2019年中國技能大賽

——第十七屆全國機械行業職業技能競賽

工具鉗工（機械制造共性基礎技術）

傳感器裝調與技術應用賽項

（職工組/學生組）

實操題

（樣題）

第十七屆全國機械行業職業技能競賽組委會

二〇一九年十一月

2019年中國技能大賽——第十七屆全國機械行業職業技能競賽

工具鉗工（機械制造共性基礎技術）傳感器裝調與技術應用賽項

重要說明

1、比賽時間240分鐘，180分鐘后，選手可以棄賽，但不可提前離開

賽位場地，需要在賽位指定位置，與比賽設備隔離。

2、比賽共包括6個任務，總分100分，見表1。

表1比賽任務及配分

序號名稱配分說明

1任務一：工業智能傳感系統設計與選型15

2任務二：工業智能傳感器的安裝與調試15

3任務三：工業智能傳感器的組網與測試20

4任務四：工業機器人的編程與調試20

5任務五：工業智能傳感器綜合應用20

6任務六：職業素養與安全操作10

合計100

3、除有說明外，限制各任務評判順序，但不限制任務中各項的先后順

序，選手在實際比賽過程中要根據賽題情況進行操作。

4、請務必閱讀各任務的重要提示。

5、比賽過程中，若發生危及設備或人身安全事故，立即停止比賽，將

取消其參賽資格。

6、比賽所需要的資料及軟件都以電子版的形式保存在工位計算機里指

定位置E:\ZL\。

表2：資料明細表

序號電子資料名稱

1單元接線圖

2裝配圖

3PLC硬件配置表

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7、競賽平臺系統中主要模塊的IP地址預分配如下表3所示。

表3：IP地址分配表

序號名稱IP地址分配備注

1裝配單元PLC192.168.0.11

2涂膠單元PLC192.168.0.12

3檢測單元PLC192.168.0.13

4裝箱單元PLC192.168.0.14

5入庫單元PLC192.168.0.15

6調試單元PLC192.168.0.16

7裝配單元HMI192.168.0.21

8涂膠單元HMI192.168.0.22

9檢測單元HMI192.168.0.23

10裝箱單元HMI192.168.0.24

11入庫單元HMI192.168.0.25

12調試單元HMI192.168.0.26

13視覺相機192.168.0.40

14條碼NL-120192.168.0.35

15振動傳感器192.168.0.50

16路由器192.168.0.100

17AGV192.168.0.45

8、選手對比賽過程中需裁判確認部分，應當先舉手示意。

9、參賽選手在競賽過程中，不得使用U盤。

10、選手在競賽過程中應該遵守相關的規章制度和安全守則，如有違

反，則按照相關規定在競賽的總成績中扣除相應分值。

11、選手在比賽開始前，認真對照工具清單檢查工位設備，并確認后

開始比賽；選手完成任務后的檢具、儀表和部件，現場需統一收回再提供

給其他選手使用。

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12、賽題中要求的備份和保存在電腦中的文件，需選手在計算機指定

