广东省-制造单元智能化改造与集成技术省赛试题

12018年广东省职业院校技能大赛高职组制造单元智能化改造与集成技术赛项竞赛任务书选手须知：1.任务书共29页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，并进行任务书的更换。2.参赛队应在4小时内完成任务书规定内容。3.竞赛设备包含2台计算机，参考资料放置在“D:\参考资料”文件夹中。选手在竞赛过程中利用计算机创建的软件程序文件必须存储到“D:\技能竞赛”文件夹中，未存储到指定位置的运行记录或程序文件不作为竞赛成果予以评分。计算机编辑文件请实时存盘，建议10-15分钟存盘一次，客观原因断电情况下，酌情补时不超过十五分钟。4.任务书中只得填写竞赛相关信息，不得出现学校、姓名等与身份有关的信息或与竞赛过程无关的内容，否则成绩无效。5.由于参赛选手人为原因导致竞赛设备损坏，以致无法正常继续比赛，将取消参赛队竞赛资格。竞赛场次：第场赛位号：第号2（一）背景介绍公司需要对现有轮毂产品的生产单元升级改造。以智能制造技术为基础，在现有加工设备的基础上，结合工业机器人、视觉等设备，实现柔性化生产；选用工业以太网通讯方式完成设备端的信息采集，增加MES系统完成对生产全流程的监控和优化，实现智能化生产；利用互联网将产品制造过程数据和设备运行状态数据上传到云服务器中存储，在确保身份信息验证正确的前提下可通过移动终端实现对云服务器中数据的实时访问。请根据具体任务要求和实际条件，完成智能制造单元改造的集成设计、安装部署、编程调试，实现生产过程。（二）设备说明智能制造单元系统集成应用平台（简称应用平台），如附图1所示，包含执行单元、工具单元、仓储单元、加工单元、打磨单元、检测单元、分拣单元和总控单元共8个独立单元，每个单元独立可移动。附图1智能制造单元系统集成应用平台3附表1单元功能清单序号单元名称功能说明及设备图片1执行单元1.执行单元是产品在各个单元间转换和定制加工的执行终端，是应用平台的核心单元2.工业机器人完成以不同姿态拾取零件或加工3.平移滑台作为工业机器人扩展轴，扩大了工业机器人的可达工作空间，可以配合更多的功能单元完成复杂的工艺流程4.平移滑台的运动参数信息，如速度、位置等，由工业机器人控制器通过现场IO信号传输给PLC，从而控制伺服电机实现线性运动5.快换模块法兰端安装在工业机器人末端法兰上，可与快换模块工具端匹配，实现工业机器人工具的自动更换6.执行单元的流程控制信号由远程IO模块通过工业以太网与总控单元实现交互2工具单元1.工具单元用于存放不同功用的工具是执行单元的附属单元,工业机器人可通过程序控制到指定位安装或释放工具2.工具单元提供了7种不同类型的工具，每种工具均配置了快换模块工具端，可以与快换模块法兰端匹配43仓储单元1.仓储单元用于临时存放零件，是应用平台的功能单元2.立体仓库为双层六仓位结构，每个仓位可存放一个零件；仓位托板可推出，方便工业机器人以不用方式取放零件3.每个仓位均设置有传感器和指示灯，可检测当前仓位是否存放有零件并将状态显示出来4.仓储单元所有气缸动作和传感器信号均由远程IO模块通过工业以太网传输到总控单元4加工单元1.加工单元可对零件表面指定位置进行雕刻加工，是应用平台的功能单元2.数控机床为典型三轴铣床结构，采用轻量化设计，可实现小范围高精度加工，加工动作由数控系统控制3.数控系统集CNC、PLC、操作界面以及轴控制功能于一体，提供传统G指令和指导性编程4.刀库采用虚拟化设计，利用屏幕显示模拟换刀动作和当前刀具信息，刀库控制信号由数控系统提供5.加工单元的流程控制信号由远程IO模块通过工业以太网传5输到总控单元5打磨单元1.打磨单元是完成对零件表面打磨过程中的工装治具，是应用平台的功能单元2.打磨工位可准确定位零件并稳定夹持，是实现打磨加工的主要工位3.旋转工位可在准确固定零件的同时带动零件实现180°沿其轴线旋转，方便切换打磨加工区域4.