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教育部第二届全国电工电子技能竞赛试题一（考试时间：4小时；难度等级：中等难度）机电一体化设备的组装与调试-1-图1××加工设备示意图光电传感器毛坯放置台气手爪机械手手臂机械手悬臂旋转气缸漫射型光电传感器电容式接近开关电感式接近开关单出杆气缸B单出杆气缸A出料斜槽1出料斜槽2工作位置1工作位置2××加工设备的组装与调试一、××加工设备情况简介××加工设备（以下简称加工设备）是将工件（试件为金属件）用机械手搬运到分拣传送带上，再由传送到各分拣位置进行分拣的设备。该加工分拣设备由毛坯放置台，气动机械手，皮带输送机等部件组成，各部件和一些主要元件的名称、安装位置如图1所示。加工设备中各元、器件的作用如下表所示。序号元器件名称作用1双控电磁阀2机械手旋转气缸2双控电磁阀3机械手悬臂气缸3双控电磁阀4机械手手臂气缸4双控电磁阀5机械手手指气缸5单控电磁阀1单出杆气缸A6单控电磁阀2单出杆气缸B7按钮SB4加工设备启动按钮8按钮SB5加工设备停止按钮9蜂鸣器缺料报警10急停按钮设备紧急停止按钮教育部第二届全国电工电子技能竞赛试题一（考试时间：4小时；难度等级：中等难度）机电一体化设备的组装与调试-2-11指示灯HL1单步运行指示灯12指示灯HL2单周运行指示灯13指示灯HL3连续运行指示灯14红色警示灯待机指示15绿色指示灯运行指示16指示灯HL4包装指示灯二、加工设备的动作和控制要求接通加工设备的电源后，红色警示灯亮，通过按试运行按钮检查设备各个部件是否运行正常，试运行各部件的动作顺序：手臂伸出→手爪下降→手爪抓紧→手爪上升→手臂缩回→手臂右转→手臂左转→手爪放松→传送带电机以25Hz速度反转运转2S停止→传送带电机以35Hz速度正转运转2S停止→推料1推出到位后缩回→推料2推出到位后缩回；试运行结束后，设备的各个部件应使机械手处于左极限位置和各气缸活塞杆处于缩回的位置。1.设备分拣的动作接通电源后，若紧急停止按钮触点的状态、机械手和各气缸活塞杆的位置正确，按下SB4，红色警示灯灭，绿色指示灯亮，设备开始工作。若工件放置台上的工件为金属件时，当工件放置台上的红外传感器检测到工件后→气动机械手悬臂伸出→手臂下降→气爪将工件夹紧。夹紧1s后，手臂上升，物料提升装置下降→悬臂缩回→转动至右侧极限位置→然后悬臂伸出→手臂下降→气爪放松，通过进料孔将工件放到皮带输送机的传送带上。机械手放下夹持的工件1s后，手臂上升→悬臂缩回→转动至左侧极限位置停止。当皮带输送机进料孔位置的漫射型光电传感器检测到工件后，拖动皮带输送机的交流电动机以25Hz的频率起动，皮带输送机中速运转传送工件。当工件运行到工作位置1时，皮带输送机停止，气缸1伸出，将金属工件推入1号槽并计数，气缸1缩回，皮带运输机重新启动，等待下一个工件的到来。若机械手搬送的工件为塑料件时，则皮带输送机以25Hz的中速将塑料工件运到位置1后，拖动皮带输送机的交流电动机再以35Hz的高速将该工件运送到位置2后停止，气缸2伸出，将塑料工件推入2号槽并计数，气缸2缩回，皮带运输机重新启动，等待下一个工件的到来。当两个工件槽中任一个的工件达到3个后，则系统停机3秒进行包装；包装期间，包装指示灯HL4按1秒的周期闪烁，各设备在此期间都返回原位，如此时按下停止按钮，则设备在包装结束并对该槽计数清零后返回待机状态。但未达三个工件的槽计数纪录扔保持，重新按启动按钮后，该槽应在原有计数基础上进行计数。2.系统设计要求（1）系统设有单步、单周、自动连续运行三种工作方式。①当系统处于单步运行方式时，包装功能关闭，单步运行指示灯HL1亮；每按一次启动按钮，设备将按如下步序一步一步的工作：气动机械手悬臂伸出→手臂下降→气爪将工件夹紧。