全国技工院校技能大赛暨第42届世界技能大赛机电一体化项目

首届中国•湖北职业技能大赛

机电一体化项目技术文件

首届中国•湖北职业技能大赛组委会

中国•湖北

2015年9月

目 录

注：1.本技术文件如有更新，将在大赛网站上及时公布，请注意及时上湖北市人力资源和社会保障局公共信息网查询。

2.本技术文件最终解释权归首届中国•湖北职业技能大赛组委会。

首届中国·湖北职业技能大赛 机电一体化项目竞赛技术文件

一、竞赛技术文件制定标准

机电一体化项目技术文件依据《维修电工》国家职业标准（三级）、《装配钳工》国家职业技能标准（四级）为基础，结合世界技能大赛机电一体化项目的技术说明，参照世界技能大赛的竞赛规则和竞赛指南制定。

二、竞赛内容、形式和成绩计算 （一）竞赛内容

本次竞赛内容分为理论知识和实际操作2个部分。 （二）竞赛形式

竞赛以团队方式进行，每队由同一学校的2名选手组成，设队长1名。其中理论知识为闭卷笔答方式，甴参赛选手完成；实际操作以团队现在操作的方式进行。

（三）成绩计算

理论知识和实际操作满分均为100分。参赛选手个人总成绩=理论知识成绩*20%+实际操作成绩*80%，2名选手的成绩相加作为团队的竞赛成绩，并以此作为个人和团队名次排序的依据。

三、命题原则

依据世界技能大赛中关于机电一体化项目的技术要求和国家职业标准，注重基本技能和专业化操作，注重操作过程，体现现代技术，结合岗位实际，考核职业综合能力，并对技能人才培养

起到示范指导作用。

四、竞赛范围、类型、比重及其它 （一）理论知识竞赛 1. 竞赛范围

以维修电工（高级工）、装配钳工（中级工）知识为主，机电一体化相关知识为辅。

（1）基础知识 ①电路和磁路知识

复杂直流电路的分析和计算； 交流电路的分析和计算； 电子电路的简单分析和计算；

磁场的基本性质及磁路与磁路定律的内容，电磁感应、自感系数的概念

②仪器仪表知识

普通信号发生器和通用示波器的原理、使用及保养知识； 万用表、电压表、电流表、钳形表及互感器等的使用及保养知识。

③机械基础知识

常用机械性能的含义、指标及实验方法；

碳素钢、合金钢、铸铁、有色金属及其合金的分类、性能及用途；

机械图纸识读知识；

公差与配合的基本术语和定义，公差与配合的选用原则与方法；

表面粗糙度的概念、术语、标注、选用原则与方法； 常用机械加工方法及特点；

常用螺纹联接、键联接、销联接及其它联接的类型、特点与应用；

带传动的类型、原理、特点及应用；

齿轮的基本类型与特点，齿轮传动的基本结构、传动类型及其应用；

蜗杆传动的组成、特点及应用； 滚珠丝杠副的构造、分类及特点；

轮系类型、组成和应用，传动比计算方法； 轴承的类型、特点及应用；

联轴器和离合器的类型、特点及应用； 常用机械设备拆装、检测、调试的方法； 零部件装配工艺知识；

常用工、量具的使用基本知识。 （2）专业知识 ①电子电路知识

模拟电路（晶体管放大、正弦波振荡、集成运算放大、直流稳压电源电路）基础及应用知识；

数字电路（集成门电路、触发器、多谐振荡器、计数器、寄

存器及数字显示电路）基础及应用知识；

晶闸管电路（单相、三相各种形式可控整流电路及逆变器电路）基础及应用知识；

电力半导体器件，如GTO（门极可关断晶闸管）、MOSFET（电力场效应管）、GTR（电力晶体管）、IGBT（绝缘栅双极晶体管）、MCT（MOS控制晶闸管）、IGCT（集成门极换流晶闸管）的特点及在逆变器、斩波器中应用的基本知识；

