單相電能表自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)設計與應用分析

摘 要：經(jīng)濟建設中，社會供電需求增加，單相電能表人工生產(chǎn)的效率和質量遠不能滿足實際需要。因此，文章對單相電能表自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)的設計以及該系統(tǒng)的應用展開研究。借此通過該自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)的實現(xiàn)，提高單相電能表的生產(chǎn)效率和檢定質量，其技術既可用于計量檢定機構又可用于電能表生產(chǎn)企業(yè)。

關鍵詞：單相電能表;自動化生產(chǎn)線;流水線系統(tǒng)

一、 單相電能表自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)設計

（一）總體設計

單相電能表自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)多由執(zhí)行層、數(shù)據(jù)傳輸層、管理控制層組成，其中管理控制層為該系統(tǒng)的主要管控平臺，可結合電力調度、生產(chǎn)需求，傳遞生產(chǎn)計劃，對系統(tǒng)管理范圍內(nèi)的流水線進行管理，同時將裝箱信息、檢定結果等信息上傳至生產(chǎn)調度板塊中。數(shù)據(jù)傳輸層是在單相電能表生產(chǎn)、檢定期間，獲取、輸送相關信息，同時可用于單相電能表定位，如圖1所示，數(shù)據(jù)存儲在自動化測試系統(tǒng)服務器中，該系統(tǒng)中的線體控制終端負責控制單相電能表流入線體的數(shù)量和速度，執(zhí)行層由每一個生產(chǎn)、檢定環(huán)節(jié)的執(zhí)行單元如開蓋檢測、掃描終端、視覺識別、耐壓終端、復檢終端等模塊組成，執(zhí)行單元用于具體實現(xiàn)生產(chǎn)和檢定、分揀單相電能表。各執(zhí)行單元、線體控制終端、自動化測試系統(tǒng)服務器、檢測線管理控制系統(tǒng)通過以太網(wǎng)方式進行信息交互。

系統(tǒng)需具備安全防護和緊急狀況處理措施：關鍵計算機控制系統(tǒng)采用磁盤鏡像;各關鍵部位有必要的感應紅外、光電、位移感應檢測，確保系統(tǒng)安全可靠運行，出現(xiàn)異常時自動保護;采用自動上電啟動管理系統(tǒng)，系統(tǒng)設置一個總啟動開關，啟動后各設備依次上電、初始化，系統(tǒng)可自動關閉;系統(tǒng)設置自我診斷功能，便于在故障產(chǎn)生后，對簡單故障進行應急處理;系統(tǒng)設置報警系統(tǒng)，當有異常狀態(tài)系統(tǒng)會自動停機，報警，并指示出故障位置;系統(tǒng)的各個單元模塊設置是分控的硬開關，可以對各個單元模塊進行單獨手動控制，以便進行系統(tǒng)維護、調試時使用。

（二）功能設計

1. 強化系統(tǒng)管控力度

單相電能表自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)功能設計中，各功能板塊可在自身作用發(fā)揮后，在線更換開啟狀態(tài)，使其在管理平臺作用下自動完成生產(chǎn)、檢定流程。并且該系統(tǒng)主要功能進行冗余設計，可在監(jiān)控網(wǎng)絡、系統(tǒng)運行中產(chǎn)生故障時，自動切換備用裝置，以確保自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)生產(chǎn)作業(yè)的順暢性，減少停線。

2. 確保接拆線準確性

系統(tǒng)應通過功能設計方案的實現(xiàn)，對單相電能表展開精確定位，在明確電能表位置后可逐一對電能表電壓端子、通訊口、電流端子展開可靠壓接，使單相電能表可在接線端受壓的均勻與穩(wěn)定。但是為保障單相電能表接拆線的準確性，功能設計期間，相關人員還應結合國家對電表檢定的相關要求，設計接線板塊的整體結構，并且在壓接單相電能表時，避免電能表出現(xiàn)損傷。

自動接拆線機構作為所需功能模塊的“獨立單元”在生產(chǎn)流水線系統(tǒng)中，面向電表A碼綁定、視覺識別、調試、復檢、功能測試等功能模塊工作區(qū)，對被檢電能表的電壓端子、電流端子、輔助端子（跳閘信號、校驗脈沖、多功能脈沖、通訊口等）進行可靠壓接。

測試單元每個測試表位設置一個接拆線機構，接拆線機構采用模塊化設計。如圖2所示，接拆線機構由底板、壓接氣缸、表托可移動安裝座、測試表托和定位軸組成。

壓接氣缸和定位軸通過安裝機構固定在底板上，測試表托安裝在移動安裝座上，移動安裝座上內(nèi)置兩個直線軸承，可在定位軸上來回移動。壓接氣缸通過連接銷與移動安裝座連接。氣缸動作時，可帶動移動安裝座移動。

