目次
モジュール 1 ロボット システム ソリューションの設計とシミュレーション デバッグ (30 分)
タスク 1 システム ソリューションの設計とシミュレーション デバッグ (20 点)
タスク 2 システムのセットアップとトラブルシューティング (10 ポイント)
モジュール 2 ロボットおよび周辺システム ユニットのデバッグ (40 分)
タスク 4 ビジュアルユニット統合アプリケーション (8 点)
モジュール 3 ロボット システムの統合と共同デバッグ (30 分)
タスク 6 ロボットシステムの機能最適化と包括的なデバッグ (20 点)
プレイヤー向けの指示
1. このタスクブックは合計25ページありますが、タスクブックにページの欠落や手書きの不鮮明などの問題がある場合は、時間内に審判に通知し、タスクブックを交換してください。
2. 参加チームは、このタスクステートメントに指定された内容を5時間以内に完了する必要があります。
3. 競技ステーションには 2 台のコンピュータが用意されており、参考資料は「D:\Reference Materials」フォルダに保存されます。大会中に出場者がパソコンを使用して作成したプログラムファイルは、「D:\Skills Competition」フォルダに保存する必要があり、所定の場所に保存されていないプログラムファイルは、競技結果として採点されません。プログラム ファイルは時間内に保存してください。プログラム ファイルは 10 ～ 15 分ごとに保存することをお勧めします。
4. ミッションステートメントに記入できるのは競技に関する情報のみであり、学校、氏名などの身分情報や競技プロセスに関係のない内容は記載しないと、結果は無効となります。
5. 参加選手の人的要因により競技用具が破損し、競技が正常に続行できなくなった場合、参加チームは失格となります。
6. プレーヤーは、競技期間中いかなるときも、競技関連の資料、工具、図面、手順、文書およびその他の関連情報を損傷、廃棄、または持ち去ることはできません。さもなければ、プレーヤーは競技および競技スコアから失格となります。ゼロ点として計算されます。
7. 競技中に関連規定に違反した場合は、スコアシートの減点項目に応じて減点されます。
タスクの背景: ロボット システム統合要件と製品生産要件
1.背景の紹介
企業は、製品部品の生産ユニットのアップグレードや、さまざまな種類の製品部品の同時生産のニーズを満たすために、既存のロボット システムを統合する必要があります。インテリジェント製造技術に基づいて、既存の装置ユニットに基づいて、産業用ロボット、ビジョン、CNC システム、RFID などの機器と組み合わせて、柔軟な生産を実現します。産業用イーサネット通信を選択して、機器側の制御と情報収集を完了します。コンピュータインタラクションシステムとMESシステムは、生産プロセス全体の監視と最適化を完了し、インテリジェントな生産を実現します;特定のタスク要件に応じて、ロボットシステムの統合設計、設置と展開、プログラミングとユニット変換のデバッグを完了してください。ハードウェア条件を確認し、試作検証を行っております。
2.生産オブジェクト
生産対象は、自動車産業向けのホイールハブ部品、荒加工後の鋳造アルミニウム半製品部品です。ホイールハブ部品には、位置決めベンチマーク、RFID電子情報エリア、部品欠陥特性評価エリア、CNC加工エリアなどが前後に装備されています。
(1) 製品部品は、アウトラインと位置決めベンチマークを通じてアプリケーション プラットフォームの各ユニットに正確に配置され、前後の位置決め方法は同じです。
(2) 製品のピックアップには特殊なツールを使用する必要があり、たとえば製品の表と裏をピックアップする場合は、対応する機能を実現するために別のツールを使用する必要があります。プレイヤーは、さまざまな機能要件に応じて適切なツールを選択し、関連するタスクを完了できます。
(3) 下の写真は加工した部品を示しています。
図1 加工部品のイメージ図
3.プロ意識
