第七届全国信息技术应用水平大赛比赛说明

（比赛科目：“和利时杯”电气控制应用设计大赛）

一、比赛形式

l  本项比赛为团体赛，参赛者以团队形式参加本次大赛，每支队伍不超过3名学生和2名指导教师。

l  初赛阶段：本项比赛内容为电气控制应用设计，初赛采用场外作业、提交作品方式。参赛队在指定时间按初赛要求完成作品设计，并在指定时间提交：

A、作品申报表（见附件）电子档和纸质档各一份；

B、初赛论文电子档：包含《比赛要求》（见后文）中第（1）项“电子原理图设计制作”、第（2）项“自动螺丝输送机及平面二维移动机械手的PLC控制编程”及第（3）项“完成给定方案的系统程序的编写”。

备注：电子档发送到大赛组委会指定邮箱，并刻录光盘一份连同纸质档一同寄至大赛组委会。通过初审的作品和参赛队进入决赛。

l  决赛阶段：决赛由工程演示、工程答辩、实操调试等环节组成，由评审专家组现场打分。

l  本项比赛重点考察学生电气控制应用设计能力、工程实践能力、团队协作意识、自主学习能力、解决实际工程问题的能力和综合工程实践素养。

二、参赛人员

l  参赛人员

u  大赛面向全国全日制在校大学生（高职、本科、研究生）

l  参赛队员基本知识要求

u  电气原理图基本知识

u  电气接线与安装基本知识

u  PLC应用基本知识

u  电机驱动应用基本知识

u  人机界面通讯基本知识

u  自动控制系统基本知识

u  传感器应用基本知识

u  气动技术基本知识

 

三、控制对象说明

u  被控对象：所选被控对象为自动螺钉装配机械手装置。自动螺钉装配机械手装置具备高效率、高可靠性、性价比高等优点，在自动化装配的电子行业、机械行业等各行业使用非常广泛。因此选用该装置作为本次比赛的被控对象，具有很强的代表性和可行性。该装置分为自动螺钉输送机和X-Y螺钉装配机械手，如图1：

 

 

图1 自动螺钉装配机械手装置

 

（一） 自动螺钉输送机

1、  机构说明

图2 螺钉输送机构说明图

图3 锁丝扳手机构说明

图4 辅助控制电器图

2、  功能编号说明

 

3、  螺钉输送工作流程说明：

（1）、   料筒电机（M1）启动后，齿轮传动料筒转动把料仓里的螺钉回转，回转过程中螺钉自动掉入导料槽；

（2）、   直震器（ZZQ）和料筒电机（M1）同时启动，导料槽固定在直震器上，当直震器震动时螺钉料有序移动，同时毛刷电机（M2）启动，毛刷电机把掉入导料槽里不规则螺钉扫出，余下螺钉规则向外输送；

（3）、   当加料检测（PH1）传感器检测有料长达5S后，加料电机（M1）、直震器（ZZQ）全部停止工作，直到PH1在检测到无料后再次启动输送螺钉；

（4）、   等待网络通讯（X-Y机械手控制PLC-2）发来的螺钉装配信号等待工作；

（5）、   当得到装配信号或指令后，出料阀（YV1）得电动作，气缸后位（1B1）检测到位至少1S后复位出料汽缸（YV1）；

（6）、   同时吹气阀（YV2）得电动作（把掉入透明管的螺钉吹到电批锁嘴上），吹气阀（YV2）得电至少2S后自动复位；

（7）、   锁丝扳手（BS）启动，锁丝阀（YV3）得电（气缸带动转动的扳手把螺钉锁在底板上），扭矩（NJ）到达后，先复位扳手（BS）再复位锁丝阀（YV3）；

（8）、   当锁丝阀（YV3）复位后气缸上位（2B1）检测到位，网络通讯发出螺钉装配完成信号给（X-Y机械手PLC-2）。

4、  基本参数：

PLC-1型号：和利时LM3106、LM3400

料筒速度：V=60r/min

工作气压：0.4—0.8MPa

 

（二） X-Y螺钉装配机械手

 

1、机构说明：

 

 

图5 X-Y螺钉装配机械手结构实

图6 X-Y螺钉装配孔板标识图

2、功能编号说明

3、机械参数:

（1）、   X轴移动行程400mm；

（2）、   X轴电机每转一圈移动10mm

（3）、   Y轴移动行程400mm

（4）、   Y轴电机每转一圈移动10mm

4、电气参数:

（1）、   PLC控制器：和利时LM3106

（2）、   人机界面：和利时HT7700T、7英寸彩色人机界面

（3）、   驱动电机: 和利时56YBG250C-BASSBL-0241

（4）、   电机驱动器: 和利时SH-20504

5、动作流程:（注：H—行，L—列，比如H10L10代表第10行、第10列的螺钉孔）

    例:（用X-Y机械手分别在螺丝板坐标的（H10L10、H11L11、H12L12、H13L13）四个螺钉孔处安装四颗螺钉）。

（1）、   按下启动按钮SB1，X轴电机(M3)自动回零位参考点SQ2、Y轴电机(M4) 自动回零位参考点SQ5；

（2）、   自动回零后，机械手自动运转到H10位置,同时Y轴自动运转到L10位置，发一个网络通讯信号到自动螺钉输送机控制PLC-1，并完成第一颗螺钉的装配工作；

