2023年山东省职业院校技能大赛机电一体化技术（高职组）样题第三套任务书B

场次	模块名称	工作任务	完成时间	任务类型
上午	模块一：工作单元的机械拆装、电气接线与设计仿真	任务1 单元的机械安装与调试	4小时	机械装调
		任务2 单元的电气接线与调试		电气接线
		任务3 单元的零件结构设计与仿真		设计仿真
下午	模块二：工作单元的编程调试、故障检修与系统优化	任务4 单元的编程与调试	4小时	编程调试
		任务5 单元的故障检修		设备维护
		任务6 自动线系统程序优化与调试		联机调试
上/下午	模块三：职业素养	任务7 职业素养	全程参与

机电一体化技术设备说明

一、竞赛设备说明

竞赛平台主要由颗粒上料单元、加盖拧盖单元、检测分拣单元、机器人搬运包装单元、智能仓储单元等组成，实现空瓶上料、颗粒物料上料、物料分拣、颗粒填装、加盖、拧盖、物料检测、瓶盖检测、成品分拣、机器人抓取入盒、盒盖包装、贴标、入库等智能生产全过程。

二、工作过程概述

本系统工作过程概述如下：

（一）颗粒上料单元输送机构将空瓶输送到上料输送带上，空瓶到位检测传感器检测到空瓶，输送机构停止。上料输送带将空瓶输送到主输送带，当空瓶到达填装位后，填装定位机构将空瓶固定，主输送带停止；同时根据任务要求供料机构推出对应颜色物料；填装机构将到位的颗粒物料吸取放到空物料瓶内；物料瓶内填装物料到达设定的颗粒数量后，填装定位气缸松开，主输送带启动，将物料瓶输送到下一个工位。

（二）物料瓶被输送到加盖拧盖单元的加盖机构下，加盖定位机构将物料瓶固定，加盖机构启动加盖流程，将盖子（白色或蓝色）加到物料瓶上；加上盖子的物料瓶继续被送往拧盖机构，到拧盖机构下方，拧盖定位机构将物料瓶固定，拧盖机构启动，将瓶盖拧紧。

（三）拧盖完成的物料瓶经过检测分拣单元进行检测：进料检测传感器检测拧盖完成的物料瓶是否到位，回归反射传感器检测瓶盖是否拧紧；检测机构检测物料瓶内部颗粒是否符合要求；对拧盖与颗粒均合格的物料瓶进行瓶盖颜色判别区分；拧盖或颗粒不合格的物料瓶被分拣机构分别推送到不同废品存放区上；拧盖与颗粒均合格的物料瓶被输送到主输送带末端，等待机器人搬运。

（四）机器人搬运包装单元两个升降台机构存储包装盒和包装盒盖；升降台A将包装盒推向物料台上；6轴机器人将物料瓶抓取放入物料台上的包装盒内；包装盒4个工位放满物料瓶后，6轴机器人从升降台B上吸取盒盖，盖在包装盒上；6轴机器人根据瓶盖的颜色分别贴标，贴完4个标签后通知智能仓储单元入库。

（五）智能仓储单元堆垛机构可移动和旋转，把机器人单元物料台上的包装盒体取出来，然后按要求依次放入仓储相应仓位。

模块二：工作单元的编程调试、故障检修与系统优化

任务情境：

公司接到某客户一个定制设备任务，需要在规定的时间内交付一套自动化生产线设备，公司项目组对设备进行了整体规划设计，你作为机电一体化技术人员，需要利用客户采购的器件及材料，请在规定的时间内完成任务4、任务5、任务6，以便生产线后期能够实现生产过程自动化，系统符合专业技术规范。当选手完成或交卷后，不得进行任何修改操作，评分阶段出现的任何硬件问题，可以在后续的工作任务中进行解决。

工作任务	分值	竞赛时间	信息资料
任务4 单元的编程与调试	25	4小时	详见计算机/D盘/竞赛素材资料
任务5 单元的故障检修	6
任务6 自动线系统程序优化与调试	20

特别提醒：

在模块一评分阶段发现的错误问题或是没能按时完成任务，可在本任务继续改善完成模块一内容，但不再进行模块一内容评分。在编程调试过程中，选手做好安全防护，规范操作，确保安全。

任务4 单元的编程与调试

（一）任务概要

工作任务：

生产线中的颗粒上料、加盖拧盖、检测分拣、机器人搬运包装和智能仓储五个单元已安装接线完成，要求选手按照五个单元功能和要求设计PLC程序、触摸屏组态、机器人程序，完成编程与调试工作以及孪生场景与真实单元的虚实联动调试。

设备状态：

工作单元已完成挂板的电气安装、模块安装接线，尚未开展单元的编程与调试工作。生产线已可通电。

（二）任务内容

根据下列原则和要点完成颗粒上料、加盖拧盖、检测分拣、机器人搬运包装和智能仓储五个单元的程序编程与运行调试工作。

在任务完成时，你需要检查确认以下几点:

（1）已经完成单元设备的测试，并确保器件的动作准确无误;

（2）机器人在安全工作区域内运行，其作业过程无运动干涉，机器人程序手动运行验证后方可进入自动运行模式（安全确认);

（3）PLC启动后控制程序能够被正确执行(PLC运行状况评估);

（4）单元运行与功能要求一致。

1.颗粒上料单元

颗粒上料单元触摸屏画面界面说明

根据任务书提供的监控画面数据监控表设计触摸屏画面，组态触摸屏画面指示灯输入信息为1时为绿色，输入信息为0时保持灰色。设备在联机状态下，且在“联机手动”模式，颗粒上料单元的画面按钮输出才有效，输出信号强制控制输出1时为红色，按钮强制输出0时为灰色。

