资源简介

2022 年全国职业院校技能大赛
中职组
机电一体化设备组装与调试赛项
（样题 7）
任
务
二
三、生产线功能调试
（一） 工作时间
工作时间:6小时
（二） 设备概述
XX企业需要新建一条梅花联轴器分选生产线，根据订单的要求将
联轴器按外径、长度进行分选。生产线按模块的方式进行搭建，以 3
个工作台为基础，检测皮带输送机、分选皮带输送机、转盘、工业机
械手、直角坐标机械手等可根据实际工作任务需求，灵活地安装在工
作台面上，以便于生产线的扩充与改进。该生产线的总体安装方案如
图 1所示。
图 1
在该自动生产线中，有两台触摸屏和两台 PLC 控制器，在这里两
台触摸屏分别用“HMI1”和“HMI2”表示；两台 PLC控制器分别用“PLC1”
和“PLC2”表示。HMI1和 PLC1进行通信连接，控制直角坐标机械手
和检测皮带输送机调试运行；HMI2和 PLC2进行通信连接，控制工业
1
机械手和分选皮带输送机调试运行。PLC1 和 PLC2 之间采用 R 秒 485
串行通信方式,实现数据信息互联。
任务一：
请根据给定的 I/O表，先完成电路的连接（如已完成请忽略）。
1号 PLC I/O分配表
地址 地址 功能 地址 地址 功能
X0 I0.0 编码器 A 相 Y0 Q0.0 X 轴脉冲信号
X1 I0.1 编码器 A 相 Y1 Q0.1 Y 轴脉冲信号
X2 I0.2 X 轴左限位 Y2 Q0.2 Z 轴脉冲信号
X3 I0.3 X 轴原点 Y3 Q0.3 X 轴方向信号
X4 I0.4 X 轴右限位 Y4 Q0.4 Y 轴方向信号
X5 I0.5 Y 轴左限位 Y5 Q0.5 Z 轴方向信号
X6 I0.6 Y 轴原点 Y6 Q0.6 机械手手爪松
X7 I0.7 Y 轴右限位 Y7 Q0.7 机械手手爪紧
X10 I1.0 Z 轴下降限位 Y10 Q1.0 机械手快换松
X11 I1.1 Z 轴上升限位 Y11 Q1.1 机械手快换紧
X12 I1.2 传送带首端检测 Y12 Q1.2 驱动传推料一
X13 I1.3 推料一伸出检测 Y13 Q1.3 驱动传推料二
驱动传推料三
X14 I1.4 推料二伸出检测 Q1.4
Y14 （龙门架侧）
推料三伸出检测
X15 I1.5 Q1.5 HL1 黄灯
（龙门架侧） Y15
2
传送带末端检测
X16 I1.6 Q1.6 HL2 绿灯
（龙门架侧） Y16
X17 I1.7 Y17 Q1.7 HL3 红灯
X20 I2.0 急停按钮 Y20 Q2.0 变频器正转
X22 I2.2 停止按钮 Y21 Q2.1 变频器反转
X23 I2.3 起动按钮 Y22 Q2.2 变频器高速
X24 Y23 Q2.3 变频器中速
X25 Y24 Q2.4 变频器低速
X26 Y25 Q2.5 警示灯红
X27 Y26 Q2.6 警示灯绿
Y27 Q2.7 警示灯黄
2号 PLC I/O分配表
地址 地址 功能 地址 地址 功能
X0 I0.0 大料检测 Y0 Q0.0 传送带脉冲
X1 I0.1 小料检测 Y1 Q0.1 传送带方向
X2 I0.2 中料检测 Y2 Q0.2 驱动卡料
X3 I0.3 传送带首端检测 Y3 Q0.3 驱动推料一
X4 I0.4 传送带末端检测 Y4 Q0.4 驱动推料二
驱动推料三
X5 I0.5 Q0.5
卡料到位 Y5 （机器人侧）
X6 I0.6 推料一到位 Y6 Q0.6 驱动直流电机
3
X7 I0.7 推料二到位 Y7 Q0.7 HL1 黄灯
X10 I1.0 推料三到位 Y10 Q1.0 HL2 绿灯
X11 I1.1 起动按钮 Y11 Q1.1 HL3 红灯
X12 I1.2 停止按钮 Y12 Q1.2
X13 I1.4 急停按钮 Y13 Q1.3
Y14 Q1.4
Y20 Q2.0 机器人 DI9
Y21 Q2.1 机器人 DI10
Y22 Q2.2 机器人 DI11
Y23 Q2.3 机器人 DI12
X30 I2.0 机器人 DO1 Y30 Q2.0 机器人 DI1
X31 I2.1 机器人 DO2 Y31 Q2.1 机器人 DI2
X32 I2.2 机器人 DO3 Y32 Q2.2 机器人 DI3
X33 I2.3 机器人 DO4 Y33 Q2.3 机器人 DI4
X34 I2.4 机器人 DO5 Y34 Q2.4 机器人 DI5
X35 I2.5 机器人 DO6 Y35 Q2.5 机器人 DI6
X36 I2.6 机器人 DO7 Y36 Q2.6 机器人 DI7
X37 I2.7 机器人 DO8 Y37 Q2.7 机器人 DI8
任务二：设备调试
设备启动前，生产线的运动必须在初始位置，有关部件的初始位
置是：直角坐标 X/Y/Z三轴在原点位置，Z轴没有机械手抓，两条皮
4
带的推料气缸和卡料气缸活塞缩回，两条皮带输送机不转动，转盘电
机停止，工业机器人在原点位置。
上电时，若上述部件在初始位置，该龙门架警示灯绿色闪烁。若
系统不在初始位置，则自动将各部件复位，复位过程中龙门架警示灯
黄色闪烁。只有上述部件在初始位置时，HMI1显示如图 2所示内容。
图 2
联轴器生产线工作时，分选皮带输送机正转时（工件由工业机械
手向直角坐标机械手运送为反转），变频器高速输出频率为 30HZ；低
速时变频器输出频率为 20HZ，中速时变频器输出频率为 25HZ。
请正确理解该自动生产线的调试运行功能，制作触摸屏界面和编
写 PLC调试程序。完成自动生产线的程序调试功能。
按下 HMI【设备调试】，HMI1 进入如图 3 所示界面，HMI2 进入如
图 4所示界面。
直角坐标机械手主要由 X轴、Y轴、Z轴三个方向的传动机构组成。
X 轴与 Y 轴采用伺服电机驱动；Z 轴采用步进电机驱动，再 Z 轴末端
有一个气动手爪抓取装置。运行时，通过 X 轴、Y 轴、Z 轴三个方向
的左移、右移、前进、后退、上升、下降的运动达到在空间范围内对
5
工件物料进行取放物料或装配工件的功能。
图 3 触摸屏 HMI1调试界面
图 4 触摸屏 HMI1调试界面
直角坐标机械手调试功能
如图 3所示：直角坐标机械手调试分 X轴、Y轴、Z轴三个部分调
试组成，到相应传感器后各指示灯点亮，具体调试功能如下：
按住【X 轴左移】按钮，X 轴向左移动，松开【X 轴左移】按钮，
X轴停止移动；按住【X轴右移】按钮，X轴向右移动，松开【X轴右
移】按钮，X 轴停止移动。点击【X 轴复位】按钮，X 轴开始寻找原
点，最终回到原点位置。
6
按住【Y 轴向前】按钮，Y 轴向前移动，松开【Y 轴向前】按钮，
Y轴停止移动；按住【Y轴向后】按钮，Y轴向右移动，松开【Y轴向
后】按钮，Y 轴停止移动。点击【Y 轴复位】按钮，Y 轴开始寻找原
点，最终回到原点位置。
按住【Z 轴上移】按钮，Z 轴向上移动，松开【Z 轴上移】按钮，
Z轴停止移动；按住【Z轴下移】按钮，Z轴向下移动，松开【Z轴下
移】按钮，Z 轴停止移动。点击【Z 轴复位】按钮，Z 轴开始寻找原
点，最终回到原点位置。
点击【换爪夹紧】按钮，气动手夹紧夹具，点击【换爪松开】按
钮，气动手松开夹具。点击【手爪夹紧】按钮，气动手爪夹紧，点击
【手爪松开】按钮，气动手爪松开。
在触摸屏 HMI1中要显示各运动轴的当前实时位置，并可以设置运
行速度，运行速度用百分比表示。点击【下一页】，HMI1切换至如图
5所示页面。
注意：在 X 轴、Y 轴、Z 轴点动调试的过程中，若遇到左右，前后，上下极限位置时，
直角坐标机械手立即停止运行，并断开伺服和步进电机使能，若要重新运行，断开电源，
手动将各轴恢复到正常运行区域，然后上电，重新调试运行。
检测皮带输送机调试功能
如图 4 所示：检测皮带输送机分步进电机调试、推送机构调试以
及联轴器高度检测三个部分调试，具体调试功能如下：
设定步进电机运行速度，点击【传送带正转】按钮，皮带输送机
从转盘开始向机器人方向运行，松开该按钮，皮带输送机停止运行。
设定步进电机运行速度，点击【传送带反转】按钮，皮带输送机开始
反方向运行，松开该按钮，皮带输送机停止运行。
7
按住【推料一】按钮，推料 1 气缸伸出，松开【推料一】按钮，
推料一气缸缩回，此时当前气缸位置显示框不显示任何信息。推料二
和推料三卡料的调试功能以此类推，这里不再详细赘述。
按住【直流电机】按钮，转盘直流电机旋转，松开按钮，直流电
机停止。在调试检测传感器时，先手动从供料托盘上随机取出一个联
轴器，放置于高度检测传感器下，此时在超声波检测高度显示框中会
显示【L= 实际高度值 mm】，移开工件，显示框中的显示内容会清
空。按下【下一页】按钮，HMI2触摸屏显示如图 6所示界面。
分选皮带输送机调试功能
图 5
如图 5 所示：分选输送机模块分变频器调试、推送机构调试两个
部分调试，具体调试功能如下：
通过【调试选择】按钮点击切换各调试部件，当选择到对应的调
试部件时，部件名称方框变为绿色，初始进入触摸屏界面时，默认选
择推料部件。
8
选择变频器调试部件时，按下【启动】按钮，变频器正转低速运
行 3秒 → 变频器正转中速运行 3秒 → 变频器反转高速运行 3秒
→ 变频器反转低速运行 3秒 → 自动停止。
选择推料调试部件时，按下【启动】按钮，推料 1伸出 → 推料
2伸出→ 推料 3伸出 → 停止 5秒→推料 1、推料 2、推料 3同时缩
回 → 自动停止。
工业机械手调试功能
图 6
如图 6 所示：工业机械手模块用两种模式进行调试，具体调试功
能如下：
调试开始前，确保机器人是在原点位置，若在原点位置，此时准
备就绪指示灯绿灯常亮，否则红灯常亮。
若将【点动/连续】选择开关打在左边，即当前选择为点动模式。
在点动模式下点击【位置 B】按钮，工业机械手从原点处按照示教好
的路线向 B 位置点运行，到达 B 位置点后，工业机械手暂停运行，B
位置指示灯绿灯常亮。此时再点击【位置 C】按钮，工业机械手从 B
位置点处按照示教好的路线向 C位置点运行，到达 C位置点后，工业
机械手暂停运行，C 位置指示灯绿灯常亮,最后点击【回零】按钮，
9
工业机械手开始寻找原点，最终回到原点位置，位置 B和位置 C指示
灯红灯常亮。在点动模式下，点击【手爪夹紧】按钮，此时工业机械
手手爪夹紧。点击【手爪松开】按钮，此时工业机械手手爪夹紧。
若将【点动/连续】选择开关打在右边，即当前选择为连续调试模
式。在连续模式下点击【启动】按钮，工业机械手夹取任意一个夹具
后运行到位置 B → 手爪夹紧，延时 1秒时间后 → 工业机械手运行
到位置 C，延时 1秒时间后 → 手爪松开 → 放回夹具放回原点，然
后下一个循环开始，工业机械手夹取夹具运行到位置 B → …… 。
点击【停止】按钮，完成当前周期后，系统停止运行。在运行过程中，
B位置指示灯和 C位置指示灯不作指示。
任务三：任务运行
本生产线的流程包括产品检测、产品搬运和产品入库、产品出库
等五个流程。在触摸屏首页，按下 HMI1【设备生产】按钮，HMI自动
进入如图 7所示界面，HMI2自动进入如图 8所示界面。
图 7
10
图 8
如图 7 所示为 HMI1 运行界面，包含入库\出库切换等信息。该生
产线在启动运行前，需先设定入库的产品信息。按下运行界面的【仓
库信息】，HMI1进入如图 9所示界面。
图 9
手动设置若需入库的产品类型（输入数值 3 表示大号工件、输入
数值 2 表示中号工件、输入数值 1 表示小号工件），将所需入库的产
品数量输入完成后，按下按钮【确定】，所需产品设置完成，HM2 进
入如图 10所示监控界面。在未按【确定】按钮前，按下【数据清零】
按钮，刚刚所设的数据自动清零，此时可以重新开始设置。产品设置
11
完成后，按【返回】按钮，可返回至运行界面。
图 10
触摸屏各状态指示灯按要求点亮。在生产线运行时，两块触摸屏
的【启动】、【停止】、【复位】功能一致。
当所有 PLC通信正常，按下【启动】按钮，生产线系统开始运行，
此时运行指示灯亮。HM2能实时显示目前仓库的库存信息（数值 3表
示大号工件、数值 2表示中号工件、数值 1表示小号工件）；按下【停
止】，生产线马上停止，如需再次启动，则需重新按下【启动】按钮，
设备继续运行。按下【复位】按钮，生产线马上停止，直角坐标机械
手等各单元模块恢复初始位置，触摸屏数据清零。
生产线运行流程：立体仓库每层原先存放有 15个黑色托盘，已生
产好的各种规格的联轴器成品（大、中、小直径三种）和联轴器半成
品（大、中、小直径三种）全部存放在转盘里。暂存盘所有位置均没
有工件。入库流程：在设置的基础上，从左往右、从上往下入库。
（1） 产品检测
当系统启动后，转盘电机启动，随机转出 1 个工件到位置 A 后仓
12
库电机停止，检测皮带输送机开始运转。当工件检测出大小和高度后，
成品工件或半成品工件推送至相应的斜槽。随后系统进入搬运流程。
（2）产品搬运
系统进入搬运流程时，工业机械手根据检测的工件大小和高度进
行动作。若暂存盘没有工件，启动后分 3种情况筛选：
a)如果检测的工件高度不符合要求，则判断该工件为半成品，需
对工件进行重新加工组合，工业机械手将所有半成品工件夹送至位置
B，由人工组合后重新放回转盘。
b)如果检测的工件高度和直径均符合入库要求，则直角坐标机械
手启动，先夹取夹具并将符合要求的黑色托盘夹送至分选输送机最左
端，变频器高速运转，将黑色托盘运送至最右端后，工业机械手先将
该工件运送至位置 C黑色托盘上。
若黑色托盘上仅需一个工件，则分选皮带输送机启动将黑色托盘
直接运送至最左端；若黑色托盘上需两个工件，则需将黑色托盘的工
件放满后 才可运送至最左端。
c)若该工件高度符合要求但直径暂不符合入库要求，则由工业机械手
先将该工件摆放至暂存盘，如图 11所示为暂存盘的编号。
7 8 9
4 5 6
1 2 3
图 11
13
暂存要求：编号 7-9用以暂存大号工件，编号 4-6用以暂存中号
工件，编号 1-3用以暂存小号工件。
完成后，转盘电机继续启动转出 1个工件，如果该工件是半成品，
则继续将相应的半成品送至位置 B；
如果该工件高度和直径均符合下一产品入库要求，则工业机械手
将该工件搬运至位置 C黑色托盘上，然后系统进入下一流程；若该工
件高度符合要求但直径仍旧不符合要求，则继续将该工件进行暂存；
若第三次出现工件高度符合要求但直径不符合入库要求的情况，则继
续暂存，第四次出现则检测皮带输送机直接将该工件运送至位置 B，
由人工将其取回转盘。
完成产品的入库后，如还需生产其它订单产品，则系统需先判断
暂存盘是否有工件，如暂存盘中的工件符合入库需求，则优先将暂存
的工件入库。
（3）产品入库
系统进入该流程后，分选皮带输送机低速运转，将黑色托盘连同
工件一起运送至最左端，直角坐标机械手启动将黑色托盘连同工件夹
送回指定位置，入库过程结束。若系统已将所有产品搬运入库后，直
角坐标机械手放回夹具，如暂存盘中还有工件，则手动将其取回转盘。
（4）产品出库
系统自动运行，将立体仓库上的小号工件依次单个夹取至分选皮
带输送机并推送至槽 2，中号工件依次单个夹取至分选皮带输送机并
推送至槽 3，大号工件依次单个夹取至分选皮带输送机并推送至槽 1，
14
完成后出库过程结束，直角坐标机械手放回夹爪，返回初始点，任务
结束。
152022 年全国职业院校技能大赛
中职组
机电一体化设备组装与调试赛项
（样题 10）
任
务
一
一、 总体方案
XX 企业需要新建一条梅花联轴器分选生
缓
冲
产线，根据售订单的要求将联轴器按外径Φ、 垫
长度 L进行分选包装。
图1 梅花联轴器
生产线按模块的方式进行搭建，生产线以
3 个工作台为基础平台，传送带机构、供料机构、直角坐标机械手、
工业机械手等模块可根据实际工作任务的需求，灵活地安装在工作台
面上，以便于生产线功能的扩充与改进。该生产线的总体方案如图 1
所示。
图 1 模块化生产线总体方案
整条生产线配备两台 PLC，直角坐标机械手由其中一台 PLC控制，
两条输送机构的控制根据实际要求进行配置；同时，生产线配置有两
台触摸屏，实现生产过程的人机交互。
二、 模块化生产线搭建
（一） 工作时间
工作时间:6小时
（二） 需要完成的工作
1. 完成电磁阀组件的组装。
2．完成传送带机构、供料机构的组装。
3. 请按照图 2的位置关系，完成生产线的整体布局。
图 2
4. 根据提供的 PLC系统的 I/O表，完成电路的连接。
1号 PLC I/O分配表
地址 地址 功能 地址 地址 功能
X0 I0.0 编码器 A 相 Y0 Q0.0 X 轴脉冲信号
X1 I0.1 编码器 A 相 Y1 Q0.1 Y 轴脉冲信号
X2 I0.2 X 轴左限位 Y2 Q0.2 Z 轴脉冲信号
X3 I0.3 X 轴右限位 Y3 Q0.3 X 轴方向信号
X4 I0.4 Y 轴左限位 Y4 Q0.4 Y 轴方向信号
X5 I0.5 Y 轴右限位 Y5 Q0.5 Z 轴方向信号
X6 I0.6 Z 轴下降限位 Y6 Q0.6 机械手快换松
X7 I0.7 Z 轴上升限位 Y7 Q0.7 机械手快换紧
X10 I1.0 X 轴原点 Y10 Q1.0 机械手手爪松
X11 I1.1 Y 轴原点 Y11 Q1.1 机械手手爪紧
传送带首端检测 驱动传推料一
X12 I1.2 Q1.2
（龙门架侧） Y12 （龙门架侧）
X13 I1.3 传送带末端检测 Y13 Q1.3 驱动传推料二
推料一伸出检测
X14 I1.4 Q1.4 驱动传推料三
（龙门架侧） Y14
X15 I1.5 推料二伸出检测 Y15 Q1.5 变频器正转
X16 I1.6 推料三伸出检测 Y16 Q1.6 变频器反转
X17 I1.7 起动按钮 Y17 Q1.7 变频器高速
X20 I2.0 停止按钮 Y20 Q2.0 变频器中速
X22 I2.2 急停按钮 Y21 Q2.1 变频器低速
Y22 Q2.2 警示灯黄
Y23 Q2.3 警示灯绿
Y24 Q2.4 警示灯红
Y25 Q2.5 HL1 黄灯
Y26 Q2.6 HL2 绿灯
Y27 Q2.7 HL3 红灯
2号 PLC I/O分配表
地址 地址 功能 地址 地址 功能
X0 I0.0 传送带首端检测 Y0 Q0.0 传送带脉冲
X1 I0.1 传送带末端检测 Y1 Q0.1 传送带方向
X2 I0.2 大料检测 Y2 Q0.2 驱动直流电机
X3 I0.3 中料检测 Y3 Q0.3 驱动卡料
驱动推料一（机
X4 I0.4 Q0.4
小料检测 Y4 器人侧）
X5 I0.5 卡料到位 Y5 Q0.5 驱动推料二
X6 I0.6 推料一到位 Y6 Q0.6 驱动推料三
X7 I0.7 推料二到位 Y7 Q0.7 HL1 黄灯
X10 I1.0 推料三到位 Y10 Q1.0 HL2 绿灯
X11 I1.1 起动按钮 Y11 Q1.1 HL3 红灯
X12 I1.2 停止按钮
X13 I1.4 急停按钮
X20 I2.0 机器人 DO1 Y20 Q2.0 机器人 DI1
X21 I2.1 机器人 DO2 Y21 Q2.1 机器人 DI2
X22 I2.2 机器人 DO3 Y22 Q2.2 机器人 DI3
X23 I2.3 机器人 DO4 Y23 Q2.3 机器人 DI4
X24 I2.4 机器人 DO5 Y24 Q2.4 机器人 DI5
X25 I2.5 机器人 DO6 Y25 Q2.5 机器人 DI6
X26 I2.6 机器人 DO7 Y26 Q2.6 机器人 DI7
X27 I2.7 机器人 DO8 Y27 Q2.7 机器人 DI8
6. 完成各传感器的安装、电路连接、网络连接。
7. 分选输送机构的气路，检测输送机构和工业机械手的气路请
自行分配，并完成系统气路安装。
8．编写用于 I/O测试简单 PLC程序，确认各 I/O电路连接可靠，
PLC之间采用协议通信方式。
模块化生产线 I/O 测试要求
触摸屏界面如图 3所示：
图 3
各部件的功能及调试要求如下：
1.直角坐标机械手模块调试
如图 4 所示，直角坐标机械手主要由 X 轴、Y 轴、Z 轴三个方向
的传动机构组成。X 轴与 Y 轴采用伺服电机驱动；Z 轴采用步进电机
驱动，再 Z 轴末端有一个气动手爪抓取装置。运行时，通过 X 轴、Y
轴、Z轴三个方向的左移、右移、前进、后退、上升、下降的运动达
到在空间范围内对工件物料进行取放物料或装配工件的功能。
图 4直角坐标机械手（仅供参考）
选择【直角坐标机械手】，X 轴向左运动 2 秒→X 轴向右运动 2
秒→Y轴向右运动 2 秒→Y轴向左运动 2 秒→Z轴向下运动 2 秒→Z
轴向上运动 2 秒→机械手快换紧→机械手手爪紧→机械手手爪松→
机械手快换松→警示灯红灯亮→警示灯绿灯亮→警示灯黄灯亮，调试
结束。
2.工业机械手模块调试
工业机械手的主要功能是完成机械手与 PLC 通信 I/O 的的测试。
选择【工业机械手】，机械手夹取小号夹爪 5 秒后放回，2 号 PLC 的
HL1指示灯亮，调试结束。
3.分选输送模块调试
分选输送模块主要完成工件属性的分选，带输送机由变频器驱动
三相异步电动工作，检测皮带输送机分变频器调试、推料机构调试以
及联轴器属性检测三个部分调试，具体调试功能如下：
选择【分选输送机】，传送带中速（25HZ）正转 3S→传送带高速
（35HZ）正转 3S→传送带低速（15HZ）反转 3S→3 个推杆同时伸出