夹紧1s后，手臂上升→悬臂缩回→转动至右侧极限位置→然后悬臂伸出→手臂下降→气爪放松，通过进料孔将工件放到皮带输送机的传送带上→传送带启动开始工件分拣流程，并于分拣过程结束后传送带自行停止，同时手臂上升→悬教育部第二届全国电工电子技能竞赛试题一（考试时间：4小时；难度等级：中等难度）机电一体化设备的组装与调试-3-臂缩回→转动至左侧极限位置停止。②当系统处于单周运行方式时，包装功能关闭，单周运行指示灯HL2亮；按一次启动按钮，则设备在完成一个工件的分拣后自行返回待机状态。③当系统处于自动连续方式时，自动连续运行指示灯HL3亮；按一次启动按钮，则设备将连续分拣多个工件，直到按下停止按钮。（2）当传送带上最后一个工件推掉后，如15秒后机械手仍无工件搬运到传送带上，则传送带自行停止运行，直到有工件的到来；同时蜂鸣器以1秒周期鸣叫，提醒往物料放置台上放工件。（3）原位保护系统工作前，必须确保各器件在原点位置，当不符合原点位置要求时，按下SB4系统也不能起动。原点位置要求：①紧急停止按钮复位；②机械手气爪松开，机械手手臂、悬臂气缸活塞杆缩回，机械手停止在左侧的极限位置；③皮带输送机拖动电动机停转，两个单出杆气缸活塞杆缩回。（4）设备的紧急停止按下紧急停止按钮，设备停止工作，此时待机指示灯与运行指示灯同时亮，以告知注意；若机械手此时夹持有工件则不能松开。紧急停止按钮复位后，按下启动按钮SB4，红色警示灯灭，设备应接着停止前所处的工作状态运行。（5）设备的正常停止不管系统处于何种工作方式，设备在工作过程中，按下停止按钮SB5，设备都应在完成当前工件的分拣后，设备恢复到原位后才能停止（连续运行时各槽工件计数纪录保持）。设备停止后，绿色运行指示灯灭，红色警示待机灯亮。（6）机械手的动作：不管设备处于何种工作方式，当按下启动按钮且工件放置台传感器动作后，机械手动作；当设备处于连续工作方式时，机械手亦为连续工作方式，直到按下停止按钮。（7）断电保护设备在运行时若断电，则分不同的运行方式进行不同的处理。若系统处于单步、单周工作方式，则恢复供电后，系统继续接着断电前的工序运行。若系统处于连续运行方式，若传送带上无工件，则系统继续接着断电前的工序运行；但若传送带上有工件，则系统恢复供电后，传送带电机以25HZ速度反转启动，将传送带上的工件送回漫射型光电传感器区后停止进行人工分拣，当该工件被人工分拣后，系统继续正常连续分拣工序。不论设备处于何种工作方式，断电时如机械手夹持有工件，都不能松开，恢复供电后，均要按启动按钮后设备方能动作。三、工作任务任务1：根据加工设备示意图，调节各部件位置，完成设备的组装。要求：（1）应保证组装后，设备的机械手能把毛坯准确地从毛坯放置台搬运到皮带输送机的进料孔。（2）应保证三相交流异步电动机转轴与皮带输送机传动轴的同心度，以电动机拖动皮带输送机时，不发生震动为符合要求。任务2：按加工设备的动作和控制要求，画出电气原理图并完成电路连接。要求：（1）电气原理图的绘制，图形符号的使用应符合中华人民共和国国家标准。使用非中华教育部第二届全国电工电子技能竞赛试题一（考试时间：4小时；难度等级：中等难度）机电一体化设备的组装与调试-4-人民共和国国家标准的图形符号时，应说明参照的标准名称；（3）电气原理图应画在《加工设备电气控制原理图》的图纸上。（4）电路连接应符合工艺要求和安全要求，所有导线应放入线槽，导线与接线端子连接处应套编号管并有相应的编号。（5）元件、器件的金属外壳，应可靠接地。任务3：按加工设备的动作和控制要求，画出气动系统图并完成气路连接。要求：（1）气动系统图的绘制，图形符号的使用应符合中华人民共和国国家标准。