2022-江西省職業(yè)院校技能大賽高職組機器人系統(tǒng)集成賽項樣題

2022年度江西省職業(yè)院校學生專業(yè)技能大賽

高職組“機器人系統(tǒng)集成”賽項

競賽任務書（參考樣題）

第一賽程

選手須知：

1.任務書共25頁，如出現(xiàn)任務書缺頁、字跡不清等問題，請及時向裁判

示意，并進行任務書的更換。

2.參賽隊應在3小時內(nèi)完成任務書規(guī)定內(nèi)容。

3.競賽工位提供2臺計算機，參考資料存儲在“D:\參考資料”文件夾

中。選手在競賽過程中利用計算機創(chuàng)建的程序文件必須存儲到“D:\技能競

賽”文件夾中，未存儲到指定位置的程序文件不作為競賽成果予以評分。請

及時對程序文件存儲，建議每10-15分鐘1次，客觀原因斷電情況下，酌情

補時不超過15分鐘。

4.任務書中只得填寫競賽相關(guān)信息，不得出現(xiàn)學校、姓名等與身份有關(guān)

的信息或與競賽過程無關(guān)的內(nèi)容，否則成績無效。

5.競賽過程中嚴禁更改競賽平臺各單元內(nèi)部電路、氣路接線。由于參賽

選手人為原因?qū)е赂傎愒O備損壞，以致無法正常繼續(xù)比賽，將取消參賽隊競

賽資格。

競賽場次：第場賽位號：第號

2022年江西省“機器人系統(tǒng)集成”樣卷

制造單元改造需求及產(chǎn)品生產(chǎn)要求

1.背景介紹

公司需要對現(xiàn)有輪轂零件的生產(chǎn)單元升級改造，以滿足不同類型輪轂零

件的共線生產(chǎn)。以智能制造技術(shù)為基礎，在現(xiàn)有設備單元的基礎上，結(jié)合工

業(yè)機器人、視覺等設備，實現(xiàn)柔性化生產(chǎn)；選用工業(yè)以太網(wǎng)通訊方式完成設

備端的控制和信息采集，增加MES系統(tǒng)完成對生產(chǎn)全流程的監(jiān)控和優(yōu)化，

實現(xiàn)智能化生產(chǎn)；利用互聯(lián)網(wǎng)將產(chǎn)品制造過程數(shù)據(jù)和設備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)上傳

到云服務器中存儲，在確保身份信息驗證正確的前提下可通過移動終端實現(xiàn)

對云服務器中數(shù)據(jù)的實時訪問。請根據(jù)具體任務要求和硬件條件，完成智能

制造單元改造的集成設計、安裝部署、編程調(diào)試，并實現(xiàn)試生產(chǎn)驗證。

2.生產(chǎn)對象

生產(chǎn)對象為汽車行業(yè)的輪轂零件，是完成粗加工后的半成品鑄造鋁制零

件。輪轂零件在其正面、背面分別布置有定位基準、電子標簽區(qū)域、視覺檢

測區(qū)域、數(shù)控加工區(qū)域和打磨加工區(qū)域，如圖1和圖2所示。

圖1輪轂零件正面特征分布

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2022年江西省“機器人系統(tǒng)集成”樣卷

圖2輪轂零件背面特征分布

（1）輪轂零件在應用平臺各單元中通過外圓輪廓和定位基準實現(xiàn)準確

定位，正面背面定位方式相同。

（2）電子標簽區(qū)域1是產(chǎn)品系列編碼，貼有二維碼標簽，二維碼內(nèi)容

是系列號（例如：P01表示產(chǎn)品屬于系列1；P02表示產(chǎn)品屬于系列2），

可通過檢測單元的智能視覺對其掃描進行識別。

（3）電子標簽區(qū)域2是車型編碼，貼有二維碼標簽，二維碼內(nèi)容是車

型編號（例如：S01表示產(chǎn)品屬于車型1；S02表示產(chǎn)品屬于車型2），共有

3種車型，可通過檢測單元的智能視覺對其掃描進行識別。

（4）電子標簽區(qū)域3是組合標簽碼，貼有二維碼標簽，由字母+數(shù)字組

合為一組，如B2C2D1C3，組合為4組，代表加工工序代碼，組合標簽僅由

數(shù)控加工部分B1~B2，打磨部分C1~C8，檢測部分D1~D6組成，檢測部分

僅進行檢測動作，可通過檢測單元的智能視覺對其掃描進行識別。

（5）電子標簽區(qū)域4是良廢品區(qū)域編碼，貼有二維碼標簽，二維碼內(nèi)