→3个推杆同时缩回，调试结束。
4.检测皮带输送模块调试
检测皮带输送模块主要完成工件属性的检测，输送带上装有相关
传感器和推料气缸。皮带输送机由步进驱动器驱动电动工作。检测皮
带输送机分步进调试、推料机构调试以及联轴器属性检测三个部分调
试，具体调试功能如下：
选择【检测输送机】，传送带动作过程如下：传送带低速正转 3S
→传送带中速正转 3S→传送带高速正转 3S→推杆 1 气缸伸出→推杆
1气缸缩回→推杆 2气缸伸出→推杆 2气缸缩回→推杆 3气缸伸出→
推杆 3 气缸缩回→卡料伸出→卡料缩回→转盘电机正转→转盘电机
反转，调试结束。
5.超声波高度测试
选择【超声波】，在该传感器下面放入不同高度的工件，触摸屏
上可实时显示相应的高度值。2022 年全国职业院校技能大赛
中职组
机电一体化设备组装与调试赛项
（样题 1）
任
务
二
联轴器自动分选生产线编程与调试
工作目标：
1. 请根据现场设备的接线及相应规范，完善电气工程图。
2. 根据联轴器自动分选生产线运行的功能要求，完成 PLC、工业
机器人程序的编写，制作人机交互界面，并完成生产线的联调。
3. 填写安装与调试记录单。
工作时间：
6小时（8:30～14:30）
注意事项：
1. 设备调试过程中必须佩戴安全帽；
2. 设备上电前，必须请示现场裁判；
3. 竞赛结束前，做好本工位的清洁卫生及相关工具整理；
4. 工程文件下载方法：双击电脑桌面上的“亚龙 YL-SWH09D 型
iMes 竞赛客户端”图标，打开软件，软件界面左下角的网络状态显
示为“已连接”，则表示该软件已经与现场服务器连接。
点击界面下方的【下载文件】按钮，开始下载 “设备调试程序”，
如果文件下载状态栏显示“下载完毕”，则相关工程文件以压缩包格
式存储在计算机 D盘的根目录下。
1
一、 完善电气工程图
在赛场服务器下载的“设备调试程序”压缩包中，有联轴器自动
分选生产线的电气工程图，单该图尚未完善，请打开电气工程图文件，
在首页填写工位号和日期；从第 3页开始至最后一页，根据现场设备
的接线，按照电气安装规范，将虚线框内的电气符号及接线补充完整，
完成后删除该虚线框。
电气工程图的提交：将完成后的电气工程图以 PDF格式导出，并
保存在 D盘根目录下，名为工位号加 A的文件夹中（选手自建该文件
夹），如 03号工位，文件夹名为“03A”。
二、 联轴器自动分选生产线概述
联轴器自动分选生产线可根据订单的要求将联轴器按外径Φ、高
度 L进行分选包装。可供分选的联轴器有三种规格，其高度 L×外径
Φ分别为：20mm×30mm、25mm×35mm 和 30mm×42mm，对应的产品代
码分别为 2030、2535和 3042。
直角坐标机械手 立体仓库 警示灯 工件回收库 工业机器人
分选输送单元 高度检测组件 工具快换站 供料输送单元 急停按钮 料盘
图 1 联轴器自动分选生产线布局示意图
生产线主要由料盘、供料输送单元、工业机器人（含工具快换站）、
分选输送单元（含高度检测组件）、直角坐标机械手（含警示灯）、立
2
体仓库和工件回收库组成，各单元及模块的总体布局如图 1所示。
整条生产线由两套 PLC、触摸屏系统进行控制，控制模式分为调
试模式和订单生产模式。
在调试模式下，主站 PLC负责料盘、供料输送单元以及与工业机
器人的交互控制；从站 PLC完成分选输送单元和直角坐标机械手的交
互控制。主、从站触摸屏和按钮指示灯模块实现相应单元的监控。
在订单生产模式下，主、从站 PLC控制的单元、模块与调试模式
相同，主站触摸屏实现订单数据的输入和对订单生产数据的查询，从
站触摸屏用于生产过程与数据监控。
直角坐标机械手的范例工程文件可通过赛场服务器下载，工业机
器人的范例程序已经保存在工业机器人系统中，请选手在此基础上编
写 PLC及触摸屏程序，使生产线能按功能要求正常运行。
三、 生产线运行的功能要求
（一）生产线上电后的初始状态
联轴器自动分选生产线上电后，各单元复位为初始状态。即料盘
电机不转动；供料输送单元传送带不运转，卡料斜槽松开，各推料气
缸缩回；工业机器人各轴回到原点位置；分选输送单元传送带不运转，
各推料气缸缩回；直角坐标机械手各轴回到原点位置；黄色和绿色警
示灯闪烁（1Hz）；主、从站旁边“按钮指示灯模块”的指示灯均熄灭；
两台触摸屏均显示如图 2所示的登录界面。
注：调试时，工业机器人和直角坐标机械手的手腕部应处于无手抓状态。（在
调试过程中，出现手抓跌落的情况属安全文明操作不规范）
3
图 2 系统登录界面
系统默认操作员为 Admin，密码为“操作员名”+“235”，例：
操作员 Admin 的密码为 Admin235。如果操作员和登录密码匹配，则
系统进入下一界面；若不匹配，则弹出对话框，显示“密码错误！”，
4秒后对话框消失，操作员和登录密码编辑框清空。
登录成功后进入的界面与主、从站 PLC旁边各自的选择开关的状
态有关。当选择开关接通时，则主、从站触摸屏均进入“调试界面”；
选择开关断开时，主站触摸屏进入“订单设置与总控”界面，从站触
摸屏进入“生产过程与数据监控”界面。改变选择开关的状态，主、
从站触摸屏则可在各自的界面之间切换。
（二）调试模式
1. 主站调试
主站调试界面如图 3所示，触摸屏中“供料输送单元”指示灯默
认为绿色，“工业机器人”指示灯为黄色，该状态表示可对供料输送
单元进行调试。
按下【调试单元选择】按钮，“工业机器人”指示灯转变为绿色，
“供料输送单元”指示灯转变为黄色，该状态表示可对工业机器人进
行调试。通过【调试单元选择】按钮，可实现调试对象的切换。
4
图 3 主站调试界面
（1） 供料输送单元调试
当按下主站“按钮指示灯模块”中的绿色启动按钮（对应线号为
Start-1），料盘电机转动，5秒后停止，随后供料输送单元的传送带
正向运转，可将工件由传送带首端向末端方向传送，按下红色停止按
钮（对应线号为 Stop-1）传送带停止运行。在触摸屏上，料盘电机
运行时，料盘指示灯由黄色转变为绿色；传送带运行时，传送带指示
灯变为绿色；料盘电机和传送带停止时，对应指示灯恢复为黄色。
调试时，手动将工件放置到传送带首端，触摸屏上首端检测指示
灯变为绿色，3秒后卡料气缸（靠近料盘处的第一个气缸）伸出，伸
出到位 3秒后，推料气缸一伸出，依此规律，后续两个气缸伸出，上
述各气缸伸出到位时，触摸屏上的对应指示灯变绿。如果因某些原因，
气缸伸出不到位，后续气缸暂停，直到故障排除才可继续动作。
手动将工件放置到传送带末端，触摸屏上末端检测指示灯变为绿
色，3秒后，传送带上的各气缸缩回，缩回到位后，触摸屏上左下侧
区域的 8个指示灯恢复为黄色，至此，供料输送单元调试完毕。
在正常调试过程中，“按钮指示灯模块”中的绿色指示灯闪烁，
频率 2Hz，因故障或按下急停按钮时，调试流程暂停运行，红色指示
灯以 1Hz的频率闪烁，绿色指示灯熄灭。故障排除或急停按钮复位后，
红色指示灯熄灭，绿色指示灯恢复闪烁。供料输送单元调试完毕，绿
5
色指示灯熄灭。
（2） 工业机器人调试
出 出
废
料 料
品
槽 槽
槽 托盘
一 二
工件目的地
图 4 搬运工件目的地示意图
工业机器人调试的主要目的是测试工业机器人是否能准确完成工
件（联轴器）的搬运。调试过程中需要完成 3次工件搬运，约定待搬
运工件的存放地点和搬运目的地如下：产品代码为 2030、2535和 3042
的联轴器的存放地点分别为供．料．输送单元对应的工件滑槽底部；搬运
的目的地在分．选．输送单元传送带的首端（放置有工件托盘），如图 4
所示。
注意：在订单生产模式中，3 种工件搬运的目的地可能是托盘中
的任意位置。
当调试单元选择的调试对象为“工业机器人”时，触摸屏界面右
下侧的 3个工件选择按钮才可被按下。工业机器人在搬运工件前，首
先应在触摸屏上选择需要搬运的工件，3个工件选择按钮为三选一的
关系，当某个按钮被按下时，该按钮显示为绿色，其余两个按钮显示
为黄色。当选择某一待搬运工件后，按下“按钮指示灯模块”中的绿
色启动按钮，工业机器人运动到工具快换站上方，拾取对应的手抓，
然后将该工件从存放地搬运至目的地，搬运完成后，工业机器人将手
6
抓放回到工具快换站，机器人回到初始位置等待，工件搬运过程结束，
触摸屏上的工件选择按钮恢复为黄色。
2. 从站调试
图 5 从站调试界面
从站调试界面如图 5所示，触摸屏中“分选输送单元”指示灯默
认为绿色，“直角坐标机械手”指示灯为黄色，该状态表示可对分选
输送单元进行调试。按下【调试单元选择】按钮，“直角坐标机械手”
指示灯转变为绿色，“分选输送单元”指示灯转变为黄色，该状态表
示可对直角坐标机械手进行调试。通过【调试单元选择】按钮，可实
现调试对象的切换。
（1） 分选输送单元调试
分选输送单元调试前，需要在传送带末端适当位置放入一个工件
（联轴器），随后按下从站“按钮指示灯模块”中的启动按钮，传送
带反转（工件被送往传送带首端方向），变频器输出频率为 25Hz。当
工件到达“高度检测组件”正下方时，传送带暂停 5秒，触摸屏上显
示出联轴器的高度值。5 秒后，变频器以 35Hz 的输出频率驱动传送
带正转，当工件到达最后一个出料槽（出料槽一）中心位置时，传送
带停止运行，该位置的推料气缸伸出，将工件推入出料槽。该推料气
缸伸出到位 3秒后，其余 2个推料气缸伸出，伸出状态保持 5秒后,3
个气缸同时缩回，分选输送单元调试结束。
7
传送带运行时，触摸屏上对应的变频器输出频率指示灯变为绿色；
传送带停止运行时，该指示灯恢复为黄色。推料气缸伸出时，对应推
料气缸指示灯变为绿色，气缸缩回后恢复为黄色。
（2） 直角坐标机械手调试
直角坐标机械手调试的主要目的确定机械手从立体仓库抓取托
盘或工件的准确性。
9 10 11 12
5 6 7 8
公共托盘 1 2 3 4
图 6 立体仓库库位分布图
立体仓库的库位分布如图 6所示，1到 4号库位为立体仓库的最
底层，1 号和 2 号库位共用一个托盘，以此类推，1～12 号库位总计
摆放 6个托盘， 1、2号库位左侧还摆放有一个公共托盘。调试开始
前，所有库位都要摆放托盘。
当从站调试对象切换为“直角坐标机械手”后，首先需要在触摸
屏上设置抓取目标，“目标”下拉菜单可供选择的目标为工件或托盘。
“库位”编辑框可输入 1～12之间的数字。举例说明如下：当目标选
择为工件，编辑框输入的库位为 5时，表示机械手应到 5号库位抓取
工件；当目标选择为托盘时，库位编辑框输入 5或 6，均是指机械手
应到该库位抓取托盘。调试前，“目标”选择为工件时，应手动放置
一个工件到指定的库位中。
设置完毕后，按下“按钮指示灯模块”的启动按钮，机械手从原
点位置出发，运行到手抓托盘位置拾取对应的手抓，拾取完成，回到
8
原点位置，随后机械手运行到指定的位置抓取工件或托盘，抓取完成，
再次回到原点，然后机械手将工件或托盘放置到分选输送单元的末端
位置。放置完成，机械手再经过原点，将手抓放回到手抓托盘上，最
后机械手回到原点位置。至此，直角坐标机械手调试结束。
在抓取工件或托盘的过程中，触摸屏上显示提示信息，如图 7所
示，显示的提示信息为“工件抓取中！”或“托盘抓取中！”，调试
结束后提示信息消失。
图 7 提示信息显示
（三）订单生产模式
1. 订单设置与总控
当主站进入订单生产模式时，主站触摸屏显示如图 8所示的订单
设置与总控界面。界面右上角的“从站就绪”指示灯显示从站就绪的
状态。即：从站没有进入订单生产模式，该指示灯为红色；从站进入
订单生产模式，则该指示灯为绿色。
图 8 订单设置与总控界面
9
在订单设置表格中，可设置两个订单，订单编号为 1～50中的任
意值，订单编号不可重复。产品数量栏填写订单中某种规格的产品需
求数量，同一订单中单一产品数量不超过 5，产品总数不超过 6。出
料槽可选填 1或 2，出料槽在分选输送单元的分布如图 4所示。客户
名称为中文或英文。
订单设置完毕后，单击【订单确认】按钮。若订单编号、产品数
量不符合规则，则在订单下方的系统信息区域显示提示信息，“订单
编号错误，请修改！”或“产品数据不合规，请修改！”。如果无误，
则不显示任何信息。
图 9 错误和正确订单示例
在订单确认无误，且从站准备就绪的情况下，触摸屏右下角的【启
动生产】按钮由灰色转变为绿色，可以启动生产，否则该按钮无效。
在本系统中，订单编号值小的优先生产。按下【启动生产】按钮
后，主站触摸屏转换为生产过程数据总控界面，如图 10(a)所示。在
生产过程中，生产过程数据会实时更新；系统信息格式为：信息：“系
统时间”客户“某某”的订单已启动生产。 其中，“系统时间”与
当前时间相同，其他引号所指的内容与订单相符。订单生产完毕，系
统信息显示为：信息：“系统时间”客户“某某”的订单生产完毕。
请到出料口“X”领取。 在触摸屏的右下角出现【继续生产】按钮，
如图 10(b)所示。
10
(a) (b)
图 10 生产过程数据总控界面
当前订单生产完毕，如果还有订单等待生产，按下【继续生产】
按钮，则继续下一订单的生产，如果两个订单都生产完毕，且所有生
产环节已经结束，按下【继续生产】按钮，则跳转到如图 8所示的订
单设置与总控界面。
2.生产过程与数据监控
启动生产前，立体仓库如图 6所示的库位和公共托盘位置均摆放
有托盘，直角坐标机械手的手抓有托盘手抓和通用工件手抓两种；机
器人手抓快换站中已经配置好适用于抓取不同规格联轴器的手抓，共
三种。前述手抓的安装位置请参赛选手自定。
从站触摸屏的“生产与数据监控”界面如图 11 所示，通过触摸
屏右上角的【生产数据】或【生产过程】按钮可实现两个界面的切换。
“主站就绪”指示灯显示主站就绪的状态，如果主站没有进入订单生
产模式，该指示灯为红色；若主站切换到订单生产模式，则该指示灯
为绿色。
11
(a) (b)
图 11 生产过程与数据监控界面
联轴器自动分选生产线的生产过程分为入库、分选、补料和回收
四个环节。
（1） 入库
主站订单设置完成，按下主站触摸屏上的【启动生产】按钮后，
安装在直角坐标机械手上的绿色警示灯闪烁，闪烁频率 2Hz，表示生
产线正常工作。
1）料盘与供料输送单元
启动生产后，料盘电机旋转，将工件（安装好的联轴器）从料盘
送出（手动辅助完成），当供料输送单元首端检测光电开关检测到工
件时，料盘停止运转，供料输送单元的传送带正转，同时卡料气缸伸
出，卡料气缸旁的光纤传感器检测出工件的型号后，卡料气缸缩回，
传送带将工件送达与工件规格匹配的斜槽位置，传送带停止运行，随
后对应气缸将工件推入斜槽中。
启动生产后，在“生产过程与数据监控”界面，“入库”指示变
为绿色。在供料输送区域，当料盘电机或传送带运行时，对应的指示
灯变为绿色，停止运行时恢复为黄色；“产品”指示在卡料气缸处缩
回时显示检测出的产品代码。不同时间，界面显示的示例如图 12 所
示。
12
图 12
2）工业机器人
当工件被推入斜槽后，从站触摸屏上工业机器人区域“手抓类型”
处显示待抓取工件的代码，以提示操作人员注意工件与手抓的匹配。
工业机器人从初始位置开始，到“工具快换站”拾取手抓，然后将工
件搬运到分选输送单元首端的托盘中，完成后将手抓放回“工具快换
站”，最后回到初始位置，等待下一个工件的抓取。
在触摸屏上“工业机器人”区域，当工业机器人运行目的是拾取
或放回手抓时，“手抓”指示灯绿色闪烁（2Hz），当运行目的是抓放
工件时，“工件”指示灯绿色闪烁（2Hz），否则恢复黄色。当工业机
器人放回手抓后，“手抓类型”指示消失。当工件被抓离供料输送单
元的斜槽时，供料输送区域的“产品”指示处的代码不再显示。某时
刻，上述显示的示例如图 13所示。
图 13
当工业机器人将工件抓离供料输送单元时，料盘启动，送出下一
13
个工件。如果抓取的工件数量足以放满立体仓库时，料盘不再送出工
件。
3）直角坐标机械手与分选输送单元
在按下主．站．触摸屏上的【启动生产】按钮时，直角坐标机械手抓
取立体仓库中的公共托盘，然后将公共托盘放到分选输送单元的末端
位置。当托盘放置到位，机械手将手抓放回手抓托盘后回到原点位置
等待。
从站触摸屏上直角坐标机械手区域，当运动目的是抓放手抓、工
件或托盘时，触摸屏对应的指示灯绿色闪烁（2Hz），完成后恢复黄色。
如图 14所示。
图 14
当托盘放置到位，手抓离开后，分选输送单元的传送带反转，将
托盘送到传送带首端，随后传送带停止。传送带反转时变频器输出频
率为 25Hz。触摸屏上正反转及相应频率值的指示灯与传送带和变频
器的实际工作情况一致，例如，当传送带反转，变频器输出频率 25Hz
时，对应的指示灯为绿色，当传送带停止，变频器停止输出时，指示
灯恢复为黄色。如图 15所示。
14
图 15
托盘到达传送带首端后，等待工业机器人往托盘里放置工件，当
托盘里两个位置均放有工件后，变频器以 35Hz 的频率驱动电机使传
送带正转，当托盘到达传送带末端时，传送带停止，然后由直角坐标
机械手将工件送到立体仓库中。此后，传送带依照前述方式在传送带
上往复运送工件，直至立体仓库中所有库位均放置有工件。当最后一
个工件放置完毕，直角坐标机械手更换手抓，将公共托盘放回原位，
然后机械手将手抓放回手抓托盘。至此入库生产环节完成。
从站触摸屏上各种指示灯或显示，与前述规则相同。
直角坐标机械手将工件放入立体仓库中的库位时，需要依据库位
编号从小到大的顺序依次放置，并且在从站触摸屏的生产数据里显示
各库位里工件的产品代码。图 16为已经放置 5个工件的情况示意图。
图 16
入库生产环节完成后，生产线暂停运行，操作人员按下从站“按
钮指示灯模块”中的启动按钮，生产线进入分选生产环节。
15
（2） 分选
进入分选生产环节后，“生产与数据监控”界面的“入库”指示
恢复为黄色，“分选”指示转变为绿色。
生产线将根据订单的数据进行分选生产，以图 17（a）所示的订
单为例说明如下，订单中要求分选 2030和 3042的工件各 2个，并送
入出料槽一。
(a) (b)
图 17
进入分选生产环节，直角坐标机械手将立体仓库中所需的工件按
库位编号由小到大的顺序抓取到分选输送单元的传送带上（仅抓取工
件），抓取时优先抓取产品代码数值小的产品，满足订单中对该工件
的数量要求后再抓取产品代码数值大的产品。在图 17(b)中，库位 1
和库位 2中原来存放的就是代码为 2030的工件，已经顺利完成分选，
当抓取第 3个工件时，因库位 3不再是该订单需要的产品，则库位 3
的工件不能被抓取，应在库中剩余的工件中抓取所需的工件。
当工件被放置到传送带上以后，传送带反转（变频器输出频率
25Hz），将工件送至高度检测组件正下方，对工件高度进行检测。如
果高度误差在±2mm 内（含），则该工件可以送入出料槽一中，如果
高度误差大于±2mm，则该工件为装配不合格产品，应该被推送到废
16
品槽中。
注：由于联轴器在装配过程中需要将联轴器的三个部件压紧，如
没有压紧，则为不合格产品。
在“生产过程与数据监控”界面的生产数据的显中，会在出料槽
位置依次显示所推出工件的实际高度值。如图 18 所示，图中推到出
料槽 1 的第二个工件高度值是 31mm，满足误差要求，推到废料槽的
工件高度值为 45mm，该工件高度大于误差要求。图中的良品率是指
经过高度检测的工件中，符合误差要求的工件所占的比率，图中推到
槽内的工件总计有 4个，其中 1个是不合格产品，所以良品率是 75%。
图 18
（3） 补料
在订单生产过程中，如果立体仓库里某规格的工件库存为零，不
能继续当前订单生产的情况，则生产线暂停运行。此时，直角坐标机
械手上的红色和绿色警示灯闪烁（2Hz）。
当操作人员按下从站“按钮指示灯模块”中的绿色按钮，生产线
进入补料生产环节，从站触摸屏上的“补料”指示绿色显示，其他生
产环节的指示变为黄色。
进入补料生产过程时，直角坐标机械手将公共托盘放置到分选输
17
送单元的末端，其传送带将公共托盘运送到传送带首端等待（系统运
行的相关参数及从站触摸屏上的显示与入库生产环节相同）。
进入补料生产环节，料盘转动，随机送出工件，在供料输送单元
的卡料气缸处，检测来料工件的规格，若该工件不是订单生产过程中
所缺的工件，则该工件被传送到供料输送单元的末端，由人工将该工
件拿走。工件拿走后，料盘继续供料。如果该工件是当前订单所缺工
件，则该工件被推入相应的滑槽，由工业机器人将该工件搬运到公共
托盘中。当公共托盘被装满后，依照入库生产流程将该工件送入立体
仓库中。当立体仓库中已有足够满足当前订单生产需求的工件时，后
续补料的工件则不再需要被送到供料输送单元的末端。
注意：若最后仅需一个工件即可摆满立体仓库，则公共托盘最后
一次送料时无需将公共托盘装满。
补料结束时，公共托盘被直角坐标机械手送回到立体仓库中，系
统自动转为分选生产环节，直角坐标机械手上的警示灯恢复绿色闪烁。
此后，生产线继续订单生产，根据实际情况在分选和补料生产环
节切换，直至所有订单生产完毕。
（4） 回收
当所有订单生产完毕，生产线进入回收生产环节。此时，从站触
摸屏上的“回收”指示绿色显示，其他生产环节的指示变为黄色。
回收时，直角坐标机械手首先将公共托盘放置到分选输送单元的
末端，随后更换手抓，在立体仓库剩余的工件中，将其库位号最小和
库位号最大的工件放置到公共托盘中（模拟代表剩余的所有工件），
然后将手抓放回直角坐标手抓托盘。
