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1、2018年福建省职业院校技能大赛“制造单元智能化改造与集成技术”赛项规程一、竞赛名称赛项编号：G-59赛项名称：制造单元智能化改造与集成技术赛项组别：高职组竞赛形式：团体赛赛项专业大类：装备制造大类二、赛项目的随着中国制造2025战略规划的推进，加快智能制造技术应用，是 落实工业化和信息化深度融合、打造制造强国的重要措施，实现制造业转 型升级的关键所在。“制造单元智能化改造与集成技术”赛项为落实制 造业人才发展规划指南，精准对接装备制造业重点领域人才需求，满足 复合型技术技能人才的培养，支撑智能制造产业发展设置而成。赛项旨在推动智能制造相关专业在人才培养模式、课程体系、教学条 件、考核评价、师
2、资队伍建设上的改革，提升高职院校适应先进制造业发 展需求的实习实训条件。本赛项针对传统制造生产系统向智能制造单元技术升级的实际问题， 以智能制造技术应用为核心，以汽车零部件加工打磨检测工序的智能制造 单元为背景，让选手实践从系统功能分析、系统集成设计、成本控制、布 局规划到安装部署、编程调试、优化改进等完整的项目周期，考察参赛队 的技术应用、技术创新和协调配合能力。竞赛平台集成智能仓储物流、工 业机器人、数控加工、智能检测等模块，利用物联网、工业以太网实现信 息互联，依托MES系统实现数据采集与可视化，接入云端借助数据服务实 现一体化联控，满足轮毂的定制化生产制造。本赛项将极大地提升高职院 校
3、智能制造相关专业的人才培养质量，进一步推动智能制造技术的应用。三、比赛方式与内容（一）比赛方式竞赛采用团体赛方式，每支参赛队由3名选手组成，配2名指导教师。 以院校为单位组队参赛，不得跨校组队。（二）比赛内容本赛项以汽车行业轮毂的生产制造为背景，竞赛过程中，参赛队在规 定时间内通过方案设计、硬件搭建、系统集成与调试等任务，完成智能制 造单元搭建，满足定制化的制造加工过程。工业机器人从立体仓库拾取待 加工轮毂，放置到数控机床中选择适当程序完成加工工序，工业机器人实 现打磨抛光加工，利用传感器检测加工效果，MES系统对制造过程信息和 设备状态实时采集和可视化，智能终端利用云端实现安全的制造数据远程
4、 监控和流程控制，优化工序流程提高生产效率。比赛时间3小时，任务连 续进行，完成以下部分或全部任务内容：任务一系统集成方案设计参考制造流程要求，细化完整的生产工艺路径，将工序内容与实现设 备一一对应；在场地面积条件下，合理设计单元的布局形式，完成完整工 序内容；根据工序流程和控制系统要求，确定控制网络结构；利用虚拟仿 真软件，在三维环境中按照设计的布局形式，搭建硬件环境，规划功能单 元的动作轨迹，仿真验证布局设计有效性。任务二硬件搭建及电气接线根据集成设计方案，将所选的功能单元按照布局规划拼接固定；根据 功能要求，完成各单元的机械结构安装、电气传感器接线、气动控制线路 连接、控制网络线路部署等
5、内容；手动测试单元功能动作正确。任务三制造单元的集成改造对PLC控制器和远程IO进行组态操作，满足控制设计要求；对PLC、 工业机器人，实现工业机器人从立体仓库中拾取零件；对PLC、数控机床 和工业机器人编程调试，实现工业机器人将待加工零件放入数控机床、选 取指定加工程序、完成加工任务、取出零件；对PLC、工业机器人进行编 程调试，实现对零件表面打磨加工；对PLC、工业机器人、视觉传感器进 行编程调试，实现对零件产品加工结果的检测与判别；对PLC、工业机器 人进行编程调试，根据视觉检测结果对零件进行分拣入位；对PLC编程调 试，实现各单元完成所需功能动作。任务四 控制网络的集成调试根据产品生产