2

2022年江西省“機器人系統(tǒng)集成”樣卷

容是良廢品編號（例如：Y01表示良品，Y02表示半成品,Y03表示廢品），

可通過檢測單元的智能視覺對其掃描進行識別。

（6）電子標簽區(qū)域5是產(chǎn)品批次編碼，貼有二維碼標簽，二維碼內(nèi)容

是批次號（例如：N01表示產(chǎn)品屬于批次1，N02表示產(chǎn)品屬于批次2），

可通過檢測單元的智能視覺對其掃描進行識別。

（7）電子標簽區(qū)域6是順序號編碼，貼有二維碼標簽，二維碼內(nèi)容是

產(chǎn)品編號（例如：0001～0006表示不同順序編碼），可通過檢測單元的智能

視覺對其掃描進行識別。

（8）數(shù)控加工區(qū)域為可替換的塑料圓片，利用加工單元在其上進行雕

刻加工。注意：僅輪轂正面中間位置可進行數(shù)控加工。

2.產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程

目前公司面臨某類型輪轂零件的生產(chǎn)需求，有2種生產(chǎn)工藝流程的需

求，即標準化生產(chǎn)工藝流程和定制化生產(chǎn)工藝流程?，F(xiàn)需要根據(jù)生產(chǎn)工藝流

程完成對應用平臺的編程調(diào)試，實現(xiàn)對1個輪轂零件的標準化生產(chǎn)和1個定

制型輪轂零件的定制化生產(chǎn)。倉儲單元最初存儲輪轂零件數(shù)量為4個，每個

輪轂零件的信息狀態(tài)未知，由裁判隨機指定并放入任意倉儲托盤上。實現(xiàn)第

一個輪轂零件的標準化流程后，由裁判將新的2個輪轂零件放在分揀單元運

輸帶上，輪轂零件經(jīng)運輸帶進入分揀道口，裁判放置的輪轂零件背面朝上，

定位基準與分揀道口方向相似一致。

要求完成二個輪轂的自動化產(chǎn)生，第一個為輪轂的標準化產(chǎn)生，工藝流

程如圖3所示。第二個為輪轂的定制化產(chǎn)生，定制化產(chǎn)生流程圖由選手自己

繪制，定制化流程由A2開始，整個定制化流程必須包括數(shù)控加工工序B1、

B2，包括定制打磨工序C9~C13，但是可以不在一個輪轂零件上實現(xiàn)。整個

定制化流程分枝數(shù)不小于3個，每個分枝必須要有至少一個檢測工序（可以

從D1~D6中任意選），每個分枝允許打磨工序出現(xiàn)的次數(shù)為3個及以內(nèi)，且

必須在流程結(jié)束前都經(jīng)過。

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工藝流程開始

系統(tǒng)初始化

倉儲工序

A1

檢測工序

D2

檢測工序

打磨工序C7打磨加工工序C1

D1

數(shù)控加工工序B1檢測工序D4

檢測工序

D5

打磨工序C13打磨工序C2

打磨工序C2打磨工序C8

檢測工序數(shù)控加工工序B1

D3數(shù)控工序B2數(shù)控工序B1

檢測工序D3打磨工序C13打磨工序C13

分揀工序E1分揀工序E2

打磨工序C4打磨工序C5檢測工序

單個輪轂產(chǎn)品生單個輪轂產(chǎn)品生D1

產(chǎn)結(jié)束產(chǎn)結(jié)束

打磨工序C11打磨工序C6

檢測工序

D5打磨工序C4

打磨工序C12打磨工序C12

打磨工序C2打磨工序C3

分揀工序E1

單個輪轂產(chǎn)品生產(chǎn)

結(jié)束分揀工序E1

單個輪轂產(chǎn)品生產(chǎn)結(jié)束

圖3輪轂標準化生產(chǎn)工藝流程圖

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工藝流程開始

倉儲工序

A2

圖4定制化生產(chǎn)工藝流程圖（由參賽選手繪制完成）

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任務一系統(tǒng)方案設計

1.系統(tǒng)布局方案設計

根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程，結(jié)合所提供的硬件單元尺寸和功能，合理設計

各單元的布局分布，要求實現(xiàn)輪轂零件從分揀單元取出進行加工生產(chǎn)的功

能。并在任務書最后附一（任選1份任務書）上繪制布局方案，要求各單元

用框圖表示并用文字標識，比例適當。

2.控制系統(tǒng)方案設計

根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程，結(jié)合提供的硬件單元功能，合理設計控制系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)。在任務書最后附二（任選1份任務書）上繪制，繪制控制系統(tǒng)通訊拓

撲結(jié)構(gòu)圖，要求各功能單元的遠程IO模塊必須連接到總控單元的PLC上，

通過連線體現(xiàn)出所有網(wǎng)絡通信設備的連接情況，并注明設備名稱和其IP地

址。

任務二工藝流程模擬仿真

1.虛擬仿真三維環(huán)境搭建

根據(jù)系統(tǒng)布局方案設計結(jié)果，在離線編程軟件中，完成對應用平臺所有

單元的布置拼裝。要求：布局方式與系統(tǒng)布局方案設計結(jié)果一致。

根據(jù)給定信息并結(jié)合實物平臺，在離線編程軟件中，完成部分機構(gòu)的自

定義任務，如自定義工具、自定義狀態(tài)機等，以便完成后續(xù)工藝流程仿真。

注意：工作站模型文件可通過工具欄“工作站”按鈕打開使用，通過工

具欄“另存為”按鈕保存到指定文件夾中，請勿擅自更改文件后綴。軟件操

作過程中注意隨時保存比賽成果。

2.生產(chǎn)工藝流程虛擬仿真

目前公司面臨某類型輪轂零件的生產(chǎn)需求，有2種生產(chǎn)工藝流程的需

求，即標準化生產(chǎn)工藝流程和定制化生產(chǎn)工藝流程。現(xiàn)需要根據(jù)生產(chǎn)工藝流

程完成對應用平臺的編程調(diào)試，實現(xiàn)對1個輪轂零件的標準化生產(chǎn)和1個定

制型輪轂零件的定制化生產(chǎn)。倉儲單元最初存儲輪轂零件數(shù)量為4個，每個

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輪轂零件的信息狀態(tài)未知，由裁判隨機指定并放入任意倉儲托盤上。要求完

成第二個輪轂的定制化產(chǎn)生，定制化產(chǎn)生流程圖必須與選手自己繪制的一

致，定制化流程由A2開始，整個定制化流程必須包括數(shù)控加工工序B1、

B2，包括定制打磨工序C8~C13，但是可以不在一個輪轂零件上實現(xiàn)。整個

定制化流程分枝數(shù)不小于4個，每個分枝必須要有至少一個檢測工序（可以

從D1~D6中任意選），每個分枝允許打磨工序出現(xiàn)的次數(shù)為3個及以內(nèi)，且

必須在流程結(jié)束前都經(jīng)過。

動作過程中工業(yè)機器人不可出現(xiàn)不可達點、軸限位點和奇異點。僅針對

虛擬仿真過程，選手需根據(jù)輪轂實際狀態(tài)決定放回倉儲單元前是否需要自行

增加翻轉(zhuǎn)工序，虛擬仿真過程倉儲單元輪轂初始狀態(tài)如表1所示，裁判隨機

放入任意倉儲單元輪轂初始狀態(tài)如表2所示。

表1標準流程完成后虛擬仿真過程倉儲單元輪轂初始狀態(tài)