18
1 2 3
4 5 6
7 8 9
图 19 工件回收库库位示意图
当剩余工件被放回到公共托盘后，分选输送单元传送带将公共托
盘送达传送带首端，工业机器人根据剩余工件的规格，选择对应的手
抓将工件依次放置到工件回收库的 8号库位（放置完成后立即手动将
该工件取走），如图 19所示。然后工业机器人放回手抓，回到初始位
置；分选输送单元的传送带正转，将公共托盘运送到传送带末端；直
角坐标机械手将公共托盘放回原位，最后放回手抓，回到初始位置。
至此，回收生产环节结束。
192022 年全国职业院校技能大赛
中职组
机电一体化设备组装与调试赛项
（样题 4）
任
务
一
一、 总体方案
XX 企业需要新建一条梅花联轴器分选生
缓
冲
产线，根据售订单的要求将联轴器按外径Φ、 垫
长度 L进行分选包装。
图1 梅花联轴器
生产线按模块的方式进行搭建，生产线以
3 个工作台为基础平台，传送带机构、供料机构、直角坐标机械手、
工业机械手等模块可根据实际工作任务的需求，灵活地安装在工作台
面上，以便于生产线功能的扩充与改进。该生产线的总体方案如图 1
所示。
图 1 模块化生产线总体方案
整条生产线配备两台 PLC，直角坐标机械手由其中一台 PLC控制，
两条输送机构的控制根据实际要求进行配置；同时，生产线配置有两
台触摸屏，实现生产过程的人机交互。
二、 模块化生产线搭建（任务一）
（一） 工作时间
工作时间:6小时
（二） 需要完成的工作
1. 完成电磁阀组件的组装。
2．完成传送带机构、供料机构的组装。
3. 请按照图 2的位置关系，完成生产线的整体布局。
图 2
4. 根据提供的 PLC系统的 I/O表，完成电路的连接。
1号 PLC I/O分配表
地址 地址 功能 地址 地址 功能
X0 I0.0 编码器 A 相 Y0 Q0.0 X 轴脉冲信号
X1 I0.1 编码器 A 相 Y1 Q0.1 Y 轴脉冲信号
X2 I0.2 X 轴左限位 Y2 Q0.2 Z 轴脉冲信号
X3 I0.3 X 轴原点 Y3 Q0.3 X 轴方向信号
X4 I0.4 X 轴右限位 Y4 Q0.4 Y 轴方向信号
X5 I0.5 Y 轴左限位 Y5 Q0.5 Z 轴方向信号
X6 I0.6 Y 轴原点 Y6 Q0.6 机械手手爪松
X7 I0.7 Y 轴右限位 Y7 Q0.7 机械手手爪紧
X10 I1.0 Z 轴下降限位 Y10 Q1.0 机械手快换松
X11 I1.1 Z 轴上升限位 Y11 Q1.1 机械手快换紧
X12 I1.2 传送带首端检测 Y12 Q1.2 驱动传推料一
X13 I1.3 Y13 Q1.3 驱动传推料二
驱动传推料三
X14 I1.4 Q1.4
Y14 （龙门架侧）
X15 I1.5 Y15 Q1.5 HL1 黄灯
X16 I1.6 Y16 Q1.6 HL2 绿灯
X17 I1.7 急停按钮 Y17 Q1.7 HL3 红灯
X20 I2.0 停止按钮 Y20 Q2.0 变频器正转
X22 I2.2 起动按钮 Y21 Q2.1 变频器反转
传送带末端检测
X23 Q2.2 变频器高速
（龙门架侧） Y22
X24 推料一伸出检测 Y23 Q2.3 变频器中速
X25 推料二伸出检测 Y24 Q2.4 变频器低速
推料三伸出检测
X26 Q2.5
（龙门架侧） Y25
Y26 Q2.6
Y27 Q2.7
2号 PLC I/O分配表
地址 地址 功能 地址 地址 功能
X0 I0.0 传送带首端检测 Y0 Q0.0 传送带脉冲
X1 I0.1 传送带末端检测 Y1 Q0.1 传送带方向
X2 I0.2 大料检测 Y2 Q0.2
X3 I0.3 小料检测 Y3 Q0.3 驱动卡料
X4 I0.4 中料检测 Y4 Q0.4 驱动推料一
X5 I0.5 卡料到位 Y5 Q0.5 驱动推料二
驱动推料三
X6 I0.6 推料一到位 Y6 Q0.6
（机器人侧）
X7 I0.7 推料二到位 Y7 Q0.7 HL1 黄灯
X10 I1.0 推料三到位 Y10 Q1.0 HL2 绿灯
X11 I1.1 起动按钮 Y11 Q1.1 HL3 红灯
X12 I1.2 停止按钮 Y12 Q1.2 驱动直流电机
X13 I1.4 急停按钮 Y13 Q1.3
X30 I2.0 机器人 DO1 Y20 Q2.0 机器人 DI1
X31 I2.1 机器人 DO2 Y21 Q2.1 机器人 DI2
X32 I2.2 机器人 DO3 Y22 Q2.2 机器人 DI3
X33 I2.3 机器人 DO4 Y23 Q2.3 机器人 DI4
X34 I2.4 机器人 DO5 Y24 Q2.4 机器人 DI5
X35 I2.5 机器人 DO6 Y25 Q2.5 机器人 DI6
X36 I2.6 机器人 DO7 Y26 Q2.6 机器人 DI7
X37 I2.7 机器人 DO8 Y27 Q2.7 机器人 DI8
6. 完成各传感器的安装、电路连接、网络连接。
7. 分选输送机构的气路，检测输送机构和工业机械手的气路请
自行分配，并完成系统气路安装。
8．编写用于 I/O测试简单 PLC程序，确认各 I/O电路连接可靠，
PLC之间采用协议通信方式。
模块化生产线 I/O 测试要求
触摸屏界面如图 3所示：
图 3
具体要求：
按下对应按钮，实现点动功能。直角坐标机械手按下各轴回原点，
各轴能自动巡回原点，原点目标自定。2022 年全国职业院校技能大赛
中职组
机电一体化设备组装与调试赛项
（样题 6）
任
务
二
三、生产线功能调试
（一） 工作时间
工作时间:6小时
（二） 设备概述
XX企业需要新建一条梅花联轴器分选生产线，根据订单的要求将
联轴器按外径、长度进行分选。生产线按模块的方式进行搭建，以 3
个工作台为基础，检测皮带输送机、分选皮带输送机、转盘、工业机
械手、直角坐标机械手等可根据实际工作任务需求，灵活地安装在工
作台面上，以便于生产线的扩充与改进。该生产线的总体安装方案如
图 1所示。
图 1
在该自动生产线中，有两台触摸屏和两台 PLC控制器，在这里两
台触摸屏分别用“HMI1”和“HMI2”表示；两台 PLC控制器分别用“PLC1”
和“PLC2”表示。HMI1和 PLC1进行通信连接，控制直角坐标机械手
和检测皮带输送机调试运行；HMI2和 PLC2进行通信连接，控制工业
1
机械手和分选皮带输送机调试运行。PLC1 和 PLC2 之间采用 R 秒 485
串行通信方式,实现数据信息互联。
设备启动前，生产线的运动必须在初始位置，有关部件的初始位
置是：直角坐标 X/Y/Z三轴在原点位置，Z轴没有机械手抓，两条皮
带的推料气缸和卡料气缸活塞缩回，两条皮带输送机不转动，转盘电
机停止，工业机器人在原点位置。
上电时，若上述部件在初始位置，该龙门架警示灯绿色闪烁。若
系统不在初始位置，则自动将各部件复位，复位过程中龙门架警示灯
黄色闪烁。只有上述部件在初始位置时，HMI1显示如图 2所示内容。
图 2
联轴器生产线工作时，分选皮带输送机正转时（工件由工业机械
手向直角坐标机械手运送为正转），变频器告诉输出频率为 30HZ；低
速时变频器输出频率为 25HZ，中速时变频器输出频率为 28HZ。
1.设备调试
请正确理解该自动生产线的调试运行功能，制作触摸屏界面和编
写 PLC调试程序。完成自动生产线的程序调试功能。
按下 HMI【设备调试】，HMI1 进入如图 3 所示界面，HMI2 进入如
图 4所示界面。
2
直角坐标机械手主要由 X轴、Y轴、Z轴三个方向的传动机构组成。
X 轴与 Y 轴采用伺服电机驱动；Z 轴采用步进电机驱动，再 Z 轴末端
有一个气动手爪抓取装置。运行时，通过 X 轴、Y 轴、Z 轴三个方向
的左移、右移、前进、后退、上升、下降的运动达到在空间范围内对
工件物料进行取放物料或装配工件的功能。
图 3 触摸屏 HMI1调试界面
图 4 触摸屏 HMI1调试界面
直角坐标机械手调试功能
如图 3所示：直角坐标机械手调试分 X轴、Y轴、Z轴三个部分调
试组成，具体调试功能如下：
3
按住【左移】按钮，X轴向左移动，松开【左移】按钮，X轴停止
移动；按住【右移】按钮，X 轴向右移动，松开【右移】按钮，X 轴
停止移动。点击【回零】按钮，X轴开始寻找原点，最终回到原点位
置。
按住【前进】按钮，Y轴向前移动，松开【前进】按钮，Y轴停止
移动；按住【后退】按钮，Y 轴向右移动，松开【后退】按钮，Y 轴
停止移动。点击【回零】按钮，Y轴开始寻找原点，最终回到原点位
置。
按住【上升】按钮，Z轴向上移动，松开【上升】按钮，Z轴停止
移动；按住【下降】按钮，Z 轴向下移动，松开【下降】按钮，Z 轴
停止移动。点击【回零】按钮，Z轴开始寻找原点，最终回到原点位
置。按住【抓取】按钮，气动手爪夹紧，松开【抓取】按钮，气动手
爪松开。
在触摸屏 HMI1中要显示各运动轴的当前实时位置，并可以设置运
行速度，运行速度用百分比表示。
注意：在 X 轴、Y 轴、Z 轴点动调试的过程中，若遇到左右，前后，上下极限位置时，
直角坐标机械手立即停止运行，并断开伺服和步进电机使能，若要重新运行，断开电源，
手动将各轴恢复到正常运行区域，然后上电，重新调试运行。
分选皮带输送机调试功能
如图 4 所示：分选输送机模块分变频器调试、推送机构调试两个
部分调试，具体调试功能如下：
通过【调试选择】按钮点击切换各调试部件，当选择到对应的调
试部件时，部件名称方框的底色变为绿色，初始进入触摸屏界面时，
默认选择变频器部件。
4
选择变频器调试部件时，按下【启动】按钮，变频器正转低速运
行 3秒 → 变频器正转中速运行 3秒 → 变频器反转高速运行 3秒
→ 变频器反转低速运行 3秒 → 自动停止。
选择推料调试部件时，按下【启动】按钮，推料 1伸出 → 推料
2伸出→ 推料 3伸出 → 推料 1、推料 2、推料 3同时缩回 → 自动
停止。
工业机械手调试功能
如图 4 所示：工业机械手模块用两种模式进行调试，具体调试功
能如下：
调试开始前，确保机器人是在原点位置，若在原点位置，此时准
备就绪指示灯绿灯常亮，否则红灯常亮。
若将【点动/连续】选择开关打在左边，即当前选择为点动模式。
在点动模式下点击【位置 B】按钮，工业机械手从原点处按照示教好
的路线向 B 位置点运行，到达 B 位置点后，工业机械手暂停运行，B
位置指示灯绿灯常亮。此时再点击【位置 C】按钮，工业机械手从 B
位置点处按照示教好的路线向 C位置点运行，到达 C位置点后，工业
机械手暂停运行，C 位置指示灯绿灯常亮,最后点击【回零】按钮，
工业机械手开始寻找原点，最终回到原点位置，位置 B和位置 C指示
灯红灯常亮。在点动模式下，点击【手爪夹紧】按钮，此时工业机械
手手爪夹紧。点击【手爪松开】按钮，此时工业机械手手爪夹紧。
若将【点动/连续】选择开关打在右边，即当前选择为连续调试模
式。在连续模式下点击【启动】按钮，工业机械手运行到位置 B → 手
爪夹紧，延时 1秒时间后 → 工业机械手运行到位置 C，延时 1秒时
间后 → 手爪松开 → 下一个循环开始，工业机械手运行到位置 B
5
→ …… 。点击【停止】按钮，完成当前周期后，系统停止运行。在
运行过程中，B位置指示灯和 C位置指示灯不作指示。
检测皮带输送机调试功能
如图 4 所示：检测皮带输送机分步进电机调试、推送机构调试以
及联轴器高度检测三个部分调试，具体调试功能如下：
设定步进电机运行速度，点击【正转】按钮，皮带输送机从转盘
开始向机器人方向运行，松开该按钮，皮带输送机停止运行。设定步
进电机运行速度，点击【反转】按钮，皮带输送机开始反方向运行，
松开该按钮，皮带输送机停止运行。
按住【推料 1】按钮，推料 1 气缸伸出，此时当前气缸位置显示
框显示【推料 1气缸伸出】，松开【推料 1】按钮，推料 1气缸缩回，
此时当前气缸位置显示框不显示任何信息。推料 2和推料 3、卡料的
调试功能以此类推，这里不再详细赘述。
在调试检测传感器时，先手动从供料托盘上随机取出一个联轴器，
放置于高度检测传感器下，点击【开始检测】按钮，此时在联轴器参
数显示框中会显示【L= 实际高度值 mm】，当按下【清零】按钮时，
此时在联轴器参数显示框中的显示内容会清空。
2.设备运行
本生产线的流程包括订单设置、产品检测、产品搬运和产品入库
四个流程。 在触摸屏首页，按下 HMI1【设备生产】按钮，HMI 自动
进入如图 5所示界面，HMI2自动进入如图 6所示界面。
6
图 5
图 6
如图 5所示为 HMI1订单管理界面，要包含【订单号】、【联轴器 1
Φ】、【联轴器 2Φ】、【订单数量】、【入库层次】、【优先级】等下拉选
择组合框控件及【订单确认】、【订单清除】、【订单提交】、【返回首页】
等按钮控件和表格控件等。
该系统一次最多同时下三个订单，每个订单产品有一个或两个联
7
轴器组成，若订单产品为两个组合件，则一个订单中产品的数量不超
过 3套，若订单产品为单个工件，则一个订单中产品的数量不超过 6
个。立体仓库优先入库触摸屏设定的层次（第 1-3 层），若某一层所
需入库的产品数量超过规定数量，则按照从左往右、从下往上的顺序
入库至第 4-5层。
根据订单优先级数值小的优先生产，若优先级数值相同，则按订
单编号由大到小生产。下单时，先选择【订单号】，然后分别选择【联
轴器 1/2的Ф】等参数，然后再选择订单数量、入库层次，最后选择
优先级，参数选择完成后，点击【订单确认】按钮生成第一个订单信
息显示在表格的第一行中，其中产品编号采用联轴器 1Ф+联轴器 2
Ф的形式，例如你选择的联轴器 1Ф参数为 20mm, 联轴器 2Ф参数为
25mm，订单确认后，该订单生成的产品编号则为：2025，其它类型以
此类推。如要继续生成下一个订单，则按上述操作流程进行下单。订
单添加完成后，点击【订单提交】按钮，提交订单，准备生产，HMI1
自动进入如图 7所示界面。若要修改其中一条订单参数时，可在该订
单数据未提交时，选择该订单的订单编号进行修改，并确认。若订单
数据已提交，则无法修改订单信息。
在订单数据未提交前或前面的订单数据全部生产完成后，点击【订
单清除】，可清除所有订单信息。
如图 6所示为 HMI2所示界面，该界面主要为立体仓库的库存显示，
该界面的【启动】、【停止】、【急停】按钮功能与 HMI1 图 7 所示的界
面一致。
8
图 7
生产线系统复位后，主站各部件都在初始位置时，【主站就绪】指
示灯亮；从站各部件都在初始位置时，【从站就绪】指示灯亮；主控
站 PLC1和从站 PLC2通信正常时，【通信状态】指示灯亮；表格显示
前面设置的订单信息。
当所有 PLC通信正常，工作站准备就绪且系统有需要生产的订单
数据，按下【启动】按钮，生产线系统开始运行，此时联机运行指示
灯亮。
生产线运行流程：立体仓库每层原先存放有 15个黑色托盘，已生
产好的各种规格的联轴器成品（大、中、小直径三种）和联轴器半成
品（大、中、小直径三种）全部存放在转盘里。暂存盘所有位置均没
有工件。
（1） 产品检测
当系统启动后，HMI2 检测指示灯绿色闪烁，频率为 2Hz。转盘电
机启动，随机转出 1个工件到位置 A后仓库电机停止，检测皮带输送
9
机开始运转。当工件检测出大小和高度后，成品工件或半成品工件推
送至相应的斜槽。随后系统进入搬运流程，监控屏检测指示灯变为绿
色常亮。
（2）产品搬运
系统进入搬运流程时，监控触摸屏搬运指示灯闪烁，频率为 2Hz。
工业机械手根据检测的工件大小和高度进行动作。若暂存盘没有工件，
启动后分 3种情况筛选：
a)如果检测的工件高度不符合要求，则判断该工件为半成品，需
对工件进行重新加工组合，工业机械手将该工件夹送至位置槽 1出口
处，小号半成品推送至槽 1，中号半成品推送至槽 2，大号半成品推
送至槽 3（皮带输送机中速运转），由人工组合后重新放回转盘。
b)如果检测的工件高度和直径均符合入库要求，若该产品是两个
组合件，则直角坐标机械手启动，先夹取夹具并将符合要求的黑色托
盘夹送至分选输送机最左端，变频器高速运转，将黑色托盘运送至最
右端后，工业机械手先将该工件运送至位置 C黑色托盘上。若该产品
是单个工件，则工业机械手将该工件直接运送至位置 C。
c)若该工件高度符合要求但直径暂不符合入库要求，则由工业机
械手先将该工件摆放至暂存盘位置 8处。
图 4
10
完成后，转盘电机继续启动转出 1个工件，如果该工件是半成品，
则继续将相应的半成品推入斜槽；如果该工件高度和直径均符合入库
要求，若是组合件则继续将该工件搬运至位置 C黑色托盘上，然后系
统进入下一流程，搬运指示灯绿色常亮，若是单个工件则将该工件搬
运至位置 C，然后进入下一流程；若该工件高度符合要求但直径仍旧
不符合要求，则继续将该工件进行暂存（位置 3）；若第三次出现工
件高度符合要求但直径不符合入库要求的情况，则检测皮带输送机直
接将该工件运送至位置 B，由人工将其取回转盘。
完成订单中一套产品的入库后，如还需生产其它订单产品，则系
统需先判断暂存盘是否有工件，如暂存盘中的工件符合入库需求，则
优先将暂存的工件入库。
（3）产品入库
系统进入该流程后，监控触摸屏产品入库指示灯闪烁，频率为
0.5Hz。若是组合件，则分选皮带输送机低速运转，将黑色托盘连同
工件一起运送至最左端，直角坐标机械手启动将黑色托盘连同工件夹
送回指定位置，入库过程结束，所有指示灯熄灭。若是单个工件，则
分选皮带输送机低速运转，将该工件运送至最左端，直角坐标机械手
启动将该工件送回指定位置，入库过程结束，所有指示灯熄灭。
若本订单还有后续产品需要入库，则继续上述过程。若本订单所
有产品已入库完毕，如需开始下一订单的生产，则需重新按下【启动】
按钮。设备在运行过程中按下【停止】按钮，需完成本次任务后系统
停止，再次按下【停止】按钮，系统继续运行。设备在运行过程中按
11
下触摸屏【急停】按钮或 PLC1 和 PLC2 的急停按键，系统马上停止，
恢复急停，设备继续运行。
若系统已将所有订单产品搬运入库后暂存盘中还有工件，则可手
动将其取回转盘。
122022 年全国职业院校技能大赛
中职组
机电一体化设备组装与调试赛项
（样题 6）
任
务
一
一、 总体方案
XX 企业需要新建一条梅花联轴器分选生
缓
冲
产线，根据售订单的要求将联轴器按外径Φ、 垫
长度 L进行分选包装。
图1 梅花联轴器
生产线按模块的方式进行搭建，生产线以
3 个工作台为基础平台，传送带机构、供料机构、直角坐标机械手、
工业机械手等模块可根据实际工作任务的需求，灵活地安装在工作台
面上，以便于生产线功能的扩充与改进。该生产线的总体方案如图 1
所示。
图 1 模块化生产线总体方案
整条生产线配备两台 PLC，直角坐标机械手由其中一台 PLC控制，
两条输送机构的控制根据实际要求进行配置；同时，生产线配置有两
台触摸屏，实现生产过程的人机交互。
二、 模块化生产线搭建
（一） 工作时间
工作时间:6小时
（二） 需要完成的工作
1. 完成电磁阀组件的组装。
2．完成传送带机构、供料机构的组装。
3. 请按照图 2的位置关系，完成生产线的整体布局。
图 2
4. 根据提供的 PLC系统的 I/O表，完成电路的连接。
1号 PLC I/O分配表
地址 地址 功能 地址 地址 功能
X0 I0.0 编码器 A 相 Y0 Q0.0 X 轴脉冲信号
X1 I0.1 编码器 A 相 Y1 Q0.1 Y 轴脉冲信号
X2 I0.2 X 轴左限位 Y2 Q0.2 Z 轴脉冲信号
X3 I0.3 X 轴原点 Y3 Q0.3 X 轴方向信号
X4 I0.4 X 轴右限位 Y4 Q0.4 Y 轴方向信号
X5 I0.5 Y 轴左限位 Y5 Q0.5 Z 轴方向信号
X6 I0.6 Y 轴原点 Y6 Q0.6 机械手手爪松
X7 I0.7 Y 轴右限位 Y7 Q0.7 机械手手爪紧
X10 I1.0 Z 轴下降限位 Y10 Q1.0 机械手快换松
X11 I1.1 Z 轴上升限位 Y11 Q1.1 机械手快换紧
X12 I1.2 传送带首端检测 Y12 Q1.2 驱动传推料一
X13 I1.3 推料一伸出检测 Y13 Q1.3 驱动传推料二
驱动传推料三
X14 I1.4 推料二伸出检测 Q1.4
Y14 （龙门架侧）
推料三伸出检测
X15 I1.5 Q1.5 HL1 黄灯
（龙门架侧） Y15
传送带末端检测
X16 I1.6 Q1.6 HL2 绿灯
（龙门架侧） Y16
X17 I1.7 Y17 Q1.7 HL3 红灯
X20 I2.0 急停按钮 Y20 Q2.0 变频器正转
X22 I2.2 停止按钮 Y21 Q2.1 变频器反转
X23 起动按钮 Y22 Q2.2 变频器高速
X24 Y23 Q2.3 变频器中速
X25 Y24 Q2.4 变频器低速
X26 Y25 Q2.5 警示灯红
X27 Y26 Q2.6 警示灯绿
Y27 Q2.7 警示灯黄
2号 PLC I/O分配表
地址 地址 功能 地址 地址 功能
X0 I0.0 大料检测 Y0 Q0.0 传送带脉冲
X1 I0.1 小料检测 Y1 Q0.1 传送带方向
X2 I0.2 中料检测 Y2 Q0.2 驱动卡料
X3 I0.3 传送带首端检测 Y3 Q0.3 驱动推料一
X4 I0.4 传送带末端检测 Y4 Q0.4 驱动推料二