文件夾E:\2019ZN\中命名對應文件夾（賽位號+PLC，賽位號+HMI），賽位

號為1個字母+兩個字母+2位數字，如1DS01。賽題中所要求備份的文件請

備份到對應到文件夾下，即使選手沒有任何備份文件也要求建立文件夾，

比賽結束后，在裁判監督下，選手需將文件通過MES上傳指定目錄下。

13、需要裁判驗收的各項任務，任務完成后裁判只驗收1次，請根據

賽題說明，確認完成后再提請裁判驗收。

14、選手嚴禁攜帶任何通訊、存儲設備及技術資料，如有發現將取消

其競賽資格。選手擅自離開本參賽隊賽位或者與其他賽位的選手交流或者

在賽場大聲喧嘩，嚴重影響賽場秩序，如有發生，將取消其競賽資格。

15、選手必須認真填寫各類文檔，競賽完成后所有文檔按頁碼順序一

并上交。

16、選手必須及時保存自己編寫的程序及材料，防止意外斷電及其它

情況造成程序或資料的丟失。

17、賽場提供的任何物品，不得帶離賽場。

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一、競賽項目任務書

任務一：工業智能傳感系統設計與選型

任務描述：根據任務書智能系統場景要求設計傳感器選型和布置方案，

設計傳感器電氣原理圖，編寫指定單元主要傳感器的工作原理和技術參數。

主要傳感器包括：振動傳感器、RFID射頻讀寫器、漫反射光電、對射光電、

擴散漫反射開關、接近開關、微動開關、稱重傳感器、溫度傳感器、色標

傳感器等，實現傳感器與控制系統的互聯互通，為后期數據的采集和監控

做準備。

（一）主要傳感器的選型和布置方案。

選手根據“裝配單元”和“涂膠單元”系統的設計要求，選擇與系統

匹配的傳感器并列舉出這兩個單元的使用的主要傳感器種類和數量及主要

技術參數。

（1）選手填寫所選傳感器工作原理。

（2）選手根據選擇的傳感器繪制其與其它相關元器件之間的電氣布局

圖和電氣原理圖，為后期傳感器的安裝測試做準備。

完成任務（一）中（1）-（2）后，舉手示意裁判進行評判！

任務二：工業智能傳感器的安裝與調試

任務描述：根據電氣原理圖和安裝圖對調試單元模塊主要傳感器進行

機械和電氣安裝。

（一）振動傳感器安裝調試

安裝振動傳感器、網關、節點、以及連接線到調試平臺正確位置，設

置DXM無線網關和無線節點相關參數，實現振動傳感器與其附件的連接。

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具體包含：

（1）振動傳感器與無線節點的連接。

（2）無線節點供電電路連接。

（3）DXM100無線網關供電電路的連接。

（4）DXM100無線網關網絡連接。

（5）DXM100無線網關IP地址的設定。

（6）無線節點站地址設定。

（7）DXM100無線網關和無線節點的綁定。

調試平臺振動傳感器、網關、無線節點如圖2-1所示：

圖2-1振動傳感器附件

（二）安裝RFID射頻讀寫器

將RFID射頻讀寫器安裝到正確位置，使后續編程時能夠實現：當步

進電機固定芯片移動到此位置時，能夠實現RFID的讀寫和信息狀態監控。

具體包含：

（1）RFID射頻讀寫器安裝。

（2）RFID射頻讀寫器電纜安裝。

在調試單元中安裝RFID射頻讀寫器完成后，效果如圖2-2所示。

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圖2-2RFID射頻讀寫器安裝位置

（三）安裝稱重傳感器

將稱重傳感器安裝到正確位置，使后續調試時能夠實現：當不同重量

的物體置于傳感器上，稱重顯示儀能夠正確顯示物體重量。

具體包含：

（1）稱重傳感器的位置安裝。

（2）稱重傳感器信號線電纜與稱重顯示儀連接。

在調試單元中安裝稱重傳感器完成后，效果如圖2-3所示。

圖2-3稱重和視覺傳感器安裝位置

（四）安裝色標傳感器

將色標傳感器安裝到正確位置，使后續調試時能夠實現：當要設定

的顏色在傳感器檢測范圍內，HMI監控畫面顯示對應IO信號有輸入，未設

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定顏色在傳感器檢測范圍內時，HMI監控畫面顯示對應IO信號無輸入。

具體包含：

（1）色標傳感器位置安裝。

（2）色標傳感器電源接線。

（3）色標傳感器信號線連接。

在調試單元中安裝色標傳感器完成后，效果如圖2-4所示。

圖2-4色標傳感器安裝位置

5.安裝視覺系統

將相機安裝到正確位置，使后續編程時能夠實現：通過相機軟件手動

拍照、PLC控制自動拍照。

具體包含：

（1）相機控制器與鏡頭的位置調整。

（2）相機電源線的連接。

（3）相機與交換機通訊電纜的連接。

完成任務二中（一）-（四）后，舉手示意裁判進行評判！

任務三：工業智能傳感器的組網與測試

（一）智能視覺傳感器的調試和編程

1.設置視覺控制器觸發器類型、光源控制模式、目標圖像亮度，設置

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視覺控制器與主控PLC的通信。

2.圖像的標定、樣本學習任務，要求如下：

（1）對要檢測區域圖像進行模型區域和訓練區域的標定與學習，實現

相機中出現的圖像和實物一致；

（2）脫機模式下，對托盤內的工件進行手動拍照，獲取該工件目標區

域的的X坐標、Y坐標、角度偏差A，利用視覺工具，編寫相機視覺程序對

工件模型區域進行學習。規定相機鏡頭左上方位置為零點，智能相機學習

的工件角度為零度；

（3）編寫主控PLC中視覺系統調試模塊任務，能夠自動識別相機識別

工位中托盤中工件，并將工件信息包括位置、角度和得分等顯示在人機界

面中。

視覺調試界面參考示例如下圖3-1所示。

圖3-1視覺調試界面參考示例

測試要求如下：

（1）選手人工放置裝有工件的托盤于相機識別工位。

（2）在智能相機軟件切換相機的脫機與聯機狀態，人機界面能正確顯

示相機是否在線，判斷相機與PLC是否建立通訊連接。

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（3）相機在聯機狀態下通過人機界面按鈕操作相機進行拍照，工件對

