第五屆全國智能制造應(yīng)用技術(shù)技能大賽安徽省選拔賽：儀器儀表工樣題

附件8

2023年全國行業(yè)職業(yè)技能競賽——

第五屆全國智能制造應(yīng)用技術(shù)技能大賽

安徽省選拔賽

儀器儀表制造工

（智能制造傳感技術(shù)方向）

樣題

（職工組/學(xué)生組）

全國服務(wù)型制造應(yīng)用技術(shù)技能大賽

安徽省選拔賽組委會(huì)

二零二三年十月

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重要說明

1.比賽時(shí)間150分鐘，60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(shè)備隔離。

2.比賽共包括4個(gè)任務(wù)，總分100分，見表1。

表1比賽任務(wù)及配分

序號名稱配分說明

1任務(wù)一：典型儀器儀表的安裝與調(diào)試20

2任務(wù)二：智能儀器儀表的組網(wǎng)與測試25

3任務(wù)三：智能儀器儀表典型應(yīng)用與調(diào)試25

必須完成任務(wù)一、二、

4任務(wù)四：智能儀器儀表綜合應(yīng)用30

三后方可進(jìn)行任務(wù)四

合計(jì)100

3.除有說明外，限制各任務(wù)評判順序，但不限制任務(wù)中各項(xiàng)的先

后順序，選手在實(shí)際比賽過程中要根據(jù)賽題情況進(jìn)行操作，所有評判

必須在選手舉手要求后評判。

4.需要裁判驗(yàn)收的各項(xiàng)任務(wù)，任務(wù)完成后裁判只驗(yàn)收1次，請根

據(jù)賽題說明，確認(rèn)完成后再提請裁判驗(yàn)收。

5.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(jì)算機(jī)

里指定位置E:\ZL\。

表2：資料明細(xì)表

序號電子資料名稱

1硬件IO配置表

2通訊配置表

6.競賽平臺(tái)系統(tǒng)中主要模塊的IP地址預(yù)分配如下表3所示。

表3：IP地址分配表

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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(diào)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(diào)試單元HMI192.168.0.26

13調(diào)試單元讀碼器192.168.0.35

14視覺相機(jī)192.168.0.40

15振動(dòng)傳感器192.168.0.50

16入庫單元讀碼器192.168.0.60

173KG機(jī)器人192.168.0.103

183D相機(jī)編程計(jì)算機(jī)192.168.0.70

7.選手對比賽過程中需裁判確認(rèn)部分，應(yīng)當(dāng)先舉手示意。

8.參賽選手在競賽過程中，不得使用U盤。

9.比賽過程中，若發(fā)生危及設(shè)備或人身安全事故，立即停止比賽，

將取消其參賽資格。

10.選手在競賽過程中應(yīng)該遵守相關(guān)的規(guī)章制度和安全守則，如有

違反，則按照相關(guān)規(guī)定在競賽的總成績中扣除相應(yīng)分值。

11.選手在比賽開始前，認(rèn)真對照工具清單檢查工位設(shè)備，并確認(rèn)

后開始比賽；選手完成任務(wù)后的檢具、儀表和部件，現(xiàn)場需統(tǒng)一收回

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再提供給其他選手使用。

12.賽題中要求的備份和保存在電腦中的文件，需選手在計(jì)算機(jī)指

定文件夾E:\2023ZN\中命名對應(yīng)文件夾（賽位號+PLC，賽位號+HMI），

賽位號為1個(gè)數(shù)字+3個(gè)字母+2個(gè)數(shù)字，如1CHB01。賽題中所要求備

份的文件請備份到對應(yīng)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。

13.選手嚴(yán)禁攜帶任何通訊、存儲(chǔ)設(shè)備及技術(shù)資料，如有發(fā)現(xiàn)將取

消其競賽資格。選手擅自離開本參賽隊(duì)賽位或者與其他賽位的選手交

流或者在賽場大聲喧嘩，嚴(yán)重影響賽場秩序，如有發(fā)生，將取消其競

賽資格。

14.選手必須認(rèn)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。

15.選手必須及時(shí)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。

16.賽場提供的任何物品，不得帶離賽場。

17.在整個(gè)比賽期間，選手應(yīng)嚴(yán)格防止機(jī)器人運(yùn)動(dòng)造成人身傷害，

嚴(yán)格遵循相關(guān)職業(yè)素養(yǎng)要求及安全規(guī)范，包括安全文明參賽，著裝、

操作規(guī)范，工具擺放整齊，資料歸檔完整等。

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一、競賽項(xiàng)目任務(wù)書

任務(wù)一：典型儀器儀表的組裝與調(diào)試

任務(wù)描述：根據(jù)電氣原理圖和安裝圖對調(diào)試單元模塊主要儀器儀

表進(jìn)行機(jī)械和電氣安裝。

根據(jù)任務(wù)書智能系統(tǒng)場景要求設(shè)計(jì)儀器儀表選型和布置方案，設(shè)