コンテストでは、技術応用の合理性、工具操作の標準化、機械・電気プロセスの標準化、消耗品使用の環境保護、消費電力管理の省エネなど、出場者の専門性が総合的に評価されます。現場規律、安全、文明生産などを減点制度で評価します。
モジュール 1 ロボット システム ソリューションの設計とシミュレーション デバッグ (30 分)
タスク 1システム ソリューションの設計とシミュレーション デバッグ( 20 点)
1.1システムソリューション設計
(1) 製品の生産プロセスに応じて、提供されるハードウェアユニットのサイズと機能を組み合わせて、各ユニットの配置と配置を合理的に設計します。
(2) 配置図の作成: ミッションステートメントの付録 1 にシステム配置図を作成し、各ユニットを適切な比率でブロック図で表し、テキストでラベルを付ける必要があります。
(3) 製品の生産プロセスと提供されるハードウェアユニットの機能に基づいて、制御システムの構成を合理的に設計します。
(4) 制御システムの通信トポロジー構造図の作成：ミッションステートメントの付録 2 に制御システムのスキームを作成し、各機能ユニットのリモート IO モジュールがマスターコントロールユニットの PLC に接続されている必要があり、接続を通じて、すべてのネットワーク通信機器の接続を反映することができ、接続状態、デバイス名、通信方法、メールアドレスを示します。
1.2システムシミュレーション構築
(1) システム配置設計結果を基に、産業用ロボット、CNC、工具、倉庫、仕分け、検査、研磨等からなるロボット統合アプリケーションシステムを仮想デバッグソフト上に構築します。
(2) 仮想シミュレーションシステムでは、倉庫ユニットのステーション No.3 とステーション No.4 の光電センサを、センサ検出機能を持ち、対応するステーションの製品部品を検出し、対応する変数を関連付けることができるように定義します。
- 仮想シミュレーションシステムでは、倉庫ユニットのステーション No.3 とステーション No.4 の赤と緑の表示灯の色ステータスが定義されており、倉庫に資材がある場合は緑色、資材がない場合は赤色で表示される必要があります。そして、対応する変数を関連付けます。
- 仮想シミュレーション システムでは、選別ユニットの 3 番交差点にある 3 つのシリンダー ステート マシンが定義されています。モデルの「シナリオ」の下で、「並べ替え横バッフル 3」、「並べ替え上プッシュ プレート 3」、および「並べ替え下押しプレート 3」アセンブリを見つけて、それらをステート マシンとして定義し、「並べ替え -」という名前を付けます。横バッフル 3 ステート マシン」、「ソート - プッシュ プレート 3 ステート マシン」、「ソート - プッシュ プレート 3 ステート マシン」。「ソート - バッフル 3」は、ステート マシンの移動モードを「並進」、最小移動値「0mm」、最大値「52mm」に設定します。方向は実際のシリンダの移動方向と一致します。2 つの状態が設定されます。状態 1は持ち上げられた状態、移動時間0秒、ジョイント値0mm、状態2は落下状態、移動時間1秒、ジョイント値52mmです。「選別押板 3」は、ステートマシンの移動モードを「並進」、最小移動値「0mm」、最大値「110mm」に設定し、方向は実際のシリンダ移動方向と一致し、3 つの状態を設定します。 1は戻り状態、移動時間0s、ジョイント値0mm、状態2は伸長状態、移動時間1s、ジョイント値16mm、状態3は押し出し状態、移動時間3s、ジョイント値110mmです。「ソート - プレートを押し下げる 3」は、ステートマシンの移動モードを「平行移動」、最小移動値「0mm」、最大値「147mm」に設定し、方向は実際のシリンダの移動方向と一致します。3 つの状態を設定します。 1は戻り状態、移動時間0s、ジョイント値0mm、状態2は伸び状態、移動時間2s、ジョイント値131mm、状態3は押し出し状態、移動時間3s、ジョイント値147mmです。