驱动推料三
X5 I0.5 Q0.5
卡料到位 Y5 （机器人侧）
X6 I0.6 推料一到位 Y6 Q0.6 驱动直流电机
X7 I0.7 推料二到位 Y7 Q0.7 HL1 黄灯
X10 I1.0 推料三到位 Y10 Q1.0 HL2 绿灯
X11 I1.1 起动按钮 Y11 Q1.1 HL3 红灯
X12 I1.2 停止按钮 Y12 Q1.2
X13 I1.4 急停按钮 Y13 Q1.3
Y14 Q1.4
X30 I2.0 机器人 DO1 Y30 Q2.0 机器人 DI1
X31 I2.1 机器人 DO2 Y31 Q2.1 机器人 DI2
X32 I2.2 机器人 DO3 Y32 Q2.2 机器人 DI3
X33 I2.3 机器人 DO4 Y33 Q2.3 机器人 DI4
X34 I2.4 机器人 DO5 Y34 Q2.4 机器人 DI5
X35 I2.5 机器人 DO6 Y35 Q2.5 机器人 DI6
X36 I2.6 机器人 DO7 Y36 Q2.6 机器人 DI7
X37 I2.7 机器人 DO8 Y37 Q2.7 机器人 DI8
6. 完成各传感器的安装、电路连接、网络连接。
7. 分选输送机构的气路，检测输送机构和工业机械手的气路请
自行分配，并完成系统气路安装。
直径检测气缸 小直径元件分拣 中直径元件分拣 大直径元件分拣
工业机器人
9Y 8Y 7Y 6Y
直角坐标快换 直角坐标气爪 推料气缸1 推料气缸2 推料气缸3
过滤调压阀
1Y 2Y 3Y 4Y 5Y
8．编写用于 I/O测试简单 PLC程序，确认各 I/O电路连接可靠，
PLC之间采用协议通信方式。
模块化生产线 I/O 测试要求
触摸屏界面如图所示：
具体要求：
按下对应按钮，实现点动功能。直角坐标机械手按下各轴回原点，
各轴能自动巡回原点，原点目标自定。2022 年全国职业院校技能大赛
中职组
机电一体化设备组装与调试赛项
（样题 10）
任
务
二
三、生产线功能调试
（一） 工作时间
工作时间:6小时
（二） 设备概述
XX企业需要新建一条梅花联轴器分选生产线，根据订单的要求将
联轴器按外径、长度进行分选。生产线按模块的方式进行搭建，以 3
个工作台为基础，检测皮带输送机、分选皮带输送机、转盘、工业机
械手、直角坐标机械手等可根据实际工作任务需求，灵活地安装在工
作台面上，以便于生产线的扩充与改进。该生产线的总体安装方案如
图 1所示。
图 1
在该自动生产线中，有两台触摸屏和两台 PLC控制器，在这里两
台触摸屏分别用“HMI1”和“HMI2”表示；两台 PLC控制器分别用“PLC1”
和“PLC2”表示。HMI1和 PLC1进行通信连接，控制直角坐标机械手
和检测皮带输送机调试运行；HMI2和 PLC2进行通信连接，控制工业
机械手和分选皮带输送机调试运行。PLC1 和 PLC2 之间采用 R 秒 485
串行通信方式,实现数据信息互联。
设备启动前，生产线的运动必须在初始位置，有关部件的初始位
1
置是：直角坐标 X/Y/Z三轴在原点位置，Z轴没有机械手抓，两条皮
带的推料气缸和卡料气缸活塞缩回，两条皮带输送机不转动，转盘电
机停止，工业机器人在原点位置。
上电时，若上述部件在初始位置，该龙门架警示灯绿色闪烁。若
系统不在初始位置，则自动将各部件复位，复位过程中龙门架警示灯
黄色闪烁。只有上述部件在初始位置时，HMI1显示如图 2所示内容。
图 2
联轴器生产线工作时，分选皮带输送机正转时（工件由工业机械
手向直角坐标机械手运送为正转），变频器告诉输出频率为 30HZ；低
速时变频器输出频率为 25HZ，中速时变频器输出频率为 28HZ。
1.设备调试
请正确理解该自动生产线的调试运行功能，制作触摸屏界面和编
写 PLC调试程序。完成自动生产线的程序调试功能。
按下 HMI【设备调试】，HMI1 进入如图 3 所示界面，HMI2 进入如
图 4所示界面。
直角坐标机械手主要由 X轴、Y轴、Z轴三个方向的传动机构组成。
X 轴与 Y 轴采用伺服电机驱动；Z 轴采用步进电机驱动，再 Z 轴末端
2
有一个气动手爪抓取装置。运行时，通过 X 轴、Y 轴、Z 轴三个方向
的左移、右移、前进、后退、上升、下降的运动达到在空间范围内对
工件物料进行取放物料或装配工件的功能。
图 3 触摸屏 HMI1调试界面
图 4 触摸屏 HMI1调试界面
直角坐标机械手调试功能
如图 3所示：直角坐标机械手调试分 X轴、Y轴、Z轴三个部分调
试组成，具体调试功能如下：
按住【左移】按钮，X轴向左移动，松开【左移】按钮，X轴停止
移动；按住【右移】按钮，X 轴向右移动，松开【右移】按钮，X 轴
3
停止移动。点击【回零】按钮，X轴开始寻找原点，最终回到原点位
置。
按住【前进】按钮，Y轴向前移动，松开【前进】按钮，Y轴停止
移动；按住【后退】按钮，Y 轴向右移动，松开【后退】按钮，Y 轴
停止移动。点击【回零】按钮，Y轴开始寻找原点，最终回到原点位
置。
按住【上升】按钮，Z轴向上移动，松开【上升】按钮，Z轴停止
移动；按住【下降】按钮，Z 轴向下移动，松开【下降】按钮，Z 轴
停止移动。点击【回零】按钮，Z轴开始寻找原点，最终回到原点位
置。按住【抓取】按钮，气动手爪夹紧，松开【抓取】按钮，气动手
爪松开。
在触摸屏 HMI1中要显示各运动轴的当前实时位置，并可以设置运
行速度，运行速度用百分比表示。
注意：在 X 轴、Y 轴、Z 轴点动调试的过程中，若遇到左右，前后，上下极限位置时，
直角坐标机械手立即停止运行，并断开伺服和步进电机使能，若要重新运行，断开电源，
手动将各轴恢复到正常运行区域，然后上电，重新调试运行。
分选皮带输送机调试功能
如图 4 所示：分选输送机模块分变频器调试、推送机构调试两个
部分调试，具体调试功能如下：
通过【调试选择】按钮点击切换各调试部件，当选择到对应的调
试部件时，部件名称方框的底色变为绿色，初始进入触摸屏界面时，
默认选择变频器部件。
选择变频器调试部件时，按下【启动】按钮，变频器正转低速运
行 3秒 → 变频器正转中速运行 3秒 → 变频器反转高速运行 3秒
4
→ 变频器反转低速运行 3秒 → 自动停止。
选择推料调试部件时，按下【启动】按钮，推料 1伸出 → 推料
2伸出→ 推料 3伸出 → 推料 1、推料 2、推料 3同时缩回 → 自动
停止。
工业机械手调试功能
如图 4 所示：工业机械手模块用两种模式进行调试，具体调试功
能如下：
调试开始前，确保机器人是在原点位置，若在原点位置，此时准
备就绪指示灯绿灯常亮，否则红灯常亮。
若将【点动/连续】选择开关打在左边，即当前选择为点动模式。
在点动模式下点击【位置 B】按钮，工业机械手从原点处按照示教好
的路线向 B 位置点运行，到达 B 位置点后，工业机械手暂停运行，B
位置指示灯绿灯常亮。此时再点击【位置 C】按钮，工业机械手从 B
位置点处按照示教好的路线向 C位置点运行，到达 C位置点后，工业
机械手暂停运行，C 位置指示灯绿灯常亮,最后点击【回零】按钮，
工业机械手开始寻找原点，最终回到原点位置，位置 B和位置 C指示
灯红灯常亮。在点动模式下，点击【手爪夹紧】按钮，此时工业机械
手手爪夹紧。点击【手爪松开】按钮，此时工业机械手手爪夹紧。
若将【点动/连续】选择开关打在右边，即当前选择为连续调试模
式。在连续模式下点击【启动】按钮，工业机械手运行到位置 B → 手
爪夹紧，延时 1秒时间后 → 工业机械手运行到位置 C，延时 1秒时
间后 → 手爪松开 → 下一个循环开始，工业机械手运行到位置 B
→ …… 。点击【停止】按钮，完成当前周期后，系统停止运行。在
运行过程中，B位置指示灯和 C位置指示灯不作指示。
5
检测皮带输送机调试功能
如图 4 所示：检测皮带输送机分步进电机调试、推送机构调试以
及联轴器高度检测三个部分调试，具体调试功能如下：
设定步进电机运行速度，点击【正转】按钮，皮带输送机从转盘
开始向机器人方向运行，松开该按钮，皮带输送机停止运行。设定步
进电机运行速度，点击【反转】按钮，皮带输送机开始反方向运行，
松开该按钮，皮带输送机停止运行。
按住【推料 1】按钮，推料 1 气缸伸出，此时当前气缸位置显示
框显示【推料 1气缸伸出】，松开【推料 1】按钮，推料 1气缸缩回，
此时当前气缸位置显示框不显示任何信息。推料 2和推料 3、卡料的
调试功能以此类推，这里不再详细赘述。
在调试检测传感器时，先手动从供料托盘上随机取出一个联轴器，
放置于高度检测传感器下，点击【开始检测】按钮，此时在联轴器参
数显示框中会显示【L= 实际高度值 mm】，当按下【清零】按钮时，
此时在联轴器参数显示框中的显示内容会清空。
2.设备运行
本生产线的流程包括订单设置、产品检测、产品搬运和产品入库
四个流程。 在触摸屏首页，按下 HMI1【设备生产】按钮，HMI 自动
进入如图 5所示界面，HMI2自动进入如图 6所示界面。
6
图 5
图 6
如图 5所示为 HMI1订单管理界面，要包含【订单号】、【联轴器 1
Φ】、【联轴器 2Φ】、【订单数量】、【入库层次】、【优先级】等下拉选
择组合框控件及【订单确认】、【订单清除】、【订单提交】、【返回首页】
等按钮控件和表格控件等。
该系统一次最多同时下三个订单，每个订单均有两个联轴器组成，
7
一个订单中产品的数量不超过 3套，本生产线允许入库的层次为第一
层（最上层）、第三层和第五层，每层仅允许入库同一订单的产品，
若设置的入库层次相同，则第二次设置的无效，需重新设置。根据订
单优先级数值小的优先生产，若优先级数值相同，则按订单顺序生产。
下单时，先选择【订单号】，然后分别选择【联轴器 1/2 的Ф】等参
数，然后再选择订单数量、入库层次，最后选择优先级，参数选择完
成后，点击【订单确认】按钮生成第一个订单信息显示在表格的第一
行中，其中产品编号采用联轴器 1Ф+联轴器 2Ф的形式，例如你选择
的联轴器 1Ф参数为 20mm, 联轴器 2Ф参数为 25mm，订单确认后，该
订单生成的产品编号则为：2025，其它类型以此类推。如要继续生成
下一个订单，则按上述操作流程进行下单。订单添加完成后，点击【订
单提交】按钮，提交订单，准备生产，HMI1 自动进入如图 7 所示界
面。若要修改其中一条订单参数时，可在该订单数据未提交时，选择
该订单的订单编号进行修改，并确认。若订单数据已提交，则无法修
改订单信息。
在订单数据未提交前或前面的订单数据全部生产完成后，点击【订
单清除】，可清除所有订单信息。
如图 6所示为 HMI2所示界面，该界面主要为立体仓库的库存显示，
该界面的【启动】、【停止】、【急停】按钮功能与 HMI1 图 7 所示的界
面一致。
8
图 7
生产线系统复位后，主站各部件都在初始位置时，【主站就绪】指
示灯亮；从站各部件都在初始位置时，【从站就绪】指示灯亮；主控
站 PLC1和从站 PLC2通信正常时，【通信状态】指示灯亮；表格显示
前面设置的订单信息。
当所有 PLC通信正常，工作站准备就绪且系统有需要生产的订单
数据，按下【启动】按钮，生产线系统开始运行，此时联机运行指示
灯亮。
生产线运行流程：立体仓库每层原先存放有 15个黑色托盘，已生
产好的各种规格的联轴器成品（大、中、小直径三种）和联轴器半成
品（大、中、小直径三种）全部存放在转盘里。暂存盘所有位置均没
有工件。
（1） 产品检测
当系统启动后，HMI2 检测指示灯绿色闪烁，频率为 2Hz。转盘电
机启动，随机转出 1个工件到位置 A后仓库电机停止，检测皮带输送
9
机开始运转。当工件检测出大小和高度后，成品工件或半成品工件推
送至相应的斜槽。随后系统进入搬运流程，监控屏检测指示灯变为绿
色常亮。
（2）产品搬运
系统进入搬运流程时，监控触摸屏搬运指示灯闪烁，频率为 2Hz。
工业机械手根据检测的工件大小和高度进行动作。若暂存盘没有工件，
启动后分 3种情况筛选：
a)如果检测的工件高度不符合要求，则判断该工件为半成品，需
对工件进行重新加工组合，工业机械手将该工件夹送至位置槽 1出口
处，小号半成品推送至槽 1，中号半成品推送至槽 2，大号半成品推
送至槽 3（皮带输送机中速运转），由人工组合后重新放回转盘。
b)如果检测的工件高度和直径均符合入库要求，则直角坐标机械
手启动，先夹取夹具并将符合要求的黑色托盘夹送至分选输送机最左
端，变频器高速运转，将黑色托盘运送至最右端后，工业机械手先将
该工件运送至位置 C黑色托盘上。
c)若该工件高度符合要求但直径暂不符合入库要求，则由工业机
械手先将该工件摆放至暂存盘位置 8处。
图 4
完成后，转盘电机继续启动转出 1个工件，如果该工件是半成品，
10
则继续将相应的半成品推入斜槽；如果该工件高度和直径均符合入库
要求，则继续将该工件搬运至位置 C黑色托盘上，然后系统进入下一
流程，搬运指示灯绿色常亮；若该工件高度符合要求但直径仍旧不符
合要求，则继续将该工件进行暂存（位置 3）；若第三次出现工件高
度符合要求但直径不符合入库要求的情况，则检测皮带输送机直接将
该工件运送至位置 B，由人工将其取回转盘。
完成订单中一套产品的入库后，如还需生产其它订单产品，则系
统需先判断暂存盘是否有工件，如暂存盘中的工件符合入库需求，则
优先将暂存的工件入库。
（3）产品入库
系统进入该流程后，监控触摸屏产品入库指示灯闪烁，频率为
0.5Hz。分选皮带输送机低速运转，将黑色托盘连同工件一起运送至
最左端，直角坐标机械手启动将黑色托盘连同工件夹送回指定位置，
入库过程结束，所有指示灯熄灭。
若本订单还有后续产品需要入库，则继续上述过程。若本订单所
有产品已入库完毕，如需开始下一订单的生产，则需重新按下【启动】
按钮。设备在运行过程中按下【停止】按钮，需完成本次任务后系统
停止，再次按下【停止】按钮，系统继续运行。设备在运行过程中按
下触摸屏【急停】按钮或 PLC1 和 PLC2 的急停按键，系统马上停止，
恢复急停，设备继续运行。
若系统已将所有订单产品搬运入库后暂存盘中还有工件，则可手
动将其取回转盘。
112022 年全国职业院校技能大赛
中职组
机电一体化设备组装与调试赛项
（样题 5）
任
务
一
一、 总体方案
XX 企业需要新建一条梅花联轴器分选生
缓
冲
产线，根据售订单的要求将联轴器按外径Φ、 垫
长度 L进行分选包装。
图1 梅花联轴器
生产线按模块的方式进行搭建，生产线以
3 个工作台为基础平台，传送带机构、供料机构、直角坐标机械手、
工业机械手等模块可根据实际工作任务的需求，灵活地安装在工作台
面上，以便于生产线功能的扩充与改进。该生产线的总体方案如图 1
所示。
图 1 模块化生产线总体方案
整条生产线配备两台 PLC，直角坐标机械手由其中一台 PLC控制，
两条输送机构的控制根据实际要求进行配置；同时，生产线配置有两
台触摸屏，实现生产过程的人机交互。
二、 模块化生产线搭建（任务一）
（一） 工作时间
工作时间:6小时
（二） 需要完成的工作
1. 完成电磁阀组件的组装。
2．完成传送带机构、供料机构的组装。
3. 请按照图 2的位置关系，完成生产线的整体布局。
图 2
4. 根据提供的 PLC系统的 I/O表，完成电路的连接。
1号 PLC I/O分配表
地址 地址 功能 地址 地址 功能
X0 I0.0 编码器 A 相 Y0 Q0.0 X 轴脉冲信号
X1 I0.1 编码器 A 相 Y1 Q0.1 Y 轴脉冲信号
X2 I0.2 X 轴左限位 Y2 Q0.2 Z 轴脉冲信号
X3 I0.3 X 轴原点 Y3 Q0.3 X 轴方向信号
X4 I0.4 X 轴右限位 Y4 Q0.4 Y 轴方向信号
X5 I0.5 Y 轴左限位 Y5 Q0.5 Z 轴方向信号
X6 I0.6 Y 轴原点 Y6 Q0.6 机械手手爪松
X7 I0.7 Y 轴右限位 Y7 Q0.7 机械手手爪紧
X10 I1.0 Z 轴下降限位 Y10 Q1.0 机械手快换松
X11 I1.1 Z 轴上升限位 Y11 Q1.1 机械手快换紧
X12 I1.2 传送带首端检测 Y12 Q1.2 驱动传推料一
X13 I1.3 推料一伸出检测 Y13 Q1.3 驱动传推料二
驱动传推料三
X14 I1.4 推料二伸出检测 Q1.4
Y14 （龙门架侧）
推料三伸出检测
X15 I1.5 Q1.5 HL1 黄灯
（龙门架侧） Y15
传送带末端检测
X16 I1.6 Q1.6 HL2 绿灯
（龙门架侧） Y16
X17 I1.7 Y17 Q1.7 HL3 红灯
X20 I2.0 Y20 Q2.0 变频器正转
X22 I2.2 Y21 Q2.1 变频器反转
X23 Y22 Q2.2 变频器高速
X24 Y23 Q2.3 变频器中速
X25 急停按钮 Y24 Q2.4 变频器低速
X26 停止按钮 Y25 Q2.5
X27 起动按钮 Y26 Q2.6
Y27 Q2.7
2号 PLC I/O分配表
地址 地址 功能 地址 地址 功能
X0 I0.0 大料检测 Y0 Q0.0 传送带脉冲
X1 I0.1 小料检测 Y1 Q0.1 传送带方向
X2 I0.2 中料检测 Y2 Q0.2 驱动卡料
X3 I0.3 传送带首端检测 Y3 Q0.3 驱动推料一
X4 I0.4 传送带末端检测 Y4 Q0.4 驱动推料二
驱动推料三
X5 I0.5 Q0.5
卡料到位 Y5 （机器人侧）
X6 I0.6 推料一到位 Y6 Q0.6 HL1 黄灯
X7 I0.7 推料二到位 Y7 Q0.7 HL2 绿灯
X10 I1.0 推料三到位 Y10 Q1.0 HL3 红灯
X11 I1.1 起动按钮 Y11 Q1.1 驱动直流电机
X12 I1.2 停止按钮 Y12 Q1.2 龙门架警示灯红
X13 I1.4 急停按钮 Y13 Q1.3 龙门架警示灯绿
Y14 Q1.4 龙门架警示灯黄
X20 I2.0 机器人 DO1 Y20 Q2.0 机器人 DI1
X21 I2.1 机器人 DO2 Y21 Q2.1 机器人 DI2
X22 I2.2 机器人 DO3 Y22 Q2.2 机器人 DI3
X23 I2.3 机器人 DO4 Y23 Q2.3 机器人 DI4
X24 I2.4 机器人 DO5 Y24 Q2.4 机器人 DI5
X25 I2.5 机器人 DO6 Y25 Q2.5 机器人 DI6
X26 I2.6 机器人 DO7 Y26 Q2.6 机器人 DI7
X27 I2.7 机器人 DO8 Y27 Q2.7 机器人 DI8
6. 完成各传感器的安装、电路连接、网络连接。
7. 分选输送机构的气路，检测输送机构和工业机械手的气路请
自行分配，并完成系统气路安装。
直径检测气缸 小直径元件分拣 中直径元件分拣 大直径元件分拣
工业机器人
9Y 8Y 7Y 6Y
直角坐标快换 直角坐标气爪 推料气缸1 推料气缸2 推料气缸3
过滤调压阀
1Y 2Y 3Y 4Y 5Y
8．编写用于 I/O测试简单 PLC程序，确认各 I/O电路连接可靠，
PLC之间采用协议通信方式。
模块化生产线 I/O 测试要求
触摸屏界面如图所示：
具体要求：
按下对应按钮，实现点动功能。直角坐标机械手按下各轴回原点，
各轴能自动巡回原点，原点目标自定。2022 年全国职业院校技能大赛
中职组
机电一体化设备组装与调试赛项
（样题 3）
任
务
一
一、 总体方案
XX 企业需要新建一条梅花联轴器分选生
缓
冲
产线，根据售订单的要求将联轴器按外径Φ、 垫
长度 L进行分选包装。
图1 梅花联轴器
生产线按模块的方式进行搭建，生产线以
3 个工作台为基础平台，传送带机构、供料机构、直角坐标机械手、
工业机械手等模块可根据实际工作任务的需求，灵活地安装在工作台
面上，以便于生产线功能的扩充与改进。该生产线的总体方案如图 1
所示。
图 1 模块化生产线总体方案
整条生产线配备两台 PLC，直角坐标机械手由其中一台 PLC控制，
两条输送机构的控制根据实际要求进行配置；同时，生产线配置有两
台触摸屏，实现生产过程的人机交互。
二、 模块化生产线搭建（任务一）
（一） 工作时间
工作时间:6小时
（二） 需要完成的工作
1. 完成电磁阀组件的组装。
2．完成传送带机构、供料机构的组装。
3. 请按照图 2的位置关系，完成生产线的整体布局。
图 2
4. 根据提供的 PLC系统的 I/O表，完成电路的连接。
1号 PLC I/O分配表
地址 地址 功能 地址 地址 功能
X0 I0.0 编码器 A 相 Y0 Q0.0 X 轴脉冲信号
X1 I0.1 编码器 A 相 Y1 Q0.1 Y 轴脉冲信号
X2 I0.2 X 轴左限位 Y2 Q0.2 Z 轴脉冲信号
X3 I0.3 X 轴右限位 Y3 Q0.3 X 轴方向信号
X4 I0.4 Y 轴左限位 Y4 Q0.4 Y 轴方向信号
X5 I0.5 Y 轴右限位 Y5 Q0.5 Z 轴方向信号
X6 I0.6 Z 轴下降限位 Y6 Q0.6 机械手快换松
X7 I0.7 Z 轴上升限位 Y7 Q0.7 机械手快换紧
X10 I1.0 X 轴原点 Y10 Q1.0 机械手手爪松
X11 I1.1 Y 轴原点 Y11 Q1.1 机械手手爪紧
传送带首端检测 驱动传推料一
X12 I1.2 Q1.2
（龙门架侧） Y12 （龙门架侧）
X13 I1.3 传送带末端检测 Y13 Q1.3 驱动传推料二
