机电一体化国赛样卷Word文档下载推荐.docx
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三、竞赛工作任务
(一)加盖拧盖单元的设计、安装、接线、编程与调试。
1.任务描述
加盖拧单元见模型图1-1,由加盖机构、拧盖机构、主输送带、加盖定位装置、打完盖定位装置等组成。
功能过程:
瓶子被输送到加盖机构下,加盖定位机构将瓶子固定,加盖机构启动加盖流程,将盖子(白色或蓝色)加到瓶子上;
图1-1加盖拧盖单元实物模型图
2.完成加盖拧盖单元的电路设计
该单元用一台H2U-1616MR-XPPLC实现电气控制,请依据单元功能描述和PLCI/O功能分配表(见表1-2),在附页图09的图框中设计加盖机构、拧盖机构和传输带机构的电路图。
设计的电路应满足本单元功能要求,电气控制电路图图形符号和文字符号的使用应满足GB/T6988.1-2008《电气图形符》、GB/T4728.1-2005《电气简图用图形符号》、GB/T5465.2-1996《电气设备用图形符号》、GB/T7159-1987《电气技术中的文字符号制订通则》的要求。
3.完成加盖拧盖单元上的加盖机构、拧盖机构和输送带机构的部件安装
(1)加盖机构的安装图见附页图01和图02;
(2)拧盖机构的安装图见附页图03和图04;
(3)输送带机构的安装图见附页图05;
(4)加盖拧盖单元总装平面图见附页图06,按照图中的定位要求,在单元台面上完成各个机构的定位,并完成安装和调整;
(5)加盖拧盖单元上的加盖机构、拧盖机构和输送带机构的部件安装完成后的效果见附页图07。
4.完成加盖拧盖单元的气路连接及调整
加盖拧盖单元的气路连接图见附页图08,连接完后调整气路,确保各气缸运行顺畅和平稳。
5.完成加盖拧盖单元的电气接线
请依据加盖拧盖单元所设计的电路图进行电气接线。
(1)加盖拧盖单元线路连接示意图(图中虚线框中的各“执行机构”电气元件与“桌面接口线路板CN310”接线端子间的电气接线为参赛选手接线部分)
(2)加盖拧盖单元桌面接口板CN310(37针接口板)端子分配表
表1-1
接口板CN310地址
线号
功能描述
XT3-0
X00
瓶盖料筒检测传感器
XT3-1
X01
加盖位检测传感器
XT3-2
X02
拧盖位检测传感器
XT3-3
X03
加盖伸缩气缸前限
XT3-4
X04
加盖伸缩气缸后限
XT3-5
X05
加盖升降气缸上限
XT3-6
X06
加盖升降气缸下限
XT3-7
X07
加盖定位气缸后限
XT3-12
X14
拧盖升降气缸上限
XT3-13
X15
拧盖定位气缸后限
XT2-0
Y00
加盖拧盖皮带启停
XT2-1
Y01
拧盖电机启停
XT2-2
Y02
加盖伸缩气缸电磁阀
XT2-3
Y03
加盖升降气缸电磁阀
XT2-4
Y04
加盖定位气缸电磁阀
XT2-5
Y05
拧盖升降气缸电磁阀
XT2-6
Y06
拧盖定位气缸电磁阀
XT1\XT4
PS13+(+24V)
24V电源正极
XT5
PS13-(0V)
24V电源负极
(3)PLCI/O功能分配表
表1-2
序号
名称
1
X0
瓶盖料筒感应到瓶盖,X0闭合
2
X1
加盖位传感器感应到物料,X1闭合
3
X2
拧盖位传感器感应到物料,X2闭合
5
X4
加盖伸缩气缸缩回后限位感应,X4闭合
6
X5
加盖升降气缸上限位感应,X5闭合
7
X6
加盖升降气缸下限位感应,X6闭合
8
X7
加盖定位气缸后限位感应,X7闭合
