第十六届山东省职业院校技能大赛中职组机电一体化设备组装与调试赛项任 务 二2023年 12 月 青岛物料智能加工分拣系统编程与调试工作目标：根据物料智能加工分拣系统运行的功能要求，完成PLC程序和工业机器人程 序的编写，制作人机交互界面，并完成生产线的联调，并填写安装与调试记录单。工作时间：3.5小时 注意事项：1.竞赛全程佩戴安全帽；2.设备上电前，必须请示现场裁判；3.竞赛结束前，做好本工位的清洁卫生及相关工具整理； 4.技术手册以压缩包格式存储在计算机D盘的根目录下。一、物料智能加工分拣系统概述物料智能加工分拣系统可根据客户要求，将物料外径、高度L进行加工分选包装。 可供加工分拣的物料有三种规格（用联轴器代替），其高度L外径分别为：20mm 30mm、25mm35mm和30mm42mm，对应的物料代码分别为MY、SC和DN。图1 物料智能加工分拣系统布局示意图物料智能加工分拣系统主要由料盘、输送分选单元、工业机器人、工具快换站、配送分 拣单元（含高度检测组件）、直角坐标机械手（含警示灯）、加工站和仓库组成，各单元及 模块的总体布局如图1所示。物料智能加工分拣系统由两套PLC、触摸屏系统进行控制，控制模式分为调试模式和生 产模式。主站PLC完成配送分拣单元和直角坐标机械手的交互控制；从站PLC完成料盘、输送 分选单元以及与工业机器人的交互控制。主、从站触摸屏和按钮指示灯模块实现相应单元的 监控。二、系统运行的功能要求（一）系统上电后的初始状态物料智能加工分拣系统上电后，各单元复位为初始状态。即料盘电机不转动；输送分选 单元传送带不运转，卡料斜槽松开，各推料气缸缩回；工业机器人各轴回到原点位置；配送 分拣单元传送带不运转，各推料气缸缩回；直角坐标机械手各轴回到原点位置；黄色和绿色 警示灯闪烁（1Hz）；主、从站旁边“按钮指示灯模块 ”的指示灯均熄灭；两台触摸屏均显 示如图2所示的登录界面。注：调试时，工业机器人和直角坐标机械手的手腕部应处于无手抓状态。（在调试过程中， 出现手抓跌落的情况属安全文明操作不规范）图2 系统登录界面 图3 登录报错界面系统默认账号为235A1 ，密码为“账号名 ”+“工位号 ”，例：工位号为“05 ”，则密 码为“235A105 ”，如果账号和登录密码匹配，系统进入下一界面；若不匹配，则弹出对话 框（对话框为黄底黑字），显示如图3所示“登录账号或密码错误！ ”，5秒后对话框自动消 失，登录账号和密码编辑框清空，可以重新输入账号密码。登录成功后进入的界面与主、从站PLC旁边各自的选择开关的状态有关。当选择开关接 通时，则主、从站触摸屏均进入“调试界面 ”；选择开关断开时，主站触摸屏进入“生产数 据设置界面 ”，从站触摸屏进入“过程数据监控界面 ”。（二）主站调试模式图4 主站调试界面1.配送分拣单元调试如图4所示的主站调试界面中，点击【配送分拣单元】键，该键由灰色变为黄色，表示 配送分拣单元进入调试状态，在调试状态下点击配送分拣单元中的【变频器功能设计】、【气 缸功能设计】和【高度检测】等键才有效。（1）变频器功能设计点击【变频器功能设计】键，该键由灰色变为黄色，然后选择配送分拣单元传送带运动 方向（DE的方向视为:正方向），通过点击【正转】或者【反转】、【20HZ】或者【30HZ】等键进行变频器功能设计，然后点击【启动】键进行调试。例如：点击【正转】、【20HZ】，然后点击【启动】键，则配送分拣单元传送带正向以20HZ频率运行5秒自动停止，且在运行时【正转】【20HZ】对应指示灯由灰色变绿色，停止时恢复为灰色。正转、反转分别和【20HZ】、 【30HZ】完成调试视为调试结束。调试结束时【变频器功能设计】键变为绿色。