輪轂放輪轂放置標簽區(qū)域

標簽區(qū)域1標簽區(qū)域2標簽區(qū)域3標簽區(qū)域4標簽區(qū)域5

置倉位方向6

1///////

2正面向上P01S02B1C2D6C8Y03N020002

3背面向上P02S03B2C1D5C1Y02N020003

4背面向上P02S01B2C2D5C8Y02N010004

5///////

6///////

表2裁判隨機放入運輸帶運送到分道口輪轂零件初始狀態(tài)

輪轂放輪轂放置標簽區(qū)域

標簽區(qū)域1標簽區(qū)域2標簽區(qū)域3標簽區(qū)域4標簽區(qū)域5

置倉位方向6

分道口背面向上P02S03B2C2D4C7Y03N010006

分道口背面向上P02S03B1C3D6C1Y02N010005

分道口背面向上P01S02B1C3D4C7Y02N010001

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任務三硬件搭建、電氣接線及故障排除

1.單元布局搭建及固定

根據(jù)系統(tǒng)布局方案設計，調(diào)整各單元的相對位置，完成應用平臺的硬件

拼裝固定。

要求：

（1）根據(jù)布局設計完成各單元位置調(diào)整。要求：各單元地腳支撐升

起，各單元間通過連接板固連。

（2）對各單元的底柜門板做調(diào)整。要求：應用平臺底柜內(nèi)部連通、無

門板遮擋，外側(cè)四周全部安裝門板，多余門板放置在U型支架內(nèi)。

2.電氣、通訊接線

根據(jù)系統(tǒng)布局方案設計和控制系統(tǒng)方案設計，完成各單元的電源、氣

源、通訊線路連接和布線，完成電腦與監(jiān)控終端（電視）的高清視頻線纜連

接，完成工業(yè)機器人示教器的線纜連接。

要求：

（1）電源線纜由單元底柜的底板快接插頭安裝后通過底柜的下部線槽

鋪設；氣源、通訊線纜由設備端安裝后通過底柜的上部線槽鋪設。

（2）單元間電源線纜未放入線槽部分，不能出現(xiàn)折彎，整齊擺放在底

柜底板上。

（3）應用平臺總電源線路完成連接后用賽位內(nèi)提供的臨時線槽覆蓋。

（4）氣源線纜在臺面部分必須進入線槽，未進入線槽部分利用線夾和

扎帶固定在臺面或立柱上，要求裁剪長度合適，不能出現(xiàn)折彎、纏繞和變

形，不允許出現(xiàn)漏氣。

（5）通訊線纜在臺面部分必須進入線槽，未進入線槽部分利用線夾和

扎帶固定在臺面或立柱上，不能出現(xiàn)折彎、纏繞和變形。

（6）工業(yè)機器人示教器線纜在插接時注意接口方向和旋緊螺母的使用

方法。注意：不得在未完全插入前轉(zhuǎn)動快接插頭。

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2022年江西省“機器人系統(tǒng)集成”樣卷

3.機器人校零

機器人零位是機器人操作模型的初始位置。當零位不正確時，機器人不

能正確運動。選手需要利用示教器手動操縱機器人回到零位標志（如圖5所

示），并更新碼盤轉(zhuǎn)數(shù)（轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)器）。

圖5零位標志示例

5.故障診斷與排除

在集成系統(tǒng)的單元中，由于機械連接錯誤、電氣接線錯誤、部件參數(shù)設

置不當、傳感器失效等原因，導致單元無法正常完成相應動作。要求排查確

定相關(guān)故障點、故障類型，并使用工具或替換完成故障修復工作，直到整個

設備正常無故障運行。

注意：在開賽2.5小時以后可以舉手請技術(shù)人員排除剩余故障，并同時

記錄得分。

任務四機器人系統(tǒng)集成

1.制造單元通訊組態(tài)及調(diào)試

（1）PLC組態(tài)設置

根據(jù)控制系統(tǒng)方案設計結(jié)果，在TIA編程軟件對總控單元的PLC、各單

元的遠程IO模塊和執(zhí)行單元內(nèi)PLC、擴展IO模塊進行配置，為每個設備設

置其IP地址使其建立正常通訊，并分配各遠程IO模塊的IO起始地址。根

據(jù)所提供的各單元內(nèi)部接線圖，建立信號表。

（2）工業(yè)機器人組態(tài)設置

對工業(yè)機器人示教器進行操作，在“DeviceNetDevice”中添加工業(yè)機器

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2022年江西省“機器人系統(tǒng)集成”樣卷

人的DSQC652模塊，其模塊參數(shù)如表3所示。根據(jù)所提供的執(zhí)行單元內(nèi)部

接線圖，建立信號表。

表3DSQC652模塊參數(shù)

序號參數(shù)項參數(shù)值

1地址（Address）10

對工業(yè)機器人示教器進行操作，在“DeviceNetDevice”中添加工業(yè)機器

人的擴展IO模塊，其模塊參數(shù)如表4所示。根據(jù)所提供的執(zhí)行單元內(nèi)部接

線圖，建立信號表。

表4擴展IO模塊參數(shù)

序號參數(shù)項參數(shù)值

1地址（Address）11

2設備代碼（VendorID）9999

3產(chǎn)品代碼（ProductCode）67

4設備類型（DeviceType）12

5通訊類型（ConnectionType）Polled

6輸出長度（ConnectionOutputSize）12

7輸入長度（ConnectionInputSize）2

（3）智能視覺通訊設置

根據(jù)控制系統(tǒng)方案設計結(jié)果，對智能視覺通訊端口和與其完成通訊的控

制設備網(wǎng)絡端口進行設置，使其可以建立正常通信并實現(xiàn)信號交互。

（4）WinCC組態(tài)設置

根據(jù)控制系統(tǒng)方案設計結(jié)果，在TIA編程軟件中建立WinCC工程項

目，并使其與總控單元PLC建立正常通訊并實現(xiàn)信號交互。對數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)

