淺談采集終端自動化接線、拆線技術的設計與實現

翟曉卉 劉宏國 孫艷玲 何毓函

摘 要：采集終端的檢測是電能計量中關鍵的一環，在批量的采集終端進行各項檢測時，需要大量的接線、拆線工作。人工接線、拆線工作任務重、出錯率高，不能滿足市場需求和智能電網發展的需要。本文結合自動化控制技術和電氣控制技術，研究了采集終端自動化接線、拆線技術的設計和實現。整個接線、拆線過程自動化程度高、精確度高，通過對接裝置實現了整個自動接線、拆線流程。系統實際聯調結果表明所研究采集終端自動化接線、拆線技術的可靠性和先進性，大大提高了生產效率。

關鍵詞：采集終端；接線；拆線；自動化；控制

正按國家電網公司"三集五大" 的部署，省級公司計量中心將承擔全省用電信息采集終端的集中倉儲、集中檢測、集中配送的工作，其中，對采集終端的檢測是關鍵的一部分，檢測采集終端時通過生產調度平臺協調，自動完成采集終端的出庫、輸送、檢定、分揀等一系列功能。在采集終端檢定過程中，需要大量的接線、拆線工作，早期的揀表方式大多采用純人工式、電工式的接線方法，即人工將待測采集終端接線，人工調節源、表輸出，按照檢定規程一只一只的進行檢定，檢定完畢后，再進行人工拆線，完成檢定過程。目前，全國采集終端生產廠家眾多，其生產的采集終端安裝尺寸和接線方式各不相同，互換性比較差。采集終端的接線方式會直接影響采集終端的綜合檢定效率，采集終端檢測項目通常包括工頻耐壓試驗、直觀和通電檢查、校核常數、電能測量基本誤差、標準偏差估計值、日計時誤差和時段投切誤差、需量誤差、啟動和潛動等，每個環節都需要采集終端的接拆線工作。本文討論的采集終端自動化接線、拆線技術能夠自動完成采集終端的接線和拆線，無需人為干擾，徹底改變了傳統檢定模式下大量機械式、重復性的人工作業方式，是電能計量技術的一次全新突破。

1 總體方案設計

自動接線作為整體檢定系統的核心部件，其可靠性致關重要，工作效率也同時關乎整個系統的效率。

本技術研究的主要目標是實現智能采集終端的自動接線和拆線。其通過對接裝置實現的。即實現從系統下達智能采集終端檢定任務開始，包括采集終端耐壓試驗、外觀與電氣性能檢查、編程開關開啟、功能檢查與試驗、采集終端費控試驗、采集終端電量預置/清零/加密/置參數、準確度測試等各個檢測項目在內的接線和拆線的研究。本技術采用電氣自動化技術結合PLC自動控制技術完成接線和拆線的自動控制，服務器與系統數據服務器相連，并與上層計量中心生產調度平臺相連，每一個檢測單元是由一個獨立的自動接線和拆線控制單元完成本地的操作，同時通過網絡系統接總控CPU的統一調度和控制，實現網絡化自動運行。原理結構示意圖如圖1所示。

2 硬件設計

硬件設計包括線體支撐、頂升氣缸、頂升板、推進氣缸，基板、采集終端托盤、接表座、直線軸承、安裝法蘭、氣缸支撐座等組成。

在本設計中，基板上設置有四組對應的對接裝置和接表座，能夠同時對四塊采集終端同時進行接線和拆線的工作。頂升氣缸能夠在推進氣缸的推動下脫離線體上升，使采集終端與接表座在同一水平線上，有利益接線的進行。頂升板支撐頂升機構向上運動，使采集終端向上脫離線體或者向下在線體上運行。輸送線直接將采集終端輸送到檢定測試單元或其它試驗專機單元進行檢測。接表座能夠對采集終端自動進行接線和拆線工作。

圖1 采集終端對接裝置示意圖

3 實現方法

所設計的采集終端自動化接線、拆線系統可以在線體中并行多個設計，接線、拆線動作要保證每個插針的正確接、拆，這對精密的定位操作要求很嚴格。基于效率與可靠性的考慮，設計采用PLC控制技術實現自動接線、拆線的電氣控制。其工作過程如下：

當采集終端被放置到表托上后，表托固定采集終端位置，控制中心收到采集終端到位信號時，線體上的感應單元感應采集終端的到位信息，擋停裝置使采集終端在線體上停止運行，頂升氣缸使采集終端脫離線體，使采集終端和接表座在同意水平面，便于接線、拆線的進行，推動氣缸開始工作，采集終端接線端子在推動氣缸的作用下，使接表座內設置的測試探針組將深入待檢采集終端接線端子孔組內，采集終端開始壓接線，其接線端子，電壓端子、電流端子、外置開關、輔助端子（校驗脈沖、多功能脈沖、485通信口）分別與掛表座接口相壓接，所有的采集終端接線端子被壓，不內縮，且接線端子受壓穩定、均勻、可靠。接拆線單元自動完成接線后，檢測裝置對采集終端各參數進行檢測，由功耗檢測單元自動完成采集終端功耗檢測等其它測試指標，并將檢測結果上傳至生產調度平臺數據庫。

圖2硬件組件示意圖

4 系統聯調及結果分析

實際聯調時，主要對接線、拆線的可靠性、準確度、效率進行了測試和實驗，觀察待檢采集終端和接表座內設置的測試探針組能夠準確對接，觀察硬件溫升以及電壓、電流端子動作壓力情況。

實驗結果表明，每個表位采集終端所有接線柱一次性接線成功率不小于99.8%，其中電流接線柱100A電流10分鐘，溫升不大于35℃。每只終端的電流、電壓端子動作壓力小于等于50N，每只終端的輔助端子動作壓力小于等于10N；針對有交采功能的終端，每相電流回路均設置接觸式測溫儀，溫度檢測元件的絕對誤差不大于±1℃，測溫范圍20℃～100℃。自動檢定的核心技術是自動接線，對于放置在托盤上平面運輸的表計，輸送到檢定測試線工位后，自動定位和接線系統能夠自動將托盤和表計定位、卡緊、接入測試信號線，這一系列工作均是自動完成的，無需人工干預。同比傳統的接線模式成功率高，自動化程度高，無需人工干預，勞動強度低，大大節省了人力成本，提高了生產效率。

5 結語

本文基于采集終端自動化檢定的市場需求，采用機電一體化控制技術設計并實現采集終端自動化接線、拆線過程。在PLC系統的控制下實現頂升結構的自動上升與下降，系統自動快速實現采集終端接線端子的自動接線與拆線。根據不同的工位需求使智能采集終端滿足不同工位需求的自動接線與拆線工作。具有自動化程度高、定位準確、誤接率低的特點，接線成功率高于99.8%。自動化程度高，大大提高了檢定效率。

參考文獻：

[1] 劉水，聶方明，李平.電力負荷管理終端及電能表一體化檢測裝置的研究[J].電測與儀表.2009（07）：45-48.

[2] 周尚禮.大客戶電力負荷管理系統自動檢測技術的研究[J].廣東電力.2007（03）：54-56.

[3] 周孔均.電能表與采集終端通信測試系統的設計[J].電測與儀表.

2006（12）：24-28.