电子设备防干扰的基本知识。 ②电机及拖动知识

变压器、交流电机、直流电机相关知识；

控制类电机（测速发电机、伺服电动机、步进电动机、力矩电机）的原理构造、特性和接线方法；

串级调速、变频调速、斩波器－直流电动机调速的原理、特点及应用的基本知识。

③自动控制知识

自动控制系统的基本概念；

常用调速系统（直流调速系统、交流变频调速系统）的结构组成及控制原理知识；

常用传感器（电感式传感器、电容式传感器、光电传感器、旋转编码器、温度传感器、压力传感器等）的原理及应用知识；

通用变频器、步进驱动器、伺服驱动器的原理及应用基本知识；

触摸屏的原理及应用基本知识； 自动生产线的基本知识。 ④液压气动知识

气动、液压系统中泵、缸、阀的作用； 液压源、气源装置的组成环节、符号和作用；

液压泵符号、种类与适用场合，液压泵压力、排量、流量的定义及单位；

直线位移类和角位移类气缸、油缸的符号、选用原则及使用方法；

控制阀（换向阀、调压阀、溢流阀、节流阀等）的符号、工作原理和使用方法；

典型气动、液压控制回路的组成及工作原理； 气动、液压系统维护保养知识。 ⑤现代控制技术知识

单片机（MCS-51系列）的基本概念及基本应用知识； 可编程序控制器的基本控制原理及在机电一体化设备控制系统中应用的基本知识；

工业控制网络基本知识。 2. 试题比重

基础知识约占试卷总分的30%；专业知识约占试卷总分的70%。 3．竞赛时间

竞赛时间为90分钟。

4．主要参考资料

《职业技能鉴定教材－维修电工（初级、中级、高级）》，1998年第1版，中国劳动社会保障出版社；

《职业技能鉴定指导－维修电工（初级、中级、高级）》，1998年第1版，中国劳动社会保障出版社；

《维修电工》（高级） 庄建源、张志林主编，2003年第一版，石油大学出版社；

《维修电工（上、下册）》（高级工）柴进镛、王照清主编，2003年第一版，中国劳动社会保障出版社；

《钳工》（中级） 黄涛勋主编， 2009年第一版，机械工业出版社；

《液气压传动》 黄涛勋主编，2007年第一版，机械工业出版社；

《变频器、可编程控制器及触摸屏综合应用技术》 岳庆来主编，2006年第1版，机械工业出版社。

（二）实际操作竞赛

1．实际操作竞赛范围与内容

为全面考查参赛选手的职业综合素质和技术技能水平，实际技能操作竞赛包括机电一体化系统的开发、工业控制、软件编程和分析技术等四大部分，具体内容见表1。

表1 竞赛范围与内容

序号 内 容 说 明 （1）根据既定需求设计系统； （2）按照要求组装生产线； （3）正确连接线路； （4）安装并设置机械、电气及传感装置并对其做必要的调整； （5）根据现行标准及要求，利用辅助设备和PLC对系统进行试运行。 （1）将PLC与机电一体化系统进行连接； （2）为PLC做必要的配置； （3）根据要求配置PLC，并配置相关控制电路使之能正确运行； （4）根据系统要求安装、设置、调试变频器系统； （5）根据系统要求设计人机界面触摸屏程序及画面。 （1）编写系统控制程序，并通过软件直观地展现动作流程及运行状态； （2）PLC编程，包括数字和模拟信号处理。 （1）采用分析性方法检测机电一体化系统的各种故障； （2）在短时间内修理零部件； （3）熟练、快速地处理各种故障； （4）优化不同组件组成的机电系统 1 机电一体化 系统的开发 2 工业控制 3 软件编程 4 分析技术 根据竞赛组委会提供的任务书及相关资料，参赛选手完成四个工作任务，工作任务包含：

