2021中職組機(jī)電一體化賽題任務(wù)二 機(jī)電一體化設(shè)備組裝與調(diào)試賽項(xiàng)

2021年山東省職業(yè)院校技能大賽

中職組

機(jī)電一體化設(shè)備組裝與調(diào)試賽項(xiàng)

任

務(wù)

二

2021年12月濰坊

試劑智能配送系統(tǒng)編程與調(diào)試

工作目標(biāo)：

1.請根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的接線及相應(yīng)規(guī)范，完善電氣工程圖。

2.根據(jù)試劑智能配送系統(tǒng)運(yùn)行的功能要求，完成PLC、工業(yè)機(jī)器

人程序的編寫，制作人機(jī)交互界面，并完成試劑智能配送系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)。

3.填寫安裝與調(diào)試記錄單。

工作時(shí)間：

3.5小時(shí)

注意事項(xiàng)：

1.設(shè)備調(diào)試過程中必須佩戴安全帽；

2.設(shè)備上電前，必須請示現(xiàn)場裁判；

3.競賽結(jié)束前，做好本工位的清潔衛(wèi)生及相關(guān)工具整理；

4.工程文件下載方法：雙擊電腦桌面上的“亞龍YL-SWH09D型

iMes競賽客戶端”圖標(biāo)，打開軟件，軟件界面左下角的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)顯

示為“已連接”，則表示該軟件已經(jīng)與現(xiàn)場服務(wù)器連接。

點(diǎn)擊界面下方的【下載文件】按鈕，開始下載，如果文件下載狀

態(tài)欄顯示“下載完畢”，則相關(guān)工程文件以壓縮包格式存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)

D盤的根目錄下。

1

一、完善電氣工程圖

在賽場服務(wù)器下載的壓縮包中，有試劑智能配送系統(tǒng)的電氣工程

圖，單該圖尚未完善，請打開電氣工程圖文件，在首頁填寫工位號(hào)和

日期；從第3頁開始至最后一頁，根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的接線，按照電氣安

裝規(guī)范，將虛線框內(nèi)的電氣符號(hào)及接線補(bǔ)充完整，完成后刪除該虛線

框。

電氣工程圖的提交：將完成后的電氣工程圖以PDF格式導(dǎo)出，并

保存在D盤根目錄下，名為工位號(hào)加A的文件夾中（選手自建該文件

夾），如03號(hào)工位，文件夾名為“03A”。

二、試劑智能配送系統(tǒng)概述

試劑智能配送系統(tǒng)可根據(jù)訂單的要求將聯(lián)軸器模擬的試劑按外

徑Φ、高度L進(jìn)行分選包裝?？晒┓诌x的試劑有三種規(guī)格，其高度L

×外徑Φ分別為：30mm×20mm（1人試劑）、35mm×25mm（5人試劑）

和42mm×30mm（10人試劑），對應(yīng)的產(chǎn)品代碼分別為2201、2205和

2210。1人試劑價(jià)格為60元/人，5人試劑價(jià)格為40元/人（1劑為

200元），10人試劑價(jià)格為30元/人（1劑為300元）。

圖1試劑智能配送系統(tǒng)布局示意圖

試劑智能配送系統(tǒng)主要立體倉庫、輸送單元1、工業(yè)機(jī)器人（含

2

工具快換站）、輸送單元2、直角坐標(biāo)機(jī)械手（含警示燈）、中轉(zhuǎn)平臺(tái)

（消毒平臺(tái)）組成，各單元及模塊的總體布局如圖1所示。

整條試劑智能配送系統(tǒng)由兩套PLC、觸摸屏系統(tǒng)進(jìn)行控制，控制

模式分為調(diào)試模式和訂單生產(chǎn)模式。

在調(diào)試模式下，主站PLC負(fù)責(zé)立體倉庫、輸送單元2、工業(yè)機(jī)器

人（含工具快換站）的交互控制；從站PLC完成輸送單元1和直角坐

標(biāo)機(jī)械手的交互控制。主、從站觸摸屏和按鈕指示燈模塊實(shí)現(xiàn)相應(yīng)單

元的監(jiān)控。

請選手編寫PLC及觸摸屏程序，使試劑智能配送系統(tǒng)能按功能要

求正常運(yùn)行。

三、試劑智能配送系統(tǒng)運(yùn)行的功能要求

（一）試劑智能配送系統(tǒng)上電后的初始狀態(tài)