9
X10
按下启动按钮,X10闭合
10
X11
按下停止按钮,X11闭合
11
X12
按下复位按钮,X12闭合
12
X13
按下联机按钮,X13闭合
13
拧盖升降气缸上限位感应,X14闭合
14
拧盖定位气缸后限位感应,X15闭合
15
Y0
Y0闭合,加盖拧盖皮带运行
16
Y1
Y1闭合,拧盖电机运行
17
Y2
Y2闭合,加盖伸缩气缸伸出
18
Y3
Y3闭合,加盖升降气缸下降
19
Y4
Y4闭合,加盖定位气缸伸出
20
Y5
Y5闭合,拧盖升降气缸下降
21
Y6
Y6闭合,拧盖定位气缸伸出
22
Y10
Y10闭合,启动指示灯亮
23
Y11
Y11闭合,停止指示灯亮
24
Y12
Y12闭合,复位指示灯亮
6.编写加盖拧盖单元的PLC程序,控制要求如下:
初始状态:
主输送带停止、加盖定位气缸缩回、加盖伸缩气缸缩回、加盖升降气缸缩回、拧盖定位气缸缩回、拧盖电机停、拧盖升降气缸缩回。
单元复位控制:
(1)上电,设备任一部件不在初始位置,系统自动复位;
(2)或者系统处于停止状态下,按下复位按钮系统自动复位。
其它运行状态下按此按钮无效;
(3)复位灯(黄色灯,下同)闪亮显示;
(4)停止(红色灯,下同)灯灭;
(5)启动(绿色灯,下同)灯灭;
(6)所有部件回到初始位置;
(7)复位灯(黄色灯)常亮,系统进入就绪状态。
单元启动控制:
(1)系统在就绪状态按启动按钮,单元进入运行状态,而停止状态下按此按钮无效;
(2)启动指示灯亮;
(3)复位指示灯灭;
(4)输送皮带启动运行;
(5)手动将无盖物料瓶放置到该单元起始端;
(6)当瓶子运行到加盖工位下方时,输送皮带停止;
(7)加盖定位气缸推出,将瓶子准确固定;
(8)如果加盖机构内无瓶盖,加盖机构不动作;
①红色指示灯闪亮;
②手动将盖子放入后,红色指示灯灭;
③加盖机构开始运行,继续第9步动作;
(9)如果加盖机构有瓶盖,加盖伸缩气缸推出,将瓶盖推到落料口;
(10)加盖升降气缸伸出,将瓶盖压下;
(11)瓶盖准确落在瓶子上,无偏斜;
(12)加盖伸缩气缸缩回;
(13)加盖升降气缸缩回;
(14)加盖定位气缸缩回;
(15)输送皮带启动;
(16)瓶子运行到拧盖机构下方,输送皮带停止;
(17)拧盖定位气缸推出,将瓶子准确固定;
(18)拧盖电机开始旋转;
(19)拧盖升降气缸下降;
(20)瓶盖完全被拧紧;
(21)拧盖电机停止运行;
(22)拧盖升降气缸缩回;
(23)输送皮带启动;
(24)当瓶子输送到皮带末端后,人工拿走瓶子。
重复第4到24步,直到4个瓶子与4个瓶盖用完为止,每次循环内,任何一步动作失误,该步都不得分。
单元停止控制:
(1)系统在运行状态按停止按钮,单元进入停止状态,而就绪状态下按此按钮无效;
(2)停止指示灯亮;
(3)运行指示灯灭。
(二)颗粒上料单元的编程与调试
1.任务描述
颗粒上料单元执行机构由上料输送带、主输送带、料筒A、料筒B、填装定位机构、填装机构、循环选料机构等机构组成,控制PLC型号为H2U-3624MR-XP,循环选料机构皮带由三菱变频器D720带动的三相电机驱动,上料输送带和主输送带由24V直流电机驱动。
设备模型如图2-1所示,PLC技术参数详见《汇川H2U系列PLC编程手册》,变频器技术参数详见《三菱D700系列变频器》技术手册。
本单元机械安装与电气接线已经完成,请根据设备运行功能、设备IO分配(表2-1),完成本单元PLC编程。
根据变频器参数要求(表2-1)完成变频器参数。