應信息X坐標、Y坐標、A角度偏差、P得分能夠正確顯示在人機界面中。

完成任務三中（一）后，舉手示意裁判進行評判！

（二）RFID射頻讀寫器編程測試

對RFID進行組態和參數設置，通過RFID狀態指示燈判斷當前工作狀

態，對RFID芯片進行讀寫操作，寫入的數值正確顯示到人機界面中。RFID

編碼規則如下：

圖3-2RFID編碼規則

A.場次：A、B、C、D、E；

B.庫位號：當前工件在倉庫中的位置；

C.零件狀態：0:不合格，1：合格2：未知（未經過傳感器檢測）。

具體如下：

（1）對RFID進行初始化設置，HMI測試界面正確顯示是否檢測到讀寫

芯片。

（2）編寫PLC程序，根據RFID規定的編碼規則寫入相應代碼初始化狀

態數據。第一次初始化信息為：A032。寫入完成后，對芯片啟動讀操作，

編寫HMI測試界面顯示RFID芯片中初始化的數據，測試是否與寫入的相同。

（3）編寫PLC程序，根據RFID規定的編碼規則寫入相應代碼過程檢測

存儲數據。存儲信息為：A031。寫入完成后，對芯片啟動讀操作，編寫HMI

測試界面顯示RFID芯片中存儲檢測的數據，測試是否與寫入的相同。

RFID射頻讀寫器調試界面參考示例如下圖3-3所示。

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圖3-3RFID調試界面參考示例

完成任務三中（二）后，舉手示意裁判進行評判！

（三）稱重傳感器編程測試

對稱重傳感器通訊模塊進行組態和參數設置，人機界面能夠實時顯示

與智能稱重數顯儀相同的數據信息。

具體如下：

（1）對智能稱重數顯儀進行初始化和參數設置。

（2）編寫PLC程序，實時讀取稱重數據，人機界面HMI正確顯示數據，

數據類型保留3位小數，單位g。

稱重傳感器調試界面參考示例如下圖3-4所示。

圖3-4稱重傳感器調試界面參考示例

完成任務三中（三）后，舉手示意裁判進行評判！

（五）調試平臺傳感器及運動機構編程與調試

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編寫主控PLC中步進電機運動機構模塊任務，能夠實現移動模組的基

本運動與狀態信息監控。

具體包含如下

（1）啟用和禁用模組，當人機界面啟用軸按鈕未按下時，移動模組不

動作。

（2）點動正轉，當運動到圖3-5位置1微型光電處時，移動模組停止。

（3）點動反轉，當移動到圖3-5位置7微動開關處時，移動模組停止。

（4）模組回原點，圖3-5的位置5處的接近開關為原點檢測開關。

（5）在任意位置，絕對位置方式運動到圖3-5的位置1、3、6處，

位置先后順序隨機指定。

（6）起始位置在圖3-5位置5接近開關處，相對位置運動±50mm。

（7）勻速運動，當移動到圖3-5位置1或7處時，移動模組停止。

（8）停止軸，無論模組處于何種運動方式下，按下此按鈕，模組立即

停止。

圖3-5移動模組位置分布

移動模組人機界面參考示例如下圖3-6所示：

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圖3-6移動模組人機界面參考示例

完成三中（五）后，舉手示意裁判進行評判！

任務四：工業機器人的編程與調試

編寫主控PLC中工業機器人程序系統調試模塊任務，能夠自動實現對

指定位置工件或者托盤的抓取、放置，并且包含如下功能：

（1）顯示機器人各種當前運動狀態。機器人任務狀態號傳輸到主控

PLC，并在人機界面顯示，機器人狀態分為機器人處于待機、運行、等狀態。

表4-1機器人運行狀態示例

序號機器人狀態號機器人狀態

1100待機

2201裝配運行

3202開蓋運行

4203廢品分揀運行

5204托盤回收運行

6205貼標運行

（2）機器人對指定位置工件或者托盤的抓取、放置具體任務包含：裝

配、開蓋、廢品分揀、托盤回收、貼標，抓取和放置位置如圖4-1所示。

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圖4-1機器人抓取和放置位置示意圖

（3）機器人調試界面參考示例如圖4-1所示。

圖4-2機器人調試界面參考示例

測試實現要求如下：

（1）機器人處于自動運行狀態，手動將工件盒放置在裝配平臺位置2

處。操作人機界面HMI，機器人執行開蓋動作，將上蓋拆解搬運至裝配平

臺位置1處；

（2）機器人處于自動運行狀態，手動將放置有工件的托盤置于檢測平

臺位置1處。操作人機界面HMI，機器人執行裝配動作，將托盤上的工件

搬運至裝配平臺位置2處工件盒中，并將裝拆解的上蓋重新加蓋；

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（3）機器人處于自動運行狀態，操作人機界面HMI，將任務裝配完成

