电子信息职工职业技能邀请赛-工业机器人操作调整工项目实际操作竞赛样题

电子信息职工职业技能邀请赛

工业机器人操作调整工

实操题

（样题）

电子信息职工职业技能邀请赛工业机器人操作调整工项目

重要说明

1.比赛时间120分钟。60分钟后，选手可以弃赛，但不可提前离

开赛位场地，需要在赛位指定位置，与比赛设备隔离。

2.比赛共包括6个任务，总分100分，见表1。

表1：配分表

序号名称配分说明

1任务一：机械、电气系统安装15

2任务二：工业机器人系统故障诊断与排除15

3任务三：PLC总控系统编程与调试25

4任务四：工业机器人的编程与调试30

5任务五：工业机器人平台总控控制系统联10

调运行

6职业素养与安全意识5

合计100

3.除表中有说明外，限制各任务评判顺序、不限制任务中各项的

先后顺序，选手在实际比赛过程中要根据赛题情况进行操作。

4.请务必阅读各任务的重要提示。

5.比赛过程中，若发生危及设备或人身安全事故，立即停止比赛，

将取消其参赛资格。

6.比赛所需要的资料及软件都以电子版的形式保存在工位计算机

里指定位置E:\GSK\。

7.竞赛平台系统中主要模块的IP地址分配如下表2所示。

表2：IP地址分配表

序号名称IP地址分配和预设备注

1主控系统PLC192.168.0.10

2主控HMI触摸屏192.168.0.11

3编程计算机192.168.0.12

4工业机器人192.168.0.165

2

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8.竞赛平台系统中料库仓位定义如下图1所示。

仓位1，1仓位2

仓位4一.仓位3

仓位5仓位6

图1料库仓位定义

9.选手对比赛过程中需裁判确认部分，应当先举手示意，等待裁

判人员前来处理。

10.参赛选手在竞赛过程中，不得私自使用u盘（确需必要，向裁

判长申请，由裁判组提供）。

11.选手在竞赛过程中应该遵守相关的规章制度和安全守则，如有

违反，则按照相关规定在竞赛的总成绩中扣除相应分值。

12.选手在比赛开始前，认真对照工具清单检查工位设备，并确认

后开始比赛；选手完成任务后的检具、仪表和部件，现场需统一收回

再提供给其他选手使用。

13.赛题中要求的备份和保存在电脑中的文件，需选手在计算机指

定文件夹E:\GSK\中命名对应文件夹（赛位号+PLC,赛位号+HMI）,

3

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赛位号为1个数字+2个字母+2个数字，如1AS01。赛题中所要求备份的

文件请备份到对应到文件夹下，即使选手没有任何备份文件也要求建

立文件夹。

14.需要裁判验收的各项任务，任务完成后裁判只验收1次，请根

据赛题说明，确认完成后再提请裁判验收。

15.选手严禁携带任何通讯、存储设备及技术资料，如有发现将取

消其竞赛资格。选手擅自离开本参赛队赛位或者与其他赛位的选手交

流或者在赛场大声喧哗，严重影响赛场秩序，如有发生，将取消其参

赛资格。

16.选手必须认真填写各类文档，竞赛完成后所有文档按页码顺序

一并上交。

17.选手必须及时保存自己编写的程序及材料，防止意外断电及其

它情况造成程序或资料的丢失。

18.赛场提供的任何物品，不得带离赛场。

19.选手提交任务并运行流程应符合相关安全规范，具有必要的安

全联锁功能。

4

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一,竞赛项目任务书

任务一：机械.电气系统安装

任务描述：依照机械装配图、电气工程图(见附图)，利用赛场

提供的气缸、螺钉、固定件等进行对气动变位机卡爪、机器人末端手

爪夹具进行的安装、调试，如图2所示。

(-)机械装调

1.气动变位机卡爪安装与调试

根据提供的图纸，完成气动变位机卡爪自动控制相关的硬件连接

与调试，能够实现气动卡盘正确可靠夹紧工件，如图1所示。

图1气动卡盘安装效果图

2.机器人末端手爪夹具的安装与调试

根据提供的图纸，完成机器人末端手爪夹具自动控制相关的硬件

连接与调试，能够实现机器人末端手爪夹具正确可靠夹紧工件，如图2

所示。

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图2机器人末端手爪夹具安装效果图

（二）电气和通讯线路连接

注意:未经许可,不允许给设备通电!