2.设备运行功能
初始位置:
上料输送带停止,主输送带停止,推料气缸A缩回,推料气缸B缩回,填装定位气缸缩回,填装机构处于物料吸取位置上方。
气源二联件压力表调节到0.5MPa。
上输送带上人工放置6个空瓶,间距小于10mm,A料筒内放置20颗白色物料,B料筒内放置5颗粒蓝色。
运行过程:
(1)上电,系统处于“停止”状态下。
“停止”指示灯亮,“启动”和“复位”指示灯灭。
(2)在“停止”状态下,按下“复位”按钮,该单元复位,复位过程中,“复位”指示灯闪亮,所有机构回到初始位置,复位完成。
“复位”指示灯常亮,“启动”和“停止”指示灯灭。
“运行”或“复位”状态下,按“启动”按钮无效。
(3)在“复位”状态下,按下“启动”按钮,单元启动,“启动”指示灯亮,“停止”和“复位”指示灯灭。
(4)同A料筒内的物料推出9颗白色物料,B料推出2颗蓝色物料。
(5)循环选料皮带启动高速运行,变频器以50HZ频率输出。
(6)当循环选料机构检测到白色物料通过颜色检测传感器时,变频器反转,并以20HZ频率输出,如果超过10秒钟,仍没有检测到白色物料通过,则重新开始第(4)步。
(7)当白色物料到达取料位后,皮带停止。
(8)填装机构下降。
(9)吸盘打开,吸住物料。
(10)填装机构上升。
(11)填装机构转向装料位。
(12)在第(4)步开始的同时,上料输送皮带以小于20cm的间隔,逐个将空瓶输送到主输送带;
(13)当空瓶到达填装位后,填装定位气缸伸出,将空瓶固定,主输送带停止。
(14)当第(11)步和第(13)都完成后,填装机构下降。
(15)填装机构下降到吸盘填装限位开关感应到位后,吸盘关闭,物料顺利放入瓶子,无任何碰撞现象。
(16)填装机构上升。
(17)填装机构转向取料位。
(18)当瓶子装满3颗物料后,进入第(17)步。
否则重新开始第(3)步。
(19)填装定位气缸缩回。
(20)主输送带启动,将瓶子输送到下一工位。
(21)循环进入第(4)步。
(22)在任何启动运行状态下,按下“停止”按钮,该单元停止工作,“停止”指示灯亮,“启动”和“复位”指示灯灭。
3.颗粒上料单元实物模型图
4.颗粒上料单元IO分配表
表2-1颗粒上料单元IO分配表
备注
上料传感器感应到物料,X0闭合
颗粒填装位感应到物料,X1闭合
检测到颜色A物料,X2闭合
4
X3
检测到颜色B物料,X3闭合
检测到料筒A有物料,X4闭合
检测到料筒B有物料,X5闭合
输送带取料位检测到物料,X6闭合
填装定位气缸后限位感应,X7闭合
填装升降气缸上限位感应,X14闭合
填装升降气缸下限位感应,X15闭合
X20
吸盘填装限位感应,X20闭合
X21
推料气缸A前限感应,X21闭合
X22
推料气缸B前限感应,X22闭合
X23
填装旋转气缸左限感应,X23闭合
X24
填装旋转气缸右限感应,X24闭合
Y0闭合上料皮带运行
Y1闭合主皮带运行
Y2闭合填装旋转气缸旋转
Y3闭合填装升降气缸下降
Y4闭合取料吸盘拾取
25
Y5闭合定位气缸伸出
26
Y6闭合推料气缸A推料
27
Y7
Y7闭合推料气缸B推料
28
Y10闭合启动指示灯亮
29
Y11闭合停止指示灯亮
30
Y12闭合复位指示灯亮
31
Y23
Y23闭合变频电机正传
32
Y24
Y24闭合变频电机反转
33
Y25
Y25闭合变频电机高速档
34
Y26
Y26闭合变频电机中速档
35
Y27
Y27闭合变频电机低速档
5.变频器参数设置要求
表2-2变频器参数设置要求表