（2）气缸功能设计如图4所示的从站调试界面中，点击【气缸功能设计】键，该键由灰色变为黄色。按下 【出口1气缸】键，该气缸伸出，对应指示灯由灰色变绿色，松开【出口1气缸】键，该气缸 缩回，对应指示灯恢复为灰色。出口2气缸和出口3气缸的调试和出口1气缸调试相同。当出 口1气缸、出口2气缸和出口3气缸均完成调试时，【气缸功能设计】键由黄色变为绿色，气 缸调试结束。（3）高度检测点击【高度检测】键，该键由灰色变为黄色，随机在三种物料MY 、SC和DN中，选择 一种放到高度检测组件下方，点击【启动】键，进行物料高度检测。当显示出物料当前高度 检测值时，视为调试完成。此时【高度检测】键变为绿色。当【变频器功能设计】、【气缸功能设计】和【高度检测】键均为绿色时，【配送分拣 单元】键也变为绿色，表示该单元调试结束。2.直角坐标机械手调试图5 加工站物料位置示意图如图4所示的主站调试界面中，点击【直角坐标机械手】键，该键由灰色变为黄色，表 示直角坐标机械手进入调试状态。通过点击【C位置】或者【D位置】选择目标位置，在输 入框中输入物料存放位置（1或2），手动辅助将C位置或者D位置随机放入物料，点击【启 动】键，直角坐标机械手开始调试。例：点击【C位置】为目标位置，输入物料存放位置1（加工站中物料位置如图5所示）， 点击【启动】，则直角坐标机械手从原点位置换手爪运行到C位置抓取物料运行到位 置1存放物料放回手爪直角坐标机械手回到原点，调试结束。此时【直角坐标机械手】 键变为绿色。点击【下页】使主站触摸屏进入“生产数据设置界面 ”。（三）从站调试模式图6 从站调试界面1.输送分选单元调试如图6所示的从站调试界面中，点击【输送分选单元】键，该键由灰色变为黄色，表示 输送分选单元进入调试状态。当“A位置检测到物料、C位置检测到物料，卡料气缸、气缸1 、气缸2和气缸3等气缸伸 出到位、传送带正转或反转 ”时，相应指示灯由灰色变为绿色，反之恢复为灰色。在A位置随机放入一个物料，当A位置光电开关检测到物料3秒后传送带正向运行（AB 的方向视为:正方向），同时卡料气缸伸出，3秒后卡料气缸缩回，物料继续运行，当C位置 光电开关检测到物料时，传送带停止。3秒后传送带反转，将该物料送至与之匹配的气缸处 推出（传送带停止），该气缸伸出到位的动作保持3秒后气缸缩回，此时另外两个气缸同时 伸出，伸出到位保持3秒后缩回，输送分选单元调试完成，【输送分选单元】键由黄色变为 绿色，表示该单元调试结束。2.料盘调试点击【料盘调试】键，该键由灰色变为黄色，然后在料盘工作时间输入框中输入时间， 在点击【启动】键，则料盘开始工作，工作时间到自动停止。例：点击【料盘调试】键，该 键由灰色变为黄色，然后在料盘工作时间输入框中输入时间“3 ”，在点击【启动】键，则 料盘工作3秒后自动停止，调试结束。料盘工作时对应指示灯由灰色变绿色，料盘停止时料 盘工作指示灯恢复为灰色。调试结束后【料盘调试】键由黄色变为绿色，表示料盘调试结束。3.工业机器人调试图7 仓库物料位置示意图如图6所示的从站调试界面中，点击【工业机器人】键，该键由灰色变为黄色，表示工业机器人入调试状态。在E位置放入一个物料MY ，点击【物料MY】键，工业机器人从原点 位置运动到工具快换站换取MY手爪，手爪换取成功后，触摸屏中当前手爪显示框显示：“MY 手爪 ”，机器人运动到E位置抓取物料MY ，并将其存入到仓库中位置3（仓库物料位置如图 7所示），然后将手爪放回工具快换站中，触摸屏中当前手爪显示框清空，工业机器人回到 原点。按照物料MY的调试方式，依次调试完物料SC和物料DN ，当仓库物料位置3 、2 、1分 别存入物料MY、SC和DN时调试结束。