6、制造流程，对立体库、工业机器人、数控系统进行编程 联调，利用物联网、工业以太网实现产品、设备和控制器之间的信息交互, 满足加工流程自动化；合理优化程序逻辑和设备运行参数，满足任务的生 产效率要求，可对异常情况进行监控并做出合理判断，确保生产安全；利 用MES系统开发平台完成信息采集、产品数据追溯、制造流程可视化、设 备状态可视化等功能模块，并完成智能制造单元的功能流程控制操作面板 开发，实现对生产流程控制。任务五云端数据服务的调试在MES系统开发平台中，将任务要求的生产流程数据、设备状态信息 存储到指定的云服务器中，可使智能终端实时获取数据并图形化显示；在 MES系统开发平台中，将智能制造单元
7、的功能流程控制接口开放到云服务 器中，在网络安全、用户认证后，可使智能终端远程控制单元制造加工。任务六职业素养竞赛过程中，对参赛选手的技术应用合理性、工具操作规范性、机械 电气工艺规范性、耗材使用环保性、功耗控制节能性以及赛场安全、文明 生产等进行综合评价。四、竞赛流程竞赛期间的流程安排如下安排，具体以竞赛指南为准。表1竞赛日程安排（具体安排视最终报名情况而定）日期内容第一天代表队报到（当日14： OO前）、指导教师会议、选手观看竞赛场地第二天第一场选手比赛、第二场选手比赛、第三场选手比赛第三天第一场选手比赛、第二场选手比赛、第三场选手比赛五、比赛技术平台（一）竞赛设备竞赛平台以汽车行业的轮毂
8、为产品对象，实现了仓库取料、制造加工、 打磨抛光、检测识别、分拣入位等生产工艺环节，以未来智能制造工厂的 定位需求为参考，通过工业以太网完成数据的快速交换和流程控制，采用 PLC实现灵活的现场控制结构和总控设计逻辑，利用MES系统采集所有设 备的运行信息和工作状态，融合大数据实现工艺过程的实施调配和智能控 制，借助云网络体现系统运行状态的远程监控。组件单元在设计时，以模块化设计为原则，每个单元间安装在可自由 移动的独立台架上，台架间设置有拼接端口可实现不同布局模式的自由组 合，布置远程IO模块通过工业以太网实现信号监控和控制协调，用以满足 不同的工艺流程要求和功能实现，充分体现出系统集成的功耗
9、、效率及成 本特性。每个单元的四边均可以与其他单元进行拼接，根据工序顺序，自 由组合成适合不用功能要求的布局形式，体现出系统集成设计过程中空间 规划内容，如图1所示。图1多样的布局形式（二）竞赛平台主要设备参数表2赛项推荐竞赛平台参数规格序号名称主要规格和功能数量备注1执行 单元1 .工业机器人，六自由度，额定负载3kg, 工作范围580mm,重复定位精度0.01mm, 本体重量25kg2 .工业机器人扩展IO适配器，支持 Devicenet通信，模块化结构可自由增 加减少通信板卡，满足数字量输入输出和 模拟量输入输出3 .工具快换工业机器人法兰侧，可实现与 工具侧的快速匹配、安装与释放，并可
10、以 接通6路气路和9路信号，以实现对工具 的动作控制4 .直线导轨，有效行程800mm,有效负载 100kg,最大速度5mms,由高性能PLC 实现运动控制，支持PRe）FlNET通信5 .PLC控制器，提供工业以太网 Profinet通信支持，50kb工作存储器 /1MB负载存储器，板载数字I/O为8点输 入/6点输出，板载模拟I/O为2路输入， 布尔运算执行速度0.08 s指令，实现流 程自动化控制1台IRB 120/SD 500；SIMATICS7-1212 （1 台）2工具 单元1 .轮辆外圈夹爪，气动控制，实现对零件 轮辆外圈的稳定拾取，配有快换系统工业 机器人法兰侧，可实现与工具侧