推料一伸出检测
X14 I1.4 Q1.4 驱动传推料三
（龙门架侧） Y14
X15 I1.5 推料二伸出检测 Y15 Q1.5 变频器正转
X16 I1.6 推料三伸出检测 Y16 Q1.6 变频器反转
X17 I1.7 起动按钮 Y17 Q1.7 变频器高速
X20 I2.0 停止按钮 Y20 Q2.0 变频器中速
X22 I2.2 急停按钮 Y21 Q2.1 变频器低速
Y22 Q2.2 警示灯黄
Y23 Q2.3 警示灯绿
Y24 Q2.4 警示灯红
Y25 Q2.5 HL1 黄灯
Y26 Q2.6 HL2 绿灯
Y27 Q2.7 HL3 红灯
2号 PLC I/O分配表
地址 地址 功能 地址 地址 功能
X0 I0.0 传送带首端检测 Y0 Q0.0 传送带脉冲
X1 I0.1 传送带末端检测 Y1 Q0.1 传送带方向
X2 I0.2 大料检测 Y2 Q0.2 驱动直流电机
X3 I0.3 中料检测 Y3 Q0.3 驱动卡料
驱动推料一（机
X4 I0.4 Q0.4
小料检测 Y4 器人侧）
X5 I0.5 卡料到位 Y5 Q0.5 驱动推料二
X6 I0.6 推料一到位 Y6 Q0.6 驱动推料三
X7 I0.7 推料二到位 Y7 Q0.7 HL1 黄灯
X10 I1.0 推料三到位 Y10 Q1.0 HL2 绿灯
X11 I1.1 起动按钮 Y11 Q1.1 HL3 红灯
X12 I1.2 停止按钮
X13 I1.4 急停按钮
X20 I2.0 机器人 DO1 Y20 Q2.0 机器人 DI1
X21 I2.1 机器人 DO2 Y21 Q2.1 机器人 DI2
X22 I2.2 机器人 DO3 Y22 Q2.2 机器人 DI3
X23 I2.3 机器人 DO4 Y23 Q2.3 机器人 DI4
X24 I2.4 机器人 DO5 Y24 Q2.4 机器人 DI5
X25 I2.5 机器人 DO6 Y25 Q2.5 机器人 DI6
X26 I2.6 机器人 DO7 Y26 Q2.6 机器人 DI7
X27 I2.7 机器人 DO8 Y27 Q2.7 机器人 DI8
6. 完成各传感器的安装、电路连接、网络连接。
7. 分选输送机构的气路，检测输送机构和工业机械手的气路请
自行分配，并完成系统气路安装。
8．编写用于 I/O测试简单 PLC程序，确认各 I/O电路连接可靠，
PLC之间采用协议通信方式。
模块化生产线 I/O 测试要求
触摸屏界面如图 3所示：
图 3
各部件的功能及调试要求如下：
1.直角坐标机械手模块调试
如图 4 所示，直角坐标机械手主要由 X 轴、Y 轴、Z 轴三个方向
的传动机构组成。X 轴与 Y 轴采用伺服电机驱动；Z 轴采用步进电机
驱动，再 Z 轴末端有一个气动手爪抓取装置。运行时，通过 X 轴、Y
轴、Z轴三个方向的左移、右移、前进、后退、上升、下降的运动达
到在空间范围内对工件物料进行取放物料或装配工件的功能。
图 4直角坐标机械手（仅供参考）
选择【直角坐标机械手】，X 轴向左运动 2 秒→X 轴向右运动 2
秒→Y轴向右运动 2 秒→Y轴向左运动 2 秒→Z轴向下运动 2 秒→Z
轴向上运动 2 秒→机械手快换紧→机械手手爪紧→机械手手爪松→
机械手快换松→警示灯红灯亮→警示灯绿灯亮→警示灯黄灯亮，调试
结束。
2.工业机械手模块调试
工业机械手的主要功能是完成机械手与 PLC 通信 I/O 的的测试。
选择【工业机械手】，机械手夹取小号夹爪 5 秒后放回，2 号 PLC 的
HL1指示灯亮，调试结束。
3.分选输送模块调试
分选输送模块主要完成工件属性的分选，带输送机由变频器驱动
三相异步电动工作，检测皮带输送机分变频器调试、推料机构调试以
及联轴器属性检测三个部分调试，具体调试功能如下：
选择【分选输送机】，传送带中速（25HZ）正转 3S→传送带高速
（35HZ）正转 3S→传送带低速（15HZ）反转 3S→3 个推杆同时伸出
→3个推杆同时缩回，调试结束。
4.检测皮带输送模块调试
检测皮带输送模块主要完成工件属性的检测，输送带上装有相关
传感器和推料气缸。皮带输送机由步进驱动器驱动电动工作。检测皮
带输送机分步进调试、推料机构调试以及联轴器属性检测三个部分调
试，具体调试功能如下：
选择【检测输送机】，传送带动作过程如下：传送带低速正转 3S
→传送带中速正转 3S→传送带高速正转 3S→推杆 1 气缸伸出→推杆
1气缸缩回→推杆 2气缸伸出→推杆 2气缸缩回→推杆 3气缸伸出→
推杆 3 气缸缩回→卡料伸出→卡料缩回→转盘电机正转→转盘电机
反转，调试结束。
5.超声波高度测试
选择【超声波】，在该传感器下面放入不同高度的工件，触摸屏
上可实时显示相应的高度值。2021 年全国职业院校技能大赛
中职组
机电一体化设备组装与调试赛项
（样题 2）
任
务
二
2022 年 月
三、生产线功能调试
1.按要求完成下列工作任务：
整条生产线由两套 PLC、触摸屏系统进行控制，控制模式分为调试模式和生
产模式。两种模式使用选择开关 SA1 进行转换，任何一种模式在运行过程中，切
换无效。当选择开关接通时，则主、从站触摸屏均进入“调试界面”；选择开关断
开时，主站触摸屏进入“生产订单设置”界面，从站触摸屏进入“生产过程监控”界
面。
在调试模式下，主站 PLC 负责料盘、供料输送单元的交互控制；从站 PLC 完
成分选输送单元的交互控制。主、从站触摸屏和按钮指示灯模块实现相应单元的
监控。
在生产模式下，主、从站 PLC 控制的单元、模块与调试模式相同，主站触
摸屏实现生产订单数据的输入和通讯状态监控，从站触摸屏用于生产过程监控。
编写直角坐标机械手和工业机器人程序，使生产线能按功能要求正常运行。
2.生产线运行功能要求
1）生产线的复位与初始化
启动前，设备的运动部件必须在规定的位置，这些位置称作初始位置。有关
部件的初始位置是：直角坐标机械手模块的 X 轴、Y 轴、Z 轴在原点位置，Z轴
的气动手爪张开；供料皮带输送机模块的各个推料气缸活塞杆缩回，皮带输送机
不转动；工业机械手模块回到原点位置，气动手爪张开；分选输送机模块的各个
推料气缸活塞杆缩回，皮带输送机不转动；PLC 和触摸屏中的所有数据清零。
初次上电时，若上述部件在初始位置，绿色警示灯闪烁，表示系统准备就绪，
等待生产线启动，若上述部件不在初始位置，警示灯红灯闪烁，系统应自动执行
复位操作进行复位，其操作步骤请自行确定。
设备在停止的状态下，需要再次执行复位操作时，按下按钮指示灯模块上的
SB4 按钮，系统也可以执行复位操作，生产线自动进行复位。
2）调试模式
触摸屏 HMI1 界面如图所示：
按下启动按钮，进入检测启动状态，调试指示灯亮起。
1 料盘检测 按下料盘按钮，触摸屏对应的料盘指示灯亮起，料盘的直流
电机转动，触摸屏上显示运行时间，5 秒后停止，检测完成，料盘指示
灯熄灭，运行时间清零。可进行反复调试。
2 传送带检测 按下传送带按钮，对应的指示灯和运行时间显示，传送带
低速正转，3秒后变为高速正转， 5 秒后停止，对应指示灯熄灭和运行
时间清零，完成检测。可进行反复调试。
3 气缸检测 按下气缸按钮，卡料气缸（对应指示灯亮）→伸出气缸一伸
出（对应指示灯亮）→气缸二伸出（对应指示灯亮）→气缸三伸出（对
应指示灯亮）→气缸全部缩回（指示灯熄灭），调试完成。可进行反复调
试。
按下停止按钮，退出检测状态，指示灯熄灭。按对应单元调试按钮，系统不
运行。
触摸屏 HMI2 界面如图所示：
按下启动按钮，进入检测启动状态，调试指示灯亮起。
4 高度检测 按下高度检测按钮，如果传感器下没有元件，高度为 0mm，
指示灯不亮；当有元件在传感器下方，触摸屏对应的指示灯亮起，显示
对应高度，元件取走，检测完成，指示灯熄灭，高度数据清零。可进行
反复调试。
5 传送带检测 按下传送带按钮，对应的指示灯和运行时间显示，传送带
低速正转，3秒后变为高速正转，3秒后停止，对应指示灯熄灭和运行时
间清零，完成检测。可进行反复调试。
6 气缸检测 按下气缸按钮，伸出气缸一伸出（对应指示灯亮）→气缸二
伸出（对应指示灯亮）→气缸三伸出（对应指示灯亮）→气缸全部缩回
（指示灯熄灭），调试完成。可进行反复调试。
按下停止按钮，退出检测状态，指示灯熄灭。按对应单元调试按钮，系统不
运行。
3）生产模式
系统进入生产模式，两个触摸屏分别显示生产订单设置界面、生产过程监
控界面。启动生产前，立体仓库如下图所示的库位和公共托盘位置均摆放有托盘，
直角坐标机械手的手抓有托盘手抓和通用工件手抓两种；机器人手抓快换站
中已经配置好适用于抓取不同规格联轴器的手抓，共两种。前述手抓的安装位置
请参赛选手自定义。
触摸屏 HMI1 的生产订单设置界面如下：
在生产订单设置中，可设置两个产品的数量，某种规格的产品的数量需求数
量，产品数量不超过 5，产品总数不超过 6。按清零按钮，数据清零，重新设置。
设置后，当通信状态、主站就绪和从站就绪三种状态均为正常，对应指示灯亮起，
按下启动按钮，系统开始运行。
启动生产后，供料传送带低速运行，料盘电机旋转，将工件（安装好的联轴
器）从料盘送出（手动辅助完成），当供料输送单元首端检测光电开关检测到工
件时，料盘和传送带停止运转，同时卡料气缸伸出，卡料气缸旁的光纤传感器检
测出工件的型号后，卡料气缸缩回，供料输送单元的传送带高速正转，传送带将
工件送达与工件规格匹配的斜槽位置（自行定义），传送带停止运行，随后对应
气缸将工件推入斜槽中。当工业机器人将工件抓离供料输送单元时，料盘启动，
送出下一个工件。如果抓取的工件数量满足预设产品数量时，料盘不再送出工件。
当工件被推入斜槽后，工业机器人从初始位置开始，到“工具快换站”拾取
手抓，如果工件满足预设产品的要求，则将工件搬运到分选输送单元首端的托盘
中；如果工件不满足预定产品的要求，则由工业机器人将该工件放置于工件回收
库中。完成后将手抓放回“工具快换站”，最后回到初始位置，等待下一个工件
的抓取。
在按下 HMI1 触摸屏上的启动按钮时，直角坐标机械手抓取立体仓库中的公
共托盘，然后将公共托盘放到分选输送单元的末端位置。当托盘放置到位，机械
手将手抓放回手抓托盘后回到原点位置等待。当托盘放置到位，手抓离开后，分
选输送单元的传送带以低速反转，将托盘送到传送带首端，随后传送带停止。
托盘到达传送带首端后，等待工业机器人往托盘里放置工件，当托盘里两个
位置均放有工件后，传送带高速正转，当托盘到达传送带末端时，传送带停止，
然后由直角坐标机械手将工件送到立体仓库中。此后，传送带依照前述方式在传
送带上往复运送工件，直至立体仓库中的库位放置满足预设生产的工件数量。当
最后一个工件放置完毕，直角坐标机械手更换手抓，将公共托盘放回原位，然后
机械手将手抓放回手抓托盘。至此入库生产环节完成。
直角坐标机械手将工件放入立体仓库中的库位时，需要依据库位编号从小到
大的顺序依次放置，并且在触摸屏 HMI2 的入库监控表格里显示各库位里工件的
产品代码。
触摸屏 HMI2 的生产订单设置界面如下：
入库生产环节完成后，生产线暂停运行，操作人员按下 HMI2 中的启动按钮，
生产线进入分选生产环节。
进入分选生产环节，直角坐标机械手将立体仓库中所需的工件按库位编号由
小到大的顺序抓取到分选输送单元的传送带上（仅抓取工件），当工件被放置到
传送带上以后，传送带低速反转，将工件送至高度检测组件正下方，对工件高度
进行检测。如果高度误差在±2mm 内（含），则产品编号为 1001 的产品送入出料
槽一中，产品编号为 2002 的产品送入出料槽二中。如果高度误差大于±2mm，则
该工件为装配不合格产品，应该被推送到废品槽中。如果产生废料，则系统自动
开启补料程序，料盘继续供出工件，完成入库后，在进行分拣。该过程和上述生
产过程一致，直至完成预设产品数量。
在生产过程监控界面的分拣监控中，分别显示出三个槽中的工件数量。
注：由于联轴器在装配过程中需要将联轴器的三个部件压紧，如没有压紧，
则为不合格产品。
在生产过程中，按下两个触摸屏上的任何一个停止按钮，系统立即全部停止，
再按下相应的启动按钮，系统从断点处继续运行，完成预设产品生产。2022年全国职业院校技能大赛中职组机电一体化设备组装与调试
机械部件组装与电路气路安装评分表
工位号：
项目 内容 分值 得分与扣分 配分 得分 项目分
零件齐全，零件安装部位正确. 2
主辊轴与副辊轴平行,皮带张紧合适. 0.3
步进电动机安装正确, 同步带安装正确. 1
机械
结构 7
组装 斜槽方位正确，卡料气缸位置正确 1.2
传送带高度与安装图相符。 0.7
供料
紧固螺钉垫片。 1
输送
单元 光电传感器位置正确，光纤放大器安装位置合理，推料气缸的磁
安装 0.8性开关位置正确。
14分
电路原理正确,电路连接规范 4
电路 线槽与端子安装符合规范 0.9
5.5
安装
导线捆扎间隔距离合理 0.3
导线走线合理 0.3
按照气动原理图选取的气动元件合理 0.2
气路 不能出现漏气现象 0.2
1.5
安装
气缸进/出气节流阀调节气流合理，气缸动作平稳 0.2
气管走向合理 0.9
零件齐全，零件安装部位正确 2
上下横梁与立柱，左右横梁与立柱垂直。 0.8
主辊轴与副辊轴平行；皮带张紧合适 0.3
电动机安装正确，电机轴与皮带输送机主辊轴在同一平面，皮带
机械 1张紧力适合
结构 7.5
组装 斜槽方位正确，斜槽位置正确,斜槽间距正确，推料气缸位置正
0.8
确
传送带高度与安装图相符。 0.6
分选 紧固螺钉垫片。 1
输送 传送带首端和末端光电传感器安装正确，推料气缸的磁性开关安
单元 1
装正确
安装
14.5 电路原理正确,电路连接规范 4
分
电路
5.5
安装
分选
输送
单元
安装
14.5
分
线槽与端子安装符合规范 0.9
电路
5.5
安装 导线捆扎间隔距离合理 0.3
导线走线合理 0.3
按照气动原理图选取的气动元件合理 0.2
不能出现漏气现象 0.2
气路
1.5
安装
气缸进/出气节流阀调节气流合理，气缸动作平稳 0.2
气管走向合理 0.9
机械 警示灯安装位置正确，紧固螺钉垫片齐全。 0.6
手与
1.1 机械手手爪托盘位置正确。 0.3
机器
人 机器人急停开关安装正确。 0.2
立体
0.5 零件齐全，组装为完整的立体仓库；安装位置正确。 0.5
仓库
气源
0.2 气源组件部件齐全；安装位置正确。 0.2
组件
工件
回收 0.6 零件齐全，组装为完整的工件回收库；安装位置正确）。 0.6
库
机械 工具
手及 快换 0.6 零件齐全，组装为完整的工具快换站；安装位置正确。 0.6
其他 站
部件 高度
安装 检测 0.5 零件齐全；安装位置正确。 0.5
8.6 组件
分
料盘 1.5 料盘安装正确 1.5
警示灯线路走向合理，符合规范 0.5
电路
3 直角坐标机械手线路安装正确，线路工艺符合规范。 2
安装
工业机器人电路连接正确，线路工艺符合规范。 0.5
直角坐标机械手电磁阀选用正确，气路正确，绑扎合理。 0.5
气路
0.6
安装 工业机器人，气路正确，绑扎合理。（注意：ABB机器人电磁阀 0.1
部分不配分）
端子排布局正确。 0.2
行线槽布局正确 0.2
电磁阀组安装位置与生产线布局图相符。（注意：ABB机器人不
0.6
配分）
直角坐标机械手与工作台位置正确。 0.1
单元 工业机器人与急停开关的安装位置与布局图相符。 0.2
或者
组件 2.9 立体仓库与工作台位置正确。 0.1整体
布局
布局
安装
及系
各单
元之
间的
连接
5.9
分
单元
或者
组件 2.9
整体
布局
布局
安装 供料输送单元与工作台位置正确。 0.1
及系
各单 高度检测组件与工作台位置正确。 0.1
元之
分选输送单元与工作台位置正确。 0.1
间的
连接 工件回收库与工作台位置正确。 0.1
5.9
分 料盘位置正确，能正常将工件送上供料输送单元。 0.1
各单元或组件与工作台固定，螺钉紧固，无松动 1
地线 1 地线安装正确 1
PLC之间通信连接正确； 计算机与PLC连接正确）；触摸屏与
通信
2 PLC连接正确； 变频器（或步进驱动器）与PLC连接正确；电机 2
电路
驱动器与PLC连接正确；
完善
电气
电气
绘图 2 电路符号选择正确，电路连接原理正确，线路规范。 2
工程
2分
图
评分裁判签名：2022 年全国职业院校技能大赛
中职组
机电一体化设备组装与调试赛项
（样题 9）
任
务
一
一、 总体方案
XX 企业需要新建一条梅花联轴器分选生
缓
冲
产线，根据售订单的要求将联轴器按外径Φ、 垫
长度 L进行分选包装。
图1 梅花联轴器
生产线按模块的方式进行搭建，生产线以
3 个工作台为基础平台，传送带机构、供料机构、直角坐标机械手、
工业机械手等模块可根据实际工作任务的需求，灵活地安装在工作台
面上，以便于生产线功能的扩充与改进。该生产线的总体方案如图 1
所示。
图 1 模块化生产线总体方案
整条生产线配备两台 PLC，直角坐标机械手由其中一台 PLC控制，
两条输送机构的控制根据实际要求进行配置；同时，生产线配置有两
台触摸屏，实现生产过程的人机交互。
二、 模块化生产线搭建
（一） 工作时间
工作时间:6小时
（二） 需要完成的工作
1. 完成电磁阀组件的组装。
2．完成传送带机构、供料机构的组装。
3. 请按照图 2的位置关系，完成生产线的整体布局。
图 2
4. 根据提供的 PLC系统的 I/O表，完成电路的连接。
1号 PLC I/O分配表
地址 地址 功能 地址 地址 功能
X0 I0.0 编码器 A 相 Y0 Q0.0 X 轴脉冲信号
X1 I0.1 编码器 A 相 Y1 Q0.1 Y 轴脉冲信号
X2 I0.2 X 轴左限位 Y2 Q0.2 Z 轴脉冲信号
X3 I0.3 X 轴原点 Y3 Q0.3 X 轴方向信号
X4 I0.4 X 轴右限位 Y4 Q0.4 Y 轴方向信号
X5 I0.5 Y 轴左限位 Y5 Q0.5 Z 轴方向信号
X6 I0.6 Y 轴原点 Y6 Q0.6 机械手手爪松
X7 I0.7 Y 轴右限位 Y7 Q0.7 机械手手爪紧
X10 I1.0 Z 轴下降限位 Y10 Q1.0 机械手快换松
X11 I1.1 Z 轴上升限位 Y11 Q1.1 机械手快换紧
X12 I1.2 传送带首端检测 Y12 Q1.2 驱动传推料一
X13 I1.3 推料一伸出检测 Y13 Q1.3 驱动传推料二
驱动传推料三
X14 I1.4 推料二伸出检测 Q1.4
Y14 （龙门架侧）
推料三伸出检测
X15 I1.5 Q1.5 HL1 黄灯
（龙门架侧） Y15
传送带末端检测
X16 I1.6 Q1.6 HL2 绿灯
（龙门架侧） Y16
X17 I1.7 Y17 Q1.7 HL3 红灯
X20 I2.0 Y20 Q2.0 变频器正转
X22 I2.2 Y21 Q2.1 变频器反转
X23 Y22 Q2.2 变频器高速
X24 Y23 Q2.3 变频器中速
X25 急停按钮 Y24 Q2.4 变频器低速
X26 停止按钮 Y25 Q2.5
X27 起动按钮 Y26 Q2.6
Y27 Q2.7
2号 PLC I/O分配表
地址 地址 功能 地址 地址 功能
X0 I0.0 大料检测 Y0 Q0.0 传送带脉冲
X1 I0.1 小料检测 Y1 Q0.1 传送带方向
X2 I0.2 中料检测 Y2 Q0.2 驱动卡料
X3 I0.3 传送带首端检测 Y3 Q0.3 驱动推料一
X4 I0.4 传送带末端检测 Y4 Q0.4 驱动推料二
驱动推料三
X5 I0.5 Q0.5
卡料到位 Y5 （机器人侧）
X6 I0.6 推料一到位 Y6 Q0.6 HL1 黄灯
X7 I0.7 推料二到位 Y7 Q0.7 HL2 绿灯
X10 I1.0 推料三到位 Y10 Q1.0 HL3 红灯
X11 I1.1 起动按钮 Y11 Q1.1 驱动直流电机
X12 I1.2 停止按钮 Y12 Q1.2 龙门架警示灯红
X13 I1.4 急停按钮 Y13 Q1.3 龙门架警示灯绿
Y14 Q1.4 龙门架警示灯黄
X20 I2.0 机器人 DO1 Y20 Q2.0 机器人 DI1
X21 I2.1 机器人 DO2 Y21 Q2.1 机器人 DI2
X22 I2.2 机器人 DO3 Y22 Q2.2 机器人 DI3
X23 I2.3 机器人 DO4 Y23 Q2.3 机器人 DI4
X24 I2.4 机器人 DO5 Y24 Q2.4 机器人 DI5
X25 I2.5 机器人 DO6 Y25 Q2.5 机器人 DI6
X26 I2.6 机器人 DO7 Y26 Q2.6 机器人 DI7
X27 I2.7 机器人 DO8 Y27 Q2.7 机器人 DI8
6. 完成各传感器的安装、电路连接、网络连接。
7. 分选输送机构的气路，检测输送机构和工业机械手的气路请
自行分配，并完成系统气路安装。
8．编写用于 I/O测试简单 PLC程序，确认各 I/O电路连接可靠，
PLC之间采用协议通信方式。
模块化生产线 I/O 测试要求
触摸屏界面如图所示：
具体要求：
按下对应按钮，实现点动功能。直角坐标机械手按下各轴回原点，
各轴能自动巡回原点，原点目标自定。2022 年全国职业院校技能大赛
中职组
机电一体化设备组装与调试赛项
（样题 1）
