單相電能表自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用分析

摘 要：經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，社會供電需求增加，單相電能表人工生產(chǎn)的效率和質(zhì)量遠(yuǎn)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(shè)計以及該系統(tǒng)的應(yīng)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(zhì)量，其技術(shù)既可用于計量檢定機(jī)構(gòu)又可用于電能表生產(chǎn)企業(yè)。

關(guān)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(shè)計

（一）總體設(shè)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(jié)合電力調(diào)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(jìn)行管理，同時將裝箱信息、檢定結(jié)果等信息上傳至生產(chǎn)調(diào)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(guān)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(wù)器中，該系統(tǒng)中的線體控制終端負(fù)責(zé)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(fù)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(wù)器、檢測線管理控制系統(tǒng)通過以太網(wǎng)方式進(jìn)行信息交互。

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

（二）功能設(shè)計

1. 強(qiáng)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(shè)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(jìn)行冗余設(shè)計，可在監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)運(yùn)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(zhǔn)確性

系統(tǒng)應(yīng)通過功能設(shè)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(zhǔn)確性，功能設(shè)計期間，相關(guān)人員還應(yīng)結(jié)合國家對電表檢定的相關(guān)要求，設(shè)計接線板塊的整體結(jié)構(gòu)，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(jī)構(gòu)作為所需功能模塊的“獨(dú)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(diào)試、復(fù)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(jìn)行可靠壓接。

測試單元每個測試表位設(shè)置一個接拆線機(jī)構(gòu)，接拆線機(jī)構(gòu)采用模塊化設(shè)計。如圖2所示，接拆線機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)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(shè)計

系統(tǒng)需要根據(jù)產(chǎn)能、生產(chǎn)工序、節(jié)拍設(shè)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(fù)責(zé)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(shè)置光電傳感器、擋停、緩沖區(qū)域以保證系統(tǒng)運(yùn)行順暢，在各功能模塊后根據(jù)需要設(shè)置分揀模塊，根據(jù)檢定結(jié)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(diào)試、復(fù)檢、功能測試（紅外、拉合閘和載波測試）、裝銘牌、參數(shù)設(shè)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(cè)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(shè)計了電壓源、并采用氣壓接拆線機(jī)構(gòu)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(jìn)行RS485通信切換液晶屏顯示，用工業(yè)相機(jī)進(jìn)行抓拍處理，進(jìn)行液晶全屏、間斷、斷顯、虛顯、指示燈、背光點(diǎn)亮檢查。三表位視覺識別模塊如圖3所示：

（2）復(fù)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(fù)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(shè)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(jìn)行二次插接，插接完成后再進(jìn)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(jī)構(gòu)、自動激光打標(biāo)機(jī)和煙霧凈化器”等三個主要結(jié)構(gòu)組成。其中，定位機(jī)構(gòu)的主要功能是完成待刻蝕的電能表在打標(biāo)工位的位置精確定位;自動激光打標(biāo)機(jī)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(jìn)行過濾。

激光打標(biāo)機(jī)采用靜止工位打標(biāo)模式，可以對電能表上三個位置自動設(shè)置。當(dāng)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(biāo)設(shè)備進(jìn)行打標(biāo)。

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

單相電能表自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)的設(shè)計，是對現(xiàn)代自動化控制、計算機(jī)信息技術(shù)的集成運(yùn)用，將該系統(tǒng)應(yīng)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(wù)的標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用能夠進(jìn)一步提高相關(guān)單位的技術(shù)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(gòu)建信息化管理體系，為單相電能表生產(chǎn)、檢定標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一奠定基礎(chǔ)。第四，該系統(tǒng)在運(yùn)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(jié)語

綜上所述，單相電能表自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用，是自動控制電能表生產(chǎn)、檢定業(yè)務(wù)的重要手段，其在相關(guān)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(chǔ)上，提高單相電能表生產(chǎn)、檢定工作效率，推進(jìn)我國智能電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。但是在該系統(tǒng)功能、自動化生產(chǎn)、檢定流程設(shè)計中，相關(guān)人員還應(yīng)結(jié)合我國單相電能表生產(chǎn)、檢定技術(shù)，持續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)自動生產(chǎn)、檢定系統(tǒng)設(shè)計，規(guī)范我國電能表生產(chǎn)、檢定業(yè)務(wù)。

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作者簡介：

柏永林，南京電力自動化設(shè)備三廠有限公司。