11、的快速匹 配、安装与释放2 .轮辐夹爪，气动控制，实现对零件轮辐 外侧的稳定拾取，配有快换系统工具侧， 可实现与工业机器人法兰侧的快速匹配、 安装与释放1台3 .轮毂夹爪，气动控制，实现对零件轮毂 外圈的稳定拾取，配有快换系统工具侧， 可实现与工业机器人法兰侧的快速匹配、 安装与释放4 .轮辆内圈夹爪，气动控制，实现对零件 轮器内圈的稳定拾取，配有快换系统工具 侧，可实现与工业机器人法兰侧的快速匹 配、安装与释放5 .吸盘工具，气动控制，实现对零件轮辐 表面的稳定拾取，配有快换系统工具侧， 可实现与工业机器人法兰侧的快速匹配、 安装与释放6 .端面打磨工具，电动控制，利用端面毛 刷对零件表面进
12、行打磨加工，配有快换系 统工具侧，可实现与工业机器人法兰侧的 快速匹配、安装与释放7 .侧面打磨工具，电动控制，利用侧面棉 布轮对零件表面进行打磨加工，配有快换 系统工具侧，可实现与工业机器人法拦侧 的快速匹配、安装与释放8 .工具支架，可提供7个标准化工具安装 位置，可根据需求随意摆放所需要的工具 以供工业机器人取放使用9 .工业机器人示教器摆放支架，可用于稳 妥摆放工业机器人示教器，防止意外滑落 或损坏3仓储 单元L提供六个仓储料位，每个料位可通过气 动将固定托盘推出，并配有传感器检测当 前料位是否存放零件，并通过指示灯反馈 状态ZPLC扩展IO适配器，支持工业以太网 PRoFlNET通信
13、，模块化结构可自由增加1台具备基于Profinet 的远程IO减少通信板卡，满足数字量输入输出和模 拟量输入输出4加工 单元L数控机床，典型的三轴立铳结构，轻量 化设计，桌面安装，可满足铝合金、木材、 塑料等零件加工，配套气动控制双侧安全 门和夹具，有效加工范围IOOmmxlOOmm, 有效厚度高度50mm2 .数控系统，10.4英寸彩色人机交互面板， 80位浮点数纳米计算精度，集成刀具管理 及刀具寿命监控功能，支持OPCUA通信3 .PLC扩展IO适配器，支持工业以太网 Profinet通信，模块化结构可自由增加 减少通信板卡，满足数字量输入输出和模 拟量输入输出1台Sinumerik828
14、D Basic铳削；具备基于Profinet的远程IO5打磨 单元L打磨工位，具备气动夹具，可稳定夹紧 零件，满足打磨加工过程2 .旋转工位，具备气动夹具，可稳定夹紧 零件，提供气动旋转能力，可实现对零件 轴线的旋转3 .翻转工位，气动驱动，可实现将零件在 打磨工位和旋转工位的自动翻转4 .PLC扩展IO适配器，支持工业以太网 PRoFlNET通信，模块化结构可自由增加 减少通信板卡，满足数字量输入输出和模 拟量输入输出1台具备基于Profinet 的远程IO6检测 单元1 .视觉系统，支持TCP/IP通讯协议，可与 工业机器人直接数据传输，对真实产品进 行拍照后与目标产品进行比对，分辨其形
15、状、尺寸、位置、角度等参数信息，彩色 相机，有效分辨率30万2 .配套光源及操作显示器1台FH L5507分拣 单元1 .传送带，皮带式结构，可带动零件稳定 传动2 .分拣机构，气动控制，实现将零件由传 送带推送到分拣道口并定位，各动作位置 均配有传感器反馈状态3 .PLC扩展K)适配器，支持工业以太网 Profinet通信，模块化结构可自由增加 减少通信板卡，满足数字量输入输出和模 拟量输入输出1台具备基于Profinet 的远程K)8总控 单元LPLC控制器，提供工业以太网 Profinet通信支持，50KB工作存储器 /1MB负载存储器，板载数字I/O为8点输 入/6点输出，板载模拟I/O为2路输入， 布尔运算执行速度0.08 us指令，实现流 程自动化控制2.自动化编程软件，PLC配套组态及编程、 仿真测试平台，面向任务和用户的系统、 所有的程序编辑器都具有统一的外观、优 化后的工作区域画面布局工位灵活便捷、 网络与设备图形化的组合方式3 .MES编程平台，通用的应用程序，适合 所有工业领域的解决方案；内置所有操作 和管理功能，可简单、有效地进行组态； 可基于Web持续延展，采用开放性标准， 集成简便；支
