2023年山东省职业院校技能大赛 机电一体化技术(高职组)样题第二套 任务书A

目录

2023年山东省职业院校技能大赛

一、项目名称:机电一体化技术

二、任务情境:组装、编程、调试一条小型自动化生产线。

三、项目任务及时间安排

机电一体化技术设备说明

一、竞赛设备说明

二、工作过程概述

模块一 工作单元的机械拆装与电气接线

任务1 单元的机械安装与调试

任务2 单元的电气接线与调试

任务3 单元的零件结构设计与仿真



选手须知:

1.任务书共 16 页,附图纸册 1 套,如出现任务书缺页、字迹不清等问题,请及时向裁判申请更换任务书。

2.竞赛任务完成过程配有两台编程计算机,参考资料(竞赛平台相关的器件手册等)放置在“D:\参考资料”文件夹下。

3.参赛团队应在4小时内完成任务书规定内容;选手在竞赛过程中创建的程序文件必须存储到“D:\技能竞赛\竞赛编号”文件夹下,未存储到指定位置的运行记录或程序文件均不予给分。

4.选手提交的试卷不得出现学校、姓名等与身份有关的信息,否则成绩无效。

5.由于错误接线、操作不当等原因引起PLC、触摸屏、变频器、工业机器人控制器及I/O组件、伺服放大器的损坏,将依据大赛规程进行处理。

6.在完成任务过程中,请及时保存程序及数据。


2023年山东省职业院校技能大赛

一、项目名称:机电一体化技术

二、任务情境:组装、编程、调试一条小型自动化生产线

现有一条小型自动化生产线,需要按客户要求进行组装、编程、调试。其中包括设计、安装、调试机械部件和电气系统,并能完成设备控制系统和人机界面编程,对自动化生产线进行维护、维修、系统集成与应急维修改造等工作。

三、项目任务及时间安排

机电一体化技术试题主要考核选手组装、编程、调试一条小型自动化生产线的能力,该生产线由颗粒上料单元、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5个单元组成。比赛为期1天,完成7个工作任务,并实现生产过程自动化,累计完成时间为8小时,由2位选手以团队方式进行完成

本届山东省职业院校技能大赛机电一体化技术赛项的工作任务、内容及时间分配如下表:

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与旋转,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。

模块一 工作单元的机械拆装与电气接线

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1、任务2、任务3,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1 单元的机械安装与调试

25

4小时

详见计算机/D盘/竞赛素材资料

任务2 单元的电气接线与调试

10

任务3 单元的零件结构设计与仿真

10

任务1 单元的机械安装与调试

(一)任务概要

工作任务:

利用客户采购回来的器件及材料,团队负责完成加盖拧盖单元、智能仓储单元的模型机构组装,并安装机构模块、连接气管,保证能够正确运行,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。

设备状态:

工作单元已完成挂板的电气安装接线,尚未开展模块的机械零部件组装与机构安装。

(二)任务内容

你的任务是根据赛场竞赛素材(机械装配图、电气接线图、专业机械安装与接线技术规范等),需要完成加盖拧盖单元、智能仓储单元的机械零件组装、机构安装与气管连接,并进行调试。

1.加盖拧盖单元机构装调

(1)各机构初始状态

气源件模块

主输送带模块

加盖模块

拧盖模块

①工作气压0.4Mpa~0.5Mpa

①主输送带停止

①加盖伸缩气缸缩回

①拧盖电机停止

②加盖定位气缸缩回

②加盖升降气缸上升

②拧盖升降气缸上升

③拧盖定位气缸缩回

③推料气缸缩回

④升降底座气缸上升

(2)机械部分——总体布局

①加盖机构模块;

②主输送带机构模块;

③拧盖机构模块;

(3)机械部分——尺寸安装图

加盖拧盖单元尺寸安装图

(4)机械部分——安装任务

请根据以下图纸资料完成加盖拧盖单元的主输送带机构模块、加盖机构模块、拧盖机构模块等部件安装和气路连接,并根据各机构间的相对位置将其安装在本单元的工作台上。

①主输送带机构模块的装配图见附页图;