请选手按照表1颗粒上料单元界面数据监控表内容组态触摸屏监控数据，实现表中所有功能。

表1颗粒上料单元界面数据监控表

序号	名称	类型	功能说明
1	吸盘填装限位	位指示灯	吸盘填装限位指示灯
2	推料气缸A后限	位指示灯	推料气缸A后限指示灯
3	推料气缸B后限	位指示灯	推料气缸B后限指示灯
4	启动指示灯	位指示灯	启动状态指示灯
5	停止指示灯	位指示灯	停止状态指示灯
6	复位指示灯	位指示灯	复位状态指示灯
7	单/联机	位指示灯	单/联机状态指示灯
8	物料瓶上料检测	位指示灯	物料瓶上料检测指示灯
9	颗粒填装位检测	位指示灯	颗粒填装位检测指示灯
10	料筒物料检测	位指示灯	料筒物料检测指示灯
11	颗粒到位检测	位指示灯	颗粒到位检测指示灯
12	填装定位气缸后限	位指示灯	填装定位气缸后限指示灯
13	填装升降气缸上限	位指示灯	填装升降气缸上限指示灯
14	填装升降气缸下限	位指示灯	填装升降气缸下限指示灯
15	上料输送带电机启停	取反按钮	上料输送带电机启停手动输出
16	主输送带电机启停	取反按钮	主输送带电机启停手动输出
17	旋转气缸	取反按钮	旋转气缸电磁阀手动输出
18	升降气缸	取反按钮	升降气缸电磁阀手动输出
19	取料吸盘	取反按钮	取料吸盘电磁阀手动输出
20	定位气缸	取反按钮	定位气缸电磁阀手动输出
21	推料气缸A	取反按钮	推料气缸A电磁阀手动输出
22	推料气缸B	取反按钮	推料气缸B电磁阀手动输出
23	欢迎界面	画面切换按钮	跳转到欢迎界面

单元运行功能流程要求

（1）上电，系统处于“停止”状态。“停止”指示灯亮，“启动”和“复位”指示灯灭。在“停止”状态下，按下“复位”按钮，该单元复位，复位过程中，“复位”指示灯闪烁（2 Hz），所有台面机构回到初始位置。复位完成后，“复位”指示灯常亮，“启动”和“停止”指示灯灭。“运行”或“复位”状态下，按“启动”按钮无效。

（2）在“复位”就绪状态下，按下“启动”按钮，单元启动，“启动”指示灯亮，“停止”和“复位”指示灯灭；

（3）推料气缸A推出4颗白色物料，推料气缸B推出4颗蓝色物料，相继推出；如A或B料筒检测无物料时，推料气缸A或B无动作，复位灯闪烁。

①A或B料筒检测无物料时，复位灯闪烁（f=2HZ）。

②A、B料筒检测都有物料时，复位灯灭。

（4）循环输送带正转启动运行，变频器以高速频率输出。

（5）如果超过15秒，仍没有检测到有物料通过，则重新开始第（3）步。

（6）当有所需的颜色物料到达取料位时，颗粒到位检测传感器动作，循环输送带停止。

（7）填装升降气缸下降，吸盘打开，吸住物料，填装升降气缸上升，循环选料输送带正转高速启动运行（继续分拣物料），填装旋转气缸转向装料位。

（8）在第（3）步开始的同时，输送机构开始转动，上料输送带与主输送带同时启动，当圆盘空瓶到位检测传感器检测到空瓶时（每次只出一个空瓶），输送机构停止；上料输送带将空瓶输送到主输送带，上料检测传感器感应到空瓶，上料输送带停止。

（9）当颗粒填装位检测传感器检测到空瓶，并等待空瓶到达填装位时，主输送带停止，填装定位气缸伸出，将空瓶固定。

（10）当第（7）步和第（9）都完成后，填装机构下降。

（11）填装升降气缸下降到吸盘填装限位感应到位后，吸盘关闭，物料顺利放入瓶子，无任何碰撞现象。

（12）填装升降气缸上升，填装旋转气缸转向取料位。

（13）当瓶子装满4颗物料后，进入第（14）步。否则重新开始第（6）步。

（14）填装定位气缸缩回，主输送带启动，将瓶子输送到下一工位，推料气缸A、推料气缸B，相继推出2颗物料。

（15）循环进入第（5）步，进行下一个瓶子的填装

（16）在任何启动运行状态下，按下“停止”按钮，若当前吸盘吸有物料，则应在完成第（12）步后停止，否则立即停止，所有机构不工作，“停止”指示灯亮，“启动”和“复位”指示灯灭。

初始位置

颗粒上料单元：各个电机停止；推料气缸A缩回；推料气缸B缩回；填装定位气缸缩回；填装机构处于物料吸取位置上方；单元工作气压0.4Mpa～0.5Mpa；上料输送带放置6个空瓶，A料筒内放置20颗蓝色物料，B料筒内放置20颗白色物料（如果料物料用完，可补充）。

2.加盖拧盖单元

加盖拧盖单元触摸屏画面界面说明

请选手按照表2颗粒上料单元界面数据监控表内容组态触摸屏监控数据，实现表中所有功能。

表2加盖拧盖单元界面数据监控表

序号	名称	类型	功能说明
1	启动指示灯	位指示灯	启动状态指示灯
2	停止指示灯	位指示灯	停止状态指示灯
3	复位指示灯	位指示灯	复位状态指示灯
4	单/联机	位指示灯	单/联机状态指示灯
5	瓶盖料筒检测	位指示灯	瓶盖料筒检测指示灯
6	加盖位检测	位指示灯	加盖位检测指示灯
7	拧盖位检测	位指示灯	拧盖位检测指示灯
8	加盖伸缩气缸前限	位指示灯	加盖伸缩气缸前限指示灯
9	加盖伸缩气缸后限	位指示灯	加盖伸缩气缸后限指示灯
10	加盖升降气缸上限	位指示灯	加盖升降气缸上限指示灯
11	加盖升降气缸下限	位指示灯	加盖升降气缸下限指示灯
12	加盖定位气缸后限	位指示灯	加盖定位气缸后限指示灯
13	拧盖升降气缸上限	位指示灯	拧盖升降气缸上限指示灯
14	拧盖定位气缸后限	位指示灯	拧盖定位气缸后限指示灯
15	输送带电机启停	取反按钮	输送带电机启停控制输出
16	拧盖电机启停	取反按钮	拧盖电机启停控制输出
17	加盖伸缩气缸	取反按钮	加盖伸缩气缸电磁阀输出
18	加盖升降气缸	取反按钮	加盖升降气缸电磁阀输出
19	加盖定位气缸	取反按钮	加盖定位气缸电磁阀输出
20	拧盖升降气缸	取反按钮	拧盖升降气缸电磁阀输出
21	拧盖定位气缸	取反按钮	拧盖定位气缸电磁阀输出