（1） 设计、组装、编程和调试 1）设计

要根据比赛任务书和现场提供的技术手册，采用工业元器件来设计系统的硬件、气路和电气回路布局。

2）组装及连接：

要根据比赛任务书，按设计要求进行组装，系统的组装和连接必须依照“专业技术操作规范”（见附件）所要求的标准。

3）编程

根据比赛任务书编写程序，满足任务要求的运行功能。 4）调试

系统需按照比赛任务书、相关使用说明和“专业技术操作规范”（见附件）的规定进行正常运转，应无浅显的操作技术失误。

（2） 故障排除和系统优化 1）故障排除

该项目包括多个涉及故障排除方面的内容，同时也可能包括维修或更换有缺陷的部件。

该项目的主要任务是检修并重新运行系统。 2）优化

优化是指在现有正常运转设备的基础上，选手可以通过增加硬件、改善硬件布局及工作流程，提高系统的运作效率、增加安全防护等级和减少能耗等。

2．实际操作竞赛时间

实际操作竞赛分为2天进行，第一天240分钟；第二天300分钟。

3．主要参考资料

《维修电工技能训练》，1993年第1版，中国劳动社会保障出

版社；

《变频器、可编程控制器及触摸屏综合应用技术实操指导书》，2007年第一版，机械工业出版社；

《2012年第42届世界技能大赛机电一体化项目测试》，具体信息可从http://www.worldskills.org/testprojects获取。

五、实际操作竞赛场地与设施 （一）竞赛场地

⒈竞赛工位：每个工位占地20m，标明工位号，并配备相关设备、工作台2张、座椅2把、绝缘橡胶垫2张、垃圾桶1个、接线板1个。

⒉赛场每工位提供控制并带有漏电保护装置的380 V三相交流电源一处和压力为0.6～1.0Mpa的8mm气源接口一个，供电和供气系统有必要的安全保护措施。

（二）赛场设施

竞赛设备采用广东三向公司提供的机电一体化综合实训考核设备（SX-815Q），该设备主要由五个工作单元组成。竞赛使用其中两工作单元，一个为已知单元，一个为未知单元，已知单元参数如下，未知单元技术参数竞赛时以电子文档形式提供。

已知单元——加盖拧盖工作单元的技术规格:

1）单元组成：铝合金底板、操作面板、PLC控制挂板、加盖机构、拧盖机构、运输皮带、IO接线端子板、光纤传感器、磁感应传感器、电磁阀等。

2

主输送皮带 加盖机构 拧盖机构

2）功能：前一个单元输送过来的瓶子被输送到加盖机构后，加盖机构启动加盖流程，将盖子加到瓶子上；加上盖子的瓶子继续被送往拧盖机构，到了拧盖机构下方后，拧盖机构启动，将瓶盖拧紧，然后输送到后一个单元。

3）设备布局示意图

PLC控制挂板布局

台面模型布局

4）操作面板布局图

PLC控制器与现场设备的连接采用连接线路板，其形状如下图所示:

连接线路板船形插接口分配图如下所示：

接口板CN262地址 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 20 21 22 23 24 25 26 27 28 38-45与56-63 46-55与-73 线号 X00 X01 X02 X03 X04 X05 X06 X07 X14 X15 X16 X17 Y00 Y01 Y02 Y03 Y04 Y05 Y06 Y16 Y17 PS26+ PS26- 功能描述 瓶盖料筒检测传感器 加盖位检测传感器 拧盖位检测传感器 加盖伸缩气缸前限 加盖伸缩气缸后限 加盖升降气缸上限 加盖升降气缸下限 加盖定位气缸后限 拧盖升降气缸上限 拧盖定位气缸后限 前单元就绪信号输入 后单元就绪信号输入 加盖拧盖皮带启停 拧盖电机启停 加盖伸缩气缸电磁阀 加盖升降气缸电磁阀 加盖定位气缸电磁阀 拧盖升降气缸电磁阀 拧盖定位气缸电磁阀 本单元就绪输出1 本单元就绪输出2 24V电源正极 24V电源负极 备注 （三）竞赛耗材

根据竞赛需要，赛场提供的耗材见表2。

表2 赛场提供的耗材

序号 1 2 3 4 5 名 称 导线 气管 扎带 电缆 说 明 数量 单位 米 米 根 根 个 单根多股/铜芯/塑料绝缘/0.5mm2 若干 Φ6、Φ4 3芯，4芯 若干 若干 若干 若干 冷压端子 （四）工具、仪器

竞赛工具、仪器见表3，以作参考，并由选手自行准备。

表3 竞赛工具、仪器

序号 1 2 3 4 5 6 7 名 称 工具箱 内六角扳手 外六角扳手（套筒） 10mm,19mm 活动扳手 气管钳 尖嘴钳 剥线钳 6mm的单股电线 压接范围：0.25～8 压线钳 2.5mm 2型号/规格 1.5mm～10mm 6mm,7mm,8mm, 9mm, 单位 数量 备注 1 1 1 个 套 套 把 把 把 把 19.3mm 80×25×28 160mm 剥线范围:直径0.2～1 1 1 1 1 把 序号 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 名 称 斜口钳 水口钳 一字螺丝刀 十字螺丝刀 一字螺丝刀 壁纸刀 型号/规格 6寸/160mm 6寸/152mm 3×75mm #0x75mm 6.5×40mm 刀片宽度18mm,长度单位 数量 备注 1 1 1 1 1 1 把 把 把 把 把 把 把 个 卷 把 个 套 165mm 钢板尺 橡胶榔头 电工胶布 剪刀 万用表 书写工具 角尺/橡皮/铅笔刀 20cm 小号 中号 数字 钢笔或水笔/HB铅笔/三1 1 1 1 1 1

