù)對(duì)應(yīng)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(hào)刀具類型刀具直徑mm刀刃長度mm刀具總長度mm

01單刃螺旋銃刀21538

02單刃螺旋銃刀21038

03雙刃螺旋銃刀21538

04雙刃螺旋銃刀21038

05球頭銃刀21538

06球頭銃刀21038

(2)建立機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系原點(diǎn)

對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行操作設(shè)置，正確設(shè)置機(jī)床機(jī)械零點(diǎn)。并進(jìn)行對(duì)刀操作。

3.3數(shù)控加工

9

參照?qǐng)D3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;

表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

工步刀刃直徑

(r/min)(mm/min)(mm)

類型(mm)

雙刃螺旋

1銃刀①230002000.5

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(jī)床MDA模式下運(yùn)行對(duì)

應(yīng)加工程序驗(yàn)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(shí)主軸位置處于機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)。

任務(wù)4視覺單元集成應(yīng)用(6分)

4.1視覺安裝

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

10

（2）對(duì)視覺單元的相機(jī)鏡頭焦距/光圈、光源亮度等進(jìn)行調(diào)整，使視覺

控制器可采集到清晰穩(wěn)定的圖像。

4.2視覺標(biāo)定

編寫視覺標(biāo)定程序，完成視覺系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定。利用現(xiàn)場提供的校準(zhǔn)板工

具，通過編寫工業(yè)機(jī)器人和視覺程序，完成視覺的校準(zhǔn)。

4.3視覺檢測

通過工業(yè)機(jī)器人抓取輪轂零件置于視覺單元的視覺相機(jī)視野，編寫PLC、

WINCC程序，實(shí)現(xiàn)以下功能：

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

（2）完成輪轂背面上的劃痕檢測，要求正確檢測出劃痕的長度，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(zhǔn)后，獲取

的視覺數(shù)據(jù)，且該數(shù)值長度與實(shí)際長度誤差不超過0.2mm。

（3）完成輪轂背面顏色標(biāo)簽顏色信息，并在WINCC上顯示識(shí)別的顏色

信息。

任務(wù)5機(jī)器人系統(tǒng)與周邊設(shè)備聯(lián)調(diào)（18分）

5.1機(jī)器人編程調(diào)試

（1）工業(yè)機(jī)器人安全姿態(tài)設(shè)定

對(duì)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(huì)與周邊設(shè)備發(fā)生碰撞。當(dāng)機(jī)器人單元第七軸運(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）機(jī)器人單元第七軸參數(shù)配置

①對(duì)機(jī)器人單元中的PLC編程，設(shè)置伺服電機(jī)的控制參數(shù)與實(shí)物規(guī)格一

致，實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)第七軸的運(yùn)動(dòng)控制。其中伺服電機(jī)編碼器分辨率為131072

pulses/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。

ii

要求：第七軸運(yùn)動(dòng)速度不得超過50mm/so

②根據(jù)所提供的機(jī)器人單元內(nèi)部接線圖，對(duì)機(jī)器人單元內(nèi)部的PLC進(jìn)行編

程，使第七軸實(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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)所使用工具的動(dòng)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(dòng)工具的旋轉(zhuǎn),

并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的拾取、釋放、加工等。

5.2機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床聯(lián)調(diào)

編寫工業(yè)機(jī)器人與PLC程序，要求如下：

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

機(jī)器人將輪轂上料到數(shù)控單元的夾具上；

(2)工業(yè)機(jī)器人退出數(shù)控單元，數(shù)控單元安全門關(guān)閉；

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

加工(選手需根據(jù)產(chǎn)品零件的正背面狀態(tài)自行完成翻轉(zhuǎn)動(dòng)作，確保對(duì)產(chǎn)品零件

正面的數(shù)控加工區(qū)域進(jìn)行數(shù)控加工)，加工完成數(shù)控主軸復(fù)位。

(4)工業(yè)機(jī)器人將產(chǎn)品零件由數(shù)控單元的夾具上拾取出來。

12

圖4加工圖紙

5.3機(jī)器人與視覺系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

編寫機(jī)器人與視覺程序，要求如下：

(1)工業(yè)機(jī)器人抓取輪轂零件，進(jìn)行背面區(qū)域的電子條碼視覺檢測；

(2)工業(yè)機(jī)器人控制視覺系統(tǒng)拍照。

5.4機(jī)器人與其他外圍設(shè)備聯(lián)調(diào)

(1)倉儲(chǔ)單元

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

單元立體倉庫工藝，實(shí)現(xiàn)以下功能：

①由外部信號(hào)捽制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(chǔ)狀態(tài)點(diǎn)亮，當(dāng)倉位內(nèi)沒有存放產(chǎn)品

