淺析單相電能表自動化檢定系統(tǒng)的應用

張芯茹，李 蕊，文玉堂

（甘肅省計量研究院，甘肅 蘭州 730000）

1 引言

隨著當今社會的快速發(fā)展，人們對電能資源的需求也日益增多，電能的計量關乎著民生大計。電能表作為不可或缺的電能計量裝置及經(jīng)濟結(jié)算的依據(jù)，關乎著各行各業(yè)的切身利益。傳統(tǒng)的人工電能表檢定模式效率較低，計量成本較高，人為和地域因素影響較大，已經(jīng)滿足不了目前電能表實際的需求[1]，需要不斷降低成本，提高效率，來滿足日益增長的電能計量要求。所以，使用具有自動化、無人化、智能化等特點的電能表自動化檢定系統(tǒng)成為必然趨勢，對該系統(tǒng)的應用分析也變得尤為重要。

文章以鄭州某廠家生產(chǎn)的單相電能表自動化檢定系統(tǒng)為研究對象，主要對能批量進行單相智能電能表的流水線形式的全自動檢定需要的軟硬件構(gòu)成，能實現(xiàn)電能表從自動上料、自動耐壓、檢定和自動分揀、下料等全過程自動化的運作流程，以及在使用過程中優(yōu)劣方面進行分析。

2 單相電能表自動化檢定系統(tǒng)構(gòu)成

圖1為甘肅省計量研究院新區(qū)檢測基地建成實驗室中的單相電能表自動化檢定系統(tǒng)。文章以該系統(tǒng)為例，詳細介紹了單相電能表自動化檢定系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成。

圖1 單相電能表自動化檢定系統(tǒng)

該檢定系統(tǒng)以模塊化設計為前提來搭建硬件系統(tǒng)，按照《電子式交流電能表》（JJG 596—2012）檢定規(guī)程[2]完成所有檢定項目；主要由上料單元、輸送單元、圖像識別單元、接拆線單元、直觀和通電檢查單元、自動耐壓試驗單元、多功能檢定單元、自動插卡單元、編程單元、自動封表單元、貼標單元和下料單元等部分組成[3]。

該系統(tǒng)主標準器由單相電能表檢定裝置及單相電能表耐壓試驗裝置、交流耐電壓測試儀、電氣設備耐壓測試儀、單相標準電能表和標準時鐘模塊組成[4]。

該檢定系統(tǒng)軟件采用平臺化設計，主要由檢定輸送、檢定控制和檢定系統(tǒng)管理三部分組成。與生產(chǎn)調(diào)度平臺采用外部接口連接，與控制和檢定軟件通過內(nèi)部接口連接[5]。本系統(tǒng)利用PLC控制器來實現(xiàn)線體輸送裝置之間的通信，構(gòu)建了輸送管理模塊，以完成對相關機械裝置的監(jiān)控，例如拆堆垛機、擋停等；檢定控制模塊監(jiān)控待檢表的檢定參數(shù)、流程等，同時對電能表施加密鑰下裝操作；檢定管理模塊主要對已知檢定任務的工作流程、裝置運行狀態(tài)和相關信息數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，若監(jiān)控狀態(tài)出現(xiàn)異常，通過外部接口和內(nèi)部接口上載數(shù)據(jù)，并處理異常警告。三部分均通過獨立頁面進行控制，互不影響，方便操作與監(jiān)控，功能整合性好。

3 單相電能表自動化檢定系統(tǒng)運作流程

圖2為單相電能表自動化檢定系統(tǒng)的工作流程圖。

圖2 單相電能表自動化檢定系統(tǒng)流程圖

首先電能表到貨入庫，入庫完成后計量生產(chǎn)調(diào)度平臺依據(jù)檢定計劃制定檢定任務，然后向倉儲系統(tǒng)校驗檢定任務，確定待檢定設備數(shù)量，確認無誤后制定檢定任務，將檢定任務下發(fā)至流水線或檢定臺，自動化流水線接收到檢定任務，根據(jù)檢定任務向計量生產(chǎn)調(diào)度平臺申請待檢設備。

由計量生產(chǎn)調(diào)度平臺生成檢定出庫任務下發(fā)倉儲系統(tǒng)，倉儲完成設備出庫后，上傳出庫明細信息至計量生產(chǎn)調(diào)度平臺，經(jīng)計量生產(chǎn)調(diào)度平臺轉(zhuǎn)發(fā)至流水線，上料處條碼槍獲取上料資產(chǎn)信息，獲取成功后根據(jù)任務信息核對表箱要去的線體，核對后放行至拆垛機拆垛，將一垛表（6箱）拆成單箱到上料機器人進行抓表，上料機器人通過機械抓手將單箱表內(nèi)的表抓取放至空托盤處進行綁定，將表條碼、電子條碼與空托盤進行綁定，綁定時會將表條碼與電子條碼進行比對，比對成功后放行，比對不成功需人工確認手動放行，并直接判定為不合格。