絡通信端口進行設置，并在TIA編程軟件中對WinCC工程項目進行通訊設

置，使數(shù)控系統(tǒng)和WinCC建立通訊連接并可在線設置交互信號。

2.執(zhí)行單元和工具單元智能化改造

（1）工業(yè)機器人安全姿態(tài)設定

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2022年江西省“機器人系統(tǒng)集成”樣卷

對工業(yè)機器人操作與編程，確定工業(yè)機器人本體的安全姿態(tài)，此姿態(tài)下

工業(yè)機器人本體不會與周邊設備發(fā)生碰撞。當執(zhí)行單元平移滑臺運行時，工

業(yè)機器人本體必須保持此姿態(tài)，不得同時動作。

（2）執(zhí)行單元平移滑臺改造

①對執(zhí)行單元中的PLC編程，設置PLC對于伺服電機的控制參數(shù)，其

中伺服電機編碼器分辨率為131072pulses/rev（17線），伺服電機驅(qū)動器電子

齒輪已設置為900:1，減速機減速比3:1，同步帶減速比1.5:1，滾珠絲杠導程

5mm。

②根據(jù)所提供的執(zhí)行單元內(nèi)部接線圖，對執(zhí)行單元內(nèi)部的PLC進行編

程，使平移滑臺實現(xiàn)回原點、定位運動、定速運動功能，原點傳感器位于標

尺零刻度一側(cè)。

（3）快換工具的拾取與放回

對工業(yè)機器人操作與編程，使工業(yè)機器人可以完成對所需工具的拾取與

放回，動作過程無碰撞。快換工具在工具架的位置根據(jù)使用需求自行調(diào)整。

（4）快換工具的使用

對工業(yè)機器人操作與編程，使工業(yè)機器人可以完成對所使用的工具的動

作，如夾爪類工具的夾緊/松開、吸盤類工具的吸取/釋放、打磨類工具的打

磨/停止等動作切換，并實現(xiàn)輪轂的拾取、釋放和打磨加工。

3.倉儲單元智能化改造

（1）倉儲單元立體倉庫改造

根據(jù)控制系統(tǒng)方案設計和提供的倉儲單元內(nèi)部接線圖，實現(xiàn)以下功能：

①由外部信號控制指定編號的倉位托盤推出和縮回。

②每個倉位的傳感器可以感知當前是否有輪轂零件存放在倉位中。

③倉位指示燈根據(jù)倉位內(nèi)輪轂零件存儲狀態(tài)點亮，當倉位內(nèi)沒有存放輪

轂零件時亮紅燈，當倉位內(nèi)存放有輪轂零件時亮綠燈。

（2）A1流程要求

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2022年江西省“機器人系統(tǒng)集成”樣卷

①利用未存放輪轂零件的倉位，對倉儲單元中的輪轂零件進行整理要求

輪轂零件電子標簽區(qū)域6里的數(shù)值與所放入的倉位編號一致；

②每個倉位的傳感器可以感知當前是否有輪轂零件存放在倉位中；

③倉位指示燈根據(jù)倉位內(nèi)輪轂零件存儲狀態(tài)點亮，當倉位內(nèi)沒有存放輪

轂零件時亮紅燈，當倉位內(nèi)存放有輪轂零件時亮綠燈；

④工業(yè)機器人將整理好的輪轂按倉位號從小到大取出；

⑤若倉位編號較小中輪轂零件已被取出過，則跳過此倉位。

（3）A2流程要求

①將裁判放置在傳送帶上的輪轂零件通過運輸帶進入分揀道口，分揀道

口由大到小依次使用，若分揀道口存有輪轂零件則選用下一個道口。

②工業(yè)機器人將分揀道口所有輪轂零件根據(jù)其產(chǎn)品系列號放回倉儲單

元，系列號為P01的按照順序編碼號由小到大的順序依次放到1-3倉位中的

空倉，若1-3倉位中的空倉用完，輪轂零件由小到大放入到4-6倉位中的空

倉中。系列號為P02的按照順序編碼號由大到小的順序依次放到4-6倉位中

的空倉，若4-6倉位中的空倉用完，輪轂零件由大到小放入到1-3倉位中的

空倉中。

③最終要求輪轂零件正面朝下放回倉儲單元；

（4）A3流程要求

①優(yōu)先取出倉位編號較大的輪轂零件。

②若倉位編號較大中輪轂零件已被取出過，則跳過此倉位。

4.加工單元智能化改造

（1）數(shù)控系統(tǒng)刀具信息建立

對數(shù)控系統(tǒng)進行操作設置，根據(jù)虛擬刀庫刀具信息新建對應刀具，以便

后續(xù)數(shù)控加工編程使用。其中，加工單元中虛擬刀庫內(nèi)已存有6把刀具，各

刀具信息如表5所示，刀庫中編號01-06分別對應T1-T6。在數(shù)控系統(tǒng)中建

立刀具信息時，單刃螺旋銑刀、雙刃螺旋銑刀對應數(shù)控系統(tǒng)中的“銑刀”類

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2022年江西省“機器人系統(tǒng)集成”樣卷

刀具長度參數(shù)對應刀庫中刀具的總長度數(shù)據(jù)。

表5虛擬刀庫刀具信息表

刀具編號刀具類型刀具直徑mm刀刃長度mm刀具總長度mm

01單刃螺旋銑刀21538

02單刃螺旋銑刀21038

03雙刃螺旋銑刀21538

04雙刃螺旋銑刀21038

05球頭銑刀21538

06球頭銑刀21038

（2）建立機床坐標系原點

對數(shù)控系統(tǒng)進行操作設置，設定數(shù)控機床坐標系原點，使主軸位置不影

響工業(yè)機器人對輪轂零件的上下料。

表6數(shù)控加工工藝表

刀具切削深

主軸轉(zhuǎn)速進給速度

工步工步內(nèi)容度

刀刃直徑（r/min）（mm/min）

類型（mm）

（mm）

雙刃螺旋

1粗銑Φ230002000.3

銑刀

2精銑球頭銑刀Φ235001000.2

（3）數(shù)控加工程序編程

根據(jù)圖6到圖10所示加工圖紙和表6所示工藝要求，對數(shù)控系統(tǒng)進行

編程，完成數(shù)控加工。要求加工開始和結(jié)束時主軸位置處于機床坐標系原

點。

（4）B1流程要求

①數(shù)控機床安全門打開，夾具打開。

②工業(yè)機器人將所持輪轂零件上料到加工單元數(shù)控機床的夾具上，夾具

夾緊零件。

③工業(yè)機器人退出加工單元。

13

2022年江西省“機器人系統(tǒng)集成”樣卷

④若電子標簽2檢測的車型為S01，數(shù)控機床完成圖標“DODGE”加

工，如圖6所示；若電子標簽2檢測的車型為S02，數(shù)控機床完成圖標

“VOLVO”加工，如圖7所示；若電子標簽2檢測的車型為S03，數(shù)控機床

完成圖標“SMART”加工，如圖8所示。

⑤夾具松開零件，數(shù)控機床安全門打開。

⑥工業(yè)機器人將輪轂零件由加工單元數(shù)控機床的夾具上拾取出來。

⑦數(shù)控機床安全門關(guān)閉。

圖6DODGE數(shù)控加工圖紙

14

2022年江西省“機器人系統(tǒng)集成”樣卷

圖7VOLVO數(shù)控加工圖紙

圖8SMART數(shù)控加工圖紙

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2022年江西省“機器人系統(tǒng)集成”樣卷

（5）B2流程要求

①數(shù)控機床安全門打開，夾具打開。

②工業(yè)機器人將所持輪轂零件上料到加工單元數(shù)控機床的夾具上，夾具

夾緊零件。

③工業(yè)機器人退出加工單元。

④若電子標簽4檢測的良廢品為Y01，數(shù)控機床完成圖標“√”的加

工，如圖9所示；若電子標簽4檢測的良廢品為Y02，數(shù)控機床完成圖標

“打孔”的加工（在加工塊中間部位打一個深度為3mm的孔），如圖10所

示；若電子標簽4檢測的良廢品為Y03，數(shù)控機床完成圖標“×”的加工，

如圖11所示。

⑤夾具松開零件，數(shù)控機床安全門打開。

⑥工業(yè)機器人將輪轂零件由加工單元數(shù)控機床的夾具上拾取出來。

⑦數(shù)控機床安全門關(guān)閉。

圖9“√”數(shù)控加工圖紙

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2022年江西省“機器人系統(tǒng)集成”樣卷

圖10“ｏ”數(shù)控加工圖紙

圖11“×”數(shù)控加工圖紙

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2022年江西省“機器人系統(tǒng)集成”樣卷

5.打磨單元智能化改造

（1）打磨單元翻轉(zhuǎn)工裝改造

根據(jù)控制系統(tǒng)方案設計結(jié)果和所提供的打磨單元內(nèi)部接線圖，實現(xiàn)以下

功能：

①當工業(yè)機器人準備將輪轂零件放置到打磨工位或準備將輪轂由打磨工

位取走時，翻轉(zhuǎn)工裝處于旋轉(zhuǎn)工位一側(cè)。

②當工業(yè)機器人準備將輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位或準備將輪轂由旋轉(zhuǎn)工