試劑智能配送系統(tǒng)上電后，各單元復(fù)位為初始狀態(tài)。即輸送單元

2傳送帶不運(yùn)轉(zhuǎn)，卡料斜槽松開，各推料氣缸縮回；工業(yè)機(jī)器人各軸

回到原點(diǎn)位置；輸送單元1傳送帶不運(yùn)轉(zhuǎn)，各推料氣缸縮回；直角坐

標(biāo)機(jī)械手各軸回到原點(diǎn)位置；黃色和綠色警示燈閃爍（1Hz）；主、從

站旁邊“按鈕指示燈模塊”的指示燈均熄滅；兩臺(tái)觸摸屏均顯示如圖

2所示的登錄界面。

注：調(diào)試時(shí)，工業(yè)機(jī)器人和直角坐標(biāo)機(jī)械手的手腕部應(yīng)處于無手抓狀態(tài)。（在

調(diào)試過程中，出現(xiàn)手抓跌落的情況屬安全文明操作不規(guī)范）

3

圖2系統(tǒng)登錄界面

系統(tǒng)界面如圖所示，工作人員1密碼為“235”，工作人員2

密碼為“235A”，如果服務(wù)種類和登錄密碼匹配，則系統(tǒng)進(jìn)入下一界

面；若不匹配，則彈出對話框，顯示“密碼錯(cuò)誤！”，4秒后對話框

消失，登錄密碼編輯框清空。

登錄成功后進(jìn)入的界面與主站PLC旁邊的選擇開關(guān)狀態(tài)有關(guān)。當(dāng)

選擇開關(guān)接通時(shí)，則主、從站觸摸屏均進(jìn)入“調(diào)試界面”；選擇開關(guān)

斷開時(shí)，主站觸摸屏進(jìn)入“庫存設(shè)置”界面，從站觸摸屏進(jìn)入“生產(chǎn)

過程與數(shù)據(jù)監(jiān)控”界面。改變選擇開關(guān)的狀態(tài)，主、從站觸摸屏則可

在各自的界面之間切換。

（二）調(diào)試模式

1.主站調(diào)試

主站調(diào)試界面如圖3所示，主從站通信成功，觸摸屏中“主站準(zhǔn)

備就緒”“從站準(zhǔn)備就緒”指示燈默認(rèn)為黃色，如果通信不成功，指

示燈為綠色。按下【調(diào)試單元選擇】按鈕，指示燈中顯示“主站調(diào)試”，

選擇“工業(yè)機(jī)器人調(diào)試”按鈕轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色，該狀態(tài)表示可對工業(yè)機(jī)器

人進(jìn)行調(diào)試。選擇“輸送單元2調(diào)試”按鈕轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色，該狀態(tài)表示

可對輸送單元2進(jìn)行調(diào)試。選擇調(diào)試對象后，信息顯示區(qū)才能出現(xiàn)調(diào)

試對象，否則信息顯示區(qū)為空白區(qū)域。

4

圖3主站調(diào)試界面

（1）工業(yè)機(jī)器人調(diào)試

工業(yè)機(jī)器人調(diào)試的主要目的是測試工業(yè)機(jī)器人是否能準(zhǔn)確完成試

劑的搬運(yùn)。調(diào)試過程中需要完成2次試劑搬運(yùn)，約定待搬運(yùn)試劑的存

放地點(diǎn)和搬運(yùn)目的地如下：產(chǎn)品代碼為2210的

試劑的存放地點(diǎn)分別為立體倉庫的5、6、7、8

號(hào)位置；產(chǎn)品代碼為2205的試劑的存放地點(diǎn)分

別為立體倉庫的3、4、9、10號(hào)位置；產(chǎn)品代碼

為2201的試劑的存放地點(diǎn)分別為立體倉庫的1、

2、11、12號(hào)位置，搬運(yùn)的目的地在輸送單元2傳送帶的位置N。當(dāng)

調(diào)試單元選擇的調(diào)試對象為“工業(yè)機(jī)器人調(diào)試”時(shí)，觸摸屏界面信息

顯示區(qū)才能夠看到3個(gè)按鈕。工業(yè)機(jī)器人在搬運(yùn)試劑前，首先應(yīng)在觸

摸屏上選擇抓取位置，3個(gè)選擇按鈕為三選一的關(guān)系，當(dāng)某個(gè)按鈕被

按下時(shí)，該按鈕顯示為綠色，其余兩個(gè)按鈕顯示為原色。當(dāng)按下選中

的按鈕，工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到工具快換站上方，拾取對應(yīng)的手抓，然后