单元运行功能流程要求

（1）上电，系统自动处于“停止”状态。“停止”(红色灯)指示灯亮，“启动”（绿色灯）和“复位”（黄色灯）指示灯灭。在“停止”状态下，按下“复位”按钮，该单元复位，其它运行状态下，按“复位”按钮无效；复位过程中，“复位”指示灯闪烁（2Hz），所有机构回到初始位置；复位完成后，“复位”指示灯常亮，“启动”和“停止”指示灯灭。

（2）在“复位”就绪状态下，按下“启动”按钮，“启动”指示灯亮，“复位”指示灯灭，单元进入启动状态；主输送带启动运行；手动将无盖物料瓶放置到该单元起始端。

（3）当加盖位传感器检测到有物料瓶，并等待物料瓶运行到加盖工位下方时，停止；加盖定位气缸推出，将物料瓶准确固定。

（4）单元启动时，如果加盖机构内无瓶盖，即瓶盖料筒检测传感器不得电，加盖机构不动作；红色停止指示灯闪烁（2Hz）；手动将盖子放入后，瓶盖料筒检测传感器感应到瓶盖，红色指示灯灭；加盖机构开始运行，继续第⑸步动作。

（5）如果加盖机构有瓶盖，瓶盖料筒检测传感器得电，开始加盖动作，使瓶盖准确落在物料瓶上，无偏斜。

（6）加盖机构各个气缸缩回。

（7）主输送带启动；当拧盖位传感器检测到有物料瓶，并等待物料瓶运行到拧盖工位下方时，输送带停止；拧盖定位气缸推出，将物料瓶准确固定。

（8）拧盖升降气缸下降；拧盖电机开始旋转；瓶盖完全被拧紧；拧盖电机停止运行；拧盖升降气缸缩回；拧盖定位气缸缩回；主输送带启动。

（9）当物料瓶输送到主输送带末端后，人工拿走物料瓶。重复第⑵到⑻步，直到4个物料瓶与4个瓶盖用完为止，每次循环内，任何一步动作失误，该步都不得分。

（10）在运行状态下按“停止”按钮，单元进入停止状态，所有运动机构停止动作，而在就绪状态下按此按钮无效；“停止”指示灯亮，“运行”指示灯灭。

初始位置

料瓶加盖单元：主输送带停止；加盖定位气缸缩回；加盖机构各部分处于出厂状态；拧盖定位气缸缩回；拧盖电机停止；拧盖升降气缸缩回；单元工作气压0.4Mpa～0.5Mpa。

3.检测分拣单元

检测分拣单元触摸屏画面界面说明

请选手按照表3检测分拣单元画面数据监控表内容组态触摸屏监控数据，实现表中所有功能。

表3检测分拣单元画面数据监控表

序号	名称	类型	功能说明
1	启动指示灯	位指示灯	启动状态指示灯
2	停止指示灯	位指示灯	停止状态指示灯
3	复位指示灯	位指示灯	复位状态指示灯
4	单/联机	位指示灯	单/联机状态指示灯
5	进料检测	位指示灯	进料检测传感器指示灯
6	瓶盖旋紧检测	位指示灯	旋紧检测传感器指示灯
7	瓶盖蓝色检测	位指示灯	瓶盖蓝色检测传感器指示灯
8	瓶盖白色检测	位指示灯	瓶盖白色检测传感器指示灯
9	不合格到位检测	位指示灯	不合格到位检测传感器指示灯
10	出料检测	位指示灯	出料检测传感器指示灯
11	分拣气缸后限位	位指示灯	分拣气缸后限位指示灯
12	三颗料位检测	位指示灯	三颗料位检测指示灯
13	四颗料位检测	位指示灯	四颗料位检测指示灯
14	主输送带电机	取反按钮	主输送带电机启停手动输出
15	塔型检测指示灯绿色	取反按钮	塔型检测指示灯亮绿色手动输出
16	塔型检测指示灯红色	取反按钮	塔型检测指示灯亮红色手动输出
17	塔型检测指示灯蓝色	取反按钮	塔型检测指示灯亮蓝色手动输出
18	分拣气缸	取反按钮	分拣气缸电磁阀手动输出

单元运行功能流程要求

将RFID读写器安装到检测分拣单元平台的相应位置（自行安装），要求可以正确检测RFID标签信息，RFID标签所放位置不能影响正常工作。

设计一组态界面，包含了RFID标签的读写操作。要求在检测分拣单元运行前，完成RFID标签信息读写，具体包含数据为瓶盖颜色（1=白色，2=蓝色，超出范围有“无法输入提示”），成品瓶子摆放位置（1～4代表摆放包装盒对应位置，有“无法输入提示”）。

功能流程：

（1）上电，系统处于“停止”状态下。“停止”指示灯亮，“启动”和“复位”指示灯灭；在“停止”状态下，按下“复位”按钮，该单元复位，复位过程中，“复位”指示灯闪亮（2Hz），所有机构回到初始位置（3个分拣气缸都缩回、主输送带停止，分拣推料气缸缩回、分拣输送带停止、蓝色指示灯亮）。复位完成后，“复位”指示灯常亮，“启动”和“停止”指示灯灭。“运行”或“复位”状态下，按“启动”按钮无效。

（2）在“复位”就绪状态下，按下“启动”按钮，单元启动，“启动”指示灯亮，“停止”和“复位”指示灯灭；主输送带启动运行，塔型检测指示灯蓝色常亮。

（3）手动将放有3或4颗物料并旋紧白色瓶盖的物料瓶放置到该单元起始端；当进料检测传感器检测到有物料瓶且旋紧检测传感器无动作，经过检测装置时，塔型检测指示灯绿色常亮，蓝色熄灭，物料瓶即被输送到主输送带的末端，出料检测传感器动作，主输送带停止，人工拿走物料瓶，输送带继续启动运行，塔型检测指示灯绿色熄灭，蓝色常亮。