位取走時，翻轉(zhuǎn)工裝處于打磨工位一側(cè)。

③打磨工裝可將輪轂零件在打磨工位和旋轉(zhuǎn)工位間翻轉(zhuǎn)并準確定位。

④打磨加工只需將打磨刷與輪轂表面接觸后開啟打磨，保持1s后關(guān)閉打

磨。

（2）標準打磨工序

2.1）C1流程要求

①翻轉(zhuǎn)工裝動作到旋轉(zhuǎn)工位一側(cè)。

②工業(yè)機器人將所持輪轂零件放置到打磨工位上。

③旋轉(zhuǎn)工位夾緊機構(gòu)夾緊輪轂工件。

④對位于打磨工位上的輪轂零件的打磨加工區(qū)域1進行打磨加工。

⑤旋轉(zhuǎn)工位夾緊機構(gòu)松開。

⑥工業(yè)機器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出。

2.2）C2流程要求

①翻轉(zhuǎn)工裝動作到旋轉(zhuǎn)工位一側(cè)。

②工業(yè)機器人將所持輪轂零件放置到打磨工位上。

③旋轉(zhuǎn)工位夾緊機構(gòu)夾緊輪轂工件。

④對位于打磨工位上的輪轂零件的打磨加工區(qū)域2進行打磨加工。

18

2022年江西省“機器人系統(tǒng)集成”樣卷

⑤旋轉(zhuǎn)工位夾緊機構(gòu)松開。

⑥工業(yè)機器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出。

2.3）C3流程要求

①翻轉(zhuǎn)工裝動作到旋轉(zhuǎn)工位一側(cè)。

②工業(yè)機器人將所持輪轂零件放置到打磨工位上。

③旋轉(zhuǎn)工位夾緊機構(gòu)夾緊輪轂工件。

④對位于打磨工位上的輪轂零件的打磨加工區(qū)域1、2進行打磨加工。

⑤旋轉(zhuǎn)工位夾緊機構(gòu)松開。

⑥工業(yè)機器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出。

2.4）C4流程要求

①翻轉(zhuǎn)工裝動作到打磨工位一側(cè)。

②工業(yè)機器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

③旋轉(zhuǎn)工位夾緊機構(gòu)夾緊輪轂工件。

④對位于旋轉(zhuǎn)工位上的輪轂零件的打磨加工區(qū)域3進行打磨加工。

⑤旋轉(zhuǎn)工位夾緊機構(gòu)松開。

⑥工業(yè)機器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出。

2.5）C5流程要求

①翻轉(zhuǎn)工裝動作到打磨工位一側(cè)。

②工業(yè)機器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

③旋轉(zhuǎn)工位夾緊機構(gòu)夾緊輪轂工件。

④對位于旋轉(zhuǎn)工位上的輪轂零件的打磨加工區(qū)域4進行打磨加工。

⑤旋轉(zhuǎn)工位夾緊機構(gòu)松開。

⑥工業(yè)機器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出。

2.6）C6流程要求

①翻轉(zhuǎn)工裝動作到打磨工位一側(cè)。

②工業(yè)機器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

19

2022年江西省“機器人系統(tǒng)集成”樣卷

③旋轉(zhuǎn)工位夾緊機構(gòu)夾緊輪轂工件。

④對位于旋轉(zhuǎn)工位上的輪轂零件的打磨加工區(qū)域3、4進行打磨加工。

⑤旋轉(zhuǎn)工位夾緊機構(gòu)松開。

⑥工業(yè)機器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出。

2.7）C7流程要求

①翻轉(zhuǎn)工裝動作到打磨工位一側(cè)。

②工業(yè)機器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

③旋轉(zhuǎn)工位夾緊機構(gòu)夾緊輪轂工件。

④翻轉(zhuǎn)工裝將輪轂零件由旋轉(zhuǎn)工位翻轉(zhuǎn)到打磨工位上。

⑤旋轉(zhuǎn)工位夾緊機構(gòu)松開。

⑥翻轉(zhuǎn)工裝動作到旋轉(zhuǎn)工位一側(cè)。

⑦工業(yè)機器人由打磨工位將輪轂零件取出。

2.8）C8流程要求

①翻轉(zhuǎn)工裝動作到打磨工位一側(cè)。

②工業(yè)機器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

③旋轉(zhuǎn)工位夾緊機構(gòu)夾緊輪轂工件。

④對位于旋轉(zhuǎn)工位上的輪轂零件的打磨加工區(qū)域1進行打磨加工。

⑤旋轉(zhuǎn)工位夾緊機構(gòu)松開。

⑥工業(yè)機器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出。

（3）定制打磨工序

3.1）C9流程要求