【工业机器人】键由黄色变为绿色，表示工业机器人调 试结束。点击【下页】使从站触摸屏进入“过程数据监控界面 ”。（完成所有调试后，清空调试中使用的物料）（四）生产模式图8 生产数据设置界面 图9 数据报错1.生产数据设置在主站触摸屏如图8所示界面中设置相应数据，分别在代码MY 、SC 、DN的下方输入数 量，根据产品包装要求，每种代码物料的数量大于0 ，且不超过3 。并在出口栏输入1 、2 、3 中随机一个数，表示产品包装到相应的出口。如图8所示出口栏输入“3 ”，表示产品包装到 出口3 。数据设置完成后，点击【产品确认】键，若设置数据正确，则等待生产。若设置数 据不符合要求，则弹出对话框（对话框为黄底黑字），显示如图9所示“数据设置错误！ ”， 5秒后对话框自动消失，并清空所有数据，重新设置数据。2.生产质检过程图10 过程数据监控界面从站触摸屏如图10所示，对物料智能加工分拣系统进行过程数据监控。在生产数据设置界面点击【生产启动】键，系统开始工作。主、从站就绪指示灯由红色 变为绿色，表示主、从站进入工作状态，生产质检过程指示灯由灰色变绿色，安装在直角坐 标机械手上的绿色警示灯闪烁，闪烁频率2Hz ，表示系统正常工作。（1）启动生产后，料盘电机旋转，随机将一个物料从料盘送出（手动辅助完成），当 A位置光电开关检测到物料时，料盘停止运转，输送分选单元的传送带正转，同时B位置卡 料气缸伸出对物料代码进行识别，2秒后检测完毕，卡料气缸缩回。该物料不是产品所需，则按照物料代码MY 、SC 、DN ，分别送至气缸3 、2 、1推出， 传送带停止，重新启动供料。该物料是产品所需，则传送带将其送达C位置，传送带停止运行；C位置光电开关检 测到物料时，直角坐标机械手从原点出发换取手爪，运行到C位置抓取物料：若物料代码是MY ，则将其存放到加工站位置1进行3秒煅烧处理；若物料代码是SC ，则 将其存放到加工站位置2进行3秒煅烧处理；若物料代码是DN ，则将其存放到加工站位置3 进行3秒煅烧处理；煅烧处理后直角坐标机械手将物料搬运至D位置后，回到原点等待。（注：物料煅烧过程机械手应松开物料，在物料上方合适高度悬停）（2）D位置光电开关检测到物料时，配送分拣单元的传送带正转（注：配送分拣单元 传送带正转均为20HZ ，反转均为30HZ），将煅烧后的物料送至高度检测组件下方停止3秒 进行质量检测（采用高度模拟，误差2mm）。物料质量不合格，则将物料按照代码MY 、SC 、DN分别送至出口1 、2 、3推出，传 送带停止，重新启动供料。物料质量合格，则将其送至E位置，E位置光电开关检测到物料时，传送带停止运行，同时工业机器人从原点出发，根据物料代码换取相应的手爪，运行至E位置，将物料抓取到 仓库中进行存储，存储顺序按位置1-9的顺序进行。质量合格的物料入库后，在图10中相应 的代码“ 已入库量+1 ”。此时根据系统对比需求数据，决定是否启动料盘继续供料，重复上述过程，直至仓库已 存储量等于需求量。生产质检过程完成后，直角坐标机械手将手爪放回，回到原点待机，生 产质检过程指示灯由绿色变灰色。3.分拣包装过程分拣包装顺序为代码MY 、SC 、DN需求数量大的优先包装，若数量相同，则按照MYSCDN的顺进行包装，一种代码物料包装完成才能包装下一种代码物料，同一种代码物料优先抓取存储位置小的包装（仓库存储位置1-9）。例：如图8所示MY 、SC 、DN的数量分别为2 、3 、2 ，出 口3 ，则工业机器人搬运顺序3 个SC2个MY2个DN ，均送至出口3推出如图10所示（产品：SC SC SC MY MY DN DN）。生产质检过程完成