功能
设定值
备注
外部/PU组合模式
外部模式
变频器输出频率上限值
50HZ
变频器输出频率下限值
10HZ
变频电机高速
变频电机中速
30HZ
变频电机低速
20HZ
加速时间
0.5s
减速时间
(三)机器人搬运单元工业机器人的点位示教
本单元机器人使用的是ABB的IRB120机器人,单元效果图如图3-5所示,控制PLC为H2U-3232MT。
该单元安装、PLC及机器人的编程与调试已经完成,由于机器人更换电池,其点程序和数据丢失,现程序已经被下载到机器人当中并进行了部分数据恢复,现仍差机器人各运行点位灵气和系统IO未恢复,你需要根据表3-1对该机器人系统IO进行配置,并根据工业机器人运行功能要求(第2点)和表3-2点位功能表对机器人进行示教,使机器人能够完成瓶子搬运功能、盒盖搬运与旋转功能和标签吸取与贴放过程(如图3-1所示意),要求机器人能够顺畅运行,无任何机器人本体及夹具与其它机构碰撞现象。
图3-1包装过程示意图
2.工业机器人运行功能要求
(1)该单元在单机状态,机器人切换到自动运行状态,按“复位”按钮,单元复位,机器人回到安全原点pHome,pHome点状态要求:
夹具吸盘垂直朝上,夹爪朝下。
(2)第一次按“启动”按钮,机器人单元物料盒底推出来包装工作台,机器人开始自动执行瓶子搬运功能,其运行轨迹如图3-2。
(3)第二次按“启动”按钮,机器人开始自动执行盒盖搬运功能,其运行轨迹如图3-3。
(4)第三次按“启动”按钮,机器人开始自动执行标签搬运功能,其运行轨迹如图3-4。
2.需要配置的系统IO
表3-1机器人系统IO
机器人IO
系统IO
注释
DI1
Stop
机器人程序停止运行
DI3
MotorsOn
机器人电机上电
DI4
StartAtMain
从机器人主程序启动(机器人正在运行,此功能无效)
DI5
ResetExecutionError
机器人报警复位
DI6
MotorsOff
机器人电机下电
DO1
AutoOn
机器人处于自动模式
D03
EmergencyStop
机器人急停中
D04
ExecutionError
机器人报警
D05
MotorOn
机器人电机上电(机器人未同步,此信号闪烁)
DO6
CycleOn
机器人程序正在运行中
3.需要示教的点位
表3-2点位功能详细表
点位名称
pHome
机器人安全原点,搬运完成后机器人等待点
pQ1
机器人去取瓶位过程中转点
pQ2
机器人去放瓶位过程中转点
pPickQ1
机器人取瓶位置点,处于检测分拣单元的主输送带末端。
pPlaceBaseQ1
放瓶子位置基准点,物料盒位置1,图5-1所示。
pQ4
去往取盒盖位置中转点
pPickLid
取盒盖位置,处于盒盖工位处
pCoverLid
放盒盖位置,处于包装工位处
pWiteLabel
取白色标签位置基准点,标签工作台白色标签区域1号位置,如图5-3所示
pBlackLabel
取黑色标签位置基准点,标签工作台黑色标签区域1号位置,如图5-3所示
pPasteLabel
放标签位置基准点,包装工位包装盒1号位置
4.机器人单元实物模型图
(四)智能存储单元的故障排除与设备调试
本单元为智能存储单元,控制PLC型号为H2U-2416MT,堆垛机构由旋转轴和垂直升降轴两轴伺服驱动,伺服驱动器为三菱MR-JE-10A,电机HF-KN-13J-S100,其技术参数详细参考技术手册《三菱MR-JE系列》,该设备刚安装完成,存在故障,现需要你来完成该设备故障查找与排除。