零件時(shí)亮紅燈，當(dāng)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(jì)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(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)產(chǎn)品零件運(yùn)動(dòng)到指定分揀機(jī)構(gòu)時(shí)，傳

送帶停止。

②當(dāng)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(duì)應(yīng)道口分

揀機(jī)構(gòu)升降氣缸降下。

③當(dāng)產(chǎn)品零件運(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(jì)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(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(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(jī)器人使用單吸盤工具，吸取車標(biāo)庫的車標(biāo)；

②將車標(biāo)放置到未裝車標(biāo)的輪轂上，并通過吸盤工具進(jìn)行壓裝。

11

輪般正面朝上，未安裝車

標(biāo)，4號(hào)工位料倉推出，

亮綠燈，取完輪毅.料倉

縮回，亮紅燈

進(jìn)行視覺檢測，工業(yè)機(jī)睛

人將所持輪裁定位至視覺

相機(jī)視野內(nèi)并觸發(fā)拍照

將輪轂放到打磨工位上，

打磨工位夾爪夾緊，機(jī)器

人根據(jù)取6號(hào)車標(biāo)，完成

車標(biāo)裝配

控制數(shù)控單元開關(guān)門、夾

具夾緊、數(shù)控加工

吹屑2s,輪轂零件在吹屑

工位內(nèi)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度

通過翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，將輪想翻

轉(zhuǎn)到背面朝上

完成打磨區(qū)域3、打磨區(qū)

域4打磨加工

控制輪毅在輸送帶上流

動(dòng)，分揀到3號(hào)道口

圖5機(jī)器人與周邊系統(tǒng)聯(lián)調(diào)流程圖

模塊三機(jī)器人系統(tǒng)集成聯(lián)調(diào)（30分）

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

6.1機(jī)器人及周邊單元功能優(yōu)化

在模塊二機(jī)器人及周邊系統(tǒng)單元調(diào)試的基礎(chǔ)上，對(duì)其中的部分單元進(jìn)行

功能工藝優(yōu)化，具體要求如下：

（1）數(shù)控單元工藝優(yōu)化

按照以下要求完成數(shù)控單元的工藝改造。

①工業(yè)機(jī)器人選擇合適工具，從三號(hào)倉位拾取一個(gè)輪轂；

15

②工業(yè)機(jī)器人將輪轂放到RFID上方讀取RFID信息（RFID信息為A-

C隨機(jī)組合的2位字符）

③工業(yè)機(jī)器人將輪轂放到數(shù)控單元中，根據(jù)RFID信息，完成數(shù)控加工

對(duì)應(yīng)字符；

④完成加工后，工業(yè)機(jī)器人將輪轂取出，放到打磨工位上，流程結(jié)束。

（2）人機(jī)交互系統(tǒng)優(yōu)化

完成人機(jī)交互系統(tǒng)界面的開發(fā)，界面顯示效果不做評(píng)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)所需的全部圖片

素材均存儲(chǔ)在"D:\參考資料”文件夾中。

①人機(jī)界面組態(tài)設(shè)置

根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)結(jié)果，在PLC編程軟件中建立人機(jī)界面工程項(xiàng)目,

并使其與總控單元PLC建立正常通訊并實(shí)現(xiàn)信號(hào)交互。

②工作站手動(dòng)控制

＞要求在手動(dòng)模式下，對(duì)倉儲(chǔ)單元、打磨單元的各個(gè)氣缸進(jìn)行手動(dòng)點(diǎn)

動(dòng)測試。

＞要求在手動(dòng)模式下，完成RFID讀寫器的手動(dòng)讀寫功能測試?？梢?/p>

隨機(jī)寫入任意字符數(shù)據(jù)，并且讀取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)出來。

＞要求在手動(dòng)模式下，能控制機(jī)器人導(dǎo)軌的正反轉(zhuǎn)。

＞要求在自動(dòng)模式下，能啟動(dòng)運(yùn)行“數(shù)控單元工藝優(yōu)化”流程。

③生產(chǎn)監(jiān)控界面可視化

＞利用PLC編程軟件，在人機(jī)交互系統(tǒng)中新建界面。

＞對(duì)頁面屬性和項(xiàng)目運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，使人機(jī)交互在仿真運(yùn)行時(shí)，

可以在監(jiān)控終端（電視）上正常顯示，不會(huì)出現(xiàn)信息顯示不全等問

題。

16

＞生產(chǎn)監(jiān)控界面中，能夠自動(dòng)顯示當(dāng)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(hào)顯示信息備注