將該試劑從存放地搬運(yùn)至目的地，搬運(yùn)完成后，工業(yè)機(jī)器人將手抓放

回到工具快換站，機(jī)器人回到初始位置等待，試劑搬運(yùn)過程結(jié)束，觸

摸屏上的抓取位置選擇按鈕恢復(fù)為原色。如果選擇夾具抓取，工業(yè)機(jī)

器人到快換站將手抓抓取，回原點(diǎn)等待3秒鐘后，將手爪放回原位，

5

機(jī)器人回到初始位置等待，對應(yīng)的指示燈恢復(fù)為原色。

（2）輸送單元2調(diào)試

當(dāng)按下主站“輸送單元2調(diào)試”按鈕，觸摸屏界面信息顯示區(qū)才

能夠看到6個(gè)按鈕。按下氣缸操作按鈕，按鍵變成綠色，對應(yīng)的氣缸

伸出，停留2秒后，氣缸縮回，對應(yīng)的按鈕恢復(fù)為原色。按下輸送單

元正轉(zhuǎn)按鈕，按鍵變成綠色，輸送單元2的傳送帶正向運(yùn)轉(zhuǎn)，可將試

劑由傳送帶N端向F端方向傳送，該功能為點(diǎn)動(dòng)控制。按下輸送單元

反轉(zhuǎn)按鈕，按鍵變成綠色，輸送單元2的傳送帶反向運(yùn)轉(zhuǎn)，可將試劑

由傳送帶F端向N端方向傳送，該功能為點(diǎn)動(dòng)控制。全部部件調(diào)試完

成后恢復(fù)為初始狀態(tài)?？芍貜?fù)調(diào)試。

2.從站調(diào)試

圖4從站調(diào)試界面

按下【調(diào)試單元選擇】按鈕，指示燈中顯示“從站調(diào)試”，選擇

“直角機(jī)器人調(diào)試”按鈕轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色，該狀態(tài)表示可對直角坐標(biāo)機(jī)器

人進(jìn)行調(diào)試。選擇“輸送單元1調(diào)試”按鈕轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色，該狀態(tài)表示

可對直角坐標(biāo)機(jī)器人進(jìn)行調(diào)試。選擇調(diào)試對象后，信息顯示區(qū)才能出

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現(xiàn)調(diào)試對象，否則信息顯示區(qū)為空白區(qū)域。

（1）輸送單元1調(diào)試

當(dāng)按下主站“輸送單元1調(diào)試”按鈕，觸摸屏界面信息顯示區(qū)才

能夠看到5個(gè)按鈕。按下氣缸操作按鈕，按鍵變成綠色，對應(yīng)的氣缸

伸出，停留2秒后，氣缸縮回，對應(yīng)的按鈕恢復(fù)為原色。按下輸送單

元正轉(zhuǎn)按鈕，按鍵變成綠色，輸送單元1的傳送帶正向運(yùn)轉(zhuǎn)，可將試

劑由傳送帶E端向A端方向傳送，該功能為點(diǎn)動(dòng)控制。按下輸送單元

反轉(zhuǎn)按鈕，按鍵變成綠色，輸送單元2的傳送帶反向運(yùn)轉(zhuǎn)，可將試劑

由傳送帶A端向E端方向傳送，該功能為點(diǎn)動(dòng)控制。全部部件調(diào)試完

成后恢復(fù)為初始狀態(tài)?？芍貜?fù)調(diào)試。

（2）直角坐標(biāo)機(jī)器人調(diào)試

直角坐標(biāo)機(jī)器人調(diào)試的主要目的確定機(jī)械手從中轉(zhuǎn)平臺(tái)和輸送

機(jī)構(gòu)抓取試劑的準(zhǔn)確性。

直角坐標(biāo)機(jī)器人在搬運(yùn)試劑前，首先應(yīng)在觸摸屏上選擇抓取位

置，3個(gè)選擇按鈕為三選一的關(guān)系，當(dāng)某個(gè)按鈕被按下時(shí)，該按鈕顯

示為綠色，其余兩個(gè)按鈕顯示為原色。當(dāng)按下選中的按鈕，直角坐標(biāo)

機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到工具快換站上方，拾取對應(yīng)的手抓，然后將該試劑從存

放地搬運(yùn)至目的地，（機(jī)械手將輸送單元2左端的試劑搬運(yùn)至中轉(zhuǎn)平

臺(tái)1號(hào)位置，將輸送單元1右端的試劑搬運(yùn)至中轉(zhuǎn)平臺(tái)2號(hào)位置）搬

運(yùn)完成后，直角坐標(biāo)機(jī)器人將手抓放回到工具快換站，機(jī)器人回到初

始位置等待，試劑搬運(yùn)過程結(jié)束，觸摸屏上的抓取位置選擇按鈕恢復(fù)