②加盖机构模块的装配图见附页图;

③拧盖机构模块的装配图见附页图;

④加盖拧盖单元的气路图件见附页图;

⑤加盖拧盖单元的总装图见附页图。

按照图中的相对位置,在单元台面上完成各个机构的定位,并完成安装和调整。

2.智能仓储单元机构装调

(1)各机构初始状态

气源模块

堆垛机模块

拾取模块

仓库模块

①工作气压0.4Mpa~0.5Mpa

①移动轴电机停止,处于原点位置

①拾取伸缩气缸缩回

①多个仓位空闲状态

②旋转轴电机停止,处于原点位置

③升降轴电机停止,处于原点位置

以上各机构初始状态根据设备实际平台进行调整。

(2)机械部分——总体布局

①堆垛机模块;

②仓库A机构模块;

③仓库B机构模块。

(3)机械部分——尺寸安装图

智能仓储单元尺寸安装图

(4)机械部分——安装任务

请根据以下图纸资料,按照各机构间的相对位置将堆垛机模块、立体仓库A模块、立体仓库B模块安装在本单元的工作台上,并完成气路连接。

①堆垛机模块的装配图见附页图;

②立体仓库A模块的装配图见附页图;

③立体仓库B模块的装配图见附页图;

④智能仓储单元的气路图见附页图;

⑤智能仓储单元的装配图见附页图。

按照图中的相对位置,在单元台面上完成各个机构的定位,并完成安装和调整。

任务2 单元的电气接线与调试

(一)任务概要

工作任务:

在完成任务机械安装基础上,还需完成加盖拧盖单元、智能仓储单元的电气接线、电路测试,并符合专业技术规范,保证能够进行正确运行,以便生产线后期能够实现生产过程自动化。

设备状态:

工作单元已完成初步安装,但上述两个单元未开展电气接线与调试。

(二)任务内容

依据两个单元的控制功能要求、机械机构图纸、电气接线图纸规定的I/O分配表安装要求等,对加盖拧盖单元、智能仓储单元的电气线路完成接线,接线完成后进行线路检查与调试,确保设备通电后无接线故障。