（3）、   完成第一颗螺钉装配后自动移动到(H11L11)坐标位置，依次完成第二颗、第三颗螺钉装配；

（4）、   完成四颗螺钉装配后X-Y机械手自动回零，完成装配任务。

 

四、比赛说明及评审方式

 

l  比赛要求：按要求将螺M5螺钉在一块附有螺孔的平板（300mm×300mm）上，自动安装出比赛给定图形：大写字母“H”，长120mm，宽75mm（即长9个螺钉，宽6个螺钉），并通过触摸屏实时显示螺钉的动态安装过程和监控运行状态；参赛团队需在初赛阶段、决赛阶段完成内容如下：

（1）电气原理图设计制作：

控制系统的整体配电；

PLC整体网络结构；

PLC输入/输出电路设计；

电机驱动电气接线设计。

（2）自动螺丝输送机及平面二维移动机械手的PLC控制编程：

自动螺丝输送机单步控制程序编写；

二维移动机械手单步控制程序编写。

（3）完成给定方案的系统程序的编写：

自动螺丝输送机系统程序编写；

二维移动机械手系统程序编写；

PLC通讯网络程序设计。

（4）决赛现场在指定时间内完成工程演示、工程答辩、实操调试三个环节。

（5）决赛现场工程演示（15分钟）：以PPT形式介绍工程背景及工艺流程、电气原理图设计、PLC控制编程思想及技巧。

（6）决赛现场工程答辩（15分钟）：决赛现场解答专家评审针对作品提出的问题。

（7）决赛现场实操调试（2小时）：根据专家现场提出的要求，完成：

       电气元件的按图安装与接线；

       以触摸屏、PLC、驱动元件等完成装配螺丝机械手自动控制系统设计；

       确保调试操作规范性与调试完成运行。

备注：初赛阶段重点考核比赛要求中第（1）项~第（3）项，决赛阶段现场考核比赛要求中第（4）项~第（7）项

l  初赛需提交内容

u  作品申报表,：电子档和纸质档各一份；

u  初赛论文：包含比赛要求中（1）~（3）项，电子档。

备注：电子档发送到大赛组委会指定邮箱，并刻录光盘一份连同纸质档一同寄至大赛组委会。

l  决赛现场

u 决赛阶段部分由现场工程演示、工程答辩、实操调试考试三个环节组成。

u 工程演示：参赛团队以PPT形式介绍工程背景，对其组成结构、设计原理、功能、使用说明电气原理图设计合理性、电控设备选型与连接设计易用性、控制算法实用性、可行性等进行描述，时间控制在10-15分钟。

u 工程答辩：参赛团队现场解答专家评审针对作品提出的问题，时间控制在10-15分钟。

u  实操调试：参赛选手在同一实践平台上完成下述工作：

    电气接线：根据设计电路进行电气接线，包括PLC与电机驱动、传感器等的电气连线；

  PLC控制：完成PLC控制程序编程与调试；

  人机界面：完成触摸屏组态监控界面的设计与调试；

  运行：指定时间完成调试，成功运行并具有稳定性。

l 评审标准

 

l  赛前培训

u 报名参赛的团队，可选择参加组委会组织的赛前培训，有关赛前培训内容另行通知。

五、附注

l  赛程安排

u 参赛报名：2012年6月1日——2012年10月20日

u 初赛提交：2012年10月18日——2012年11月10日

u 初赛评审：2012年10月22日——2012年11月20日

u 公布决赛名单：2012年11月25日

u 决    赛：2011年12月16日

 

l  作品报送

u  收件人：胡姗姗、杨立萍

u  地  址：北京市西单大木仓胡同37号教育部业务楼416室（100816）

u  电  话：010-62720505-609、010-66068450

u  邮  箱：huss@moe.edu.cn 、 Dasai04@moe.edu.cn    

l  备注：

1、初赛需提交内容：作品申报表——电子档和纸质档各一份；初赛论文——包含比赛要求中（1）~（3）项，电子档。电子档发送到大赛组委会指定邮箱，并刻录光盘一份连同纸质档一同寄至大赛组委会；

2、邮件寄送包裹单请注明“‘和利时杯’电气控制应用设计大赛”字样；

3、参赛团队可向组委会借用大赛专用PLC设备，同时组委会将以优惠价格提供大赛用电控设备，申请借用/购买电控设备的团队请发邮件至以上联系人邮箱，注明“电气控制大赛电控设备借用/购买”字样，并在邮箱中标明大赛报名信息；

4、参赛团队在比赛准备期间，可以参考“全国工业自动化人才认真该培训项目”官方网站 www.iaat.org.cn 相关比赛视频教程、技术参考资料等；

5、组委会联系人：

       胡姗姗    010-62720505-609     huss@moe.edu.cn

       杨立萍    010-66018450         Dasai04@moe.edu.cn

 

 “和利时杯”电气控制应用设计作品申报表