為原色。如果選擇夾具抓取，直角坐標(biāo)機(jī)器人到快換站將手抓抓取，

回原點(diǎn)等待3秒鐘后，將手爪放回原位，機(jī)器人回到初始位置等待，

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對應(yīng)的指示燈恢復(fù)為原色。當(dāng)所有部件全部調(diào)試完成后，信息顯示區(qū)

顯示“調(diào)試完成，設(shè)備正常！”

3.庫存設(shè)置

完成調(diào)試后，按下進(jìn)入庫存設(shè)置界面圖5，由管理員設(shè)定某位置

存有試劑（比賽時(shí)由裁判指定設(shè)置數(shù)據(jù)），領(lǐng)取時(shí)依照位置編號(hào)由小

到大的順序領(lǐng)取。例如：下圖中黃色按鈕位置顯示存有試劑，藍(lán)色位

置庫存為空。試劑存儲(chǔ)位置，手工輸入。當(dāng)管理員需要設(shè)定試劑位置

時(shí)，只需要按下位置標(biāo)號(hào)旁邊的按鈕，按鈕變?yōu)辄S色則代表此位置有

存試劑，下圖中位置2、3、5、10、11、12存有試劑。每次設(shè)定時(shí)最

多設(shè)置8個(gè)位置。

圖5庫存設(shè)置界面

管理員設(shè)置完成后，按下進(jìn)入訂單按鈕，主站觸摸屏進(jìn)入訂單設(shè)

置界面。

（三）訂單生產(chǎn)模式

1.訂單設(shè)置與總控

當(dāng)主站進(jìn)入訂單生產(chǎn)模式時(shí)，主站觸摸屏顯示如圖6所示的訂單

設(shè)置與總控界面。界面右上角的“從站狀態(tài)”指示燈顯示從站就緒的

狀態(tài)。即：從站沒有進(jìn)入訂單生產(chǎn)模式，該指示燈為綠色；從站進(jìn)入

訂單生產(chǎn)模式，則該指示燈為黃色。

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圖6訂單設(shè)置與總控界面

在訂單設(shè)置表格中，可設(shè)置兩個(gè)訂單，訂單編號(hào)為1001和1002，

訂單編號(hào)不可重復(fù)。訂單設(shè)置中使用人數(shù)和經(jīng)費(fèi)預(yù)算只能選擇一項(xiàng)。

輸入使用人數(shù)后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算需要的試劑，以最經(jīng)濟(jì)的配置運(yùn)送到

領(lǐng)取位置，預(yù)定時(shí)間天數(shù)越小，優(yōu)先配送。如上圖為例：訂單1001

輸入使用人數(shù)為24人，最經(jīng)濟(jì)的配置為2份10人試劑（300*2=600

元）和1份5人試劑（200元）。經(jīng)過系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算試劑組合后，按

試劑規(guī)格配送2份2210型號(hào)試劑和一份2205型號(hào)試劑送到B口。（多

人試劑可以檢測小于等于標(biāo)準(zhǔn)人數(shù)，10人試劑可以檢測1-10人，5

人試劑可以檢測1-5人）。訂單預(yù)定時(shí)間為1天，領(lǐng)取口為B口，客

戶序號(hào)為006。訂單1002錄入的是預(yù)算經(jīng)費(fèi)360元，經(jīng)過系統(tǒng)計(jì)算

出性價(jià)比最優(yōu)方案，能夠購買的試劑供最多人使用，按試劑規(guī)格提供

1份10人試劑和1份單人試劑。配送到相應(yīng)的領(lǐng)取口。由于訂單1002

預(yù)定時(shí)間為2天，1001訂單預(yù)定時(shí)間為1天，優(yōu)先配送1001訂單。

訂單輸入完成后，按下訂單確認(rèn)，提示信息欄會(huì)顯示對應(yīng)信息。如果

使用人數(shù)和預(yù)算經(jīng)費(fèi)同時(shí)輸入，則不能按下訂單確認(rèn)鍵。當(dāng)預(yù)算經(jīng)費(fèi)

不能夠購買單人試劑，則系統(tǒng)提示信息會(huì)提醒客戶余額不足。具體顯

示如下圖。

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訂單設(shè)置完畢后，單擊【訂單確認(rèn)】按鈕。若訂單編號(hào)、產(chǎn)品數(shù)