使用非中华人民共和国国家标准的图形符号时，应说明参照的标准名称；（2）气动系统图应画在《加工设备气动系统图》的图纸上。（3）不得使用漏气的气管和管路附件；气管与管接头的连接应牢固、可靠。任务4：根据加工设备的动作和控制要求编写PLC控制程序和设置变频器参数要求：（1）在使用计算机编写程序时，应随时保存已编写好的程序。保存的文件名为工位号；（2）编写程序可用基本指令，也可以使用步进指令或功能指令。任务5：调试加工设备的机械部件和PLC控制程序要求：（1）机械部件、传感器等元件的安装位置及其PLC的控制程序应相互配合，协调动作，保证分拣和加工的准确；（2）机械部件、传感器等元件的安装位置及其PLC的控制程序应保证皮带输送机启动和停止的位置和时间的准确。（3）调节气路中的流量调节阀，使气缸活塞杆伸出和缩回的速度适中。注意：请您在完成工作任务的过程中，遵守安全操作规程教育部第二届全国电工电子技能竞赛试题一（考试时间：4小时；难度等级：中等难度）机电一体化设备的组装与调试-5-设计加工设备电气控制原理图电工电子技术技能竞赛组委会绘图图号比例教育部第二届全国电工电子技能竞赛试题一（考试时间：4小时；难度等级：中等难度）机电一体化设备的组装与调试-6-加工设备气动系统图电工电子技术技能竞赛组委会设计绘图图号比例教育部第二届全国电工电子技能竞赛试题一（考试时间：4小时；难度等级：中等难度）机电一体化设备的组装与调试-7-机电一体化设备组装与调试（教师组）技能竞赛评分表工位号工作任务配分评分项目项目配分扣分标准扣分得分任务得分设备组装10部件安装位置、皮带松紧、零件松动等，2分/处，本任务最多扣10分电路与气路30短路或熔断器熔断调试时短路，10分/次；交卷后通电短路，扣20分；调试过程中熔断器熔断，5分/次电路图（10分）电气原理6电路原理、标注错误1分/处，最多扣5分图形符号4符号不符标准且未做说明，0.5分/个，最多扣4分电路连接（10分）正确与安全7连接错误，1分/处；接线端子连接的导线没有编号管，0.5分/个，最多扣3分连接工艺3接线端子导线超过2根、导线露铜过长、布线零乱：2分/每处，最多扣3分气动系统图与气路（10分）气动系统图6气动原理错误，2分/每处；元件图形符号不符标准，1分/个；最多扣6分气路连接4漏气，调试时掉管，0.5分/每处，气管过长，影响美观或安全，1分/每处，最多扣4分毛坯完好时设备的动作（30分）动作指示灯5HL1不能按要求亮灭，2分/个机械手动作10不能搬运毛坯，扣10分；机械手动作顺序与要求不符，2分/处。皮带输送机动作15动作与要求不符，皮带速度与要求不符，气缸动作与要求不符，3分/处毛坯有缺陷时设备的动作（10分）有缺陷的毛坯不能推入槽1，不得分。动作不符要求，指示灯HL1亮灭不符要求，2分/处保护与停止（20分）正常停止3按停止按钮，设备不能停止不得分原位保护5各元器件未复位，按SB4设备启动，2分/处，最多扣5分过载保护6过载时蜂鸣器不鸣响、设备不动作、排除故障后设备动作不符要求，2分/处，最多扣6分断电保护6恢复供电后设备动作不符要求，2分/处，最多扣6分评委签名教育部第二届全国电工电子技能竞赛试题一（考试时间：4小时；难度等级：中等难度）机电一体化设备的组装与调试-8-赛场情况记录记录情况情况与后果情况记录安全文明操作情况记录赛场纪律违反赛场规定和纪律，故意损坏赛场设施或设备经监考老师警告第一次扣5分，第二次扣10分，第三次取消竞赛资格。安全操作带电进行电路连接或改接未触电者，扣5分/次；造成触电，扣10分。文明生产乱摆放工具，乱丢杂物，完成任务后不清理工位扣5分工作时间记录取消竞赛资格离场时间因其他原因离场时间完成工作任务离场时间赛场工作人员签名参赛选手签名确认