①翻轉(zhuǎn)工裝動作到打磨工位一側(cè)。

②工業(yè)機器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

③旋轉(zhuǎn)工位夾緊機構(gòu)夾緊輪轂工件。

④對位于旋轉(zhuǎn)工位上的輪轂零件的打磨加工區(qū)域1、2進行打磨加工。

⑤旋轉(zhuǎn)工位夾緊機構(gòu)松開。

20

2022年江西省“機器人系統(tǒng)集成”樣卷

⑥工業(yè)機器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出

3.2）C10流程要求

①翻轉(zhuǎn)工裝動作到打磨工位一側(cè)。

②工業(yè)機器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

③旋轉(zhuǎn)工位夾緊機構(gòu)夾緊輪轂工件。

④對位于旋轉(zhuǎn)工位上的輪轂零件的打磨加工區(qū)域1、2進行打磨加工。

⑤旋轉(zhuǎn)工位逆時針旋轉(zhuǎn)180°。

⑥旋轉(zhuǎn)工位夾緊機構(gòu)松開。

⑦工業(yè)機器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出。

⑧旋轉(zhuǎn)工位氣缸復位。

3.3）C11流程要求

①翻轉(zhuǎn)工裝動作到打磨工位一側(cè)。

②工業(yè)機器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

③旋轉(zhuǎn)工位夾緊機構(gòu)夾緊輪轂工件。

④對位于旋轉(zhuǎn)工位上的輪轂零件的打磨加工區(qū)域3、4進行打磨加工。

⑤旋轉(zhuǎn)工位順時針旋轉(zhuǎn)180°。

⑥旋轉(zhuǎn)工位夾緊機構(gòu)松開。

⑦工業(yè)機器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出。

⑧旋轉(zhuǎn)工位氣缸復位。

3.4）C12流程要求

①翻轉(zhuǎn)工裝動作到打磨工位一側(cè)。

②工業(yè)機器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

③旋轉(zhuǎn)工位夾緊機構(gòu)夾緊輪轂工件。

④對位于旋轉(zhuǎn)工位上的輪轂零件的反面邊緣沿順時針完成邊緣打磨一圈

（可以利用翻轉(zhuǎn)功能自行完成輪轂正面和背面的翻轉(zhuǎn)）。

⑤旋轉(zhuǎn)工位夾緊機構(gòu)松開。

21

2022年江西省“機器人系統(tǒng)集成”樣卷

⑥工業(yè)機器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出。

3.5）C13流程要求

①工業(yè)機器人將輪轂零件放置到吹屑工位內(nèi)部，輪轂零件完全進入吹屑

工位內(nèi)，夾爪不松開。

②吹屑2s，同時使輪轂零件在吹屑工位內(nèi)平轉(zhuǎn)±90°，確保碎屑完全吹

除。

③工業(yè)機器人將輪轂零件由吹屑工位內(nèi)取出。

6.檢測單元智能化改造

（1）在檢測單元對輪轂零件指定位置的清晰圖像提取

（2）在檢測單元對輪轂零件指定信息的提取

①對視覺控制器進行操作與編程，使其可對于輪轂零件表面所貼的產(chǎn)品

編號（二維碼）進行識別，輸出產(chǎn)品編號（P01~P02，S01~S03，組合標簽，

Y01~Y03，N01~N02，0001~0006）。

②通過交互信號建立，使得檢測單元可以由外部信號控制在不同檢測功

能程序間選擇后執(zhí)行，并將檢測輸出結(jié)果輸出到工業(yè)機器人。

（3）D1流程要求

①檢測輪轂零件電子標簽區(qū)域1；

②若電子標簽區(qū)域1檢測結(jié)果為P01，進入后序左側(cè)流程；

③若電子標簽區(qū)域1檢測結(jié)果為P02，進入后序右側(cè)流程；

（4）D2流程要求

①檢測輪轂零件電子標簽區(qū)域2；

②若電子標簽區(qū)域2檢測結(jié)果為S01，進入后序左側(cè)流程；

③若電子標簽區(qū)域2檢測結(jié)果為S02，進入后序中側(cè)流程，若無中側(cè)流

程，進入后序右側(cè)流程；

④若電子標簽區(qū)域2檢測結(jié)果為S03，進入后序右側(cè)流程；

（5）D3流程要求

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2022年江西省“機器人系統(tǒng)集成”樣卷

①檢測輪轂零件電子標簽區(qū)域3；

②若電子標簽區(qū)域3檢測結(jié)果末位為單數(shù)，進入后序左側(cè)流程；

③若電子標簽區(qū)域3檢測結(jié)果末位為雙數(shù)，進入后序右側(cè)流程；

（6）D4流程要求

①檢測輪轂零件電子標簽區(qū)域4；

②若電子標簽區(qū)域4檢測結(jié)果為Y01，進入后序左側(cè)流程；