計(jì)儀器儀表電氣原理圖，編寫指定單元主要儀器儀表的工作原理、技

術(shù)參數(shù)和電氣原理圖。主要儀器儀表包括：漫反射光電、振動(dòng)傳感器；

稱重儀器儀表、溫度儀器儀表；RFID射頻讀寫器、2D視覺、3D視覺；

數(shù)顯壓力開關(guān)；接近開關(guān)、讀碼器等，實(shí)現(xiàn)儀器儀表與控制系統(tǒng)的互

聯(lián)互通，為后期數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控做準(zhǔn)備。

（一）典型儀器儀表的選型和布置方案。

選手根據(jù)“涂膠單元”系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，選擇與系統(tǒng)匹配的儀器

儀表并列舉出本單元使用的主要儀器儀表種類和數(shù)量及主要技術(shù)參

數(shù)，詳見附件1。

選手填寫所選儀器儀表名稱和技術(shù)參數(shù)。

選手填寫所選儀器儀表的工作原理。

選手繪制所選儀器儀表的電氣原理圖，為后期儀器儀表的安裝測

試做準(zhǔn)備。

完成任務(wù)1中（1）-（3）后，舉手示意裁判進(jìn)行評判！

典型儀器儀表的組裝與調(diào)試。

1、振動(dòng)儀器儀表安裝調(diào)試

安裝振動(dòng)傳感器、網(wǎng)關(guān)、節(jié)點(diǎn)、以及連接線到調(diào)試平臺(tái)正確位置，

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設(shè)置DXM無線網(wǎng)關(guān)和無線節(jié)點(diǎn)相關(guān)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)儀器儀表與其附件

的連接。具體包含：

振動(dòng)傳感器與無線節(jié)點(diǎn)的連接。

無線節(jié)點(diǎn)供電電路連接。

DXM100無線網(wǎng)關(guān)供電電路的連接。

DXM100無線網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)連接。

DXM100無線網(wǎng)關(guān)IP地址的設(shè)定。

無線節(jié)點(diǎn)站地址設(shè)定。

DXM100無線網(wǎng)關(guān)和無線節(jié)點(diǎn)的綁定。

調(diào)試平臺(tái)振動(dòng)儀器儀表、網(wǎng)關(guān)、無線節(jié)點(diǎn)如圖1-1所示：

圖1-1振動(dòng)儀器儀表附件

2、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(xù)編程時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)：

當(dāng)步進(jìn)電機(jī)固定芯片移動(dòng)到此位置時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)RFID的讀寫和信息狀

態(tài)監(jiān)控。具體包含：

RFID射頻讀寫器安裝。

RFID射頻讀寫器電纜安裝。

在調(diào)試單元中安裝RFID射頻讀寫器完成后，效果如圖1-2所示：

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圖1-2RFID射頻讀寫器安裝位置

3、安裝2D視覺系統(tǒng)

將2D視覺系統(tǒng)安裝到正確位置，使后續(xù)編程時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)：通過視

覺系統(tǒng)軟件手動(dòng)拍照、PLC控制自動(dòng)拍照。

具體包含：

（1）相機(jī)控制器與鏡頭的位置調(diào)整。

（2）相機(jī)電源線的連接。

（3）相機(jī)與交換機(jī)通訊電纜的連接。

在調(diào)試單元中安裝視覺儀器儀表完成后，效果如圖1-3所示：

圖1-3視覺儀器儀表安裝位置

完成任務(wù)2中（1）-（3）后，舉手示意裁判進(jìn)行評判

任務(wù)二：智能儀器儀表的組網(wǎng)與測試

（一）RFID射頻讀寫器編程測試

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對RFID進(jìn)行組態(tài)和參數(shù)設(shè)置，通過RFID狀態(tài)指示燈判斷當(dāng)前工