附件

首届中国·湖北职业技能大赛 机电一体化项目专业技术规范

机电一体化项目专业技术操作规范包括四个部分，分别是机械、电气、气动和其它四个部分，其详细内容如下。 一、电气部分：

编号 规范要求 正确 错误 1 - 1 电缆、气管光纤应分开绑扎。（出现M-20项的情况时可以除外。） 1– 2 当电缆、光纤电缆和气管都来自同一个移动模块上时，可以允许它们绑扎在一起。 1–3 绑扎带切割留余太长时有危险，切割留余长度应以不割手为标准。 1–4 相邻两个绑扎带之间的距离不超过40～ 50mm。 相邻两个线夹子之间的距离不超过 100 ～ 120 mm。 单根电线用绑扎带固定在线夹子上 1 – 6 电缆/电线固定在线夹子上 第一根绑扎带离气管连接处 60 mm ± 5 mm。 1- 7 并且气管从接头出来，必须有10mm以上长度与接头保持平行。 单根电线没有紧固在线夹子上 1 - 5 电缆线金属材料不能看到 1 –8 插入端子板的线针一定要压紧，统一插入端子口的左边，号码管字体统一朝上，字幕顺序朝一个方向。 1 –9 冷压端子的金属部份长度不能太长 1–10 电缆连接时必须使用冷压端子，并且是合适的冷压端子 电缆在走线槽里最少保留10cm。 1 –11 如果是一根短接线的话，在同一个走线槽里不要求。 1 –12 电缆绝缘部份应在走线槽里 绝缘没有完全剥离 1 –13 走线槽应盖住，没有翘起和未完全盖住现象 1 –14 没有多余的走线孔 1 –15 不要损伤绝缘部份 1 –16 电缆切割，没有电缆露在走线槽外 除专家组在赛前单独要求过的 不允许单根导线穿过1 – 17 导轨或锋利的边角。 没有使用两个线夹子 1-18 电线和线管进入线槽时要垂直进入，不能斜拉或扭曲。 1-19 在粗线与细线同时存在时，细线在里面，粗线在外，排列要整齐，不能有交叉。 1–20 气管不能打结，绑扎不能太紧 1–21 走线槽里不走气管 1–22 所有的气动连接处没有泄漏 二、机械部分：

编号 2-1 规范要求 正确 错误 固定同一个物体，所用的螺丝、弹片、垫片要统一. 2-2 不能乱打、多打、漏打孔位。 2-3 上固定螺丝时一定要加.垫片、弹片。 2–4 工作单元齐平（最大不齐平距离小于5mm） 2 –5 1个连接件把两个工作单元连接起来 2 –6 单元之间的距离最大为5mm 2 –7 型材剖面安装端盖 2-8 所有的东西都被固定，包括光纤 2 –9 允许把光纤和电缆一起放在型材板上 2 – 10 螺钉头没有损坏并且没有工具的残渣留在螺钉头上 编号 3-1 规范要求 正确 错误 线槽45°转角相接时要紧密相连，不能有间隙。 3-2 线槽内不准有杂线、碎片。 3-3 线槽盖必须要盖好，要保证全部在盖子的下面，线槽不能有残缺。 3- 4 所有不用的部件整齐地放在工作台上 3- 5 3 - 6 工作区域地面上的没有垃圾 运动所有的执行元器件和工件运动时保证无碰撞 3 - 7 具 在比赛设备上没有工 运动所有的执行元器件和工件运动时保证无碰撞 评估时在电缆，执行件或工件之间有碰撞 3 - 8 在比赛设备上没有配线和管状材料 3 - 9 所有的元件、模块都被固定，要求没有螺丝钉松动的现象 3 - 10 没有部件或模块打碎、损坏或丢失（包括电缆，配线等）