任
务
一
联轴器自动分选生产线安装
工作目标：按任务书的要求完成联轴器自动分选生产线的机械设
备安装、电路及气路安装与调试，并完成测试程序的编写及调试，竞
赛结束后，在现场裁判的监督下填写安装情况记录单。
工作时间：6小时（8:30～14:30）
注意事项：
1. 竞赛全程佩戴安全帽；
2. 设备上电前，必须请示现场裁判；
3. 竞赛结束前，做好本工位的清洁卫生及相关工具整理。
4. 技术手册下载，下载方法为：双击电脑桌面上的“YL-SWH09D
型 iMes 竞赛客户端”图标，打开软件，软件界面左下角的网络状态
显示为“已连接”，则表示该软件已经与现场服务器连接。
点击界面下方的【下载文件】按钮，开始下载 “设备调试程序”，
如果文件下载状态栏显示“下载完毕”，则相关技术手册与工程文件
以压缩包格式存储在计算机 D盘的根目录下。
1
一、 单元组装
1. 按《料盘组装图》（图号 01）组装联轴器供料盘；
2. 按《工具快换站组装图》（图号 02）组装工业机器人手爪库；
3. 按《工件回收库组装图》（图号 03）组装工件回收库；
4. 按《立体仓库组装图》（图号 04）组装五层立体仓库；
5. 按《高度检测组件组装图》（图号 05）组装超声波传感器支架；
6. 按《供料输送单元组装图》（图号 06）组装该皮带输送机构；
7. 按《分选输送单元组装图》（图号 07）组装该皮带输送机构；
8. 按《直角坐标机械手组装图》（图号 08）组装直角坐标机械手
上的手抓托盘和警示灯（注：根据图示位置关系，仅需安装
托盘和警示灯）。
二、 联轴器自动分选生产线安装
（一）联轴器自动分选生产线布局及安装
直角坐标机械手 立体仓库 警示灯 工件回收库 工业机器人
分选输送单元 高度检测组件 工具快换站 供料输送单元 急停按钮 料盘
图 1 联轴器自动分选生产线示意图
联轴器自动分选生产线如图 1 所示（选手操作时站在端子排一
侧），PLC、电源、以及相关电机驱动器已经安装在设备台面下的控制
2
板上。生产线由两台 PLC进行控制，PLC安装在设备平台下，中间位
置的抽屉式控制板上，其布局如图 2所示，靠近工业机器人侧的 PLC
作为主站，靠近直角坐标机械手的 PLC作为从站。主站 PLC负责料盘、
供料输送单元以及与工业机器人的交互控制；从站 PLC完成分选输送
单元和直角坐标机械手的交互控制。
电源 电源 中间继电器 电源
从站触摸屏 从站PLC 主站PLC 主站触摸屏
X轴伺服 Y轴伺服 变频器 步进驱动
图 2 控制台布局图
工业机器人和直角坐标机械手已经安放在工作台上，请根据《联
轴器自动分选生产线布局图》（图号 09）所示的各单元位置关系（没
有标注定位尺寸的请自行确定），完成智能制造生产线的搭建。
行线槽 气源处理组件 电磁阀组 电磁阀组
接线端子 行线槽 电磁阀组 工业机器人急停按钮 行线槽
图 3 气源处理组件、电磁阀组、接线端子等器件布局示意图
按图 3所示位置安装行线槽、端子排和电磁阀组（选用 ABB机器
人的选手需要额外安装电磁阀组，请自行确定安装位置）。
直角坐标机械手相关的传感器已经安装好，请根据图 4和图 5所
3
示的位置安装其余的传感器。
首端检测 末端检测
光电开关 光电开关
光纤传感器
磁性开关 磁性开关
图 4 供料输送单元传感器安装位置示意图
编码器
末端检测
光电开关
首端检测
RFID
磁性开关 光电开关
图 5 分选输送单元传感器安装位置示意图
（二）电路连接
1．电源与接地
整条生产线的电源已经引入到控制台上，如图 2所示，请正确连
接系统中 PLC、触摸屏、各种电机驱动器、工业机器人等设备的电源
接线；图 1中所示的各单元或组件均需连接接地线。
注意：
1）选择三菱系统的 PLC 输入电源为 AC220V，L 接火线和 N 接零
线；I/O扩展模块输入电源为 DC24V。
2）选择西门子系统的 PLC输入电源为 DC24V；交换机电源为 DC24V。
2．PLC及工业机器人 I/O连接
4
根据表 1～4 所示 PLC 的 I/O 地址连接相关电路，连接的电路应
符合工艺规范要求。工业机器人数字输出端需通过中间继电器后再接
到 PLC 的输入端。表 1～4 中，明确了线号管标识的，请根据表中的
标识打印线号管，没有明确的，请自行确定相应标识。
表 1 主站 PLC 输入地址分配表
输入端子
功能说明 线号管标识 备注
三菱 西门子
X0 I0.0 首端检测光电开关
X1 I0.1 末端检测光电开关
X2 I0.2 大料检测
X3 I0.3 中料检测
X4 I0.4 小料检测
X5 I0.5 卡料到位
X6 I0.6 推料一到位
X7 I0.7 推料二到位
X10 I1.0 推料三到位
X24 I2.4 启动按钮 Start - 1
X25 I2.5 停止按钮 Stop - 1
X26 I2.6 选择开关 SW - 1
X27 I2.7 急停按钮 E – Stop -1
X30 I3.0 机器人 DO1 Rob - DO1
X31 I3.1 机器人 DO2 Rob - DO2
X32 I3.2 机器人 DO3 Rob - DO3
X33 I3.3 机器人 DO4 Rob - DO4
X40 I3.4 机器人 DO5 Rob - DO5
X41 I3.5 机器人 DO6 Rob - DO6
X42 I3.6 机器人 DO7 Rob - DO7
X43 I3.7 机器人 DO8 Rob - DO8
表 2 主站 PLC 输出地址分配表
输出端子
功能说明 线号管标识 备注
三菱 西门子
Y0 Q0.0 传送带脉冲 PUL
Y3 Q0.2 传送带方向 DIR
Y5 Q0.5 驱动直流电机
5
Y6 Q0.6 驱动卡料
Y7 Q0.7 驱动推料一
Y10 Q1.0 驱动推料二
Y11 Q1.1 驱动推料三
Y25 Q2.5 HL1 黄灯（指示灯） HL – Y - 1
Y26 Q2.6 HL2 绿灯（指示灯） HL – G - 1
Y27 Q2.7 HL3 红灯（指示灯） HL – R - 1
Y30 Q8.0 机器人 DI1 Rob - DI1
Y31 Q8.1 机器人 DI2 Rob - DI2
Y32 Q8.2 机器人 DI3 Rob - DI3
Y33 Q8.3 机器人 DI4 Rob - DI4
Y40 Q8.4 机器人 DI5 Rob - DI5
Y41 Q8.5 机器人 DI6 Rob - DI6
Y42 Q8.6 机器人 DI7 Rob - DI7
注：
（1）ABB机器人：
ABB机器人采用外部 PLC控制方式控制机器人快换手抓的更换及夹紧，通过机器人输出
DO7控制快换夹具的更换（抓取与放置），当 Set DO7 时机器人吸取夹具； 当 Reset DO7时
机器人放置夹具。通过机器人 DO8控制夹具手抓的夹紧与松开，当 Set DO8 时机器人手抓夹
紧；当 Reset DO8时机器人手抓松开。
由于电磁阀采用的是双电控的，所以为保证夹具的正常控制需要在 PLC 内编辑控制程序，
当 PLC X42（I3.6）得电时（Set DO7），PLC先复位 Y012(Q1.2)（机器人快换松）然后置位
Y013（Q1.3）（机器人快换紧），才可控制电磁阀动作，使机器人吸取手抓。当需要放置手抓
时(Reset DO7)，同样需要先复位 Y013(Q1.3)（机器人快换紧），然后置位 Y012(Q1.2)（机
器人快换松），才可使电磁阀动作放下手抓。手抓的夹紧与松开原理同上。（本段描述中，PLC
的 I/O仅供参考。）
（2）FANUC机器人:
FANUC机器人采用的是内部控制的方式控制机器人快换手抓的更换及夹紧，当机器人内
部信号 RO[1]=ON时，机器人吸取夹具；当机器人内部信号 RO[1]=OFF时，机器人放置夹具。
当机器人内部信号 RO[3]=ON 时，机器人手抓夹紧；当机器人内部信号 RO[3]=OFF 时，机器
人手抓松开。
表 3 从站 PLC 输入地址分配表
输入端子
功能说明 线号管标识 备注
三菱 西门子
X0 I0.0 编码器 A 相 Encoder - A
X1 I0.1 编码器 B 相 Encoder - B
X2 I0.2 X 轴左限位
X3 I0.3 X 轴原点
6
X4 I0.4 X 轴右限位
X5 I0.5 Y 轴左限位
X6 I0.6 Y 轴原点
X7 I0.7 Y 轴右限位
X10 I1.0 Z 轴下降限位
X11 I1.1 Z 轴上升限位
X12 I1.2 首端检测光电开关
X13 I1.3 末端检测光电开关
X14 I1.4 推料一伸出检测
X15 I1.5 推料二伸出检测
X16 I1.6 推料三伸出检测
X24 I2.4 起动按钮 Start - 2
X25 I2.5 停止按钮 Stop - 2
X26 I2.6 选择开关 SW - 2
X27 I2.7 急停按钮 E – Stop - 2
自定 自定 超声波信号（高度检测） 4-20mA
表 4 从站 PLC 输出地址分配表
输出端子
功能说明 线号管标识 备注
三菱 西门子
Y0 Q0.0 X 轴脉冲信号
Y1 Q0.1 Y 轴脉冲信号
Y2 Q0.3 Z 轴脉冲信号
Y3 Q0.2 X 轴方向信号
Y4 Q0.7 Y 轴方向信号
Y5 Q1.0 Z 轴方向信号
Y6 Q1.1 机械手快换松
Y7 Q1.2 机械手快换紧
Y10 Q1.3 机械手手爪松
Y11 Q1.4 机械手手爪紧
Y12 Q0.4 警示灯黄 ALM - Y
Y13 Q0.5 警示灯绿 ALM - G
Y14 Q0.6 警示灯红 ALM - R
Y15 Q1.5 驱动推料一
Y16 Q1.6 驱动推料二
Y17 Q1.7 驱动推料三
Y20 Q2.0 变频器正转 UF - FWD
Y21 Q2.1 变频器反转 UF - REV
Y22 Q2.2 变频器高速 UF - H
Y23 Q2.3 变频器低速 UF - L
Y25 Q2.5 HL1 黄灯（指示灯） HL – Y - 2
7
Y26 Q2.6 HL2 绿灯（指示灯） HL – G - 2
Y27 Q2.7 HL3 红灯（指示灯） HL – R - 2
3.网络及其他
请完成 PLC网络连接；主、从站 PLC与对应触摸屏的连接；RFID
与从站 PLC进行连接 (参考技术手册) 。（图上没明显有 RFID）
（三）气路连接及调节
按《设备气动系统图》（图号 10）连接气动系统的气路，调节输
入气压和各节流阀，使气缸运行平稳。气路的布局、走向、绑扎应符
合工艺规范。
注意：选用 ABB工业机器人的参赛选手，应额外使用电磁阀组对
工具快换装置和手爪进行的气路进行控制，请参赛选手自定电磁阀组
的安装位置，相关 PLC控制的 I/O请自行确定。
（四）参数设置
直角坐标机械手相关的伺服驱动器参数已经设置完毕，相关参数
如下表：
序 参数 设置值
功能和含义
号 参数编号 参数名称 X 轴 Y 轴
1 Pr0.01 控制模式 0 0 0：位置控制模式
实时自动调 1：基本模式，不进行偏载重和摩擦补偿，
2 Pr0.02 1 1
整设定 也不使用增益切换。
实时自动调 设定值增大，则速度响应性变快，伺服刚
3 Pr0.03 整机械刚性 12 20 性也提高，但容易产生振动。请在确认动
设定 作的同时，将设定值由低向高进行调整。
设定负载惯量与电机的转子惯量的比，
4 Pr0.04 惯量比 250 250
Pr0.04=（负载惯量/转子惯量）×100%
指令脉冲旋 正方向运行时，方向信号为“H”；
5 Pr0.06 1 1
转方向设定 负方向运行时，方向信号为“L”。
指令脉冲旋
6 Pr0.07 转输入模式 3 3 脉冲列+符号
设定
电机每旋转
7 Pr0.08 一圈的指令 7500 7500 设定电机每旋转一圈的指令脉冲数
脉冲数
8
驱动禁止输 POT/NOT 输入任意一方将会发生 Err38
8 Pr5.04 2 2
入设定 【驱动禁止输入保护】
LED 初始状
9 Pr5.28 1 1 1：电机速度
态
注：X轴和 Y轴的导程为 75mm，Z轴的导程为 3mm。
变频器参数请自行设置（分选输送单元），传送带高速运行时，
变频器输出频率为 35Hz，低速运行为 25Hz。
光纤传感器的设置请参考手册。
三、 联轴器自动分选生产线 I/O 测试
直角坐标机械手的范例工程文件可通过赛场服务器下载，工业机
器人的范例程序已经保存在工业机器人系统中。
请选手编写主站 PLC程序，实现功能：单击主站触摸屏上的启动
按钮，料盘电机转动，供料输送单元传送带正转、反转，卡料气缸和
三个推料气缸伸出, 主站“按钮指示灯模块”的所有指示灯点亮。
编写从站 PLC 程序，实现功能：单击从站触摸屏上的启动按钮，
分选输送单元传送带正转、反转，三个推料气缸伸出，从站“按钮指
示灯模块”的所有指示灯点亮，警示灯全亮。
注：本任务竞赛结束后，裁判将检测所有传感器输入与对应 PLC
输入点的电路连接正确性，通过上述程序检测 PLC输出与触摸屏连接
的正确性。(这个程序要求，或者范例程序是否在调试包)
92022 年全国职业院校技能大赛
中职组
机电一体化设备组装与调试赛项
（样题 9）
任
务
二
三、生产线功能调试
（一） 工作时间
工作时间:6小时
（二） 设备功能
XX企业需要新建一条梅花联轴器分选生产线，根据订单的要求将
联轴器按外径、长度进行分选。生产线按模块的方式进行搭建，生产
线以 3 个工作台为基础，检测皮带输送机、分选皮带输送机、产品/
半产品仓库、工业机械手、直角坐标机械手等可根据实际工作任务需
求，灵活地安装在工作台面上，以便于生产线的扩充与改进。该生产
线的总体安装方案如图 1所示。
图 1
整条生产线配备两台 PLC，完成对成品检测、产品搬运、产品入
库、出库包装等四个过程。生产线中有两台触摸屏，一台触摸屏用于
系统总控和各单元模块的状态监控，该触摸屏在后续描述中称为总控
屏；另外一台用于系统订单参数设置和运行过程的数据监控，在后续
描述中称为监控屏。
1.初始状态及屏幕显示
设备启动前，生产线的运动必须在初始位置，有关部件的初始位
1
置是：直角坐标 X/Y/Z三轴在原点位置，Z轴没有机械手抓，两条皮
带的推料气缸和卡料气缸活塞缩回，两条皮带输送机不转动，产品/
半成品出库电机停止，工业机器人在原点位置。
联轴器生产线工作时，分选皮带输送机正转时（工件由工业机械
手向直角坐标机械手运送为正转），变频器输出频率为 30HZ；反转时
变频器输出频率为 25HZ。
设备上电后，总控屏和监控屏显示如图 2和图 3所示。
图 2 图 3
总控屏和监控屏的【启动】、【停止】、【复位】、【急停】按钮功能
一致，设备上电后，若设备不处于初始位置，设备红色警示灯和监控
屏系统报警灯闪烁，按下【复位】按钮，系统自动复位，当主站各部
件都在初始位置时，“主站就绪”指示灯亮；从站各部件都在初始位
置时，“从站就绪”指示灯亮；主控站 PLC1和从站 PLC2通信正常时，
“通信状态”指示灯亮；所有器件均处于初始状态，绿色警示灯闪烁，
监控屏系统报警灯熄灭。
总控屏实时显示生产线各单元模块的运行状态，当单元模块处于
运行状态时，指示灯绿色闪烁；当单元模块处于停止状态时，指示灯
黄色常亮。
2
监控屏显示生产线的运行状态，当设备处于联机运行状态时，“联
机运行”指示灯点亮；处于非联机状态时，“联机停止”指示灯点亮、
“联机运行”指示灯熄灭。同时，监控屏可实时显示立体仓库的库存
情况，黑色托盘上有一个工件时显示“1”，有两个工件时显示“2”，
没有工件时显示“0”。
按下触摸屏【启动】按钮，则启动设备的生产过程。在生产过程
中，如果按下【停止】按钮，则完成当前工作流程后停止，再按【启
动】继续运行；如果按下急停按钮或触摸屏上的【急停】按键，则各
气缸保持当前状态，各电机停止旋转，松开急停按钮或再次按下【急
停】按键，则继续生产过程。
2.工作流程
生产线工作过程包括检测、搬运、托盘出库、产品入库四个流程。
立体仓库原先存放有 15 个黑色托盘，在入库过程中，立体仓库的存
放要求如下：
仓库层次 存放要求 存放过程
最上层 均为大号工件
第二层 均为中号工件 从右往左
第三层 均为小号工件
第四层 大中组合
从左往右
最下层 大小或中小组合
（1）检测
在检测过程中，成品/半成品仓库存放有已生产完成的大、中、小
联轴器成品和半成品若干。监控屏检测指示灯绿色闪烁，频率为 1Hz。
成品/半成品仓库电机启动，随机转出 1 个工件到位置 A 后仓库电机
3
停止，检测皮带输送机开始运转。当工件到达位置 B 检测出大小后，
检测皮带输送机再次启动，将工件运送至位置 C，检测工件高度，完
成后检测皮带输送机反转，将成品工件或半成品工件推送至相应的斜
槽。随后系统进入搬运流程，监控屏检测指示灯变为绿色常亮。
（2）搬运
系统进入搬运流程时，监控触摸屏搬运指示灯闪烁，频率为 1Hz。
工业机械手根据检测的工件大小和高度进行动作。
如果检测的工件高度不符合要求，则判断该工件为半成品，工业
机械手将该工件夹送至位置 E，小号和大号半成品，推送至出料口 3；
中号半成品，推送至出料口 2；由人工将该半成品送回成品/半成品
仓库。
如果检测的工件符合入库要求，则判断该工件为成品，工业机械
手先将该第一个工件夹送至暂存盘位置 1（暂存盘位置如图 4所示）。
图 4
完成后，成品/半成品仓库电机继续启动转出 1个工件，如果该工
件是半成品，则工业机械手将其夹送至相应斜槽；如果该工件符合入
库要求，则将该工件夹送至暂存托盘位置 2，系统进入托盘出库与产
4
品入库流程，搬运指示灯绿色常亮。
（3）托盘出库与产品入库
系统进入该流程后，监控触摸屏托盘出库与产品入库指示灯同时
闪烁，频率为 1Hz。直角坐标机械手根据暂存盘中暂存的工件，夹取
所需存放位置的托盘至分选皮带输送机最左侧，完成后分选皮带输送
机反转，将托盘运送至位置 D，工业机械手将所需工件夹送至位置 D，
完成后分选皮带输送机正转，将存放工件的托盘运送至最左侧，然后
直角坐标机械手将存放工件的托盘夹回原位。
完成后，所有指示灯熄灭，系统重新开始产品检测流程，直至立
体仓库每层均有工件，任务结束。
52021 年全国职业院校技能大赛
中职组
机电一体化设备组装与调试赛项
（样题 2）
任
务
一
2022 年 月
一、 总体方案
XX 企业需要新建一条梅花联轴器分选生产线，根据售订单的要求将联轴器
按外径Φ、长度 L和缓冲垫的颜色进行分选包装。可供分选的联轴器有两种规格，
其高度 L×外径Φ分别为：20mm×30mm 和 30mm×42mm，缓冲垫的颜色均为黑色，
对应的产品代码分别为 1001 和 2002。
生产线按模块的方式进行搭建，生产线以 3个工作台为基础平台，传送带机
构、供料机构、直角坐标机械手、工业机械手等模块可根据实际工作任务的需求，
灵活地安装在工作台面上，以便于生产线功能的扩充与改进。
出出废
料料料
槽槽槽
一二
该生产线的总体方案如上图所示，生产线由两台 PLC 进行控制，PLC 安装
在设备平台下，中间位置的抽屉式控制板上，其布局如上图所示，靠近工业机器
人侧的 PLC 作为主站，靠近直角坐标机械手的 PLC 作为从站。主站 PLC 负责
料盘、供料输送单元以及与工业机器人的交互控制；从站 PLC 完成分选输送单
元和直角坐标机械手的交互控制。生产线配置有两台触摸屏，与主站 PLC 通信的
触摸屏用“HMI1” 表示；与从站 PLC 通信的触摸屏用“HMI2” 表示，实现生产
过程的人机交互。
二、 模块化生产线搭建
（一） 需要完成的工作
1. 完成气源处理组件的组装。
2．完成皮带输送机构的组装。
3. 请按照下图的位置关系，完成生产线的整体布局，没有标注尺寸的部件
位置请根据现场情况确定位置。
4.按照下图要求完成各传感器的安装。
5.按照要求完成电路连接。
根据表 1 和表 2 所示 PLC 的 I/O 地址连接相关电路，连接的电路应符合
工艺规范要求。工业机器人数字输出端需通过中间继电器后再接到 PLC 的输入
端。表 1和表 2中，明确了线号管标识的，请根据表中的标识打印线号管，没有
明确的，请自行确定相应标识。
表 1：主站 PLC I/O 分配表
输入 线号管 输出 线号管
功能说明 功能说明
端子 标识 端子 标识
首端检测光电开
X0 Y0 传送带脉冲 PUL
关
末端检测光电开
X1 Y3 传送带方向 DIR
关
X2 大料检测 Y5 驱动直流电机
X3 中料检测 Y6 驱动卡料
X4 小料检测 Y7 驱动推料一
X5 卡料到位 Y10 驱动推料二
X6 推料一到位 Y11 驱动推料三
X7 推料二到位 Y25 HL1 黄灯（指示灯） HL–Y-1
X10 推料三到位 Y26 HL2 绿灯（指示灯） HL–G-1
X24 启动按钮 Start - 1 Y27 HL3 红灯（指示灯） HL–R-1
X25 停止按钮 Stop - 1 Y30 机器人 DI1 Rob - DI1
X26 选择开关 SW - 1 Y31 机器人 DI2 Rob - DI2
X27 急停按钮 E – Stop -1 Y32 机器人 DI3 Rob - DI3
X30 机器人 DO1 Rob - DO1 Y33 机器人 DI4 Rob - DI4
X31 机器人 DO2 Rob - DO2 Y40 机器人 DI5 Rob - DI5