作狀態(tài)，對RFID芯片進(jìn)行讀寫操作，寫入的數(shù)值正確顯示到人機(jī)界面

中。RFID編碼規(guī)則如下：

圖2-1RFID編碼規(guī)則

A.場次：A、B、C、D、E；

B.庫位號：當(dāng)前工件在倉庫中的位置；

C.零件狀態(tài)：0:不合格，1：合格2：未知（未經(jīng)過儀器儀表檢測）。

具體如下：

對RFID進(jìn)行初始化設(shè)置，HMI測試界面正確顯示是否檢測到讀寫

芯片。

編寫PLC程序，根據(jù)RFID規(guī)定的編碼規(guī)則寫入相應(yīng)代碼初始化狀

態(tài)數(shù)據(jù)。第一次初始化信息為：A051。寫入完成后，對芯片啟動(dòng)讀操

作，編寫HMI測試界面顯示RFID芯片中初始化的數(shù)據(jù)，測試是否與寫

入的相同。

編寫PLC程序，根據(jù)RFID規(guī)定的編碼規(guī)則寫入相應(yīng)代碼過程檢測

存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)信息為：D101。寫入完成后，對芯片啟動(dòng)讀操作，編

寫HMI測試界面顯示RFID芯片中存儲(chǔ)檢測的數(shù)據(jù)，測試是否與寫入的

相同。

RFID射頻讀寫器調(diào)試界面參考示例如下圖2-2所示：

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圖2-2RFID調(diào)試界面參考示例

完成任務(wù)二中（1）后，舉手示意裁判進(jìn)行評判！

（二）平臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)編程與調(diào)試

編寫主控PLC中步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)模塊任務(wù)，能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)模組

的基本運(yùn)動(dòng)與狀態(tài)信息監(jiān)控。

具體包含如下

啟用和禁用模組，當(dāng)人機(jī)界面啟用軸按鈕未按下時(shí)，移動(dòng)模組不

動(dòng)作。

點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到圖2-3位置1微型光電處時(shí)，移動(dòng)模組停止。

點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn)，當(dāng)移動(dòng)到圖2-3位置7微動(dòng)開關(guān)處時(shí)，移動(dòng)模組停止。

模組回原點(diǎn)，圖2-3的位置1處的微型光電為原點(diǎn)檢測開關(guān)。

在任意位置，絕對位置方式運(yùn)動(dòng)到圖2-3的位置3、5、7處，位

置先后順序隨機(jī)指定。

起始位置在圖2-3位置3對射開關(guān)處，相對位置運(yùn)動(dòng)±50mm。

勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)到圖2-3位置1或7處時(shí)，移動(dòng)模組停止。

停止軸，無論模組處于何種運(yùn)動(dòng)方式下，按下此按鈕，模組立即

停止。

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圖2-3移動(dòng)模組位置分布

移動(dòng)模組人機(jī)界面參考示例如下圖2-4所示：

圖2-4移動(dòng)模組人機(jī)界面參考示例

完成二中（2）后，舉手示意裁判進(jìn)行評判！

（三）振動(dòng)儀器儀表編程測試

對振動(dòng)儀器儀表網(wǎng)關(guān)和無線節(jié)點(diǎn)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，人機(jī)界面能夠?qū)?/p>

時(shí)顯示振動(dòng)儀器儀表監(jiān)測電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)和故障時(shí)的Z軸速度（mm/s）、

X軸速度(mm/s)和發(fā)熱溫度(℃)。

具體如下：

（1）通過振動(dòng)儀器儀表編程軟件，選手設(shè)置TCP通訊，正確連接

振動(dòng)儀器儀表網(wǎng)關(guān)，建立通訊。

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（2）編寫PLC程序，當(dāng)電機(jī)正常勻速運(yùn)行時(shí)，實(shí)時(shí)讀取監(jiān)測數(shù)據(jù)，

人機(jī)界面HMI正確顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)類型保留3位小數(shù)。

（3）編寫PLC程序，當(dāng)電機(jī)故障時(shí)（電機(jī)聯(lián)軸器與編碼器連接處

松動(dòng)），實(shí)時(shí)讀取監(jiān)測數(shù)據(jù)，檢測數(shù)據(jù)異常5S后，電機(jī)勻速運(yùn)動(dòng)停止，

人機(jī)界面HMI正確顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)和電機(jī)報(bào)警狀態(tài)，報(bào)警狀態(tài)以2Hz的

頻率閃爍。

振動(dòng)儀器儀表正常與故障安裝時(shí)，參考示例如下圖2-5所示。

電機(jī)正常狀態(tài)電機(jī)異常狀態(tài)

圖2-5電機(jī)正常與故障狀態(tài)

振動(dòng)儀器儀表調(diào)試界面參考示例如下圖2-6所示。

圖2-6振動(dòng)儀器儀表調(diào)試界面參考示例

完成任務(wù)二中（3）后，舉手示意裁判進(jìn)行評判！

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任務(wù)三：智能儀器儀表智典型應(yīng)用與調(diào)試

