（全国23高职职业技能比赛）GZ019机电一体化技术赛题第1套任务书B

（全国23高职职业技能比赛）GZ019机电一体化技术赛题第1套任务书B一、比赛任务概述本次机电一体化技术赛题要求参赛选手在规定时间内，完成机电一体化设备的安装、调试、编程与运行等任务，以检验选手在机电一体化技术领域的综合应用能力。任务涵盖机械装配、电气连接、PLC编程、传感器调试、人机界面设计等多个方面，旨在模拟实际工业生产场景，考核选手解决实际问题的能力。二、设备组成及技术参数（一）机械结构部分1.工作平台：采用高强度铝合金型材搭建，尺寸为1500mm×1000mm×800mm，表面平整，具有良好的稳定性和抗变形能力。工作平台上设置有多个安装孔位，用于固定各功能模块。2.物料输送模块皮带输送机：皮带宽度为100mm，长度为800mm，采用三相异步电动机驱动，调速范围为010m/min，可实现物料的连续输送。物料分拣机构：由气缸、推板和传感器组成，能够根据物料的颜色和形状对物料进行分拣。气缸的行程为100mm，最大推力为50N。3.装配模块装配机械手：采用四自由度关节型机械手，重复定位精度为±0.1mm，最大负载为2kg。机械手配备有气动夹爪，可实现对零件的抓取和放置。零件存储料仓：分为三个独立的料仓，分别用于存放不同类型的零件。每个料仓可容纳20个零件。4.检测模块视觉检测单元：配备工业相机，分辨率为1280×1024，可对零件的尺寸、形状和表面缺陷进行检测。检测精度为±0.05mm。光纤传感器：用于检测物料的有无和位置，检测距离为0300mm，响应时间为1ms。5.搬运模块AGV小车：最大负载为5kg，运行速度为02m/s，导航精度为±10mm。AGV小车可根据指令在工作区域内自动行驶，完成物料的搬运任务。（二）电气控制部分1.PLC控制器：采用西门子S71200系列PLC，具有24个数字量输入点、16个数字量输出点、4个模拟量输入点和2个模拟量输出点。支持以太网、PROFINET等通信协议。2.变频器：选用三菱E700系列变频器，用于控制皮带输送机和AGV小车的电动机转速。变频器的功率为1.5kW，频率调节范围为050Hz。3.触摸屏：采用威纶通MT8102iE触摸屏，屏幕尺寸为10英寸，分辨率为1024×600。可实现对设备的参数设置、运行状态监控和故障诊断等功能。4.传感器和执行器传感器：包括接近开关、光电开关、压力传感器等，用于检测设备的运行状态和物料的位置等信息。执行器：如电磁阀、接触器、继电器等，用于控制气缸、电动机等设备的动作。三、比赛任务内容（一）设备安装与调试1.机械装配按照装配图纸和技术要求，将物料输送模块、装配模块、检测模块、搬运模块等各功能模块安装在工作平台上。确保各模块之间的连接牢固，相对位置准确。安装皮带输送机，调整皮带的张紧度，保证皮带运行平稳，无跑偏现象。安装装配机械手，调整机械手的关节角度和位置，使其能够准确地抓取和放置零件。安装视觉检测单元，调整相机的焦距和光圈，确保图像清晰，检测精度满足要求。2.电气连接根据电气原理图，完成PLC、变频器、触摸屏、传感器和执行器等设备之间的电气连接。确保接线正确、牢固，标识清晰。连接AGV小车的充电接口和通信接口，保证AGV小车能够正常充电和与其他设备进行通信。进行电气系统的接地处理，确保设备的电气安全。3.设备调试检查机械装配和电气连接是否正确，确认无误后，接通电源。对皮带输送机进行调试，通过变频器调节电动机转速，检查皮带的运行情况。调试装配机械手，测试其抓取、搬运和放置零件的功能，调整机械手的运动参数，使其动作准确、平稳。调试视觉检测单元，对标准零件进行检测，调整检测参数，确保检测结果准确可靠。调试AGV小车，测试其自动行驶、物料搬运和定位等功能。（二）PLC编程1.程序架构设计根据设备的工艺流程和控制要求，设计合理的PLC程序架构。采用模块化编程思想，将程序分为主程序、初始化程序、物料输送程序、装配程序、检测程序、搬运程序等模块。定义程序中的变量和符号，确保程序的可读性和可维护性。2.物料输送控制程序编写程序实现皮带输送机的启动、停止和调速功能。根据物料的输送要求，控制皮带输送机的运行速度。当物料到达分拣位置时，通过传感器检测物料的信息，控制物料分拣机构将物料分拣到相应的料仓。3.装配控制程序编写程序控制装配机械手的动作，实现零件的抓取、搬运和装配。