翻转工装在无需执行单元的参与下，实现零件在打磨工位和旋转工位的转移，并完成零件的翻面5.吹屑工位可以实现在零件完成打磨工序后吹除碎屑功能6.打磨单元所有气缸动作和传感器信号均由远程IO模块通过工业以太网传输到总控单元6检测单元1.检测单元可根据不同需求完成对零件进行检测、识别功能，是应用平台的功能单元2.智能视觉可根据不同的程序设置，实现条码识别、形状匹6配、颜色检测、尺寸测量等功能，操作过程和结果通过结果显示器显示3.检测单元的程序选择、检测执行和结果输出通过工业以太网传输到执行单元的工业机器人，并由其将结果信息传递到总控单元从而决定后续工作流程7分拣单元1.分拣单元可根据程序实现对不同零件的分拣动作，是应用平台的功能单元，分拣单元共有三个分拣工位，每个工位可存放一个零件2.传输带可将放置到起始位的零件传输到分拣机构前3.分拣机构根据程序要求在不同位置拦截传输带上的零件，并将其推入指定的分拣工位4.分拣工位可通过定位机构实现对滑入零件准确定位，并设置有传感器检测当前工位是否存有零件5.分拣单元所有气缸动作和传感器信号均由远程IO模块通过工业以太网传输到总控单元78总控单元1.总控单元是各单元程序执行和动作流程的总控制端，是应用平台的核心单元2.控制模块由两个PLC和工业交换机构成，PLC通过工业以太网与各单元控制器和远程IO模块实现信息交互，用户可根据需求自行编制程序实现流程功能3.操作面板提供了电源开关、急停开关和自定义按钮4.应用平台其他单元的电、气均由总控单元提供，通过所提供的线缆实现快速连接5.显示终端用于MES系统的运行展示，可对应用平台实现信息监控、流程控制、订单管理等功能6.移动终端中运行有远程监控程序，对云数据服务器中的数据进行图形化、表格化显示，实现远程监控应用平台电源通过供电连接线接入总控单元工作台底柜内的供电模块中，并利用供电连接线为其余单元供电；应用平台气源由空压机接入总控单元工作台台面的供气模块中，并利用气管为其余单元供气；应用平台除工业机器人与视觉系统单独通信连接外，其余采用工业以太网进行通信的线路均可利用总控单元工作台台面上的工业交换机实现联通。供电模块和供气模块如附图2所示。附图2总控单元供电及供气模块8应用平台各单元采用脚轮定位和锁紧方式，单元间固连方式和锁紧方式如附图3所示。附图3脚轮及连接片使用方法（三）单元间通信说明应用平台各单元间的通信采用工业以太网形式，且根据不同设备的使用特点，选用了不用的通讯协议，如附表2所示。附表2应用平台各单元通信接口序号单元名称接口名称接口协议所属设备功能1执行单元Robot无协议（TCP/IP）工业机器人用于与视觉控制器的以太网通讯2IO-IN/OUTPROFINET远程IO模块用于与总控单元PLC通讯3PLCPROFINET/SIMATICS7PLC用于与其他PLC、WinCC的通信以及控制程序的上传下载4仓储单元IO-IN/OUTPROFINET远程IO模块用于与总控单元PLC通讯5加工单元CNC-PNOPC/UA数控系统用于与WinCC通讯6IO-IN/OUTPROFINET远程IO模块用于与总控单元PLC通讯7打磨单元IO-IN/OUTPROFINET远程IO模块用于与总控单元PLC通讯8检测单元Visual无协议（TCP/IP）视觉控制器用于与工业机器人的以太网9通讯9分拣单元IO-IN/OUTPROFINET远程IO模块用于与总控单元PLC通讯10总控单元PLC-1PROFINET/SIMATICS7PLC用于与其他PLC、远程IO模块的通信、WinCC的通信以及控制程序的上传下载11PLC-2PROFINET/SIMATICS7PLC用于与其他PLC、远程IO模块、WinCC的通信以及控制程序的上传下载应用平台各单元内部现场级执行信号和控制信号交互采用并行IO通信，具体信号接线方式如附图4-附图9所示，高清图纸电子版本文件存储在电脑“D:\参考资料”中。