- 仮想シミュレーション システムで、処理ユニットのフロント ドア ステート マシンを定義します。モデル「Scene」の下で「Processing - Left Sliding Door」アセンブリを見つけ、アセンブリ コンポーネントの名前を変更してステート マシンとして定義し、「Processing - Left Sliding Door State Machine」という名前を付け、ステート マシンの動作モードを設定します。は「平行移動」、最小移動値は「0mm」、最大値は「550mm」、方向は実際のシリンダの移動方向と一致し、2つの状態が設定されています。状態1はドアが閉まった状態、移動時間です。は0s、ジョイント値は0mm、状態2 ドアが開いた状態、移動時間は1s、ジョイント値は550mmです。ステートマシンの定義が完了したら、「処理左引き戸ステートマシン」を使用して「処理左引き戸センサー遮蔽板」を取得します。
- 仮想シミュレーション ワークステーションのステート マシン、表示灯、センサー、ガイド レールなどは変数に関連付けられており、関連するすべての変数は表 1のアドレスに従って構成されます。
表1 変数アドレス
| シリアルナンバー |
住所 |
機能的なコメント |
シリアルナンバー |
住所 |
機能的なコメント |
| 1 |
M200 |
倉庫-パレット 3 |
1 |
M201 |
トレイ 3 の拡張位置 |
| 2 |
M202 |
トレイ 3 の退避位置 |
|||
| 2 |
M210 |
加工 - 左スライドドア |
3 |
M211 |
左側のスライドドアが開きます |
| 4 |
M212 |
左側のスライドドアを閉めます |
|||
| 3 |
M220 |
研削・割出し昇降機構 |
5 |
M221 |
昇降機構が上昇 |
| 6 |
M222 |
昇降機構の下降位置 |
|||
| 4 |
M230 |
研削反転治具 |
7 |
M231 |
割出し治具 180°反時計回り |
| 8 |
M232 |
割出治具時計回り 180° |
|||
| 5 |
M240 |
研削 - インデックス治具ジョー 1 |
9 |
M241 |
割出クランプジョー 1 が解放される |
| 10 |
割出しクランプジョー2が解放される |
||||
| 6 |
研削 - インデックス治具ジョー 2 |
11 |
M242 |
インデックスクランプジョー1のクランプ |
|
| 12 |
刃先交換式クランプジョー 2 クランプ |
||||
| 7 |
M250 |
研削作業台-クランプシリンダー1 |
13 |
M251 |
作業台 - クランプシリンダ 1 がリリースされる |
| 14 |
作業台 - クランプシリンダー 2 がリリースされる |
||||
| 8 |
研削作業台-クランプシリンダー2 |
15 |
M252 |
作業台・クランプシリンダ1クランプ |
|
| 16 |
作業台・クランプシリンダ2クランプ |
||||
| 9 |
M260 |
サンディング - ターンテーブル |
17 |
M261 |
ターンテーブルは時計回りに180°回転します |
| 18 |
M262 |
ターンテーブルは反時計回りに180°回転します |
|||
| 10 |
M270 |
研削 - ターンテーブルクランプシリンダー 1 |
19 |
M271 |
ターンテーブルクランプシリンダー1が解放される |
| 20 |
ターンテーブルクランプシリンダー2が緩んでいる |
||||
| 11 |
研削 - ターンテーブルクランプシリンダー2 |
21 |
M272 |
ターンテーブルクランプシリンダー1クランプ |
|
| 22 |
ターンテーブルクランプシリンダー2クランプ |
||||
| 12 |
M280 |
仕分けクロスバー3 |
23 |
M281 |
仕分けクロスボード 3 を所定の位置に持ち上げます |
| 24 |
M282 |
仕分けクロスボード3が所定の位置に収まる |
|||
| 13 |
M290 |
仕分け - プッシュプレート3リターン |
25 |
M293 |
選別・押し板3が定位置に戻る |
| 14 |
M291 |
仕分け-押板3伸長 |