X32 机器人 DO3 Rob - DO3 Y41 机器人 DI6 Rob - DI6
X33 机器人 DO4 Rob - DO4 Y42 机器人 DI7 Rob - DI7
X40 机器人 DO5 Rob - DO5
X41 机器人 DO6 Rob - DO6
X42 机器人 DO7 Rob - DO7
X43 机器人 DO8 Rob – DO8
注：FANUC 机器人采用的是内部控制的方式控制机器人快换手抓的更换及夹紧，当
机器人内部信号 RO[1]=ON 时，机器人吸取夹具；当机器人内部信号 RO[1]=OFF 时，
机器人放置夹具。当机器人内部信号 RO[3]=ON 时，机器人手抓夹紧；当机器人内部信
号 RO[3]=OFF 时，机器人手抓松开。
表 2：从站 PLC I/O 分配表
输入 线号管 输出 线号管
功能说明 功能说明
端子 标识 端子 标识
X0 编码器 A 相 Encoder - A Y0 X 轴脉冲信号
X1 编码器 B 相 Encoder - B Y1 Y 轴脉冲信号
X2 X 轴左限位 Y2 Z 轴脉冲信号
X3 X 轴原点 Y3 X 轴方向信号
X4 X 轴右限位 Y4 Y 轴方向信号
X5 Y 轴左限位 Y5 Z 轴方向信号
X6 Y 轴原点 Y6 机械手快换松
X7 Y 轴右限位 Y7 机械手快换紧
X10 Z 轴下降限位 Y10 机械手手爪松
X11 Z 轴上升限位 Y11 机械手手爪紧
首端检测光电开
X12 Y12 警示灯黄 ALM-Y
关
末端检测光电开
X13 Y13 警示灯绿 ALM-G
关
X14 推料一伸出检测 Y14 警示灯红 ALM-R
X15 推料二伸出检测 Y15 驱动推料一
X16 推料三伸出检测 Y16 驱动推料二
X24 起动按钮 Start - 2 Y17 驱动推料三
X25 停止按钮 Stop - 2 Y20 变频器正转 UF-FWD
X26 选择开关 SW - 2 Y21 变频器反转 UF-REV
X27 急停按钮 E – Stop - 2 Y22 变频器高速 UF-H
超声波信号（高
自定 Y23 变频器低速 UF-L
度检测）4-20mA
Y25 HL1 黄灯（指示灯） HL–Y-2
Y26 HL2 绿灯（指示灯） HL–G-2
Y27 HL3 红灯（指示灯） HL–R-2
6.网络及其他设备连接
请完成 PLC 网络连接；主、从站 PLC 与对应触摸屏的连接；RFID 与从站
PLC 进行连接。
7.气路连接以及调试
按照下图连接气动系统的气路，调节输入气压和各节流阀，使气缸运行平稳。
气路的布局、走向、绑扎应符合工艺规范。
8．变频器参数请自行设置（分选输送单元），传送带高速运行时，变频器输
出频率为 30Hz，低速运行为 20Hz。直角坐标机械手相关的伺服驱动器参数已经
设置完毕，相关参数如下表：
序 X轴 Y轴
参数 功能和含义
号 设置值 设置值
1 Pr0.01 控制模式 0 0 0：位置控制模式
实时自动调 1：基本模式，不进行偏载重和
2 Pr0.02 1 1
整设定 摩擦补偿，也不使用增益切换。
设定值增大，则速度响应性变
实时自动调
快，伺服刚性也提高，但容易产
3 Pr0.03 整机械刚性 12 20
生振动。请在确认动作的同时，
设定
将设定值由低向高进行调整。
设定负载惯量与电机的转子惯
4 Pr0.04 惯量比 250 250 量的比，Pr0.04=（负载惯量/
转子惯量）×100%
指令脉冲旋 正方向运行时，方向信号为“H”；
5 Pr0.06 1 1
转方向设定 负方向运行时，方向信号为“L”。
6 Pr0.07 指令脉冲旋 3 3 脉冲列+符号
转输入模式
设定
电机每旋转
设定电机每旋转一圈的指令脉
7 Pr0.08 一圈的指令 7500 7500
冲数
脉冲数
驱动禁止输 POT/NOT 输入任意一方将会发
8 Pr5.04 2 2
入设定 生 Err38【驱动禁止输入保护】
LED 初始状
9 Pr5.28 1 1 1：电机速度
态
注：X 轴和 Y 轴的导程为 75mm，Z 轴的导程为 3mm。
9. 绘制电气工程图
根据现场设备的接线，按照电气安装规范，利用电气绘制软件绘制分拣输送
单元的电气原理图。
电气工程图的提交：将完成后的电气工程图以 PDF 格式导出，并保存在 D
盘根目录下，名为工位号的文件夹中（选手自建该文件夹），如 03 号工位，文
件夹名为“03”。2022 年全国职业院校技能大赛
中职组
机电一体化设备组装与调试赛项
（样题 4）
任
务
二
三、生产线功能调试（任务二）
（一） 工作时间
工作时间:6小时
（二） 设备功能
XX企业需要新建一条梅花联轴器分选生产线，根据订单的要求将
联轴器按外径、长度进行分选。生产线按模块的方式进行搭建，以 3
个工作台为基础，检测皮带输送机、分选皮带输送机、转盘、工业机
械手、直角坐标机械手等可根据实际工作任务需求，灵活地安装在工
作台面上，以便于生产线的扩充与改进。该生产线的总体安装方案如
图 1所示。
图 1
整条生产线配备两台 PLC，完成对成品检测、产品搬运、产品入
库、出库包装等四个过程。生产线中有两台触摸屏，一台触摸屏用于
系统总控和各单元模块的状态监控，该触摸屏在后续描述中称为总控
屏，安装在设备左边；另外一台用于系统订单参数设置和运行过程的
1
数据监控，在后续描述中称为监控屏，安装在设备右边。
1.初始状态及屏幕显示
设备启动前，生产线的运动必须在初始位置，有关部件的初始位
置是：直角坐标 X/Y/Z三轴在原点位置，Z轴没有机械手抓，两条皮
带的推料气缸和卡料气缸活塞缩回，两条皮带输送机不转动，产品/
半成品出库电机停止，工业机器人在原点位置。
上电时，若上述部件在初始位置，总控触模屏显示如图 1 所示，
该触摸屏“初始位置”指示灯为绿色。若系统不在初始位置，则自动
将各部件复位。只有上述部件在初始位置时，【登录】按钮才可显现，
触摸屏 1初始界面如图 2所示。
按下【登录】按钮，弹出账号输入窗口与密码输入窗口。账号为
工位号(如 01），密码统一为“JD2021”，输入正确的账号与密码，总
控屏与监控屏自动进入如图 3、图 4所示界面。若账号或密码输入错
误，则弹出图 6所示错误提示界面，按【返回】回到登录界面。
联轴器生产线工作时，分选皮带输送机正转时（工件由工业机械
手向直角坐标机械手运送为正转），变频器输出频率为 30HZ；反转时
变频器输出频率为 25HZ。
图 1总控屏登录界面 图 2 总控屏错误提示界面
2
图 3
图 4
总控屏和监控屏的【启动】、【停止】、【复位】、【急停】按钮功能
一致， 总控屏实时显示生产线各单元模块的运行状态，当单元模块
处于运行状态时，指示灯绿色闪烁；当单元模块处于停止状态时，指
示灯黄色常亮。
3
监控屏显示生产线的运行状态，也可实时显示立体仓库的库存情
况，黑色托盘上有一个工件时显示“1”，有两个工件时显示“2”，没
有工件时显示“0”。
按下触摸屏【启动】按钮，则启动设备的生产过程。在生产过程
中，如果按下【停止】按钮，则完成当前工作流程后停止，再按【启
动】继续运行；如果按下急停按钮或触摸屏上的【急停】按键，则各
气缸保持当前状态，各电机停止旋转，松开急停按钮或再次按下【急
停】按键，则继续生产过程。
2.工作流程
生产线工作过程成品检测、产品搬运、产品入库、出库包装等四
个过程。立体仓库最上层原先存放有 9 个黑色托盘，在入库过程中，
最上面三层的黑色托盘上工件的摆放要求均为：左边工件的直径大于
右边工件的直径；立体仓库的存放要求如下：
仓库层次 存放要求 存放过程
最上层 大小组合工件
第二层 中小组合工件 符合要求就可存放
第三层 大中组合工件
第四层
不存放产品
最下层
（1）检测
在检测过程中，转盘存放有已生产完成的大、中、小联轴器成品
和半成品若干。监控屏检测指示灯绿色闪烁，频率为 2Hz。转盘电机
启动，随机转出 1个工件到位置 A后仓库电机停止，检测皮带输送机
开始运转。当工件检测出大小和高度后，成品工件或半成品工件推送
4
至相应的斜槽。随后系统进入搬运流程，监控屏检测指示灯变为绿色
常亮。
（2）搬运
系统进入搬运流程时，监控触摸屏搬运指示灯闪烁，频率为 2Hz。
工业机械手根据检测的工件大小和高度进行动作。开始分 3种情况筛
选：
情况一：如果检测的工件高度不符合要求，则判断该工件为半成
品，工业机械手将该工件夹送至位置 B，皮带输送机运转将工件全部
推送至槽 1，由人工将该半成品送回转盘。
注意：若在此过程中位置 B 有黑色托盘，则需将黑色托盘先运送至分选皮带输送机另
一端后，再将半成品放至到位置 B，推送完成后，黑色托盘再次运送到位置 B。
情况二：如果检测的工件高度和直径均符合入库要求，则直角坐
标机械手启动，先夹取夹具并将符合要求的黑色托盘夹送至分选输送
机最左端，变频器开始运转，将黑色托盘运送至最右端后，工业机械
手先将该工件运送至位置 B或 C黑色托盘上。
情况三：若该工件高度符合要求但直径暂不符合入库要求，则由
工业机械手先将该工件摆放至暂存盘位置 9处。
图 4
5
完成后，转盘电机继续启动转出 1个工件，如果该工件是半成品，
则继续完成情况一；如果该工件高度和直径均符合入库要求，则继续
完成情况二，然后系统进入下一流程，搬运指示灯绿色常亮；若该工
件高度符合要求但直径仍旧不符合要求，则继续完成情况三（暂存位
置改为位置 5），若第三次出现工件高度符合要求但直径不符合入库
要求的情况，则工业机械手直接完成情况一，将该工件送入斜槽 1后
由人工送回转盘，再次启动上述过程（暂存盘中的工件优先入库）。
（3）产品入库
系统进入该流程后，监控触摸屏产品入库指示灯闪烁，频率为
0.5Hz。分选皮带输送机运转，将黑色托盘连同工件一起运送至最左
端，直角坐标机械手启动将黑色托盘连同工件夹送回指定位置。
本次入库的产品数量需根据包装的要求确定，立体仓库工件数量
达到包装需求后，直角坐标机械手放回夹爪，进入产品包装环节，产
品入库指示灯常亮。
（4）产品包装
进入该环节后，触摸屏对应指示灯以亮 2 秒灭 1 秒的频率闪烁，
直角坐标机械手夹取夹具，开始产品包装，包装要求：
槽 2：大大小组合；槽 3：中中小组合；入槽包装时要求先将各槽
所需的产品夹送至分选皮带输送机，然后按照先小号工件、后中号工
件、最后大号工件的顺序入槽包装。完成后直角坐标机械手放回夹具，
系统返回初始位置。
完成后，所有指示灯熄灭，任务结束。
62022 年全国职业院校技能大赛
中职组
机电一体化设备组装与调试赛项
（样题 3）
任
务
二
三、生产线功能调试（任务二）
（一） 工作时间
工作时间:6小时
（二） 设备功能
XX企业需要新建一条梅花联轴器分选生产线，根据订单的要求将
联轴器按外径、长度进行分选。生产线按模块的方式进行搭建，生产
线以 3 个工作台为基础，检测皮带输送机、分选皮带输送机、产品/
半产品仓库、工业机械手、直角坐标机械手等可根据实际工作任务需
求，灵活地安装在工作台面上，以便于生产线的扩充与改进。该生产
线的总体安装方案如图 1所示。
图 1
整条生产线配备两台 PLC，完成对成品检测、产品搬运、产品入
库、出库包装等四个过程。生产线中有两台触摸屏，一台触摸屏用于
系统总控和各单元模块的状态监控，该触摸屏在后续描述中称为总控
屏；另外一台用于系统订单参数设置和运行过程的数据监控，在后续
1
描述中称为监控屏。
1.初始状态及屏幕显示
设备启动前，生产线的运动必须在初始位置，有关部件的初始位
置是：直角坐标 X/Y/Z三轴在原点位置，Z轴没有机械手抓，两条皮
带的推料气缸和卡料气缸活塞缩回，两条皮带输送机不转动，产品/
半成品出库电机停止，工业机器人在原点位置。
联轴器生产线工作时，分选皮带输送机正转时（工件由工业机械
手向直角坐标机械手运送为正转），变频器输出频率为 30HZ；反转时
变频器输出频率为 25HZ。
设备上电后，总控屏和监控屏显示如图 2和图 3所示。
图 2 图 3
总控屏和监控屏的【启动】、【停止】、【复位】、【急停】按钮功能
一致，设备上电后，若设备不处于初始位置，设备红色警示灯和监控
屏系统报警灯闪烁，按下【复位】按钮，系统自动复位，当主站各部
件都在初始位置时，“主站就绪”指示灯亮；从站各部件都在初始位
置时，“从站就绪”指示灯亮；主控站 PLC1和从站 PLC2通信正常时，
“通信状态”指示灯亮；所有器件均处于初始状态，绿色警示灯闪烁，
监控屏系统报警灯熄灭。
2
总控屏实时显示生产线各单元模块的运行状态，当单元模块处于
运行状态时，指示灯绿色闪烁；当单元模块处于停止状态时，指示灯
黄色常亮。
监控屏显示生产线的运行状态，当设备处于联机运行状态时，“联
机运行”指示灯点亮；处于非联机状态时，“联机停止”指示灯点亮、
“联机运行”指示灯熄灭。同时，监控屏可实时显示立体仓库的库存
情况，黑色托盘上有一个工件时显示“1”，有两个工件时显示“2”，
没有工件时显示“0”。
按下触摸屏【启动】按钮，则启动设备的生产过程。在生产过程
中，如果按下【停止】按钮，则完成当前工作流程后停止，再按【启
动】继续运行；如果按下急停按钮或触摸屏上的【急停】按键，则各
气缸保持当前状态，各电机停止旋转，松开急停按钮或再次按下【急
停】按键，则继续生产过程。
2.工作流程
生产线工作过程包括检测、搬运、托盘出库、产品入库四个流程。
立体仓库原先存放有 15 个黑色托盘，在入库过程中，立体仓库的存
放要求如下：
仓库层次 存放要求 存放过程
最上层 均为大号工件
第二层 均为中号工件 从右往左
第三层 均为小号工件
第四层 大中组合
从左往右
最下层 大小或中小组合
（1）检测
3
在检测过程中，成品/半成品仓库存放有已生产完成的大、中、小
联轴器成品和半成品若干。监控屏检测指示灯绿色闪烁，频率为 1Hz。
成品/半成品仓库电机启动，随机转出 1 个工件到位置 A 后仓库电机
停止，检测皮带输送机开始运转。当工件到达位置 B 检测出大小后，
检测皮带输送机再次启动，将工件运送至位置 C，检测工件高度，完
成后检测皮带输送机反转，将成品工件或半成品工件推送至相应的斜
槽。随后系统进入搬运流程，监控屏检测指示灯变为绿色常亮。
（2）搬运
系统进入搬运流程时，监控触摸屏搬运指示灯闪烁，频率为 1Hz。
工业机械手根据检测的工件大小和高度进行动作。
如果检测的工件高度不符合要求，则判断该工件为半成品，工业
机械手将该工件夹送至位置 E，小号和大号半成品，推送至出料口 3；
中号半成品，推送至出料口 2；由人工将该半成品送回成品/半成品
仓库。
如果检测的工件符合入库要求，则判断该工件为成品，工业机械
手先将该第一个工件夹送至暂存盘位置 1（暂存盘位置如图 4所示）。
图 4
4
完成后，成品/半成品仓库电机继续启动转出 1个工件，如果该工
件是半成品，则工业机械手将其夹送至相应斜槽；如果该工件符合入
库要求，则将该工件夹送至暂存托盘位置 2，系统进入托盘出库与产
品入库流程，搬运指示灯绿色常亮。
（3）托盘出库与产品入库
系统进入该流程后，监控触摸屏托盘出库与产品入库指示灯同时
闪烁，频率为 1Hz。直角坐标机械手根据暂存盘中暂存的工件，夹取
所需存放位置的托盘至分选皮带输送机最左侧，完成后分选皮带输送
机反转，将托盘运送至位置 D，工业机械手将所需工件夹送至位置 D，
完成后分选皮带输送机正转，将存放工件的托盘运送至最左侧，然后
直角坐标机械手将存放工件的托盘夹回原位。
完成后，所有指示灯熄灭，系统重新开始产品检测流程，直至立
体仓库每层均有工件，任务结束。
52022 年全国职业院校技能大赛
中职组
机电一体化设备组装与调试赛项
（样题 7）
任
务
一
一、 总体方案
XX 企业需要新建一条梅花联轴器分选生
缓
冲
产线，根据售订单的要求将联轴器按外径Φ、 垫
长度 L进行分选包装。
图1 梅花联轴器
生产线按模块的方式进行搭建，生产线以
3 个工作台为基础平台，传送带机构、供料机构、直角坐标机械手、
工业机械手等模块可根据实际工作任务的需求，灵活地安装在工作台
面上，以便于生产线功能的扩充与改进。该生产线的总体方案如图 1
所示。
图 1 模块化生产线总体方案
整条生产线配备两台 PLC，直角坐标机械手由其中一台 PLC控制，
两条输送机构的控制根据实际要求进行配置；同时，生产线配置有两
台触摸屏，实现生产过程的人机交互。
二、 模块化生产线搭建（任务一）
（一） 工作时间
工作时间:6小时
（二） 需要完成的工作
1. 完成电磁阀组件的组装。
2．完成传送带机构、供料机构的组装。
3. 请按照图 2的位置关系，完成生产线的整体布局。
图 2
4. 根据提供的 PLC系统的 I/O表，完成电路的连接。
1号 PLC I/O分配表
地址 地址 功能 地址 地址 功能
X0 I0.0 编码器 A 相 Y0 Q0.0 X 轴脉冲信号
X1 I0.1 编码器 A 相 Y1 Q0.1 Y 轴脉冲信号
X2 I0.2 X 轴左限位 Y2 Q0.2 Z 轴脉冲信号
X3 I0.3 X 轴原点 Y3 Q0.3 X 轴方向信号
X4 I0.4 X 轴右限位 Y4 Q0.4 Y 轴方向信号
X5 I0.5 Y 轴左限位 Y5 Q0.5 Z 轴方向信号
X6 I0.6 Y 轴原点 Y6 Q0.6 机械手手爪松
X7 I0.7 Y 轴右限位 Y7 Q0.7 机械手手爪紧
X10 I1.0 Z 轴下降限位 Y10 Q1.0 机械手快换松
X11 I1.1 Z 轴上升限位 Y11 Q1.1 机械手快换紧
X12 I1.2 传送带首端检测 Y12 Q1.2 驱动传推料一
X13 I1.3 推料一伸出检测 Y13 Q1.3 驱动传推料二
驱动传推料三
X14 I1.4 推料二伸出检测 Q1.4
Y14 （龙门架侧）
推料三伸出检测
X15 I1.5 Q1.5 HL1 黄灯
（龙门架侧） Y15
传送带末端检测
X16 I1.6 Q1.6 HL2 绿灯
（龙门架侧） Y16
X17 I1.7 Y17 Q1.7 HL3 红灯
X20 I2.0 急停按钮 Y20 Q2.0 变频器正转
X22 I2.2 停止按钮 Y21 Q2.1 变频器反转
X23 起动按钮 Y22 Q2.2 变频器高速
X24 Y23 Q2.3 变频器中速
X25 Y24 Q2.4 变频器低速
X26 Y25 Q2.5 警示灯红
X27 Y26 Q2.6 警示灯绿
Y27 Q2.7 警示灯黄
2号 PLC I/O分配表
地址 地址 功能 地址 地址 功能
X0 I0.0 大料检测 Y0 Q0.0 传送带脉冲
X1 I0.1 小料检测 Y1 Q0.1 传送带方向
X2 I0.2 中料检测 Y2 Q0.2 驱动卡料
X3 I0.3 传送带首端检测 Y3 Q0.3 驱动推料一
X4 I0.4 传送带末端检测 Y4 Q0.4 驱动推料二
驱动推料三
X5 I0.5 Q0.5
卡料到位 Y5 （机器人侧）
X6 I0.6 推料一到位 Y6 Q0.6 驱动直流电机
X7 I0.7 推料二到位 Y7 Q0.7 HL1 黄灯
X10 I1.0 推料三到位 Y10 Q1.0 HL2 绿灯
X11 I1.1 起动按钮 Y11 Q1.1 HL3 红灯
X12 I1.2 停止按钮 Y12 Q1.2
X13 I1.4 急停按钮 Y13 Q1.3
Y14 Q1.4
X30 I2.0 机器人 DO1 Y30 Q2.0 机器人 DI1
X31 I2.1 机器人 DO2 Y31 Q2.1 机器人 DI2
X32 I2.2 机器人 DO3 Y32 Q2.2 机器人 DI3
X33 I2.3 机器人 DO4 Y33 Q2.3 机器人 DI4
X34 I2.4 机器人 DO5 Y34 Q2.4 机器人 DI5
X35 I2.5 机器人 DO6 Y35 Q2.5 机器人 DI6
X36 I2.6 机器人 DO7 Y36 Q2.6 机器人 DI7
X37 I2.7 机器人 DO8 Y37 Q2.7 机器人 DI8
6. 完成各传感器的安装、电路连接、网络连接。
7. 分选输送机构的气路，检测输送机构和工业机械手的气路请
自行分配，并完成系统气路安装。
直径检测气缸 小直径元件分拣 中直径元件分拣 大直径元件分拣
工业机器人
9Y 8Y 7Y 6Y
直角坐标快换 直角坐标气爪 推料气缸1 推料气缸2 推料气缸3
过滤调压阀
1Y 2Y 3Y 4Y 5Y
8．编写用于 I/O测试简单 PLC程序，确认各 I/O电路连接可靠，
PLC之间采用协议通信方式。
模块化生产线 I/O 测试要求
触摸屏界面如图所示：
具体要求：
按下对应按钮，实现点动功能。直角坐标机械手按下各轴回原点，
各轴能自动巡回原点，原点目标自定。2022 年全国职业院校技能大赛
中职组
机电一体化设备组装与调试赛项
（样题 8）
任
务
一
一、 总体方案
XX 企业需要新建一条梅花联轴器分选生
缓
冲
产线，根据售订单的要求将联轴器按外径Φ、 垫
长度 L进行分选包装。
图1 梅花联轴器
生产线按模块的方式进行搭建，生产线以
3 个工作台为基础平台，传送带机构、供料机构、直角坐标机械手、
工业机械手等模块可根据实际工作任务的需求，灵活地安装在工作台
面上，以便于生产线功能的扩充与改进。该生产线的总体方案如图 1
所示。
.