（4）手动将放有3或4颗物料并旋紧蓝色瓶盖的物料瓶放置到该单元起始端；当进料检测传感器检测到有物料瓶且旋紧检测传感器无动作，经过检测装置时，塔型检测指示灯绿灯闪亮（0.5Hz），蓝色熄灭，物料瓶即被输送到主输送带的末端，出料检测传感器动作，主输送带停止，人工拿走物料瓶，输送带继续启动运行，塔型检测指示灯绿色熄灭，蓝色常亮。

（5）物料瓶检测合格后，若物料瓶在出料检测传感器位置等待抓取的时间超过5 s，则塔型检测指示灯红色闪烁（0.5Hz）。

（6）手动将放有<3颗物料并旋紧瓶盖的物料瓶放置到单元起始端；当进料检测传感器检测到有物料瓶且旋紧检测传感器无动作，经过检测装置时，塔型检测指示灯红色闪烁（1Hz），蓝色熄灭。物料瓶经过不合格到位检测传感器时，传感器动作，触发分拣气缸电磁阀得电，当到达分拣气缸位置时即被推到不合格机构进行处理，塔型检测指示灯红色熄灭，蓝色常亮，延时1s后分拣气缸复位。

（7）手动将放有3或4颗物料并未旋紧瓶盖或没有盖的物料瓶放置到单元起始端；当进料检测传感器检测到有物料瓶且旋紧检测传感器动作，经过检测装置时，塔型检测指示灯红灯闪烁（2Hz），蓝色熄灭。物料瓶经过不合格到位检测传感器时，传感器动作，触发分拣气缸电磁阀得电，当到达分拣气缸位置时即被推到不合格机构进行处理，塔型检测指示灯红色熄灭，蓝色常亮，延时1s后分拣气缸复位。

（8）在任何启动运行状态下，按下“停止”按钮，该单元停止工作，“停止”指示灯亮，“启动”和“复位”指示灯灭。

特别提醒：单机运行时：检测瓶盖颜色功能参照第（3）到（7）步要求；联机运行时：检测瓶盖颜色功能参照RFID读取当前瓶盖标签信息判断瓶盖颜色。

初始位置

检测分拣单元：主输送带停止；气缸缩回；检测装置指示灯不亮；视觉光源关闭（灭）；单元工作气压0.4Mpa～0.5Mpa。

4.机器人搬运包装单元

机器人搬运单元触摸屏画面界面说明

请选手按照表4机器人搬运单元画面数据监控表内容组态触摸屏监控数据，实现表中所有功能。

表4机器人搬运包装单元界面数据监控表

序号	名称	类型	功能说明
1	启动指示灯	位指示灯	启动状态指示灯
2	停止指示灯	位指示灯	停止状态指示灯
3	复位指示灯	位指示灯	复位状态指示灯
4	单/联机	位指示灯	单/联机状态指示灯
5	推料气缸A前限	位指示灯	推料气缸A前限状态指示灯
6	推料气缸A后限	位指示灯	推料气缸A后限状态指示灯
7	推料气缸B前限	位指示灯	推料气缸B前限状态指示灯
8	推料气缸B后限	位指示灯	推料气缸B后限状态指示灯
9	物料台检测	位指示灯	物料台检测状态指示灯
10	推料气缸A电磁阀	取反按钮	推料气缸A电磁阀手动输出
11	推料气缸B电磁阀	取反按钮	推料气缸B电磁阀手动输出
12	A升降台上升	标准按钮	手动控制A升降台上升
13	A升降台下降	标准按钮	手动控制A升降台下降
14	B升降台上升	标准按钮	手动控制B升降台上升
15	B升降台下降	标准按钮	手动控制B升降台下降

单元运行功能流程要求

（1）调试视觉系统，建立白色颗粒和蓝色颗粒模块，保证能检测判断白色标签和蓝色标签。

（2）视觉系统IP地址设置为：192.168.1.100；工业机器人IP地址设置为：192.168.1.120；视觉系统登录密码：Abc1234。

（3）机器人夹取一个合格瓶子到视觉上方，视觉系统拍照识别瓶子内颗粒颜色，拍照后按照从下往上的顺序自动发送对应字符给机器人，例如瓶子里面最底下是白料上面两颗是蓝料。示教器上则显示：“1 is white”、“2 is blue”、“3 is blue”。

功能流程：

（1）该单元在单机状态，机器人切换到自动运行状态（速度选择30%），按“复位”按钮，单元复位，机器人回到安全原点。“复位”灯（黄色灯，下同）闪亮显示（2Hz）。“停止”（红色灯，下同）灯灭。“启动”（绿色灯，下同）灯灭。所有部件回到初始位置，标签台上的标签颜色随意摆放。“复位”灯（黄色灯）常亮，系统进入就绪状态。

（2）第一次按“启动”按钮，此单元盒盖升降机构的推料气缸将物料底盒推出到包装工作台上；物料台检测传感器动作。

（3）该单元上的机器人开始执行瓶子搬运功能：机器人从检测分拣单元的出料位将物料瓶搬运到包装盒中（如图B1-2），路径规划合理，搬运过程中不得与任何机构发生碰撞。

只做联机运行要求：①②

①机器人搬运完一个物料瓶后，若检测到检测分拣单元的出料位无物料瓶，则机器人回到原点位置等待，等出料位有物料瓶，再进行下一个抓取。

②机器人搬运完一个物料瓶后，若检测到检测分拣单元的出料位有物料瓶等待抓取，则机器人无需再回到原点位置，可直接进行抓取，提高效率。

（4）包装盒中装满4个物料瓶后，机器人回到原点位置，即使检测分拣单元的出料位有物料瓶，机器人也不再进行抓取。

（5）第二次按“启动”按钮，机器人开始自动执行盒盖搬运功能：路径规划合理，加盖过程中不得与任何机构发生碰撞，盖好后回到原点位置。

（6）第三次按“启动”按钮，机器人开始自动执行标签搬运功能：机器人从原点到标签台位置，用吸盘吸取标签并贴到包装盒盖上，贴标颜色顺序为蓝白白蓝，路径规划合理，贴标过程中不得与任何机构发生碰撞。