26 |
M294 |
仕分け - プッシュプレート 3 を所定の位置に伸ばす |
| 15 |
M292 |
押板3による選別・押し出し |
27 |
M295 |
仕分け - プッシュプレート 3 を所定の位置に押し込みます |
| 16 |
M300 |
仕分け-プレートを押して3リターン |
28 |
M303 |
仕分け-プレート3を押し下げると元の位置に戻ります |
| 17 |
M301 |
選別下押し板3が伸びる |
29 |
M304 |
選別下押し板 3 が所定の位置に伸びる |
| 18 |
M302 |
仕分け - プレート 3 を押し下げて押し出します。 |
30 |
M305 |
仕分け - プッシュプレート 3 を所定の位置に押し込みます |
| 19 |
M310 |
倉庫ステーション 3 表示灯 |
31 |
M320 |
倉庫ステーション 3 センサー |
| 20 |
M310 |
倉庫ステーション 4 表示灯 |
32 |
M320 |
倉庫ステーション 4 センサー |
| 21 |
M1000 |
ロボットガイドレールアドレス |
33 |
M1100 |
ロボットガイドレール位置フィードバック |
1.3 仮想デバッグ
(1) ハードウェア ゲートウェイを介して、ハードウェア ボタンを使用して仮想デバッグ ソフトウェアのプロジェクト ファイル操作を開始します｡仮想ジョイントを開始するには、マスター コントロール ユニットのコントロール パネルの「緑色の自己維持」ボタンを押す必要がありますデバッグプロセス。
（2）根据轮毂零件的生产工艺流程要求，编写PLC程序，编写虚拟仿真系统中工业机器人仿真程序，最终实现虚拟调试，验证设备布局方案和工艺流程的合理性。工艺流程如下图2所示，需结合表2所示的初始特征及状态信息，完成1个轮毂零件的生产流程虚拟联调。
表2 虚拟调试过程轮毂初始状态
| 轮毂放置初始位置 |
轮毂放置方向 |
| 3号仓 |
正面向上 |
注：运行过程中，机器人不得出现轴超限、不可达、奇异点等情况。PLC程序下载到总控单元的PLC1中。
任务2 系统搭建及故障排除（10分）
2.1 硬件搭建
根据虚拟仿真验证的系统布局方案设计，调整各单元的相对位置，完成应用平台的硬件拼装固定。
要求：
根据布局设计完成各单元位置调整。要求：各单元地脚支撑升起，各单元间通过连接板固连。
对各单元的底柜门板做调整。要求：应用平台底柜内部连通、无门板遮挡，外侧四周全部安装门板，多余门板放置在U 型支架内。
2.2 电气及网络连接
根据系统布局方案设计和控制系统方案设计，完成各单元的电路、气路、通讯线路连接，完成工业机器人示教器的线缆连接。
要求：
（1）电源线缆由单元底柜的底板快接插头安装后通过底柜的下部线槽铺设； 气源、通讯线缆由设备端安装后通过底柜的上部线槽铺设。
（2）单元间电源线缆未放入线槽部分，不能出现折弯，整齐摆放在底柜底板上。
（3）应用平台总电源线路完成连接后用赛位内提供的临时线槽覆盖。
（4）气源线缆在台面部分必须进入线槽，未进入线槽部分利用固定扣和扎带固定在台面或立柱上，要求裁剪长度合适，不能出现折弯、缠绕和变形，不允许出现漏气。
（5）通讯线缆在台面部分必须进入线槽，未进入线槽部分利用固定扣和扎带固定在台面或立柱上，不能出现折弯、缠绕和变形。
（6）工业机器人示教器线缆在插接时注意接口方向和旋紧螺母的使用方法， 不得在未完全插入前转动快接插头。
（7）手动测试单元功能动作。
2.3 系统故障诊断与排除
根据电气原理图，检查各单元功能，设备存在两处故障需要选手进行排除，分别是：
（1）检测单元的台面部分存在电气接线故障 1 处，请参照电气接线图判断故障位置，并修复。
（2）分拣单元的台面部分存在电气接线故障 1 处，请参照电气接线图判断故障位置，并修复。
注意：不涉及强电部分。若无法排除故障，正式开赛 90 分钟后可由选手向现场裁判申请技术人员帮助排故，恢复过程不予补时，评分表中此项不得分。
模块二 机器人及周边系统单元调试（40分）
该模块联调评分时需满足以下要求：
（1）评分时机器人需处于手动模式；