根据视觉检测单元的检测结果，对零件进行筛选和装配。控制零件存储料仓的出料机构，确保零件能够准确地供应到装配位置。4.检测控制程序编写程序与视觉检测单元进行通信，获取零件的检测数据。根据检测结果，对合格零件和不合格零件进行分类处理。利用光纤传感器和其他传感器检测物料的位置和状态，确保检测过程的准确性和可靠性。5.搬运控制程序编写程序与AGV小车进行通信，发送搬运指令，控制AGV小车的行驶路径和动作。根据物料的需求和设备的运行状态，合理安排AGV小车的搬运任务，提高搬运效率。6.故障诊断与处理程序编写程序实现设备的故障诊断功能，对传感器、执行器和电气设备等的故障进行检测和报警。当发生故障时，程序能够自动停止相关设备的运行，记录故障信息，并在触摸屏上显示故障提示。（三）人机界面设计1.界面布局设计设计人机界面的整体布局，包括主界面、参数设置界面、运行状态监控界面、故障诊断界面等。界面布局应简洁明了，操作方便。在主界面上设置设备的启动、停止按钮，以及各功能模块的状态显示。2.参数设置界面设计参数设置界面，用于设置设备的运行参数，如皮带输送机的速度、装配机械手的运动参数、视觉检测的阈值等。提供参数的输入和保存功能，确保参数设置的准确性和可靠性。3.运行状态监控界面设计运行状态监控界面，实时显示设备的运行状态，包括物料的输送情况、装配进度、检测结果等。以图表、指示灯等形式直观地展示设备的运行数据，方便操作人员监控设备的运行情况。4.故障诊断界面设计故障诊断界面，显示设备的故障信息，包括故障类型、故障发生时间和故障位置等。提供故障排除的提示和建议，帮助操作人员快速解决故障。（四）设备运行与优化1.设备试运行完成PLC编程和人机界面设计后，对设备进行试运行。检查设备的各项功能是否正常，各模块之间的协同工作是否良好。观察设备的运行情况，记录试运行过程中出现的问题和故障。2.性能优化根据试运行的结果，对设备的运行参数和程序进行优化。调整皮带输送机的速度、装配机械手的运动轨迹等参数，提高设备的运行效率和稳定性。优化PLC程序，减少程序的执行时间，提高系统的响应速度。3.功能扩展在满足基本控制要求的基础上，对设备的功能进行扩展。例如，增加设备的智能化控制功能，实现对物料的自动识别和分类等。开发新的应用场景，提高设备的通用性和实用性。（五）职业素养与安全规范1.职业素养在比赛过程中，选手应保持良好的职业素养，遵守比赛规则和纪律。注重团队协作，合理分工，提高工作效率。保持工作区域的整洁，及时清理工具和杂物。2.安全规范严格遵守电气安全规范，在进行电气连接和调试时，必须切断电源，防止触电事故的发生。正确使用工具和设备，避免因操作不当造成设备损坏或人身伤害。在设备运行过程中，不得随意触摸运动部件，确保人身安全。四、比赛评分标准（一）设备安装与调试（30分）1.机械装配（10分）装配质量（6分）：各功能模块安装牢固，相对位置准确，皮带输送机运行平稳，装配机械手动作灵活，视觉检测单元安装正确。装配工艺（4分）：装配过程符合工艺要求，工具使用正确，装配现场整洁。2.电气连接（10分）接线正确性（6分）：电气接线正确、牢固，标识清晰，接地良好。布线工艺（4分）：布线整齐、美观，符合电气安装规范。3.设备调试（10分）功能实现（6分）：设备的各项功能正常，如皮带输送机、装配机械手、视觉检测单元和AGV小车等能够按照要求运行。调试效果（4分）：设备运行稳定，调试过程中发现问题并及时解决。（二）PLC编程（30分）1.程序架构（5分）程序架构合理，采用模块化编程思想，变量和符号定义清晰。2.功能实现（15分）物料输送、装配、检测、搬运等控制功能实现准确，满足设备的工艺流程要求。故障诊断和处理功能完善，能够及时检测和处理故障。3.程序优化（5分）程序执行效率高，响应速度快，占用资源少。4.程序注释（5分）程序注释详细，便于理解和维护。（三）人机界面设计（20分）1.界面布局（5分）界面布局合理，操作方便，符合人体工程学原理。2.功能实现（10分）参数设置、运行状态监控、故障诊断等功能完善，界面交互性好。3.界面美观（5分）界面设计美观，色彩搭配合理，视觉效果良好。（四）设备运行与优化（10分）1.设备试运行（4分）设备能够正常试运行，各项功能基本实现。2.性能优化（4分）设备的运行效率和稳