（7）机器人每次贴完标签无需回到原点位置，贴满4个标签后回到原点位置，机器人贴完标签，等待入库。

（8）系统在运行状态按“停止”按钮，单元进入停止状态，即机器人停止运动，但机器人夹具要保持当前状态以避免物料掉落，而就绪状态下按此按钮无效。

初始位置

机器人搬运包装单元：盒盖升降机构处于升降原点位置；底盒升降机构处于升降原点位置；各气缸处于设备出厂状态；；机器人在原点位；机器人夹具吸盘垂直朝后（处于关闭状态）、夹爪朝下（处于张开状态）；单元工作气压0.4Mpa～0.5Mpa。

5.智能仓储单元

智能仓储单元触摸屏画面界面说明

请选手按照表5智能仓储单元界面数据监控表所示内容组态触摸屏监控数据，实现表中所有功能。

表5智能仓储单元界面数据监控表

序号	名称	类型	功能说明
1	启动指示灯	位指示灯	启动状态指示灯
2	停止指示灯	位指示灯	停止状态指示灯
3	复位指示灯	位指示灯	复位状态指示灯
4	单/联机	位指示灯	单/联机状态指示灯
5	仓位1检测传感器	位指示灯	1号仓位状态指示灯
6	仓位2检测传感器	位指示灯	2号仓位状态指示灯
7	仓位3检测传感器	位指示灯	3号仓位状态指示灯
8	仓位4检测传感器	位指示灯	4号仓位状态指示灯
9	仓位5检测传感器	位指示灯	5号仓位状态指示灯
10	仓位6检测传感器	位指示灯	6号仓位状态指示灯
11	仓位7检测传感器	位指示灯	7号仓位状态指示灯
12	仓位8检测传感器	位指示灯	8号仓位状态指示灯
13	仓位9检测传感器	位指示灯	9号仓位状态指示灯
14	拾取气缸前限	位指示灯	拾取气缸前限状态指示灯
15	拾取气缸后限	位指示灯	拾取气缸后限状态指示灯
16	旋转轴向左移动	标准按钮	手动控制旋转轴向左移动
17	旋转轴向右移动	标准按钮	手动控制旋转轴向右移动
18	升降轴向上移动	标准按钮	手动控制升降轴向上移动
19	升降轴向下移动	标准按钮	手动控制升降轴向下移动
20	包装盒拾取位电机角度旋转脉冲数	模拟量输入框	包装盒吸取位旋转轴脉冲数寄存器地址
21	包装盒拾取位电机垂直旋转脉冲数	模拟量输入框	包装盒吸取位升降轴脉冲数寄存器地址
22	仓位第一行脉冲数	模拟量输入框	仓位第一行脉冲数寄存器地址
23	仓位第二行脉冲数	模拟量输入框	仓位第二行脉冲数寄存器地址
	仓位第三行脉冲数	模拟量输入框	仓位第三行脉冲数寄存器地址
24	仓位第一列脉冲数	模拟量输入框	仓位第一列脉冲数寄存器地址
25	仓位第二列脉冲数	模拟量输入框	仓位第二列脉冲数寄存器地址
26	仓位第三列脉冲数	模拟量输入框	仓位第三列脉冲数寄存器地址

单元运行功能流程要求

（1）上电，系统处于“复位”状态下，“启动”和“停止”指示灯灭，该单元复位；复位过程中，“复位”指示灯闪烁（1 Hz），所有机构回到初始位置（堆垛机的初始位置在成品取料台处）；复位完成后，“复位”指示灯常亮。（“运行”状态下按“复位”按钮无效）。

（2）将包装盒放置到工业机器人单元的包装工作台上，在“复位”就绪状态下，按“启动”按钮，单元启动，“启动”指示灯亮，“停止”和“复位”指示灯灭。“停止”或“复位未完成”状态下，按“启动”按钮无效。

（3）堆垛机启动运行，堆垛机拾取气缸伸出。

（4）取出包装盒。堆垛机拾取气缸缩回，包装盒与包装工作台无任何碰撞。

（5）堆垛机移动并旋转搬运物品到9号仓储位，堆垛机搬运过程中，包装盒不允许与包装工作台或智能仓库发生任何摩擦或碰撞。

（6）如果当前仓位有包装盒存在，即该仓位的检测传感器有动作，堆垛机不动。手动拿走包装盒，进入第（7）步。

（7）如果当前仓位空，则堆垛机拾取气缸伸出，将包装盒完全推入到当前仓位中去，入仓过程中，包装盒不允许与智能仓库发生碰撞或顶住现象。

（8）堆垛机拾取气缸缩回，堆垛机回到原点位置（取料位）。

（9）再放一个包装盒到机器人单元的包装工作台上，再次按下“启动”按钮，本单元将重复第（3）到第（9）步，包装盒将依次按顺序被送往指定仓位的空位中，放完后再依次按顺序被送往指定号仓位。