（2）任务5评分时不允许流程中断，如中断则中断前流程有分，后续部分无分；
（3）任务5联调演示参考图5所示流程图进行演示。
任务3 数控单元集成调试（8分）
3.1 数控PLC编程调试
要求按照“D:\参考资料”的数控单元信号表，编写数控内部的PLC程序，实现：
（1）对数控前门、后门控制手动和状态显示。可在数控单元的操作面板上进行手动操作，并可在操作面板上的指示灯查看到对应状态变化。
（2）对夹具前后位置的控制和检测。可在数控单元的操作面板上进行手动操作，并可在操作面板上的指示灯查看到对应状态变化。
注:从数控机床上载程序，仅允许修改SBR9“Wincc_828D”例行程序，其他程序不允许修改。
3.2 刀具安装和对刀
（1）刀具安装
利用现场所提供的工具及刀具完成数控单元的刀具安装。
对数控系统进行操作设置，根据虚拟刀库刀具信息新建对应刀具，以便后续数控加工编程使用。其中，加工单元中虚拟刀库内已存有 6 把刀具，各刀具信息如表 3 所示，刀库中编号 01-06 分别对应 T1-T6。在数控系统中建立刀具信息时，单刃螺旋铣刀、双刃螺旋铣刀对应数控系统中的“铣刀”类型，球头铣刀对应数控系统中的“圆柱形球头模具铣刀”类型，刀具长度参数对应刀库中刀具的总长度数据。
表 3 虚拟刀库刀具信息表
| 刀具编号 |
刀具类型 |
刀具直径 mm |
刀刃长度 mm |
刀具总长度 mm |
| 01 |
单刃螺旋铣刀 |
2 |
15 |
38 |
| 02 |
单刃螺旋铣刀 |
2 |
10 |
38 |
| 03 |
双刃螺旋铣刀 |
2 |
15 |
38 |
| 04 |
双刃螺旋铣刀 |
2 |
10 |
38 |
| 05 |
球头铣刀 |
2 |
15 |
38 |
| 06 |
球头铣刀 |
2 |
10 |
38 |
（2）建立机床坐标系和工件坐标系原点
对数控系统进行操作设置，正确设置机床机械零点。并进行对刀操作。
3.3 数控加工
参照图3所示加工图纸和表4加工工艺表，编写或调用加工程序，完成工件加工；
图3 加工图纸
表4 数控加工工艺表
| 工步 |
刀具 |
主轴转速 （r/min） |
进给速度 （mm/min） |
切削深度 （mm） |
|
| 类型 |
刀刃直径 （mm） |
||||
| 1 |
双刃螺旋铣刀 |
Φ2 |
3000 |
200 |
0.5 |
注意要求：
（1）须在产品零件范围内加工；
（2）数控加工产品零件需选手完成数控编程调试，在机床MDA模式下运行对应加工程序验证；
（3）数控加工后能够清晰的看出产品零件特征即可，其他不做特别要求；
（4）加工开始和结束时主轴位置处于机床坐标系原点。
任务4 视觉单元集成应用（8分）
4.1 视觉安装
（1）根据现场提供的相机支架零部件，完成相机的机械、电气安装。
（2）对视觉单元的相机镜头焦距/光圈、光源亮度等进行调整，使视觉控制器可采集到清晰稳定的图像。
4.2 视觉标定
编写视觉标定程序，完成视觉系统参数标定。利用现场提供的校准板工具，通过编写工业机器人和视觉程序，完成视觉的校准。
4.3 视觉检测
通过工业机器人抓取轮毂零件置于视觉单元的视觉相机视野，编写PLC、WINCC程序，实现以下功能:
- 可通过WINCC的“执行拍照”按钮，实现手动触发视觉拍照功能；
- 完成轮毂背面上的划痕检测，要求正确检测出划痕的长度，并将长度的数值在触摸屏上正确显示出来。该数值是在视觉控制器经过校准后，获取的视觉数据，且该数值长度与实际长度误差不得超过0.2mm。
- 完成轮毂背面字符区域进行检测，并在WINCC上正确显示检测到的字符数据。
- 识别轮毂背面标签颜色信息，并在WINCC上显示识别的颜色信息。
任务5 机器人系统与周边设备联调（24分）
5.1 机器人编程调试
- 工业机器人安全姿态设定
对工业机器人操作与编程，确定工业机器人本体的安全姿态，此姿态下工业机器人本体不会与周边设备发生碰撞。当机器人单元第七轴运行时，工业机器人本体必须保持此姿态，不得同时动作。
- 机器人单元第七轴参数配置
① 对机器人单元中的 PLC 编程，设置伺服电机的控制参数与实物规格一致，实现PLC对第七轴的运动控制。其中伺服电机编码器分辨率为 131072 pulses/rev（17 线），伺服电机驱动器电子齿轮已设置为 900:1，减速机减速比 3:1，同步带减速比 1.5:1，滚珠丝杠导程 5mm。