的工件執行貼標動作，貼標位置在工件盒正中；

機器人每次完成子任務后，需回到HOME點，要求各軸坐標為：軸

1(A1)0.00度、軸2(A2)0.00度、軸3(A3)0.00度、軸4(A4)0.00度、軸

5(A5)-90.00度、軸6(A6)0.00度，各軸角度偏差不超過±0.1度。

完成任務四后，舉手示意裁判進行評判

任務五：工業智能傳感器綜合應用

任務描述：通過圖5-1工業智能傳感器綜合應用智能生產線平臺，實

現：AGV單元運載托盤，裝配單元裝配零件，涂膠單元涂膠貼標，檢測單

元檢測成品和廢品，包裝單元機器人裝箱、貼碼、搬運，出入庫單元禮品

盒出庫和成品的入庫完成零件的組裝。系統各單元預置部分PLC或HMI程

序，選手對整體設備進行傳感器以及控制系統等調試和完善指定單元PLC

程序以及人機界面程序，并通過各單元HMI實現本單元零件的加工、工件

的中轉和出入庫。最后操作MES軟件實現傳感器數據的采集和分析。

圖5-1智能生產線

系統綜合工作任務如下：

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（一）綜合任務基礎準備

根據綜合任務要求，由選手自行設計補充涂膠單元PLC復位程序和HMI

觸摸屏界面，滿足以下基本功能：

1、能夠實現本單元的復位、啟動、停止等功能：

（1）復位為本單元運行至初始歸零狀態；

（2）系統啟動為系統自動按照綜合任務運行；

（3）系統停止為系統停止運動。

初始歸零狀態為：

（1）單元中步進電機控制機構處于原點位置。

（2）單元中交流電機控制機構運行5S后停止運行。

（3）單元中所有氣動元件氣缸縮回、吸盤松開。

（4）單元流水線上沒有空托盤或零件。

若上述條件中任一項不滿足，則本單元紅色警示燈以1Hz的頻率閃爍，

系統不能啟動，故障清除重新復位后恢復正常。

圖5-2人機交互界面參考示例

2、系統復位完成后啟動自動化運行前的準備：

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（1）AGV單元人工放置空托盤。

圖5-3AGV單元預置空托盤

（2）裝配單元立體倉庫中預置零件。

圖5-4裝配單元預置零件

（3）涂膠單元預置金屬標簽。

圖5-5涂膠單元預置金屬標簽

（4）出入庫單元預置禮品盒。擺放位置及數量由選手自行擺放。

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圖5-6出入庫單元預置禮品盒

3、通過設置檢測單元視覺系統參數，完成本單元的檢測流程。

（二）系統綜合任務實現

1、手動操作實現任務流程：

根據現場提供的工業智能傳感器綜合應用平臺，檢查并調整各個模塊

的狀態使其符合任務流程要求，檢查各個模塊控制系統程序功能并補充完

善。編寫涂膠單元和機器人包裝單元的人機界面和程序滿足該兩模塊功能。

手動操作各單元觸摸屏完成零件的出庫、涂膠、識別、空托盤的回收、搬

運、裝配以及入庫等任務。具體任務流程如下：

（1）AGV初始位置在裝配單元端。AGV單元中空托盤進入裝配單元流

水線，托盤進入后，AGV運動至檢測單元分揀傳送帶末端待機。

（2）裝配單元檢測到空托盤進入后，通過阻擋氣缸定位，從立體倉庫

中分別取出零件在裝配工作臺進行組裝，組裝完畢后，水平升降模組將零

件放置于空托盤中，托盤流向傳送帶末端。

（3）托盤進入涂膠單元，通過阻擋氣缸定位，水平移動模組抓取標簽

運動至傳送帶上方，先點膠再放置標簽，貼標完成托盤流向傳送帶末端。

（4）托盤進入檢測單元，通過色標傳感器和智能相機對零件進行檢測，

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并將檢測的數據顯示在HMI觸摸屏上，具體包含零件的顏色和貼標位置坐

標X、坐標Y、角度偏差A和得分P