（10）在任何启动运行状态下，按下“停止”按钮，该单元立即停止，所有机构不工作，“停止”指示灯亮，“启动”和“复位”指示灯灭。

初始位置

智能仓储单元：堆垛机处于原点传感器位置；堆垛机拾取机构伸缩气缸处于缩回状态；单元工作气压0.4Mpa～0.5Mpa。

6.电气部分--PLC I/O地址分配

（1）颗粒上料单元

序号	名称	功能描述	备注
	X0	上料传感器感应到物料，X0闭合
	X1	颗粒填装位感应到物料，X1闭合
	X4	检测到料筒A有物料，X4闭合
	X5	检测到料筒B有物料，X5闭合
	X6	输送带取料位检测到物料，X6闭合
	X7	填装定位气缸后限位感应，X7闭合
	X10	按下启动按钮，X10闭合
	X11	按下停止按钮，X11闭合
	X12	按下复位按钮，X12闭合
	X13	按下联机按钮，X13闭合
	X14	填装升降气缸上限位感应，X14闭合
	X15	填装升降气缸下限位感应，X15闭合
	X20	吸盘填装限位感应，X20闭合
	X21	推料气缸A后限位感应，X21闭合
	X22	推料气缸B后限位感应，X22闭合
	X23	填装旋转气缸左限感应，X23闭合
	X24	填装旋转气缸右限感应，X24闭合
	X25	圆盘空瓶到位检测，X25闭合
	Y0	Y0闭合上料输送带运行
	Y1	Y1闭合主输送带运行
	Y2	Y2闭合填装旋转气缸旋转
	Y3	Y3闭合填装升降气缸下降
	Y4	Y4闭合吸盘拾取
	Y5	Y5闭合定位气缸伸出
	Y6	Y6闭合推料气缸A推料
	Y7	Y7闭合推料气缸B推料
	Y10	Y10闭合启动指示灯亮
	Y11	Y11闭合停止指示灯亮
	Y12	Y12闭合复位指示灯亮
	Y23	Y23闭合变频电机正传
	Y24	Y24闭合变频电机反转
	Y25	Y25闭合变频电机高速档
	Y26	Y26闭合变频电机中速档
	Y27	Y27闭合变频电机低速档
	Y30	Y30闭合圆盘电机运行

（2）加盖拧盖单元

序号	名称	功能描述	备注
1	X0	瓶盖料筒感应到瓶盖，X0闭合
2	X1	加盖位传感器感应到物料，X1闭合
3	X2	拧盖位传感器感应到物料，X2闭合
4	X3	加盖伸缩气缸伸出前限位感应，X3闭合
5	X4	加盖伸缩气缸缩回后限位感应，X4闭合
6	X5	加盖升降气缸上限位感应，X5闭合
7	X6	加盖升降气缸下限位感应，X6闭合
8	X7	加盖定位气缸后限位感应，X7闭合
9	X10	按下启动按钮，X10闭合
10	X11	按下停止按钮，X11闭合
11	X12	按下复位按钮，X12闭合
12	X13	按下联机按钮，X13闭合
13	X14	拧盖升降气缸上限位感应，X14闭合
14	X15	拧盖定位气缸后限位感应，X15闭合
15	X16	加盖升降底座上限位感应，X16闭合
16	Y0	Y0闭合，主输送带运行
17	Y1	Y1闭合，拧盖电机运行
18	Y2	Y2闭合，加盖伸缩气缸伸出
19	Y3	Y3闭合，加盖升降气缸下降
20	Y4	Y4闭合，加盖定位气缸伸出
21	Y5	Y5闭合，拧盖升降气缸下降
22	Y6	Y6闭合，拧盖定位气缸伸出
23	Y7	Y7闭合，升降底座气缸下降
24	Y10	Y10闭合，启动指示灯亮
25	Y11	Y11闭合，停止指示灯亮
26	Y12	Y12闭合，复位指示灯亮
27	Y13	Y13闭合，升降吸盘吸气

（3）检测分拣单元

序号	名称	功能描述	备注
	X00	进料检测传感器感应到物料，X00闭合
	X01	旋紧检测传感器感应到瓶盖，X01闭合
	X03	瓶盖颜色传感器感应到蓝色，X03闭合
	X04	瓶盖颜色传感器感应到白色，X04闭合
	X05	不合格到位检测传感器感应到物料，X05闭合
	X06	出料检测传感器感应到物料，X06闭合
	X07	分拣气缸退回限位感应，X07闭合
	X10	按下启动按钮，X10闭合
	X11	按下停止按钮，X11闭合
	X12	按下复位按钮，X12闭合
	X13	按下联机按钮，X13闭合
	X14	三颗料位检测
	X15	四颗料位检测
	X20	分拣检测1传感器检测到物料，X20闭合
	X21	分拣气缸1退回限位感应，X21闭合
	X22	分拣检测2传感器检测到物料，X22闭合
	X23	分拣气缸2退回限位感应，X23闭合
	X24	分拣检测3传感器检测到物料，X24闭合
	X25	分拣气缸3退回限位感应，X25闭合
	Y00	Y00闭合，主输送带运行
	Y01	Y01闭合，辅输送带运行
	Y02	Y02闭合，塔型检测指示灯绿色常亮
	Y03	Y03闭合，塔型检测指示灯红色常亮
	Y04	Y04闭合，塔型检测指示灯蓝色常亮
	Y05	Y05闭合，分拣气缸伸出
	Y06	Y06闭合，塔型检测指示灯黄色常亮
	Y07	Y07闭合，主输送皮带反转
	Y10	Y10闭合，启动指示灯亮
	Y11	Y11闭合，停止指示灯亮
	Y12	Y12闭合，复位指示灯亮
	Y20	Y20闭合，分拣气缸1伸出
	Y21	Y21闭合，分拣气缸2伸出
	Y22	Y22闭合，分拣气缸3伸出