要求： 第七轴运动速度不得超过50 mm/s。
② 根据所提供的机器人单元内部接线图，对机器人单元内部的 PLC 进行编程，使第七轴实现回原点、定位运动、定速运动功能，原点传感器位于标尺零刻度一侧。
- 快换工具的拾取与放回
对工业机器人操作与编程，使工业机器人可以完成对所需工具的拾取与放回， 动作过程连贯无碰撞。快换工具在工具架的位置根据使用需求自行调整。注意： 工业机器人不得悬空释放工具使其掉落到工具架上。
- 快换工具的使用
对工业机器人操作与编程，使工业机器人可以完成对所使用工具的动作控制， 如夹爪类工具的夹紧/松开、吸盘类工具的吸取/释放、电动工具的旋转，并实现产品的拾取、释放、加工等。
5.2 机器人与数控机床联调
编写工业机器人与PLC程序，要求如下：
- 工业机器人将从打磨工位上取一个轮毂，数控单元安全门打开，工业机器人将轮毂上料到数控单元的夹具上；
- 工业机器人退出数控单元，数控单元安全门关闭，数控单元夹具夹紧轮毂；
- 数控机床完成指定图4所示的加工图纸图形和表4加工工艺表进行 加工（选手需根据产品零件的正背面状态在打磨单元自行完成翻转动作，确保对产品零件正面的数控加工区域进行数控加工），加工完成后数控主轴复位，主轴回到机床原点。
工业机器人将产品零件从数控单元的夹具上拾取出来。
图4加工图纸
5.3 机器人与视觉系统联调
编写机器人与视觉程序，要求如下：
- 工业机器人抓取轮毂零件，进行背面区域的电子条码进行视觉检测；
- 如电子条码为奇数，则进入左侧分支，如电子条码为偶数，则进入右侧分支；
5.4 机器人与其他外围设备联调
- 仓储单元
根据控制系统方案设计结果和所提供的仓储单元内部接线图，制定仓储单元立体仓库工艺，实现以下功能：
① 由外部信号控制仓位托盘推出和缩回。
② 每个仓位的传感器可以感知当前是否有产品零件存放在仓位中。
③ 仓位指示灯根据仓位内产品零件存储状态亮灯，当仓位内没有存放产品零件时亮红灯，当仓位内存放有产品零件亮绿灯。
- 分拣单元
根据控制系统方案设计结果和所提供的分拣单元内部接线图，制定分拣单元的工艺，实现以下功能：
- 根据外部指令启动传动带，指定分拣机构的挡料气缸下降，并当产品零件运动到指定分拣机构时，传送带停止。
② 当产品零件触发传送带起始端传感器后，根据外部指令将对应道口分拣机构升降气缸降下。
③ 当产品零件运动到指定分拣机构前，该分拣机构推动气缸将产品零件推入分拣道口，再通过道口的定位气缸将产品零件定位到V型槽处，保持3s 后缩回。
- 打磨单元
根据控制系统方案设计结果和所提供的打磨单元内部接线图，制定打磨单元的工艺，实现以下功能：
- 当工业机器人准备将轮毂零件放置到打磨工位或准备将轮毂由打磨工位取走时，打磨工位的夹紧气缸松开，翻转工装处于旋转工位一侧；
- 当工业机器人准备将轮毂零件放置到旋转工位或准备将轮毂由旋转工位取走时，旋转工位的夹紧气缸构开，翻转工装处于打磨工位一侧；
- 翻转工装可将轮毂零件在打磨工位和旋转工位间翻转并准确定位；
- 当轮毂处在打磨或者旋转工位时，对应夹紧气缸夹紧，打磨加工只需将打磨刷与轮毂表面接触后开启打磨，保持3S后关闭打磨。
（4）装配模块
装配模块工艺要求：
- 工业机器人使用单吸盘工具，吸取车标库的车标；
- 将车标放置到未装车标的轮毂上，并通过吸盘工具进行压装。
模块三 机器人系统集成联调（30分）
任务6 机器人系统功能优化与综合调试（20分）
6.1 机器人及周边单元功能优化
在模块二机器人及周边系统单元调试的基础上，对其中的部分单元进行功能工艺优化，具体要求如下：
（1）装配模块工艺优化
按照以下要求完成装配模块的工艺改造。
- 初始仓储单元4-6号随机放置3个轮毂（轮毂朝向、车标有无状态随机，车标库随机放置2个车标）；
- 要求工业机器人抓取未安装车标的轮毂，放置到打磨工位；
③工业机器人拾取车标，完成轮毂的车标装配；（优先抓取车标库位编号最大的车标）
④车标装配完成后，机器人放回工具，流程结束。
（2）人机交互系统优化