3. 單相電能表功能模塊設計

系統(tǒng)需要根據(jù)產(chǎn)能、生產(chǎn)工序、節(jié)拍設置各功能模塊，并考慮各功能模塊的表位數(shù)及同種功能模塊執(zhí)行單元的數(shù)量。由自動傳輸模塊負責將電能表在各功能模塊之間傳送，在各功能模塊前端傳輸線上根據(jù)需要設置光電傳感器、擋停、緩沖區(qū)域以保證系統(tǒng)運行順暢，在各功能模塊后根據(jù)需要設置分揀模塊，根據(jù)檢定結果將合格表和不合格表分揀到不同區(qū)域。

目前已實現(xiàn)如下功能模塊自動化生產(chǎn)，根據(jù)工序依次為：A碼（表內(nèi)生產(chǎn)碼）綁定、分揀、視覺識別、耐壓測試、調試、復檢、功能測試（紅外、拉合閘和載波測試）、裝銘牌、參數(shù)設置、參數(shù)回抄、打翻蓋和端蓋螺絲、鉛封裝配、激光刻碼、貼合格證、側條貼、封箱、打包。

主要功能模塊介紹：

（1）視覺識別模塊

該模塊設計了電壓源、并采用氣壓接拆線機構對接電能表，實現(xiàn)電能表自動對接，上電后，通過與電能表進行RS485通信切換液晶屏顯示，用工業(yè)相機進行抓拍處理，進行液晶全屏、間斷、斷顯、虛顯、指示燈、背光點亮檢查。三表位視覺識別模塊如圖3所示：

（2）復檢模塊

該模塊實現(xiàn)電能表的自動對接，對接上電后自動開始檢測，圖4為復檢模塊主視圖和俯視圖，在測試基本誤差時同時實現(xiàn)電能表參數(shù)設置及抄收，主要測試功能為：起動、潛動、基本誤差、日計時誤差、時段投切誤差、電壓影響量試驗、零線電流檢查、有功常數(shù)試驗（潛起動支持功率法測試），如果電能表接線檢查不合格，進行二次插接，插接完成后再進行電能表的測試，并滿足電能表的自動短接及開路檢測。

（3）激光刻碼模塊

該模塊由“電能表位置定位機構、自動激光打標機和煙霧凈化器”等三個主要結構組成。其中，定位機構的主要功能是完成待刻蝕的電能表在打標工位的位置精確定位;自動激光打標機的主要功能是將二維碼信息刻蝕在封印上;煙霧凈化器的主要功能是把激光刻蝕過程中的煙塵進行過濾。

激光打標機采用靜止工位打標模式，可以對電能表上三個位置自動設置。當傳感器檢測到電能表到位后，管理控制系統(tǒng)即提供軟件開啟信號或PLC輸出脈沖信號以觸發(fā)激光打標設備進行打標。

二、 單相電能表自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)的應用優(yōu)勢

單相電能表自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)的設計，是對現(xiàn)代自動化控制、計算機信息技術的集成運用，將該系統(tǒng)應用在單相電能表的生產(chǎn)、檢定工作中，可實現(xiàn)電能表生產(chǎn)、檢定業(yè)務的標準化、規(guī)范化管理，有利于提高電能表生產(chǎn)、檢定效率，節(jié)約人工生產(chǎn)、檢定時的裝置、人力成本。具體來說，第一，該系統(tǒng)的應用能夠進一步提高相關單位的技術水平，增加單相電能表產(chǎn)能。第二，該系統(tǒng)對單相電能表的自動化檢定，可減少人工檢定中的數(shù)據(jù)偏差，保證電能計量管理效果。第三，該系統(tǒng)在單相電能表生產(chǎn)線的自動化控制中，可實時獲取被檢電表信息、檢定數(shù)據(jù)，從而構建信息化管理體系，為單相電能表生產(chǎn)、檢定標準的統(tǒng)一奠定基礎。第四，該系統(tǒng)在運行中可有效控制人員、裝置、用地面積，提升單臺檢定裝置的工作效率。

三、 結語

綜上所述，單相電能表自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)的設計與應用，是自動控制電能表生產(chǎn)、檢定業(yè)務的重要手段，其在相關電力企業(yè)的實踐可在節(jié)約企業(yè)人力、物力資源的基礎上，提高單相電能表生產(chǎn)、檢定工作效率，推進我國智能電網(wǎng)的標準化建設。但是在該系統(tǒng)功能、自動化生產(chǎn)、檢定流程設計中，相關人員還應結合我國單相電能表生產(chǎn)、檢定技術，持續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)自動生產(chǎn)、檢定系統(tǒng)設計，規(guī)范我國電能表生產(chǎn)、檢定業(yè)務。

參考文獻：

[1]孫麗娜，劉曉澤，吳曉光，等.智能電表自動化生產(chǎn)線運行狀態(tài)檢測技術應用[J].國外電子測量技術，2018（8）：77-81.

[2]李敏.電能表檢定自動流水線的標準及其應用[J].南方農(nóng)機，2018（18）：66-67.

作者簡介：

柏永林，南京電力自動化設備三廠有限公司。