（4）机器人搬运包装单元

序号	名称	功能描述	备注
	X00	升降台A运动到原点，X0断开
	X01	升降台A碰撞上限，X1断开
	X02	升降台A碰撞下限，X2断开
	X03	升降台B运动到原点，X3断开
	X04	升降台B碰撞上限，X4断开
	X05	升降台B碰撞下限，X5断开
	X06	推料气缸A伸出，X6闭合
	X07	推料气缸A缩回，X7闭合
	X10	按下启动按钮，X10闭合
	X11	按下停止按钮，X11闭合
	X12	按下复位按钮，X12闭合
	X13	按下联机按钮，X13闭合
	X14	推料气缸B伸出，X14闭合
	X15	推料气缸B缩回，X15闭合
	X16	挡料气缸伸出，X16闭合
	X17	挡料气缸缩回，X17闭合
	X20	连接至机器人输出信号地址0	机器人的输出点连接PLC的输入点
	X21	连接至机器人输出信号地址1
	X22	连接至机器人输出信号地址2
	X23	连接至机器人输出信号地址3
	X24	连接至机器人输出信号地址4
	X25	连接至机器人输出信号地址5
	X26	连接至机器人输出信号地址6
	X27	连接至机器人输出信号地址7
	X30	连接至机器人输出信号地址8
	X31	连接至机器人输出信号地址9
	X32	连接至机器人输出信号地址10
	X33	加盖定位气缸伸出，X33闭合
	X34	吸盘A有效，X34闭合
	X35	吸盘B有效，X35闭合
	X36	物料台有物料，X36闭合
	X37	加盖定位气缸缩回，X37闭合
	Y0	Y0闭合给升降台A发脉冲
	Y1	Y1闭合给升降台B发脉冲
	Y2	Y2闭合改变升降台A方向
	Y3	Y3闭合改变升降台B方向
	Y4	Y4闭合升降台气缸A伸出
	Y5	Y5闭合升降台气缸B伸出
	Y6	Y6闭合加盖定位气缸伸出
	Y07	Y7闭合挡料气缸伸出
	Y10	Y10闭合启动指示灯亮
	Y11	Y11闭合停止指示灯亮
	Y12	Y12闭合复位指示灯亮
	Y20	连接至机器人输入信号地址0	PLC的输出点连接机器人的输入点
	Y21	连接至机器人输入信号地址1
	Y22	连接至机器人输入信号地址2
	Y23	连接至机器人输入信号地址3
	Y24	连接至机器人输入信号地址4
	Y25	连接至机器人输入信号地址5
	Y26	连接至机器人输入信号地址6
	Y27	连接至机器人输入信号地址7
	Y30	连接至机器人输入信号地址8
	Y31	连接至机器人输入信号地址9
	Y32	连接至机器人输入信号地址10
	Y33	连接至机器人输入信号地址11
	Y34	连接至机器人输入信号地址12
	机器人输出信号地址13	手抓
	机器人输出信号地址14	双吸盘1
	机器人输出信号地址15	双吸盘2

（5）智能仓储单元

序号	名称	功能描述	备注
	X00	升降方向原点传感器感应到位，X00断开
	X01	旋转方向原点传感器感应到位，X01断开
	X02	仓位A1检测传感器感应到物料，X02闭合
	X03	仓位A2检测传感器感应到物料，X03闭合
	X04	仓位A3检测传感器感应到物料，X04闭合
	X05	仓位A4检测传感器感应到物料，X05闭合
	X06	仓位A5检测传感器感应到物料，X06闭合
	X07	仓位A6检测传感器感应到物料，X07闭合
	X10	按下启动按钮，X10闭合
	X11	按下停止按钮，X11闭合
	X12	按下复位按钮，X12闭合
	X13	按下联机按钮，X13闭合
	X14	拾取气缸前限感应到位，X14闭合
	X15	拾取气缸后限感应到位，X15闭合
	X17	行走轴原点传感器感应到位X17断开
	X20	旋转方向右极限感应到位，X20闭合
	X21	旋转方向左极限感应到位，X21闭合
	X22	升降方向下极限感应到位，X22闭合
	X23	升降方向上极限感应到位，X23闭合
	X25	仓位A7检测传感器X25闭合
	X26	仓位A8检测传感器X26闭合
	X27	仓位A9检测传感器X27闭合
	X30	仓位B1检测传感器X30闭合
	X31	仓位B2检测传感器X31闭合
	X32	仓位B3检测传感器X32闭合
	X33	仓位B4检测传感器X33闭合
	X34	仓位B5检测传感器X34闭合
	X35	仓位B6检测传感器X35闭合
	X36	仓位B7检测传感器X36闭合
	X37	仓位B8检测传感器X37闭合
	X40	仓位B9检测传感器X40闭合
	X42	行走轴右极限感应到位X42闭合
	X43	行走轴左极限感应到位X43闭合
	X44	编码器A
	X45	编码器B
	Y00	Y00闭合，升降方向电机旋转
	Y01	Y01闭合，旋转方向电机旋转
	Y02	Y02闭合，行走轴方向电机旋转
	Y03	Y03闭合，升降方向电机反转
	Y04	Y04闭合，旋转方向电机反转
	Y05	预留
	Y06	Y06闭合，堆垛机拾取气缸电磁阀启动
	Y10	Y10闭合，启动指示灯亮
	Y11	Y11闭合，停止指示灯亮
	Y12	Y12闭合，复位指示灯亮
	Y13	Y13闭合，行走轴电机反转

任务5 单元的故障检修

（一）任务概要

工作任务：

由于颗粒上料单元和检测分拣单元在安装接线过程中，可能伴有线路或器件接头接触不良、信号传输不稳定等状况，诸如此类设备硬件故障会影响程序的自动运行，并容易造成安全事故。

设备状态：

工作单元已完成安装接线，尚未开展单元的故障检修工作。

（二）任务内容

团队的任务是依据颗粒上料单元和检测分拣单元的控制功能要求、机械机构图纸、电气原理图纸与接线图纸要求等，对两个单元进行运行调试，排除电气线路及元器件等故障，确保本单元的电路、气路及机械机构能正常运行。并将故障现象描述、故障部件分析、排除步骤填写到《故障排查答题纸》。

在任务完成时，你需要检查确认以下几点：

（1）检查单元的机械安装、电气接线和气路连接，并确保器件的动作准确无误（手动打点），具体要求参见单元机械和电气图纸；

（2）PLC启动后控制程序能够被正确执行（PLC运行状况评估）；

（3）单元运行与功能要求一致（程序控制功能评估）。

（4）设备图纸及资料：见纸质或电子工程图册。

任务6 自动线系统程序优化与调试

（一）任务概要

工作任务：

在完成所有工作单元运行调试后，现需要进行各单元的联网通讯，优化PLC控制程序、编写触摸屏组态程序。提升生产线功能，通过改造气路和增加传感器，实现吸取标签自动检测，最终完成生产线的联机运行。