完成人机交互系统界面的开发，界面显示效果不做评分要求， 选手根据赛题要求自行设计，满足信息展示和操作功能即可。界面开发所需的全部图片素材均存储在“D :\参考资料”文件夹中。
- 人机界面组态设置
根据控制系统方案设计结果，在 PLC 编程软件中建立人机界面工程项目，并使其与设备所有 PLC 建立正常通讯并实现信号交互。
②工作站手动控制
- 要求在手动模式下，对分拣单元、仓储单元的各个气缸进行手动点动测试。
- 要求在手动模式下，完成RFID读写器的手动读写功能测试。可以随机写入任意字符数据，并且能正确读取对应数据出来。
- 要求在手动模式下，能控制机器人导轨的正反转、回原点运动。
- 要求在自动模式下，能启动运行“装配模块工艺优化”流程。
③生产监控界面可视化
- 利用 PLC 编程软件，在人机交互系统中新建界面。
- 对页面属性和项目运行参数进行设置，使人机交互在仿真运行时，可以在监控终端（电视）上正常显示，不能出现信息显示不全等问题。
- 生产监控界面中，能够自动显示当前所加工的轮毂基本信息。（显示内容见下表5所示）
表5显示信息
| 序号 |
显示信息 |
备注 |
| 1 |
数控XYZ轴实时数据 |
- |
| 2 |
数控安全门打开、关闭检知 |
显示当前安全门打开状态和关闭状态 |
| 3 |
车标库位的信息 |
每个车标库位有无车标 |
| 4 |
当前轮毂背面二维码数据信息 |
0001-0006编码 |
| 5 |
当前机器人所在工作的单元 |
- |
6.2 机器人系统综合调试
系统集成调试涉及1个产品零件。产品零件由MES下单执行启动，如无法实现MES下单执行，由其他方式启动系统联调，对应MES下单分数扣除。
联调过程选手除按裁判要求启动流程外，不得触碰机台任何区域，机器人处于自动运行状态。
本部分与人机交互组态同步评分，联调未完成，则本部分评分同时结束。在流程开始前和流程结束后，应用平台处于初始状态。初始状态要求如下：
- 工业机器人处于安全姿态，无工具。
- 第七轴处于原点位置。
- 快换工具按照需求摆放稳当。
- 仓储单元所有仓位托盘缩回，指示灯正常点亮。
- 数控单元主轴停转，主轴位于机床坐标系原点，数控机床安全门关闭，夹具位于前端并松开。
- 分拣单元传送带停止，分拣机构所有气缸缩回。
- 总控单元三色灯仅绿色灯常亮，根据要求开始产品零件的生产工艺流程。每个产品从仓位取出到放回仓位或回分拣道口算一个流程，单独评分。
- 流程开始前和完成所有流程后，总控单元三色灯仅黄色灯常亮。
要求：工业机器人保持在自动状态，程序开始执行后未通过任何人工干预完成所有既定内容才算为完整流程。
机器人系统综合调试流程：
- 系统检测仓储单元零件存储信息，机器人拾取合适的工具从仓储单元4号工位取出零件，轮毂正面朝上。
- 扫描RFID电子标签信息，获取预置工艺流程信息，（预置信息在评分前，按裁判指定内容手动写入）按照预置信息的先后顺序依次执行，例“B1B3D1D2F1”（RFID电子标签信息含义如下表6所示）。运行过程中，需要轮毂翻面的，选手自行通过打磨单元的翻转机构进行翻面。
- 根据工艺流程信息按流程完成数控加工、检测、分拣、仓储等工作任务，并把当前运行的工艺流程信息显示在WINCC界面上。
表6 RFID电子标签信息含义
| 序号 |
电子标签内容 |
含义 |
| 1 |
A1 |
轮毂回仓，将轮毂放回仓储单元最小空位处 |
| 2 |
B1 |
数控加工过程中总控三色灯绿灯以1s周期频率闪烁，黄灯常亮，数控加工完成，总控三色灯绿灯恢复常亮状态，黄灯熄灭 |
| 3 |
B2 |
数控加工图形按图3所示图纸 |
| 4 |
B3 |
数控加工图形按图4所示图纸 |
| 5 |
C1 |
打磨区域3 |
| 6 |
C2 |
打磨区域4 |
| 7 |
D1 |
视觉检测轮毂特征是否为合格品 |
| 8 |
D2 |
根据视觉检测特征的信息，对应在RFID标签信息写入“OK”代表合格，写入“NG”代表不合格 |
| 9 |
F1 |
将轮毂分拣到分拣道口，按从小到大的使用顺序 |
| 10 |
F2 |
将轮毂分拣到分拣道口，按从大到小的使用顺序 |
任务7 MES系统应用（10分）
7.1 MES系统设置