1數(shù)控XYZ軸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)一

打磨單元各位置傳感器

2打磨單元傳感器的信號(hào)信息

檢知

當(dāng)前輪轂背面二維碼數(shù)

30001-0006編碼

據(jù)信息

4機(jī)器人導(dǎo)軌的實(shí)時(shí)位置—

6.2機(jī)器人系統(tǒng)綜合調(diào)試

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

法實(shí)現(xiàn)MES下單執(zhí)行，由其他方式啟動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，對(duì)應(yīng)MES下單分?jǐn)?shù)扣除。

聯(lián)調(diào)過程選手除按裁判要求啟動(dòng)流程外，不得觸碰機(jī)臺(tái)任何區(qū)域，機(jī)器

人處于自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。

本部分與人機(jī)交互組態(tài)同步評(píng)分，聯(lián)調(diào)未完成，則本部分評(píng)分同時(shí)結(jié)束。

在流程開始前和流程結(jié)克后，應(yīng)用平臺(tái)處于初妗狀態(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)，無工具。

(2)第七軸處于原點(diǎn)位置。

(3)快換工具按照需求擺放穩(wěn)當(dāng)。

(4)倉儲(chǔ)單元所有倉位托盤縮回，指示燈正常點(diǎn)亮。

(5)數(shù)控單元主軸停轉(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)分揀單元傳送帶停止，分揀機(jī)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(gè)產(chǎn)品從倉位取出到放回倉位或回分揀道口算一個(gè)流程，單獨(dú)評(píng)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。

17

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

預(yù)完成所有既定內(nèi)容才算為完整流程。

機(jī)器人系統(tǒng)綜合調(diào)試流程：

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

3號(hào)工位取出零件，輪轂正面朝上。

（2）掃描RFID電子標(biāo)簽信息，獲取預(yù)置工藝流程信息，（預(yù)置信息在評(píng)

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

“B3D1D2F1"（RFID電子標(biāo)簽信息含義如下表6所示）。運(yùn)行過程中，需

要輪轂翻面的，選手自行通過翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行翻面。

（3）根據(jù)工藝流程信息按流程完成數(shù)控加工、視覺檢測、分揀、倉儲(chǔ)等工

作任務(wù)，并把當(dāng)前運(yùn)行的工藝流程信息顯示在WINCC界面上。

表6RFID電子標(biāo)簽信息含義

序號(hào)電子標(biāo)簽內(nèi)容含義

輪轂叵倉，將輪轂放回倉儲(chǔ)單元

1A1

最大空位處

2B2數(shù)控加工圖形按圖3所示圖紙

3B3數(shù)控加工圖形按圖4所示圖紙

4C1打磨區(qū)域1、2

5D1視覺檢測輪轂特征是否為合格品

根據(jù)視覺檢測特征的信息，對(duì)應(yīng)

6D2在RFID標(biāo)簽信息寫入“0K”代表

合格，寫入“NG”代表不合格

將輪轂分揀到分揀道口，按從小

7F1

到大的使用順序

任務(wù)7MES系統(tǒng)應(yīng)用（10分）

7.1MES系統(tǒng)設(shè)置

（1）網(wǎng)關(guān)配置

18

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(xiàng)目”，將需要

監(jiān)控或?qū)懭氲腜LC的IP地址補(bǔ)充完整。

②打開“D：'參考資料”中的“PLC_MES采集點(diǎn)表信息”，添加需要監(jiān)

控及寫入的數(shù)據(jù)到PLC的采集點(diǎn)表中。

③打開MQTT通道的點(diǎn)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保存項(xiàng)目后并把項(xiàng)目下載到網(wǎng)關(guān)中

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(wù)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(hào)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(jī)構(gòu)（機(jī)構(gòu)名稱：生產(chǎn)型制造應(yīng)

用，機(jī)構(gòu)代碼：J0001，機(jī)構(gòu)類型：省級(jí)公司）；

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

賬號(hào)初始登錄密碼為：123456；（登錄賬號(hào)：supervisor,用戶昵稱：ABC

（2）審批訂單模型設(shè)計(jì)

①在流程配置工具下，新增流程分類（流程名稱:LC1和分類編碼：

L0001）；

②在流程配置工具下，創(chuàng)建“生產(chǎn)訂單審批”的流程模型，流程至少具有

兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，流程開始后第一個(gè)節(jié)點(diǎn)為流程發(fā)起人提交訂單，結(jié)束前最后一個(gè)

19

節(jié)點(diǎn)為生產(chǎn)主管角色審批