（一）2D視覺軟件設(shè)定

2D視覺系統(tǒng)的調(diào)試與編程在調(diào)試單元上進(jìn)行。打開安裝在編程計(jì)

算機(jī)上的智能相機(jī)軟件，連接和配置相機(jī)，通過調(diào)整相機(jī)焦距，使智

能相機(jī)穩(wěn)定、清晰地?cái)z取圖像信號。

測試要求如下：

在軟件中能夠正確實(shí)時(shí)查看到現(xiàn)場放置于相機(jī)下方托盤中的工件

1的圖像，要求工件圖像清晰。

完成任務(wù)三中（1）后，舉手示意裁判進(jìn)行評判！

（二）2D視覺調(diào)試和編程

1.設(shè)置視覺控制器觸發(fā)器類型、光源控制模式、目標(biāo)圖像亮度，

設(shè)置視覺控制器與主控PLC的通信。

2.圖像的標(biāo)定、樣本學(xué)習(xí)任務(wù)，要求如下：

對要檢測區(qū)域圖像進(jìn)行模型區(qū)域和訓(xùn)練區(qū)域的標(biāo)定與學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)

相機(jī)中出現(xiàn)的圖像和實(shí)物一致；

脫機(jī)模式下，對托盤內(nèi)的工件進(jìn)行手動(dòng)拍照，獲取該工件目標(biāo)區(qū)

域的的X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)、角度偏差A(yù)，利用視覺工具，編寫相機(jī)視覺程

序?qū)ぜＰ蛥^(qū)域進(jìn)行訓(xùn)練和學(xué)習(xí)。

編寫主控PLC中2D視覺系統(tǒng)調(diào)試模塊任務(wù)，能夠自動(dòng)識別相機(jī)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(jī)界面中。

2D調(diào)試界面參考示例如下圖3-1所示。

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圖3-1視覺調(diào)試界面參考示例

測試要求如下：

選手人工放置裝有工件的托盤于相機(jī)識別工位。

在智能相機(jī)軟件切換相機(jī)的脫機(jī)與聯(lián)機(jī)狀態(tài)，人機(jī)界面能正確顯

示相機(jī)是否在線，判斷相機(jī)與PLC是否建立通訊連接。

相機(jī)在聯(lián)機(jī)狀態(tài)下通過人機(jī)界面按鈕操作相機(jī)進(jìn)行拍照，工件對

應(yīng)信息X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)、A角度偏差、P得分能夠正確顯示在人機(jī)界面

中。

完成任務(wù)三中（2）后，舉手示意裁判進(jìn)行評判！

任務(wù)四：智能儀器儀表綜合應(yīng)用

任務(wù)描述：規(guī)定零件的自動(dòng)化試運(yùn)行，競賽任務(wù)通過圖4-1智能

生產(chǎn)線平臺(tái)，通過AGV單元運(yùn)載托盤，裝配單元裝配零件，涂膠單元

涂膠貼標(biāo)，檢測單元檢測成品和廢品，包裝單元機(jī)器人裝箱、貼碼、

搬運(yùn)，出入庫單元禮品盒出庫和成品的入庫完成零件的組裝。選手完

成智能系統(tǒng)整體任務(wù)運(yùn)行參數(shù)設(shè)定與調(diào)試，把儀器儀表構(gòu)成的智能系

統(tǒng)的各個(gè)模塊的傳感數(shù)據(jù)按照任務(wù)要求上傳工業(yè)云平臺(tái)進(jìn)行可視化顯

示，系統(tǒng)各單元預(yù)置部分PLC或HMI程序，選手自行下載程序，選手

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對整體設(shè)備進(jìn)行調(diào)試和完善指定單元PLC程序以及人機(jī)界面程序，并