10伺服驱动器MR-JE-40A24494811361915NO.3FR21088×DORB1I002RB1I003RB1I005S71212板载输入8×DI12345678RB1Q001S71212板载输出6×DO123456RB1Q000RB1I00412S71212板载模拟量输入2×AIOMRONEESX-672PWR正极限OMRONEESX-672PWR原点OMRONEESX-672PWR负极限伺服完成/INP伺服准备/RD报警/ALM脉冲/PULSE方向/SIGN伺服复位/RES伺服上电/SONAO-1AO-2SM1221数字量输入模块16×DINO.4FR21088×DONO.5FR21088×DONO.6FR21088×DONO.2FR11088×DINO.1FR11088×DINO.5FR21088×DONO.6FR21088×DODI35NO.7FR40044×AONO.1FR11088×DINO.2FR11088×DINO.7FR30044×AIAO-3AO-4NO.3FR11088×DINO.4FR11088×DIXS138×DIXS128×DIDI-00DPSP1-01020DI-02DI-03DI-05DI-06DI-07XS158×DOXS148×DO真空表DO-00DO-01DO-02DO-03快换工具夹爪类工具动作真空吸盘打磨类工具动作12345678123456781234567812345678123456781234567812341234567812345678123456781234567812345678123456781234123456781234567812345678123456781234567812345678abaaDI-04备用备用备用备用备用备用备用备用备用备用备用备用备用备用备用备用备用备用备用备用备用备用备用备用备用备用备用执行单元内置PLC工业机器人IO扩展模块总控单元远程IO模块工业机器人DSQC652IO板卡PROFINET/SIMATICS7INPROFINETOUTPROFINETDEVICENET已固连工业机器人DEVICENET已固连工业机器人附图4执行单元内部接线图116#料仓推出检测1#料仓推出检测2#料仓推出检测3#料仓推出检测4#料仓推出检测5#料仓推出检测中转端子OMRONE3Z-LS811#料仓产品检测CC2I040CC2I041OMRONE3Z-LS812#料仓产品检测CC2I042CC2I042OMRONE3Z-LS813#料仓产品检测CC2I043CC2I043OMRONE3Z-LS814#料仓产品检测CC2I044CC2I044OMRONE3Z-LS815#料仓产品检测CC2I045CC2I045OMRONE3Z-LS816#料仓产品检测CC2I046CC2I047亚德客CS1-M020CC3I050CC3I051CC3I051亚德客CS1-M020CC3I052CC3I052亚德客CS1-M020CC3I053CC3I053亚德客CS1-M020CC3I054CC3I054亚德客CS1-M020CC3I055CC3I055亚德客CS1-M020CC3I057备用备用备用备用NO.1FR11088×DI12345678NO.2FR11088×DICC3I05612345678总控单元远程IO模块INPROFINETOUTPROFINETCC4Q040CC4Q041CC4Q042CC4Q042CC4Q043CC4Q043CC4Q044CC4Q044CC4Q045CC4Q045CC4Q047NO.3FR21088×DOCC4Q046123456781#料仓指示灯红1#料仓指示灯绿2#料仓指示灯红2#料仓指示灯绿3#料仓指示灯红3#料仓指示灯绿备用备用CC5Q050CC5Q051CC5Q051CC5Q052CC5Q052CC5Q053CC5Q053CC5Q054CC5Q054CC5Q055CC5Q055CC5Q057NO.4FR21088×DOCC5Q056123456784#料仓指示灯红4#料仓指示灯绿5#料仓指示