1.加盖拧盖单元模型接线

完成加盖拧盖单元的加盖模块端子板、主输送带模块端子板、拧盖模块端子板、桌面37针端子板、输送带电机M1端子板、拧盖电机M2端子板和端子接线工作。

(1)CN300加盖模块端子板引脚分配

引脚

线色

端子

线号

功能描述

XT3-0

X00

瓶盖料筒检测传感器

XT3-1

X03

加盖伸缩气缸前限

XT3-2

X04

加盖伸缩气缸后限

XT3-3

X05

加盖升降气缸上限

XT3-4

X06

加盖升降气缸下限

XT3-5

Y02

加盖伸缩气缸电磁阀

XT3-6

Y03

加盖升降气缸电磁阀

XT3-7

X16

加盖升降底座上限

XT3-8

Y07

加盖升降底座电磁阀

XT3-9

Y13

升降吸盘电磁阀

XT2

PS13+

24V电源正极

XT1

PS13-

24V电源负极

(2)CN301主输送带模块端子板引脚分配

引脚

线色

端子

线号

功能描述

XT3-0

X01

加盖位检测传感器

XT3-1

X02

拧盖位检测传感器

XT3-2

X07

加盖定位气缸后限

XT3-3

X15

拧盖定位气缸后限

XT3-5

Y04

加盖定位气缸电磁阀

XT3-6

Y06

拧盖定位气缸电磁阀

XT2

PS13+

24V电源正极

XT1

PS13-

24V电源负极

(3)CN302拧盖模块端子板引脚分配

引脚

线色

端子

线号

功能描述

XT3-0

X14

拧盖升降气缸上限

XT3-5

Y05

拧盖升降气缸电磁阀

XT2

PS13+

24V电源正极

XT1

PS13-

24V电源负极

(4)CN310 桌面37针端子板引脚分配

引脚

线色

端子

线号

功能描述

XT3-0

X00

瓶盖料筒检测传感器

XT3-1

X01

加盖位检测传感器

XT3-2

X02

拧盖位检测传感器

XT3-3

X03

加盖伸缩气缸前限

XT3-4

X04

加盖伸缩气缸后限

XT3-5

X05

加盖升降气缸上限

XT3-6

X06

加盖升降气缸下限

XT3-7

X07

加盖定位气缸后限

XT3-12

X14

拧盖升降气缸上限

XT3-13

X15

拧盖定位气缸后限

XT3-14

X16

加盖升降底座上限

XT2-0

Y00

输送带启停

XT2-1

Y01

拧盖电机启停

XT2-2

Y02

加盖伸缩气缸电磁阀

XT2-3

Y03

加盖升降气缸电磁阀

XT2-4

Y04

加盖定位气缸电磁阀

XT2-5

Y05

拧盖升降气缸电磁阀

XT2-6

Y06

拧盖定位气缸电磁阀

XT2-7

Y07

加盖升降底座电磁阀

XT2-8

Y13

升降吸盘电磁阀

XT1\XT4

PS13+

24V电源正极

XT5

PS13-

24V电源负极

(5)CN320主输送带电机M1端子板引脚分配

引脚

线色

端子

线号

功能描述

0V

PS13-

24V电源负极

24V

PS13+

24V电源正极

M+

M+

输送带电机正极

M-

M-

输送带电机负极

IN2

Y0

输送带电机运行信号

0V

0V

24V电源负极输出

24V

24V

24V电源正极输出

(6)CN321拧盖电机M2端子板引脚分配

引脚

线色

端子

线号

功能描述

0V

24V

M+

M+

拧盖电机正极

M-

M-

拧盖电机负极

IN2

Y1

拧盖电机运行信号

0V

0V

24V电源负极输入

24V

24V

24V电源正极输入

(7)XT98端子板引脚分配

引脚

线色

端子

线号

功能描述

01

PS13-

37针端子板:0V

02

PS13-

XT99端子板:16.2

03

PS13+

37针端子板:24V

04

PS13+

XT99端子板:16.1

06

PE

XT99端子板:PE

2.智能仓储单元模型接线

完成智能仓储单元台面上的堆垛机升降模块端子板、堆垛机旋转及行走模块端子板、仓库A模块端子板、仓库B模块端子板、桌面37针端子板、接线工作,需自行压接端子、套号码管。