并对设备进行调试,使其运行顺畅。
设备效果图如图4-1所示。
设备相关图纸资料如下:
设备电气布局图见附页图10和图11。
设备电气原理图见附页图12到图20。
设备接线图见图21到图24。
设备气路原理见图25。
2.设备排除故障后,完整的单机自动运行功能如下:
垛机旋转轴处于旋转原点传感器位置,垂直轴处于升降原点传感器位置,垛机伸缩气缸处理缩回状态,真空吸盘关闭状态。
自动运行:
(2)“停止”状态下,按下“复位”按钮,该单元复位,复位过程中,“复位”指示灯闪亮,所有机构回到初始位置,复位完成。
(3)“复位”状态下,按“启动”按钮,单元启动,“启动”指示灯亮,“停止”和“复位”指示灯灭。
“停止”或“运行”状态下,按“启动”按钮无效。
(4)将物料盒放置到工业机器人单元的包装工作台上,垛机启动运行,运行到包装工作台位置。
(5)垛机伸缩气缸伸出。
(6)真空吸盘打开,吸住包装盒。
(7)垛机伸缩气缸缩回,将包装盒完全托到垛机托盘上,包装盒与包装工作台无任何接触。
(8)垛机旋转回到1号仓储位,垛机旋转过程中,包装盒不允许与包装工作台或仓储框架发生任何摩擦或碰撞。
(9)如果当前仓位有包装盒存在,着垛机不动。
手动拿走包装盒,进入第(10步)。
(10)如果当前他位空,则垛机伸缩气缸伸出,将包装盒推入到当前仓位,入仓过程中,包装盒不允许与仓库框架发生碰撞或顶住现象。
(11)垛机伸缩气缸缩回。
(12)垛机回到原点位置。
(13)再放一个包装盒到机器人单元的包装工作台上,本单元将重复第(4)到第(12)步,物料盒将依次按顺序被送往1到6号仓位中空的他们中。
(14)在任何启动运行状态下,按下“停止”按钮,该单元停止工作,“停止”指示灯亮,“启动”和“复位”指示灯灭。
2.答题要求
请根据任务给定的设备运行功能、图纸资料认真查找、排除故障,并在《故障排查答卷纸的故障排查表上认真记录故障点与故障现象,写出故障原因和解决思路,如果排查表上行数不足,可自行追加表格行来填写。
选手可以放弃排查故障,但是放弃故障排查,裁判与技术保障人员不帮助恢复设备。
(五)机电一体化设备系统编程与优化
所有单元单机工作调试完成后,主站单元联机通讯信号已经编程完成,你现在需要完善颗粒上料单元和加盖拧盖单元程序,增加系统联机程序,并完成调试,具体要求如下:
(1)完善优化颗粒上料单元程序,增加与主站通讯编程,联机信号编程,触摸屏监控信号编程。
(2)完善优化加盖拧盖单元程序,增加与主站通讯编程,联机信号编程,触摸屏监控信号编程。
(3)触摸屏画面组态与编程,完成触摸屏总控制画面、颗粒上料单元监控画面、加盖拧盖单元监控画面和检测分拣单元画面。
(4)完善颗粒上料单元,在触摸屏上增加填装颗粒数量和颜色选择功能:
在触摸屏上颗粒填装总数量可输入3或4,白色料块数量可以输入2或3,颗粒上料单元填装颗粒时按输入要求填装,同时触摸屏上实时显示填装数量。
2.网络结构
以智能存储单元PLC为主站,触摸屏连接到主站PLC上,构成如图5-1,
3.通讯地址设置
表5-1系统通讯地址表
站名
主站(读)←从站(写)
主站(写)→从站(读)
所有站
M1004
联机启动
M1001
联机停止
M1002
联机复位
M1003
联机手动
颗粒上料单元
D10
D1
M828
吸盘填装限位
M848
上料皮带电机启停
M829
推料气缸A前限
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