设备状态：

各工作单元均可单机运行，但缺少组态程序和联网通讯程序，不能满足全线联机运行要求。

（二）任务内容

完善各工作单元的PLC通讯程序，完善PLC的全线运行控制功能程序，编写触摸屏组态程序和功能扩展程序。

1.在任务完成时，你需要检查确认以下几点：

（1）以颗粒上料单元为主站组建PLC通讯网络，并与触摸屏建立通讯。

（2）完善颗粒上料单元触摸屏组态，增加欢迎界面、总控制界面。在触摸屏上增加填装颗粒数量显示功能：触摸屏上实时显示RFID的读出数据和检测瓶中实际的填装数量、合格数和不合格药瓶数。

2.生产线联机程序编写要求：

（1）按下各单元的联机按钮，选手登入组态系统并在触摸屏系统总控界面中选择“联机”模式，系统进入联机运行状态。按下触摸屏上“联机停止”按钮，系统立即停止，触摸屏上“系统停止”指示灯亮，“系统启动”和“系统复位”指示灯灭。 “系统停止”状态下，按“联机复位”按钮，系统开始复位，复位过程中“系统复位”指示灯闪亮（2Hz），复位完成后，各单元进入就绪状态，触摸屏上“系统复位”指示灯常亮，“系统启动”和“系统停止”指示灯灭。其它状态下按“联机复位”按钮无效。

（2）“系统复位”就绪状态下，选手登入组态系统并按下触摸屏上“联机启动”按钮，系统启动，触摸屏上“系统启动”指示灯亮，“系统复位”和“系统停止”指示灯灭。其它状态下按“联机启动”按钮无效。颗粒上料单元启动运行，主输送带启动。运行指示灯亮。

（3）将包含装料信息的空料瓶放在料瓶传输送线末端，由RFID读写器读出信息（具体装料要求在现场比赛时由专家组指定，选手在开始评分前，按照裁判设定要求自行写入装料信息）。在获得装料信息后，整机按要求完成装料工作，否则（例如标签信息为空、标签信息无法读取、未按要求装料等）整个系统停止运行，后续单元不再验收评分。颗粒上料单元填装完成设定数量后，填装定位机构松开。填装过程中在系统总控界面实时显示当前填装瓶中的总颗粒数和蓝色颗粒数，以及生产线累积填装颗粒总数。

（4）瓶子输送到加盖拧盖单元，主输送带启动，分别将瓶子送入加盖工位和拧盖工位进行加盖与拧盖；拧盖状态颗粒上料单元主输送带不启动，待拧盖完成后方可重新启动；料瓶加盖单元持续10s没有新的物料瓶，则该单元输送带停止运行。

（5）加盖拧盖完成后，瓶子输送到检测分拣单元。检测分拣单元主输送带启动，分别对物料瓶瓶盖的旋紧程度、瓶盖颜色以及物料颗粒的数量进行检测，从而分拣出合格品与不合格品，并在系统总控界面实时显示生产线累积合格品数量和不合格品数量。

（6）若检测分拣单元的合格品输送带末端等待机器人抓取时间超过3s，颗粒上料单元将主、辅输送带和料瓶加盖单元输送带不启动，随后工作单元进入暂停状态，等待合格品被抓取后继续运行。

（7）机器人单元按照设定的控制程序和机器人示教路径完成装瓶和贴标作业，要求任务三所描述的贴标工位号上的标签颜色与物料瓶工位号上的瓶盖颜色对应。

（8）堆垛机单元将完成的包装盒转运至触摸屏指定的仓储单元仓位（评分时，裁判指定）。若指定仓位已有包装盒则堆垛机按照指定顺序自动将包装盒送至下一个空闲仓位，并在垛机启动运行时，总控触摸屏上出现“当前指定仓位已满，系统已自动调整！”文字滚动报警信息，直至堆垛机回到初始位置时消失。

（9）系统在任何联机运行状态下，选手在总控制界面并按下触摸屏“联机停止”按钮，系统立即停止，触摸屏上“系统停止”指示灯亮，“系统复位”和“系统启动”指示灯灭。

初始位置

参见任务4中相关描述。

系统网络结构

触摸屏通过以太网或串口通讯和颗粒上料单元、加盖拧盖单元、检测分拣单元、机器人搬运包装单元、智能仓储单元进行通讯连接。

（四）主站触摸屏组态画面要求

（1）欢迎界面

欢迎界面要进行区域划分、文字描述、颜色分配。包括大赛名称、主控界面、颗粒上料单元切换按钮。

（2）主控制界面

主控制界面要求进行文字描述、区域划分、颜色分配。请选手按照表6主控制界面数据监控表内容组态触摸屏监控数据，实现表中所有功能。

表6 主控制界面数据监控表

序号	名称	类型	功能说明
	单机/联机	标准按钮	系统单机、联机模式切换
	联机启动	标准按钮	系统联机启动
	联机停止	标准按钮	系统联机停止
	联机复位	标准按钮	系统联机复位
	单机/联机	位指示灯	联机状态蓝色亮
	系统启动	位指示灯	启动状态绿色亮
	系统停止	位指示灯	停止状态红色亮
	系统复位	位指示灯	复位状态黄色亮
	总填装数量实时	显示框	显示当前物料瓶填装颗粒总数量
	总填装数量设定	输入框	设定物料瓶填装颗粒总数量
	实时累计填装颗粒总数	显示框	显示实时累计填装颗粒总数
	瓶子合格总数量	显示框	显示检测分拣单元已经检测合格的物料瓶总数
	白色颗粒填装数量设定	输入框	决定单个瓶子白色颗粒填装数量1-4
	选择入库仓位	输入框	设定选择入库仓位
	返回主界面	画面切换按钮	跳转到用户登录界面画面
	写入瓶盖颜色	输入框	写入瓶盖颜色
	读出瓶盖颜色	显示框	读出瓶盖颜色
	写入瓶子摆放位置	输入框	写入瓶子摆放位置
	读出瓶子摆放位置	显示框	读出瓶子摆放位置

模块三职业素养

任务7：职业素养

考察选手操作过程中的安全规范；设施设备、工具仪器使用情况；卫生清洁情况；穿戴规范；工作纪律，文明礼貌；按任务书要求完成相应任务等。由现场裁判进行过程记录、现场评分、选手确认。

工作任务	分值	竞赛时间	信息资料
任务7 职业素养	4	全程参与	无