(1)CN300堆垛机升降模块端子板引脚分配

引脚

线色

端子

线号

功能描述

XT3-0

X00

升降轴原点传感器

XT3-1

LSN1

升降轴下限常闭

XT3-2

X22

升降轴下限常开

XT3-3

LSP1

升降轴上限常闭

XT3-4

X23

升降轴上限常开

XT3-5

X14

拾取气缸前限

XT3-6

J15

拾取气缸后限

XT3-7

Y05

预留

XT3-8

Y06

拾取气缸电磁阀

XT2

PS13+

24V电源正极

XT2

PS13+

24V电源正极

XT1

PS13-

24V电源负极

XT1

PS13-

24V电源负极

(2)CN301堆垛机旋转及行走模块端子板引脚分配

引脚

线色

端子

线号

功能描述

XT3-0

X01

旋转轴原点传感器

XT3-1

LSP2

旋转轴右限常闭

XT3-2

X20

旋转轴右限常开

XT3-3

LSN2

旋转轴左限常闭

XT3-4

X21

旋转轴左限常开

XT3-5

X17

移动轴原点传感器

XT3-6

X42

移动轴右限常开

XT3-7

X43

移动轴左限常开

XT3-8

A

编码器A

XT3-9

B

编码器B

XT2

PS13+

24V电源正极

XT2

PS13+

24V电源正极

XT1

PS13-

24V电源负极

XT1

PS13-

24V电源负极

(3)CN302仓库A模块端子板引脚分配

引脚

线色

端子

线号

功能描述

XT3-0

X02

仓位A1检测传感器

XT3-1

X03

仓位A2检测传感器

XT3-2

X04

仓位A3检测传感器

XT3-3

X05

仓位A4检测传感器

XT3-4

X06

仓位A5检测传感器

XT3-5

X07

仓位A6检测传感器

XT3-6

X25

仓位A7检测传感器

XT3-7

X26

仓位A8检测传感器

XT3-8

X27

仓位A9检测传感器

XT2

PS13+

24V电源正极

XT2

PS13+

24V电源正极

XT1

PS13-

24V电源负极

XT1

PS13-

24V电源负极

(4)CN303仓库B模块端子板引脚分配

引脚

线色

端子

线号

功能描述

XT3-0

X30

仓位B1检测传感器

XT3-1

X31

仓位B2检测传感器

XT3-2

X32

仓位B3检测传感器

XT3-3

X33

仓位B4检测传感器

XT3-4

X34

仓位B5检测传感器

XT3-5

X35

仓位B6检测传感器

XT3-6

X36

仓位B7检测传感器

XT3-7

X37

仓位B8检测传感器

XT3-8

X40

仓位B9检测传感器

XT2

PS13+

24V电源正极

XT1

PS13-

24V电源负极

(5)CN310桌面37针端子板引脚分配

引脚

线色

端子

线号

功能描述

XT3-1

X01

旋转轴原点传感器

XT3-2

X02

仓位A1检测传感器

XT3-3

X03

仓位A2检测传感器

XT3-4

X04

仓位A3检测传感器

XT3-5

X05

仓位A4检测传感器

XT3-6

X06

仓位A5检测传感器

XT3-7

X07

仓位A6检测传感器

XT3-8

LSP2

旋转轴右限常闭

XT3-9

X20

旋转轴右限常开

XT3-10

LSN2

旋转轴左限常闭

XT3-11

X21

旋转轴左限常开

XT3-13

X25

仓位A7检测传感器

XT3-14

X26

仓位A8检测传感器

XT3-15

X27

仓位A9检测传感器

XT1/XT4

PS13+

24V电源正极

XT5

PS13-

24V电源负极

(6)CN311桌面37针端子板引脚分配

引脚

线色

端子

线号

功能描述

XT3-0

X00

升降轴原点传感器

XT3-1

LSN1

升降轴下限常闭

XT3-2

X22

升降轴下限常开

XT3-3

LSP1

升降轴上限常闭

XT3-4

X23

升降轴上限常开

XT3-5

X30

仓位B1检测传感器

XT3-6

X31

仓位B2检测传感器

XT3-7

X32

仓位B3检测传感器

XT3-8

X33

仓位B4检测传感器

XT3-9

X34

仓位B5检测传感器

XT3-10

X35

仓位B6检测传感器

XT3-11

X36

仓位B7检测传感器

XT3-12

X14

拾取气缸前限

XT3-13

J15

拾取气缸后限

XT3-14

X37

仓位B8检测传感器

XT3-15

X40

仓位B9检测传感器

XT2-5

Y05

预留

XT2-6

Y06

拾取气缸电磁阀

XT1\XT4

PS13+

24V电源正极

XT5

PS13-

24V电源负极

(7)CN312桌面37针端子板引脚分配

引脚

线色

端子

线号

功能描述

XT3-0

X17

移动轴原点传感器

XT3-2

X42

移动轴右限常开

XT3-4

X43

移动轴左限常开

XT3-5

A

编码器A

XT3-6

B

编码器B

XT1/XT4

PS13+

24V电源正极

XT5

PS13-

24V电源负极

(8)XT98端子板引脚分配

引脚

线色

端子

线号

功能描述

01

PS13+

37针端子板:24V

02

PS13+

XT99端子板:16.1

03

PS13-

37针端子板:0V

04

PS13-

XT99端子板:16.2

任务3 单元的零件结构设计与仿真

(一)任务概要

工作任务:

加盖拧盖单元因长期运行导致固定夹具机械零件损坏,且设备机械图纸丢失,请根据现有损坏的零件进行测绘,在三维设计软件中绘制零件三维图和零件工程图,并在给定的数字孪生系统实现工作站的仿真运行,验证设计的零件。

设备状态:

因定夹具机械零件损坏,无法固定物料瓶。

(二)任务内容

1.零件的机械结构设计

请根据现有损坏的零件进行测绘,在三维设计软件中绘制零件三维图和零件工程图,零件三维图保存格式为“竞赛编号.Step”,并导出3D pdf格式的文件“竞赛编号.pdf”;零件工程图设计应符合GB机械制图相关技术标准,设计要素包括零件结构、一般尺寸、尺寸精度、表面粗糙度及表面处理技术要求,保存为“竞赛编号.dwg”。以上三个文件都保存到“D:\技能竞赛\竞赛编号”文件夹下。

2.数字孪生仿真与验证

利用设计的零件模型和提供的加盖拧盖单元三维模型导入给定的数字孪生系统,完成加盖拧盖单元的建模,根据孪生设备的功能添加相应的属性和动作,实现加盖拧盖单元的虚拟仿真运行,验证设计的零件,并在模块二环节中实现与加盖拧盖单元的虚实联动。相关虚拟设备信号名称和功能按信号功能分配表配置,表中未涉及的信号名称自行规划。虚拟仿真与虚实联动仿真场景分开保存,虚拟仿真场景文件保存为虚拟仿真+工位号.vmcx,虚实联动场景仿真文件保存为虚实联动+工位号.vmcx,两个仿真文件都保存到“D:\技能竞赛\竞赛编号”文件夹下。

虚拟设备信号功能分配表

组件名称

信号名称

类型

功能说明

主输送带机构

IN_JGDW_Action

Bool

True:加盖定位气缸伸出;False:加盖定位气缸缩回。

IN_NGDW_Action

Bool

True:拧盖定位气缸伸出;False:拧盖定位气缸缩回。

PowerONSignal

Bool

True:主输送带运行;False:主输送带停止。

IN_Create

Bool

True:生成物料;False:无动作

加盖机构

IN_JG_Action

Bool

True:加盖伸缩气缸伸出;False:加盖伸缩气缸缩回。

IN_YG_Action

Bool

True:加盖升降气缸下降;False:加盖升降气缸上升。

IN_SJDZ_Action

Bool

True:升降底座机构下降;False:升降底座机构上升。

拧盖机构

IN_NG_Action

Bool

True:拧盖升降机构下降;False:拧盖升降机构上升。

IN_NGDJ_Action

Bool

True:拧盖电机运行;False:拧盖电机立即停止。

仿真运行流程要求:

运行仿真,主输送带入料口产生一个瓶子的物料,瓶子输送到加盖位置后,加盖定位气缸伸出;加盖定位气缸伸出到位后,加盖升降底座气缸下降;加盖升降底座下降到位后,加盖推料气缸推出瓶盖,瓶盖推到位后加盖推料气缸缩回,瓶盖停留在加盖处;加盖推料气缸缩回到位后,加盖升降气缸下降并把瓶盖加到瓶子上;加盖升降气缸上升,瓶盖停留在瓶子上并且是未拧盖状态;加盖升降气缸上升到位后,加盖升降底座气缸上升;加盖升降底座气缸上升到位后,加盖定位气缸收回,加好盖子的瓶子输向拧盖位;到达拧盖位后,拧盖定位气缸伸出;拧盖定位气缸伸出到位后,拧盖升降机构下降同时拧盖电机旋转;延时5S,拧盖电机停止运行并且瓶盖变更为拧紧状态;拧盖升降机构上升;拧盖升降机构上升到位后拧盖定位气缸收回,拧好盖子的瓶子自动流走。

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转载自blog.csdn.net/weixin_57099902/article/details/135013547