③若電子標簽區(qū)域4檢測結(jié)果為Y02，進入后序中側(cè)流程，若無中側(cè)流

程，進入后序右側(cè)流程；

④若電子標簽區(qū)域4檢測結(jié)果為Y03，進入后序右側(cè)流程；

（7）D5流程要求

①檢測輪轂零件電子標簽區(qū)域5；

②若電子標簽區(qū)域5檢測結(jié)果為N01，進入后序右側(cè)流程；

③若電子標簽區(qū)域5檢測結(jié)果為N02，進入后序左側(cè)流程；

（8）D6流程要求

①檢測輪轂零件電子標簽區(qū)域6；

②若電子標簽區(qū)域6檢測結(jié)果為0001~0003，進入后序右側(cè)流程；

③若電子標簽區(qū)域6檢測結(jié)果為0004~0006，進入后序左側(cè)流程；

7.分揀單元智能化改造

根據(jù)控制系統(tǒng)方案設計結(jié)果和所提供的分揀單元內(nèi)部接線圖，實現(xiàn)以下

功能：

（1）E1流程要求

①將輪轂零件分揀到未存儲輪轂零件的道口。

②分揀道口的使用順序為由大到小依次使用。

（2）E2流程要求

①將輪轂零件分揀到分揀道口1；

②若分揀道口1存有輪轂零件，則將零件分揀到分揀道口2；

23

2022年江西省“機器人系統(tǒng)集成”樣卷

③若分揀道口1、2均存有輪轂零件，則將零件分揀到分揀道口3；

④若分揀道口1、2、3均存有輪轂零件，則輪轂零件停留在傳送帶起始

位置，并通過WinCC系統(tǒng)提示取走分揀道口的零件。

任務五集成系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

1.應用平臺初始狀態(tài)要求

在流程開始前和流程結(jié)束后，應用平臺處于初始狀態(tài)。初始狀態(tài)要求如

下：

①工業(yè)機器人處于安全姿態(tài)，無安裝工具。

②平移滑臺處于原點位置。

③快換工具按照需求擺放穩(wěn)當。

④倉儲單元所有倉位托盤縮回，指示燈正常點亮。

⑤加工單元主軸停轉(zhuǎn)，主軸位于機床坐標系原點，數(shù)控機床安全門關(guān)

閉，夾具位于前端并松開。

⑥打磨單元打磨工位和旋轉(zhuǎn)工位夾具松開，翻轉(zhuǎn)工裝位于旋轉(zhuǎn)工位，旋

轉(zhuǎn)工位旋轉(zhuǎn)氣缸處于原位。

⑦分揀單元傳送帶停止，分揀機構(gòu)所有氣缸縮回。

2.批量化生產(chǎn)流程

機器人通過自己擬定的流程圖進行1個輪轂的批量化生產(chǎn)，批量化生產(chǎn)

要求如下：

①總控單元三色燈僅黃色燈常亮，總控單元操作面板綠色自保持按鈕

（左側(cè)第二個）的燈以1s為周期閃爍。

②當按下綠色自保持按鈕（左側(cè)第二個）后，其燈常亮；總控單元三色

燈僅黃色燈以1s為周期閃爍；應用平臺完成初始化使其達到初始狀態(tài)要求；

總控單元操作面板綠色自復位按鈕（左側(cè)第一個）的燈以1s為周期閃爍。

③當按下綠色自復位按鈕（左側(cè)第一個）后，其燈熄滅，三色燈僅綠色

24

2022年江西省“機器人系統(tǒng)集成”樣卷

燈常亮，執(zhí)行輪轂產(chǎn)品的完整生產(chǎn)流程。

④完成生產(chǎn)流程后，總控單元三色燈僅黃色燈以1s為周期閃爍；應用平

臺完成初始化使其達到初始狀態(tài)要求；總控單元操作面板綠色自復位按鈕

（左側(cè)第一個）的燈以1s為周期閃爍，總控單元三色燈僅黃色燈常亮。

⑤重復實現(xiàn)第③-④步實現(xiàn)后續(xù)輪轂零件的生產(chǎn)。

3.定制化生產(chǎn)流程

通過選手自己擬定的流程圖進行一個輪轂的定制化生產(chǎn)，定制化生產(chǎn)要

求如下：

①批量化生產(chǎn)完成后，由裁判將輪轂零件隨機放到分揀單元傳送帶上，

開始定制化生產(chǎn)，定制化生產(chǎn)流程必須與參賽選手繪制的一致。

②在WinCC的“訂單界面”中，對定制流程進行設置后，點擊“開

始”鈕。

①總控單元三色燈僅紅色燈常亮，總控單元操作面板綠色自保持按鈕

（左側(cè)第二個）的燈以1s為周期閃爍。

②當按下綠色自保持按鈕（左側(cè)第二個）后，其燈常亮；總控單元三色

燈僅黃色燈以1s為周期閃爍；應用平臺完成初始化使其達到初始狀態(tài)要求；

總控單元操作面板綠色自復位按鈕（左側(cè)第一個）的燈以1s為周期閃爍。根

據(jù)設置條件開始定制化輪轂零件的生產(chǎn)工藝流程

③完成流程后，總控單元三色燈僅綠色燈常亮

25

2022年江西省“機器人系統(tǒng)集成”樣卷

2022年度江西省職業(yè)院校學生專業(yè)技能大賽

高職組“機器人系統(tǒng)集成”賽項

競賽任務書（參考樣題）

第二賽程

選手須知：

1.本賽程任務書共10頁，如出現(xiàn)任務書缺頁、字跡不清等問題，請及

時向裁判示意，并進行任務書的更換。

2.參賽隊應在2小時內(nèi)完成本賽程任務書規(guī)定內(nèi)容。

3.競賽工位提供2臺計算機，參考資料存儲在“D:\參考資料”文件夾

中。選手在競賽過程中利用計算機創(chuàng)建的程序文件必須存儲到“D:\技能競賽”