（1）网关配置
①利用网关配置软件打开“D：\参考资料”中的“网关项目”，将需要监控或写入的PLC的IP地址补充完整。
- 打开“D：\参考资料”中的“PLC_MES采集点表信息”，添加需要监控及写入的数据到PLC的采集点表中。
③打开MQTT通道的点表参数，加载采集到的数据。
（2）网关下载与监控
①保存项目后并把项目下载到网关中
②打开网关监控软件，监控所需数据的采集状态。
7.2 MES系统的业务流程制定
（1）系统管理中心定义
①选手打开浏览器，根据现场提供的账号和密码登陆MES系统。
②在系统管理中心下，新建生产主管角色，设置系统角色属性为否（角色名称：supervisor,角色编码：S0001）；
③为新建的生产主管角色授权流程配置工具模块、工艺派工中心和生产执行中心下的全部菜单并保存；
④在系统管理中心下，新建自定义组织机构（机构名称：生产型制造应用,机构代码：J0001，机构类型：省级公司）；
⑤在系统管理中心下，新建生产主管账号，分配生产主管角色，新建的账号初始登录密码为：123456；（登录账号：supervisor1，用户昵称：ABC
（2） 审批订单模型设计
①在流程配置工具下，新增流程分类（流程名称:LC1和分类编码:
L0001）；
②在流程配置工具下，创建“生产订单审批”的流程模型，流程至少具有两个节点，流程开始后第一个节点为流程发起人提交订单，结束前最后一个节点为生产主管角色审批订单，模型设计完成后将模型发布到流程分类中。（模型名称：Model1，模型key：orderRecord）
（3）审批订单业务关联
在流程配置工具下，对“生产订单审批”流程进行业务关联，新增“生产订单”表单，表单Key必须为“orderRecord”，流程标题选择“流程标题生成脚本”流程脚本，PC表单地址和手机表单地址均选择“流程表单地址（PC、手机）”流程脚本，流程其他选项中取消“跳过相同处理人”的勾选状态，保存。
（4） 审批订单事件绑定
对新增的“生产订单”表单进行流程事件绑定，按顺序分别增加3个事件，增加【更新业务表状态（审核、退回）】事件，事件类型选择【任务创建】，事件脚本选择【流程事件1 - 更新业务表状态（审核、退回）】；增加【更新业务表状态（流程完成）】事件，事件类型选择【流程完成】，事件脚本选择【流程事件2 - 更新业务表状态（流程完成）】；增加【更新业务表状态（流程终止）】事件，事件类型选择【活动取消】，事件脚本选择【流程事件3 - 更新业务表状态（流程终止）】。
（5）生产数据定义
①在生产数据中心下，新增设备，“生产设备编号”SC0001，“生产工艺”选择预定义工艺；
②在生产数据中心下，新增设备编组，编组编号:BZ0001,编组名称:编组1，之后新增“设备管理”，选择第1步新增的设备加入编组；
③在生产数据中心下，找到名称为【DS18】的“加工单元”代码，单击选中，在右侧工作组管理列表点击新增，将第2步新增的编组加入“加工单元”。
（6）录入订单
在工艺派工中心下，录入BOM信息为“轮毂成品”，填写“需求数量”1，并提交审批。
7.3 数据采集与可视化
（1） 工艺派工
①平板连接赛位所提供的WIFI后，在平板端的 MES系统登录生产主管账号，完成生产订单审批流程。
②在工艺派工中心，进行订单运算。
③在工艺派工中心，对加工单元类型为【设备作业单元】的生产计划进行下发；
④在工艺派工中心，选中任务数据，点击右上角设备作业派工，将作业任务派工给“生产设备定义”中创建的生产设备；
⑤在电脑端利用所提供的账号登录MES系统，在生产执行中心下，执行生产订单任务，物理设备开始运行上一步的功能。
（2） 生产数据监控
系统开始运行后，在平板的MES系统登录生产主管账号，在生产执行中心监控当前设备的运行状态信息。
表6监控信息
| 单元 |
参数项 |
|
| 1 |
执行单元 |
平移滑台目标运动位置 |
| 2 |
仓储单元 |
各仓位是否存储轮毂零件 |
| 3 |
加工单元 |
当前刀具信息 |
| 4 |
加工单元主轴X/Y/Z坐标 |
|
| 5 |
主轴转速 |
|
| 6 |
安全门前门打开/关闭状态 |
|
| 7 |
安全门后门打开/关闭状态 |