图 1 模块化生产线总体方案
整条生产线配备两台 PLC，直角坐标机械手由其中一台 PLC控制，
两条输送机构的控制根据实际要求进行配置；同时，生产线配置有两
台触摸屏，实现生产过程的人机交互。
二、 模块化生产线搭建
（一） 工作时间
工作时间:6小时
（二） 需要完成的工作
1. 完成电磁阀组件的组装。
2．完成传送带机构、供料机构的组装。
3. 请按照图 2的位置关系，完成生产线的整体布局。
图 2
4. 根据提供的 PLC系统的 I/O表，完成电路的连接。
1号 PLC I/O分配表
地址 地址 功能 地址 地址 功能
X0 I0.0 编码器 A 相 Y0 Q0.0 X 轴脉冲信号
X1 I0.1 编码器 A 相 Y1 Q0.1 Y 轴脉冲信号
X2 I0.2 X 轴左限位 Y2 Q0.2 Z 轴脉冲信号
X3 I0.3 X 轴原点 Y3 Q0.3 X 轴方向信号
X4 I0.4 X 轴右限位 Y4 Q0.4 Y 轴方向信号
X5 I0.5 Y 轴左限位 Y5 Q0.5 Z 轴方向信号
X6 I0.6 Y 轴原点 Y6 Q0.6 机械手手爪松
X7 I0.7 Y 轴右限位 Y7 Q0.7 机械手手爪紧
X10 I1.0 Z 轴下降限位 Y10 Q1.0 机械手快换松
X11 I1.1 Z 轴上升限位 Y11 Q1.1 机械手快换紧
X12 I1.2 传送带首端检测 Y12 Q1.2 驱动传推料一
X13 I1.3 Y13 Q1.3 驱动传推料二
驱动传推料三
X14 I1.4 Q1.4
Y14 （龙门架侧）
X15 I1.5 Y15 Q1.5 HL1 黄灯
X16 I1.6 Y16 Q1.6 HL2 绿灯
X17 I1.7 急停按钮 Y17 Q1.7 HL3 红灯
X20 I2.0 停止按钮 Y20 Q2.0 变频器正转
X22 I2.2 起动按钮 Y21 Q2.1 变频器反转
传送带末端检测
X23 Q2.2 变频器高速
（龙门架侧） Y22
X24 推料一伸出检测 Y23 Q2.3 变频器中速
X25 推料二伸出检测 Y24 Q2.4 变频器低速
推料三伸出检测
X26 Q2.5
（龙门架侧） Y25
Y26 Q2.6
Y27 Q2.7
2号 PLC I/O分配表
地址 地址 功能 地址 地址 功能
X0 I0.0 传送带首端检测 Y0 Q0.0 传送带脉冲
X1 I0.1 传送带末端检测 Y1 Q0.1 传送带方向
X2 I0.2 大料检测 Y2 Q0.2
X3 I0.3 小料检测 Y3 Q0.3 驱动卡料
X4 I0.4 中料检测 Y4 Q0.4 驱动推料一
X5 I0.5 卡料到位 Y5 Q0.5 驱动推料二
驱动推料三
X6 I0.6 推料一到位 Y6 Q0.6
（机器人侧）
X7 I0.7 推料二到位 Y7 Q0.7 HL1 黄灯
X10 I1.0 推料三到位 Y10 Q1.0 HL2 绿灯
X11 I1.1 起动按钮 Y11 Q1.1 HL3 红灯
X12 I1.2 停止按钮 Y12 Q1.2 驱动直流电机
X13 I1.4 急停按钮 Y13 Q1.3
X30 I2.0 机器人 DO1 Y20 Q2.0 机器人 DI1
X31 I2.1 机器人 DO2 Y21 Q2.1 机器人 DI2
X32 I2.2 机器人 DO3 Y22 Q2.2 机器人 DI3
X33 I2.3 机器人 DO4 Y23 Q2.3 机器人 DI4
X34 I2.4 机器人 DO5 Y24 Q2.4 机器人 DI5
X35 I2.5 机器人 DO6 Y25 Q2.5 机器人 DI6
X36 I2.6 机器人 DO7 Y26 Q2.6 机器人 DI7
X37 I2.7 机器人 DO8 Y27 Q2.7 机器人 DI8
6. 完成各传感器的安装、电路连接、网络连接。
7. 分选输送机构的气路，检测输送机构和工业机械手的气路请自
行分配，并完成系统气路安装。
8．编写用于 I/O测试简单 PLC程序，确认各 I/O电路连接可靠，
PLC之间采用协议通信方式。
模块化生产线 I/O 测试要求
触摸屏界面如图 3所示：
图 3
具体要求：
按下对应按钮，实现点动功能。直角坐标机械手按下各轴回原点，
各轴能自动巡回原点，原点目标自定。2022 年全国职业院校技能大赛
中职组
机电一体化设备组装与调试赛项
（样题 8）
任
务
二
三、生产线功能调试
（一） 工作时间
工作时间:6小时
（二） 设备功能
XX企业需要新建一条梅花联轴器分选生产线，根据订单的要求将
联轴器按外径、长度进行分选。生产线按模块的方式进行搭建，以 3
个工作台为基础，检测皮带输送机、分选皮带输送机、转盘、工业机
械手、直角坐标机械手等可根据实际工作任务需求，灵活地安装在工
作台面上，以便于生产线的扩充与改进。该生产线的总体安装方案如
图 1所示。
图 1
整条生产线配备两台 PLC，完成对成品检测、产品搬运、产品入
库、出库包装等四个过程。生产线中有两台触摸屏，一台触摸屏用于
系统总控和各单元模块的状态监控，该触摸屏在后续描述中称为总控
屏，安装在设备左边；另外一台用于系统订单参数设置和运行过程的
数据监控，在后续描述中称为监控屏，安装在设备右边。
1.初始状态及屏幕显示
1
设备启动前，生产线的运动必须在初始位置，有关部件的初始位
置是：直角坐标 X/Y/Z三轴在原点位置，Z轴没有机械手抓，两条皮
带的推料气缸和卡料气缸活塞缩回，两条皮带输送机不转动，产品/
半成品出库电机停止，工业机器人在原点位置。
上电时，若上述部件在初始位置，总控触模屏显示如图 1 所示，
该触摸屏“初始位置”指示灯为绿色。若系统不在初始位置，则自动
将各部件复位。只有上述部件在初始位置时，【登录】按钮才可显现，
触摸屏 1初始界面如图 2所示。
按下【登录】按钮，弹出账号输入窗口与密码输入窗口。账号为
工位号(如 01），密码统一为“JD2021”，输入正确的账号与密码，总
控屏与监控屏自动进入如图 3、图 4所示界面。若账号或密码输入错
误，则弹出图 6所示错误提示界面，按【返回】回到登录界面。
联轴器生产线工作时，分选皮带输送机正转时（工件由工业机械
手向直角坐标机械手运送为正转），变频器输出频率为 30HZ；反转时
变频器输出频率为 25HZ。
图 1总控屏登录界面 图 2 总控屏错误提示界面
2
图 3
图 4
总控屏和监控屏的【启动】、【停止】、【复位】、【急停】按钮功能
一致， 总控屏实时显示生产线各单元模块的运行状态，当单元模块
处于运行状态时，指示灯绿色闪烁；当单元模块处于停止状态时，指
示灯黄色常亮。
3
监控屏显示生产线的运行状态，也可实时显示立体仓库的库存情
况，黑色托盘上有一个工件时显示“1”，有两个工件时显示“2”，没
有工件时显示“0”。
按下触摸屏【启动】按钮，则启动设备的生产过程。在生产过程
中，如果按下【停止】按钮，则完成当前工作流程后停止，再按【启
动】继续运行；如果按下急停按钮或触摸屏上的【急停】按键，则各
气缸保持当前状态，各电机停止旋转，松开急停按钮或再次按下【急
停】按键，则继续生产过程。
2.工作流程
生产线工作过程成品检测、产品搬运、产品入库、出库包装等四
个过程。立体仓库最上层原先存放有 9 个黑色托盘，在入库过程中，
最上面三层的黑色托盘上工件的摆放要求均为：左边工件的直径大于
右边工件的直径；立体仓库的存放要求如下：
仓库层次 存放要求 存放过程
最上层 大小组合工件
第二层 中小组合工件 符合要求就可存放
第三层 大中组合工件
第四层
不存放产品
最下层
（1）检测
在检测过程中，转盘存放有已生产完成的大、中、小联轴器成品
和半成品若干。监控屏检测指示灯绿色闪烁，频率为 2Hz。转盘电机
启动，随机转出 1个工件到位置 A后仓库电机停止，检测皮带输送机
开始运转。当工件检测出大小和高度后，成品工件或半成品工件推送
4
至相应的斜槽。随后系统进入搬运流程，监控屏检测指示灯变为绿色
常亮。
（2）搬运
系统进入搬运流程时，监控触摸屏搬运指示灯闪烁，频率为 2Hz。
工业机械手根据检测的工件大小和高度进行动作。开始分 3种情况筛
选：
情况一：如果检测的工件高度不符合要求，则判断该工件为半成
品，工业机械手将该工件夹送至位置 B，皮带输送机运转将工件全部
推送至槽 1，由人工将该半成品送回转盘。
注意：若在此过程中位置 B 有黑色托盘，则需将黑色托盘先运送至分选皮带输送机另
一端后，再将半成品放至到位置 B，推送完成后，黑色托盘再次运送到位置 B。
情况二：如果检测的工件高度和直径均符合入库要求，则直角坐
标机械手启动，先夹取夹具并将符合要求的黑色托盘夹送至分选输送
机最左端，变频器开始运转，将黑色托盘运送至最右端后，工业机械
手先将该工件运送至位置 B或 C黑色托盘上。
情况三：若该工件高度符合要求但直径暂不符合入库要求，则由
工业机械手先将该工件摆放至暂存盘位置 9处。
图 4
5
完成后，转盘电机继续启动转出 1个工件，如果该工件是半成品，
则继续完成情况一；如果该工件高度和直径均符合入库要求，则继续
完成情况二，然后系统进入下一流程，搬运指示灯绿色常亮；若该工
件高度符合要求但直径仍旧不符合要求，则继续完成情况三（暂存位
置改为位置 5），若第三次出现工件高度符合要求但直径不符合入库
要求的情况，则工业机械手直接完成情况一，将该工件送入斜槽 1后
由人工送回转盘，再次启动上述过程（暂存盘中的工件优先入库）。
（3）产品入库
系统进入该流程后，监控触摸屏产品入库指示灯闪烁，频率为
0.5Hz。分选皮带输送机运转，将黑色托盘连同工件一起运送至最左
端，直角坐标机械手启动将黑色托盘连同工件夹送回指定位置。
本次入库的产品数量需根据包装的要求确定，立体仓库工件数量
达到包装需求后，直角坐标机械手放回夹爪，进入产品包装环节，产
品入库指示灯常亮。
（4）产品包装
进入该环节后，触摸屏对应指示灯以亮 2 秒灭 1 秒的频率闪烁，
直角坐标机械手夹取夹具，开始产品包装，包装要求：
槽 2：大大小组合；槽 3：中中小组合；入槽包装时要求先将各槽
所需的产品夹送至分选皮带输送机，然后按照先小号工件、后中号工
件、最后大号工件的顺序入槽包装。完成后直角坐标机械手放回夹具，
系统返回初始位置。
完成后，所有指示灯熄灭，任务结束。
62022 年全国职业院校技能大赛
中职组
机电一体化设备组装与调试赛项
（样题 5）
任
务
二
三、生产线功能调试
（一） 工作时间
工作时间:6小时
（二） 设备概述
XX企业需要新建一条梅花联轴器分选生产线，根据订单的要求将
联轴器按外径、长度进行分选。生产线按模块的方式进行搭建，以 3
个工作台为基础，检测皮带输送机、分选皮带输送机、转盘、工业机
械手、直角坐标机械手等可根据实际工作任务需求，灵活地安装在工
作台面上，以便于生产线的扩充与改进。该生产线的总体安装方案如
图 1所示。
图 1
在该自动生产线中，有两台触摸屏和两台 PLC控制器，在这里两
台触摸屏分别用“HMI1”和“HMI2”表示；两台 PLC控制器分别用“PLC1”
和“PLC2”表示。HMI1和 PLC1进行通信连接，控制直角坐标机械手
1
和检测皮带输送机调试运行；HMI2和 PLC2进行通信连接，控制工业
机械手和分选皮带输送机调试运行。PLC1 和 PLC2 之间采用 R 秒 485
串行通信方式,实现数据信息互联。
设备启动前，生产线的运动必须在初始位置，有关部件的初始位
置是：直角坐标 X/Y/Z三轴在原点位置，Z轴没有机械手抓，两条皮
带的推料气缸和卡料气缸活塞缩回，两条皮带输送机不转动，转盘电
机停止，工业机器人在原点位置。
上电时，若上述部件在初始位置，该龙门架警示灯绿色闪烁。若
系统不在初始位置，则自动将各部件复位，复位过程中龙门架警示灯
黄色闪烁。只有上述部件在初始位置时，HMI1显示如图 2所示内容。
图 2
联轴器生产线工作时，分选皮带输送机正转时（工件由工业机械
手向直角坐标机械手运送为正转），变频器告诉输出频率为 30HZ；低
速时变频器输出频率为 25HZ，中速时变频器输出频率为 28HZ。
1.设备调试
请正确理解该自动生产线的调试运行功能，制作触摸屏界面和编
写 PLC调试程序。完成自动生产线的程序调试功能。
按下 HMI【设备调试】，HMI1 进入如图 3 所示界面，HMI2 进入如
2
图 4所示界面。
直角坐标机械手主要由 X轴、Y轴、Z轴三个方向的传动机构组成。
X 轴与 Y 轴采用伺服电机驱动；Z 轴采用步进电机驱动，再 Z 轴末端
有一个气动手爪抓取装置。运行时，通过 X 轴、Y 轴、Z 轴三个方向
的左移、右移、前进、后退、上升、下降的运动达到在空间范围内对
工件物料进行取放物料或装配工件的功能。
图 3 触摸屏 HMI1调试界面
图 4 触摸屏 HMI1调试界面
直角坐标机械手调试功能
如图 3所示：直角坐标机械手调试分 X轴、Y轴、Z轴三个部分调
3
试组成，具体调试功能如下：
按住【左移】按钮，X轴向左移动，松开【左移】按钮，X轴停止
移动；按住【右移】按钮，X 轴向右移动，松开【右移】按钮，X 轴
停止移动。点击【回零】按钮，X轴开始寻找原点，最终回到原点位
置。
按住【前进】按钮，Y轴向前移动，松开【前进】按钮，Y轴停止
移动；按住【后退】按钮，Y 轴向右移动，松开【后退】按钮，Y 轴
停止移动。点击【回零】按钮，Y轴开始寻找原点，最终回到原点位
置。
按住【上升】按钮，Z轴向上移动，松开【上升】按钮，Z轴停止
移动；按住【下降】按钮，Z 轴向下移动，松开【下降】按钮，Z 轴
停止移动。点击【回零】按钮，Z轴开始寻找原点，最终回到原点位
置。按住【抓取】按钮，气动手爪夹紧，松开【抓取】按钮，气动手
爪松开。
在触摸屏 HMI1中要显示各运动轴的当前实时位置，并可以设置运
行速度，运行速度用百分比表示。
注意：在 X 轴、Y 轴、Z 轴点动调试的过程中，若遇到左右，前后，上下极限位置时，
直角坐标机械手立即停止运行，并断开伺服和步进电机使能，若要重新运行，断开电源，
手动将各轴恢复到正常运行区域，然后上电，重新调试运行。
分选皮带输送机调试功能
如图 4 所示：分选输送机模块分变频器调试、推送机构调试两个
部分调试，具体调试功能如下：
通过【调试选择】按钮点击切换各调试部件，当选择到对应的调
试部件时，部件名称方框的底色变为绿色，初始进入触摸屏界面时，
4
默认选择变频器部件。
选择变频器调试部件时，按下【启动】按钮，变频器正转低速运
行 3秒 → 变频器正转中速运行 3秒 → 变频器反转高速运行 3秒
→ 变频器反转低速运行 3秒 → 自动停止。
选择推料调试部件时，按下【启动】按钮，推料 1伸出 → 推料
2伸出→ 推料 3伸出 → 推料 1、推料 2、推料 3同时缩回 → 自动
停止。
工业机械手调试功能
如图 4 所示：工业机械手模块用两种模式进行调试，具体调试功
能如下：
调试开始前，确保机器人是在原点位置，若在原点位置，此时准
备就绪指示灯绿灯常亮，否则红灯常亮。
若将【点动/连续】选择开关打在左边，即当前选择为点动模式。
在点动模式下点击【位置 B】按钮，工业机械手从原点处按照示教好
的路线向 B 位置点运行，到达 B 位置点后，工业机械手暂停运行，B
位置指示灯绿灯常亮。此时再点击【位置 C】按钮，工业机械手从 B
位置点处按照示教好的路线向 C位置点运行，到达 C位置点后，工业
机械手暂停运行，C 位置指示灯绿灯常亮,最后点击【回零】按钮，
工业机械手开始寻找原点，最终回到原点位置，位置 B和位置 C指示
灯红灯常亮。在点动模式下，点击【手爪夹紧】按钮，此时工业机械
手手爪夹紧。点击【手爪松开】按钮，此时工业机械手手爪夹紧。
若将【点动/连续】选择开关打在右边，即当前选择为连续调试模
式。在连续模式下点击【启动】按钮，工业机械手运行到位置 B → 手
爪夹紧，延时 1秒时间后 → 工业机械手运行到位置 C，延时 1秒时
5
间后 → 手爪松开 → 下一个循环开始，工业机械手运行到位置 B
→ …… 。点击【停止】按钮，完成当前周期后，系统停止运行。在
运行过程中，B位置指示灯和 C位置指示灯不作指示。
检测皮带输送机调试功能
如图 4 所示：检测皮带输送机分步进电机调试、推送机构调试以
及联轴器高度检测三个部分调试，具体调试功能如下：
设定步进电机运行速度，点击【正转】按钮，皮带输送机从转盘
开始向机器人方向运行，松开该按钮，皮带输送机停止运行。设定步
进电机运行速度，点击【反转】按钮，皮带输送机开始反方向运行，
松开该按钮，皮带输送机停止运行。
按住【推料 1】按钮，推料 1 气缸伸出，此时当前气缸位置显示
框显示【推料 1气缸伸出】，松开【推料 1】按钮，推料 1气缸缩回，
此时当前气缸位置显示框不显示任何信息。推料 2和推料 3、卡料的
调试功能以此类推，这里不再详细赘述。
在调试检测传感器时，先手动从供料托盘上随机取出一个联轴器，
放置于高度检测传感器下，点击【开始检测】按钮，此时在联轴器参
数显示框中会显示【L= 实际高度值 mm】，当按下【清零】按钮时，
此时在联轴器参数显示框中的显示内容会清空。
2.设备运行
本生产线的流程包括订单设置、产品检测、产品搬运和产品入库
四个流程。 在触摸屏首页，按下 HMI1【设备生产】按钮，HMI 自动
进入如图 5所示界面，HMI2自动进入如图 6所示界面。
6
图 5
图 6
如图 5所示为 HMI1订单管理界面，要包含【订单号】、【联轴器 1
Φ】、【联轴器 2Φ】、【订单数量】、【入库层次】、【优先级】等下拉选
择组合框控件及【订单确认】、【订单清除】、【订单提交】、【返回首页】
等按钮控件和表格控件等。
该系统一次最多同时下三个订单，每个订单均有两个联轴器组成，
7
一个订单中产品的数量不超过 3套，本生产线允许入库的层次为第一
层（最上层）、第三层和第五层，每层仅允许入库同一订单的产品，
若设置的入库层次相同，则第二次设置的无效，需重新设置。根据订
单优先级数值小的优先生产，若优先级数值相同，则按订单顺序生产。
下单时，先选择【订单号】，然后分别选择【联轴器 1/2 的Ф】等参
数，然后再选择订单数量、入库层次，最后选择优先级，参数选择完
成后，点击【订单确认】按钮生成第一个订单信息显示在表格的第一
行中，其中产品编号采用联轴器 1Ф+联轴器 2Ф的形式，例如你选择
的联轴器 1Ф参数为 20mm, 联轴器 2Ф参数为 25mm，订单确认后，该
订单生成的产品编号则为：2025，其它类型以此类推。如要继续生成
下一个订单，则按上述操作流程进行下单。订单添加完成后，点击【订
单提交】按钮，提交订单，准备生产，HMI1 自动进入如图 7 所示界
面。若要修改其中一条订单参数时，可在该订单数据未提交时，选择
该订单的订单编号进行修改，并确认。若订单数据已提交，则无法修
改订单信息。
在订单数据未提交前或前面的订单数据全部生产完成后，点击【订
单清除】，可清除所有订单信息。
如图 6所示为 HMI2所示界面，该界面主要为立体仓库的库存显示，
该界面的【启动】、【停止】、【急停】按钮功能与 HMI1 图 7 所示的界
面一致。
8
图 7
生产线系统复位后，主站各部件都在初始位置时，【主站就绪】指
示灯亮；从站各部件都在初始位置时，【从站就绪】指示灯亮；主控
站 PLC1和从站 PLC2通信正常时，【通信状态】指示灯亮；表格显示
前面设置的订单信息。
当所有 PLC通信正常，工作站准备就绪且系统有需要生产的订单
数据，按下【启动】按钮，生产线系统开始运行，此时联机运行指示
灯亮。
生产线运行流程：立体仓库每层原先存放有 15个黑色托盘，已生
产好的各种规格的联轴器成品（大、中、小直径三种）和联轴器半成
品（大、中、小直径三种）全部存放在转盘里。暂存盘所有位置均没
有工件。
（1） 产品检测
当系统启动后，HMI2 检测指示灯绿色闪烁，频率为 2Hz。转盘电
机启动，随机转出 1个工件到位置 A后仓库电机停止，检测皮带输送
9
机开始运转。当工件检测出大小和高度后，成品工件或半成品工件推
送至相应的斜槽。随后系统进入搬运流程，监控屏检测指示灯变为绿
色常亮。
（2）产品搬运
系统进入搬运流程时，监控触摸屏搬运指示灯闪烁，频率为 2Hz。
工业机械手根据检测的工件大小和高度进行动作。若暂存盘没有工件，
启动后分 3种情况筛选：
a)如果检测的工件高度不符合要求，则判断该工件为半成品，需
对工件进行重新加工组合，工业机械手将该工件夹送至位置槽 1出口
处，小号半成品推送至槽 1，中号半成品推送至槽 2，大号半成品推
送至槽 3（皮带输送机中速运转），由人工组合后重新放回转盘。
b)如果检测的工件高度和直径均符合入库要求，则直角坐标机械
手启动，先夹取夹具并将符合要求的黑色托盘夹送至分选输送机最左
端，变频器高速运转，将黑色托盘运送至最右端后，工业机械手先将
该工件运送至位置 C黑色托盘上。
c)若该工件高度符合要求但直径暂不符合入库要求，则由工业机
械手先将该工件摆放至暂存盘位置 8处。
图 4
完成后，转盘电机继续启动转出 1个工件，如果该工件是半成品，
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则继续将相应的半成品推入斜槽；如果该工件高度和直径均符合入库
要求，则继续将该工件搬运至位置 C黑色托盘上，然后系统进入下一
流程，搬运指示灯绿色常亮；若该工件高度符合要求但直径仍旧不符
合要求，则继续将该工件进行暂存（位置 3）；若第三次出现工件高
度符合要求但直径不符合入库要求的情况，则检测皮带输送机直接将
该工件运送至位置 B，由人工将其取回转盘。
完成订单中一套产品的入库后，如还需生产其它订单产品，则系
统需先判断暂存盘是否有工件，如暂存盘中的工件符合入库需求，则
优先将暂存的工件入库。
（3）产品入库
系统进入该流程后，监控触摸屏产品入库指示灯闪烁，频率为
0.5Hz。分选皮带输送机低速运转，将黑色托盘连同工件一起运送至
最左端，直角坐标机械手启动将黑色托盘连同工件夹送回指定位置，
入库过程结束，所有指示灯熄灭。
若本订单还有后续产品需要入库，则继续上述过程。若本订单所
有产品已入库完毕，如需开始下一订单的生产，则需重新按下【启动】
按钮。设备在运行过程中按下【停止】按钮，需完成本次任务后系统
停止，再次按下【停止】按钮，系统继续运行。设备在运行过程中按
下触摸屏【急停】按钮或 PLC1 和 PLC2 的急停按键，系统马上停止，
恢复急停，设备继续运行。
若系统已将所有订单产品搬运入库后暂存盘中还有工件，则可手
动将其取回转盘。
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