根据电气原理图以及接线图，完成机器人与外围辅助设备的电气

接线和通讯线缆连接：

L总控平台与机器人、气动变位机线缆电气安装与连接

根据任务中电气接线图（见附图）及线缆标识牌，利用赛场提供

的线缆等进行总控平台与机器人、气动变位机线缆电气安装与连接。

2.末端手爪夹具传感器电气安装与调试

根据任务中电气接线图（见附图），利用赛场提供的线缆、磁感

应开关、线号管等进行手爪夹具的电气接线与线缆连接。

机器人I/O配置下表见表1所示:

6

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表I：机器人I/O配置表

序号输入IN接线端口功能定义输出0T接线端口功能定义

1IN8XI.0手爪夹紧到位0T8Y1.0快换头夹紧控制

2IN9XI.1手爪松开到位0T9Y1.1快换头松开控制

3IN10XI.2手爪类型10T10Y1.2手爪夹紧/气动头正转控制

4IN11XI.3手爪类型20T11Y1.3手爪松开/气动头反转控制

5IN12XI.40T12Y1.4

6IN13XI.50T13Y1.5

7IN14XI.60T14Y1.6

8IN15XI.70T15Y1.7

（三）气动系统装调

根据任务中气动原理图（见附图），利用赛场提供的气管、气管转

接头、电磁阀（部分已安装固定）、气动三联件等进行气动系统的装

调，气动回路布局如图3所示。

图3气动回路布局图

完成任务一中（一）一（三）后，举手示意裁判进行评判!

7

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任务二：工业机器人系统故障诊断与排除

注意:首次通电短路导致跳闸或损坏L/0端口的该项不得分。

任务描述：

1、检测相应的机械位置是否合适与稳固；

2、检测电源有无断路情况；

3、检测所接信号线与图纸是否完全对应并检测I/O接线是否与

I/O分配表一致；

4、检测气路正确性，电磁阀的手动功能是否正常；

5、调节系统气压为0.5±10%(MPa)；

6、选手将检测过程中发现的故障记录在附页的答题纸上。

完成任务二后，举手示意裁判进行评判!

任务三：PLC总控系统编程与调试

任务描述：基于PLC总控系统完成机器人码垛工作单元主要设备、

工装间的互联互通、编程和调试，实现气动变位控制、卡盘夹紧松开、

工件翻转等功能，完成对工件的流转和搬运作业：根据加工要求，工业

机器人从料库指定仓位取料，取出待加工毛坯，送至气动变位机，模拟

铳削加工工序1,变位90度，再模拟铳削加工工序2后，机器人从气动变

位机上取料，放置翻转装置再行工件翻转，模拟铳削加工工序3,机器

8

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人再从气动变位机上取料并送回料库规定的仓位中，归还手爪至爪库。

实现机器人码垛工作单元中各设备的安全、协调运行。

（-）机器人码垛工作单元系统组网

选手根据任务书要求，依据主控系统PLC的IP,定义其他相关设

备的合理IP地址，并分别设置相关设备IP,组成通信网络，如图4所示。

图4网络拓扑图

（二）主控PLC与工作站工装设备之间的互联

编写工业机器人示教程序、PLC及IIMI测试界面程序，实现主控

PLC、HMI和机器人之间的连接和通信调试。主控PLC与智能制造单元

主要设备之间的互联具体要求如表2所示。

表2：主控PLC与智能制造单元主要设备之间的互联具体要求表

序号具体要求

机器人码垛工作单元系统组网成功后，调试主控PLC、编写HMI测试画面，实

现与机器人之间的连接（HMI参考如图5所示）：

1

（1）编写主控PLC与机器人通信测试程序，能够实现与机器人之间数据通信；

（2）在机器人端改变关节数据，能够在PLC端的HMI上同步显示。

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序号具体要求

机器人码垛工作单元系统组网成功后，调试主控PLC与气动变位机之间的连接

（HMI参考如下图6所示）：

2（1）编写主控PLC与气动变位机之间的通信测试程序，能够实现与气动变位

机的通讯连接；

（2）在PLC端HMI上能够正确控制气动变位机的变位控制和卡盘松开、夹紧

控制：

（3）在PLC端HMI上能够正确显示卡盘松开、夹紧状态。

机器人码垛工作单元系统组网成功后，调试主控PLC与翻转装置之间的连接

（HMT参考如下图7所示）：

（1）编写主控PLC与翻转装置之间的通信测试程序，能够实现与翻转装置的

3

数据通信；

（2）在PLC端HMI上能够正确控制翻转装置的翻转控制；

（3）在PLC端HMI上能够正确显示翻转装置爪手的松开开、夹紧状态。

调试主控PLC与料库之间的连接（HM1参考如下图6所示）：

4编写料库仓位有无料状态检测的主控PLC测试程序，实现立体仓库的有无

料状态读取，状态信息显示到HM1上。

系统状态监控触摸屏界面如下图5所示。

系统状态监控界面

图5系统状态监控界面

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GSK机器人调试触摸屏界面如下图6所示。

机器人调试界面

机瞄人关节坐标系

JI轴：|度

J2轴：|!度

仃J3轴：|度

J4轴：|i度

控

制J5轴：［度

J6轴：||度

图6气动变位机调试界面

气动变位机及翻转装置调试触摸屏界面如下图7所示。

气动变位机及翻转装置调试界面

图7翻转装置调试界面

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料库仓位调试触摸屏界面如下图8所示。

图8料库仓位调试界面

（三）主控PLC的编程与调试

根据机器人码垛工作单元控制要求，编写主控PLC程序和HMI测试

界面，完成机器人码垛工作单元模拟铳削加工作业的编程与调试，实

现机器人码垛工作单元中各设备的安全、互锁和协调运行。主控PLC

的编程与调试具体要求如表3所示。

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表3：主控PLC的编程与调试具体要求表

序号具体要求

通过PLC总控系统编程和调试实现如下模拟加工流程：料库指定仓位-＞读取测

试工件的仓位信息-＞机器人取手爪抓取测试工件-＞至气动变位机上料模拟加工-

＞气动变位机取料-＞至翻转装置进行翻转-＞至气动变位机上料模拟加工-＞气动变

位机下料-〉至料库指定仓位-＞工件入库-）更新仓位状态信息（合格品）机器人

工具侧快换手爪放置于快换爪库上。具体要求如下:

（1）通过HMI自动模式下启动模拟加工流程；

（2）机器人在指定仓位抓取毛坯，在取料前先读取仓位状态信息（毛坯）显示

在HMI界面上，然后取料，对仓位写入测试工件状态，更新在11MI上；

（3）工业机器人运动到气动变位机进行上料；

（4）气动变位机模拟加工（变位一次角度后停止）完成后，工业机器人将测试

工件取出放置翻转装置进行翻转，再运动到气动变位机模拟加工（变位一

次角度后停止），取料放回到料库原位置，更新工件状态（合格品），并

显示在HMT界面上；

（5）HMI上需要及时显示更新的工件状态，气动变位机与机器人之间各动作之

间必须安全互锁和协调，并实现卡盘松开、夹紧等动作；

（6）选手提交任务后完成裁判当场指定的必要安全联锁及再启动功能演示（如

工业机器人暂停运行、空仓位取料、满料位放料、快换夹具位置状态异

常），并在触摸屏上以游动字幕形式实时显示状态，安全联锁功能演示完

毕，按下启动按钮继续完成流程。

完成任务3后，举手示意裁判进行评判!

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任务四：工业机器人的安装、调试和编程

任务描述：根据现场提供的部件，进行工业机器人快换装置、气

动部件等外部设备的安装与调试，进行工业机器人与气动变位机、翻

转装置、料库、爪库等设备工装之间动作的编程和调试。

1.完成工业机器人快换装置及快换爪库等的安装与调试

完成工业机器人快换装置的安装与调试，包括机器人侧快换装置、

工具侧快换手爪、气路和传感器等安装与调试，并能够通过示教器或

者通过PLC实现3个工具侧快换手爪的张开和关闭控制以及手爪上

夹紧工件到位检测功能。

2.机器人示教编程及调试

编写工业机器人示教程序、PLC程序及HMI界面程序，完成机器人

在料库与气动变位机之间上下料的示教编程与调试。机器人示教编程及

调试触摸屏界面如下图9、图10所示。

机器人调试界面

机器人夫书坐标系

木J1粕，II度

标J2粕：C］度

执

行J3柏।||度

我3轴「度

控

J5粕：|:度

J6轴，||度

图9机器人调试界面

14

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料库仓位调试界面

图10机器人调试料库仓位选择界面

机器人工具侧快换手爪放置于快换工作台上。机器人示教编程及

调试具体要求如表4所示。

表4：机器人示教编程及调试具体要求表

序号具体要求

正确实现料库与气动变位机之间上下料：

(1)示教编程工业机器人与料库利气动变位机的取放程序；

(2)在PLC端HMI上选取料库中仓位2的毛坯，通过料库取料按钮和气动变位机

1放料按钮，机器人能够从料库正确取出工件，放置到气动变位机卡盘位置，并

能夹紧；

(3)通过在PLC端州I上气动变位机卡盘取料和工件翻转按钮，机器人能够正确

从气动变位机卡盘取出工件至翻转装置上进行工件翻转，再放回到气动变位机

卡盘中。

(4)通过在PLC端HMI上气动变位机卡盘取料和料库放料按钮，机器人能够正确

从气动变位机卡盘取出工件，放回到料仓库中原位置。

完成任务四后，举手示意裁判进行评判!

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任务五：机器人码垛工作单元与PLC总控系统的联合调试

任务描述：根据任务书给定的任务要求，对基于PLC总控系统的

机器人码垛工作单元进行联合调试，完善并调试主控PLC程序、机器

人程序等，调试PLC系统与HMI、气动变位机以及料库、翻转装置等工

装设备之间的连接和数据通讯，实现通过HMI手动选择料库进行排程，启

动自动加工任务，完成多种零件的批量混流加工，并对整个加工过程

进行工装设备状态数据采集。

机器人码垛工作单元与PLC总控系统联合调试具体要求如表5所示。

表5：联合调试具体要求表

序号具体要求

1根据机器人与PLC变量表，正确配置参数；

2通过IMI,根据任务书要求及仓位情况，对每一个仓位的状态进行初始化操

作；

在IM［中下发任务启动机器人，实现机器人按仓位1-仓位2-仓位3-仓位4-仓位

35-仓位6的毛坯依次进行按照图纸ZN-01-01的自动加工，并且对该工件诜工序