文件夾中，未存儲到指定位置的程序文件不作為競賽成果予以評分。請及時

對程序文件存儲，建議每10-15分鐘1次，客觀原因斷電情況下，酌情補時

不超過15分鐘。

4.任務書中只得填寫競賽相關(guān)信息，不得出現(xiàn)學校、姓名等與身份有關(guān)

的信息或與競賽過程無關(guān)的內(nèi)容，否則成績無效。

5.由于參賽選手人為原因?qū)е赂傎愒O備損壞，以致無法正常繼續(xù)比賽，

將取消參賽隊競賽資格。

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2022年江西省“機器人系統(tǒng)集成”樣卷

任務六MES系統(tǒng)集成

1.MES系統(tǒng)開發(fā)

選手根據(jù)賽題要求自行設計，滿足信息展示和操作功能即可，界面效果

不做評分要求。界面開發(fā)所需圖片素材存儲在“D:\參考資料”文件夾中。

（1）WinCC組態(tài)設置

根據(jù)控制系統(tǒng)方案設計結(jié)果，在TIA編程軟件中建立WinCC工程項

目，并使其與總控單元PLC建立正常通訊并實現(xiàn)信號交互。對數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)

絡通信端口進行設置，并在TIA編程軟件中對WinCC工程項目進行通訊設

置，使數(shù)控系統(tǒng)和WinCC建立通訊連接并可在線設置交互信號。

（2）歡迎界面

①利用TIA編程軟件，在WinCC項目中新建頁面（如圖12所示），

并將其設定為啟動頁面。

②對頁面屬性和項目運行參數(shù)進行設置，使WinCC項目在仿真運行

時，可以在監(jiān)控終端（電視）上正常顯示，不會出現(xiàn)信息顯示不全等問題。

③對頁面控件進行布局和開發(fā)，可以通過按鈕點擊實現(xiàn)進入“監(jiān)控界

面”、“訂單界面”功能界面，并能夠?qū)崿F(xiàn)在各頁面之間的相互返回與切

換。

27

2022年江西省“機器人系統(tǒng)集成”樣卷

圖12歡迎界面

（3）訂單界面

①利用TIA編程軟件，在WinCC項目新建界面（如圖13所示），可

通過“歡迎界面”的相關(guān)控件打開畫面，且該畫面可退回到“歡迎界面”。

②對頁面屬性和項目運行參數(shù)進行設置，使WinCC項目在仿真運行

時，可以在監(jiān)控終端（電視）上正常顯示，不會出現(xiàn)信息顯示不全等問題。

③訂單界面中，能夠自動顯示定制化加工的輪轂零件的基本信息，包

括：

◆輪轂零件的計數(shù)信息；

◆輪轂零件的定制/標準信息；

◆輪轂零件的產(chǎn)品系列信息；

◆輪轂零件的加工工序編碼信息（定制加工工序編碼或標準加工工序

編碼）。

④訂單界面中，能夠自動顯示定制化加工的輪轂零件的加工流程圖，

并且在加工流程圖中，紅色線框表示該輪轂零件所處的當前加工步驟。

28

2022年江西省“機器人系統(tǒng)集成”樣卷

⑤按下“開始自動生產(chǎn)”按鈕后，可啟動輪轂零件生產(chǎn)流程的自動化執(zhí)

行。

圖13訂單界面---加工信息顯示與流程圖替換

（4）監(jiān)控界面

①利用TIA編程軟件，在WinCC項目新建界面（如圖14所示），可

通過“歡迎界面”的相關(guān)控件打開畫面，且該畫面可退回到“歡迎界面”。

②對頁面屬性和項目運行參數(shù)進行設置，使WinCC項目在仿真運行

時，可以在監(jiān)控終端（電視）上正常顯示，不會出現(xiàn)信息顯示不全等問題。

③對頁面控件進行布局和開發(fā)，可以實現(xiàn)對表1中所示參數(shù)進行監(jiān)

控。

29

2022年江西省“機器人系統(tǒng)集成”樣卷

圖14監(jiān)控界面

2.云端數(shù)據(jù)上傳

云端數(shù)據(jù)上傳調(diào)試，選手可自行決定選擇C腳本還是VB腳本（二選

一）。

（一）C腳本

（1）利用TIA編程軟件，在WinCC項目添加“ChlrobCommonHeader.h”

頭文件到運行系統(tǒng)腳本中，所需頭文件和庫文件已復制到電腦的路徑中，設

置“C腳本的其他INCLUDE路徑”為

“C:\ProgramFiles(X86)\Siemens\Automation\SCADA-

RT_V11\WinCC\aplib”。

（2）利用TIA編程軟件，在WinCC項目添加C腳本文件，并在計劃任

務中增加定時觸發(fā)C腳本事件，觸發(fā)器周期為500ms。

（3）對C腳本程序進行開發(fā)，建立與云數(shù)據(jù)服務器的連接，其中服務

器參數(shù)（WebServiceArea）為0、競賽編號（CompetitionCode）為

GZ2020002、設備編號為GZ2020002ABCD，其中AB為場次號（默認為

01）、CD為賽位號（01/02/03/04…），密碼（PassWord）為123456。云數(shù)

據(jù)服務器參數(shù)如表2。

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2022年江西省“機器人系統(tǒng)集成”樣卷

置”-“服務器”，選擇“本地”，點擊“當前設備-未登錄”后根據(jù)表2利用本

賽位的設備編號和密碼登錄，返回到“設置”在“競賽列表”中選擇本次競賽編

號，回到主畫面測試監(jiān)控數(shù)據(jù)是否正常。

任務七拓展任務

1、WINCC訂單畫面定制

制作訂單統(tǒng)計畫面，要求能夠從歡迎界面進入，進入后顯示3個子畫

面，分別為①倉儲輪轂數(shù)量顯示畫面（需采用柱狀圖）