通過各單元HMI實(shí)現(xiàn)本單元零件的加工和工件的中轉(zhuǎn)和出入庫。

圖4-1智能生產(chǎn)線

系統(tǒng)綜合工作任務(wù)如下：

（一）綜合任務(wù)基礎(chǔ)準(zhǔn)備

根據(jù)綜合任務(wù)要求，由選手自行設(shè)計(jì)補(bǔ)充涂膠單元、檢測單元PLC

復(fù)位程序和HMI觸摸屏界面，滿足以下基本功能：

1、能夠?qū)崿F(xiàn)涂膠單元的復(fù)位、啟動(dòng)、停止等功能：

（1）復(fù)位為本單元運(yùn)行至初始?xì)w零狀態(tài)；

（2）系統(tǒng)啟動(dòng)為系統(tǒng)自動(dòng)按照綜合任務(wù)運(yùn)行；

（3）系統(tǒng)停止為系統(tǒng)停止運(yùn)動(dòng)。

初始?xì)w零狀態(tài)為：

（1）單元中步進(jìn)電機(jī)控制機(jī)構(gòu)處于原點(diǎn)位置。

（2）單元中交流電機(jī)控制機(jī)構(gòu)運(yùn)行5S后停止運(yùn)行。

（3）單元中所有氣動(dòng)元件歸位，傳送帶阻擋氣缸上升，涂膠和貼

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標(biāo)氣缸縮回。

（4）單元流水線上沒有空托盤或零件。

若上述條件中任一項(xiàng)不滿足，則本單元紅色警示燈以1Hz的頻率

閃爍，系統(tǒng)不能啟動(dòng)，故障清除重新復(fù)位后恢復(fù)正常。

圖4-2涂膠單元人機(jī)交互界面參考示例

2、能夠?qū)崿F(xiàn)檢測單元的復(fù)位、啟動(dòng)、停止等功能：

（1）復(fù)位為本單元運(yùn)行至初始?xì)w零狀態(tài)；

（2）系統(tǒng)啟動(dòng)為系統(tǒng)自動(dòng)按照綜合任務(wù)運(yùn)行；

（3）系統(tǒng)停止為系統(tǒng)停止運(yùn)動(dòng)。

初始?xì)w零狀態(tài)為：

（1）單元中交流電機(jī)控制的水平傳送帶運(yùn)行5S后停止。

（2）單元中氣動(dòng)元件視覺阻擋氣缸伸出、推料阻擋氣缸縮回。

（3）單元流水線上沒有空托盤或零件。

（4）單元2D相機(jī)初始化拍照。

若上述條件中任一項(xiàng)不滿足，則本單元紅色警示燈以1Hz的頻率

閃爍，系統(tǒng)不能啟動(dòng)，故障清除重新復(fù)位后恢復(fù)正常。

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圖4-3檢測單元人機(jī)交互界面參考示例

3、系統(tǒng)復(fù)位完成后啟動(dòng)自動(dòng)化運(yùn)行前的準(zhǔn)備：

AGV單元人工放置空托盤。

圖4-4AGV單元預(yù)置空托盤

裝配單元立體倉庫中預(yù)置零件。

圖4-5裝配單元預(yù)置零件

涂膠單元預(yù)置金屬標(biāo)簽。

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圖4-6涂膠單元預(yù)置金屬標(biāo)簽

出入庫單元預(yù)置禮品盒。具體擺放位置及數(shù)量由選手自行擺放。

圖4-7出入庫單元預(yù)置禮品盒

4、通過設(shè)置檢測單元視覺系統(tǒng)參數(shù)，完成本單元的檢測流程。

5、選手操作裝配單元HMI單機(jī)模式界面，單擊右上角，設(shè)置裝配

單元機(jī)身位置、機(jī)身厚度、機(jī)殼位置、機(jī)殼厚度、行車機(jī)械手抓取位

置1、位置2、位置3參數(shù)，完成裝配單元機(jī)身裝配流程。

6、選手操作涂膠單元HMI手動(dòng)模式界面，單擊右上角，設(shè)置涂膠

單元貼標(biāo)位置1、位置2、位置3參數(shù)，完成貼標(biāo)流程。

7、選手操作出入庫單元HMI手動(dòng)模式界面，單擊右上角，設(shè)置出

入庫單元倉位1-倉位6和出入庫位置參數(shù)，完成禮品盒的出庫和成品

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件的入庫流程。

（二）系統(tǒng)綜合任務(wù)實(shí)現(xiàn)

1、手動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)任務(wù)流程：

根據(jù)現(xiàn)場提供的編程環(huán)境補(bǔ)充完善檢測單元人機(jī)界面和PLC程序

后，手動(dòng)操作各單元觸摸屏完成1個(gè)零件的出庫、涂膠、識別、空托

盤的回收、搬運(yùn)、裝配以及入庫等任務(wù)。具體任務(wù)流程如下：

手動(dòng)將空托盤放置在裝配單元傳送帶入口處，裝配單元檢測到空

托盤進(jìn)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(tái)進(jìn)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。

托盤進(jìn)入涂膠單元，通過阻擋氣缸定位，水平移動(dòng)模組抓取標(biāo)簽

運(yùn)動(dòng)至傳送帶上方，先點(diǎn)膠再放置標(biāo)簽，貼標(biāo)完成托盤流向傳送帶末

端。

托盤進(jìn)入檢測單元，通過色標(biāo)儀器儀表和智能相機(jī)對零件進(jìn)行檢

測，并將檢測的數(shù)據(jù)顯示