量不符合規(guī)則，則在訂單下方的系統(tǒng)信息區(qū)域顯示提示信息，錯(cuò)誤訂

單不會(huì)生產(chǎn)。如果無誤，則不顯示任何信息。按下啟動(dòng)生產(chǎn)按鈕，進(jìn)

入生產(chǎn)界面。

2.生產(chǎn)過程與數(shù)據(jù)監(jiān)控

啟動(dòng)生產(chǎn)前，直角坐標(biāo)機(jī)械手的手抓有托盤手抓和通用試劑手抓

兩種；機(jī)器人手抓快換站中已經(jīng)配置好適用于抓取不同規(guī)格試劑的手

抓，共三種。前述手抓的安裝位置請參賽選手自定。

從站觸摸屏的“生產(chǎn)與數(shù)據(jù)監(jiān)控”界面如圖7所示，主從站狀態(tài)

指示燈顯示主從站就緒的狀態(tài)，如果沒有進(jìn)入訂單生產(chǎn)模式，該指示

燈為綠色；若切換到訂單生產(chǎn)模式，則該指示燈為黃色。

(a)主站屏幕(b)從站屏幕

圖7生產(chǎn)過程與數(shù)據(jù)監(jiān)控界面

試劑智能配送系統(tǒng)的生產(chǎn)過程分為入庫、分選和補(bǔ)料三個(gè)環(huán)節(jié)。

（1）入庫

主站訂單設(shè)置完成，按下主站觸摸屏上的【啟動(dòng)】按鈕后，安裝

在直角坐標(biāo)機(jī)械手上的綠色警示燈閃爍，閃爍頻率2Hz，表示試劑智

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能配送系統(tǒng)正常工作。

工業(yè)機(jī)器人按照預(yù)先錄入的庫存情況，從有試劑的位置抓取試劑

運(yùn)送到輸送機(jī)構(gòu)2的位置N，抓取順序由位置編號(hào)小到大抓取試劑，

機(jī)器人抓取試劑前，能夠安全合理的拾取合適的手抓，完成抓取任務(wù)

后將手抓放回快換站，所有庫存試劑全部搬運(yùn)完成后，機(jī)器人回到初

始位置待機(jī)。

當(dāng)輸送機(jī)構(gòu)2檢測到有試劑時(shí)，輸送機(jī)正轉(zhuǎn)，經(jīng)過檢測如果是訂

單需要的試劑則運(yùn)送到位置F，等待下一流程處理；如果是訂單不需

要的試劑則按要求推入斜槽。推入規(guī)則為，10人份試劑推入斜槽J,5

人份試劑推入斜槽G，1人份試劑推入斜槽H。

當(dāng)輸送機(jī)構(gòu)2將需要的試劑運(yùn)送到位置F后，直角坐標(biāo)機(jī)械手換

取萬能手抓，將試劑由位置F抓取搬運(yùn)到中轉(zhuǎn)平臺(tái)進(jìn)行消毒。中轉(zhuǎn)平

臺(tái)的擺放順序由小號(hào)開始，按順序擺放。當(dāng)立體倉庫中所有試劑全部

搬運(yùn)完后，入庫生產(chǎn)環(huán)節(jié)完成，工業(yè)機(jī)器人放下手抓會(huì)初始位置待機(jī)，

試劑智能配送系統(tǒng)進(jìn)入配送環(huán)節(jié)。

在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，監(jiān)控界面指示燈按運(yùn)動(dòng)部件的激活狀態(tài)，顯示為

黃色，沒有動(dòng)作的部件指示燈為綠色。

（2）配送

進(jìn)入配送生產(chǎn)環(huán)節(jié)后，生產(chǎn)與數(shù)據(jù)監(jiān)控界面的試劑智能配送系統(tǒng)

將根據(jù)訂單的數(shù)據(jù)進(jìn)行配送生產(chǎn)，生產(chǎn)進(jìn)度信息欄顯示當(dāng)前配送狀

態(tài)。

直角坐標(biāo)機(jī)器人根據(jù)系統(tǒng)計(jì)算出的最優(yōu)組合從中轉(zhuǎn)平臺(tái)將消毒

后的試劑按要求搬運(yùn)到是送機(jī)構(gòu)1的位置E，輸送機(jī)構(gòu)1將試劑運(yùn)送

到訂單中設(shè)定的領(lǐng)取口，推入斜槽。試劑從中轉(zhuǎn)平臺(tái)搬