綁定處綁定完畢放行后，電能表隨托盤輸送至耐壓試驗單元進行耐壓檢測（耐壓檢測為一次檢測），表進滿倉后頂升升起、壓接氣缸前進，對輔助端子、電壓電流端子進行準確對接并接通電源進行耐壓試驗，耐壓試驗結(jié)束后檢定結(jié)論自動更新到數(shù)據(jù)庫。

耐壓試驗完畢后，電表隨托盤輸送至外觀檢測單元，表進滿倉后頂升升起、壓接氣缸前進，對輔助端子、電壓電流端子進行準確對接并接通電源進行外觀檢測，外觀檢測結(jié)束后拍攝照片存至本地電腦，檢定結(jié)存更新到數(shù)據(jù)庫，外觀不合格會回流3次減少誤檢率。

外觀檢測完畢后，電表隨托盤輸送至多功能檢定單元，表進滿倉后頂升升起、壓接氣缸前進，對輔助端子、電壓電流端子進行準確對接并接通電源進行多功能檢定試驗，多功能檢定單元試驗完畢發(fā)退表后更新檢定結(jié)論及檢定數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫，并等待分配出倉，檢定不合格會回流3次減少誤檢率。

多功能檢定單元檢定完畢分配出倉后，電能表隨托盤輸送至分揀機器人處進行分揀，需要回流的表分揀至回流臺，回流臺存夠6支表后重新放至空托盤進行綁定重新檢測并記回流次數(shù)一次，耐壓不合格的存至耐壓不合格臺，耐壓不合格臺存夠12支后進行耐壓不合格裝箱。

電能表分揀完畢后進行二次綁定，二次綁定將電表與單托盤進行綁定，并將電表綁定的托盤號更新到數(shù)據(jù)庫。

二次綁定完成后合格電表到鉛封單元進行鉛封，在電表的右耳及編程處各按壓一個完好的鉛封，如鉛封按壓失敗報警需人工處理；鉛封按壓成功后電能表跟隨托盤輸送至鉛封信息綁定單元，通過兩個條碼槍將右耳及編程處鉛封上的二維碼信息掃出，并將鉛封信息更新至數(shù)據(jù)庫。

鉛封信息綁定完成后，電能表跟隨托盤輸送至貼標單元進行貼標，本地貼標程序自動生成標簽信息，傳送給貼標機，貼標機將標簽信息打印在標簽各對應位置上，粘貼在表頭的側(cè)面，通過條碼槍對標簽信息進行驗證，在數(shù)據(jù)庫更新貼標信息數(shù)據(jù)。

合格表貼標完成后隨托盤輸送至下料機器人處進行裝箱，下料機器人處存夠3塊表時，機器人抓手將表從托盤上抓取放入周轉(zhuǎn)箱內(nèi)，周轉(zhuǎn)箱內(nèi)表存夠12塊時將箱子放行，箱子放行完成后面空箱輸送至下料機器人處，機器人繼續(xù)抓表。

下料機器人抓取滿箱放行后，輸送至下料射頻門處進行組箱，下料射頻門核對電能表的數(shù)據(jù)是否一致，核對無誤后將表計關系與周轉(zhuǎn)箱綁定到一起，并更新到本地數(shù)據(jù)庫。

組箱成功后合格表輸送至合格碼垛機進行碼垛，不合格表輸送至不合格碼垛機進行碼垛，耐壓不合格表輸送至耐壓不合格碼垛機進行碼垛，通過升降機對周轉(zhuǎn)箱進行逐層碼垛，當碼垛層數(shù)達到六層時為一垛，驗證6箱表計檢定數(shù)據(jù)結(jié)論是否一致，如果一致進行組垛，并將組垛信息更新到本地數(shù)據(jù)庫，如果不一致進行報警提示，人工查看組垛不成功原因進行處理。

碼垛成功后出碼垛機，上傳檢定明細及結(jié)果；由計量生產(chǎn)調(diào)度平臺生成入庫任務，下發(fā)倉儲系統(tǒng)，由倉儲系統(tǒng)完成入庫任務；數(shù)據(jù)上傳成功后，垛表通過輥筒線體輸送至與立庫倉儲接駁處，在接駁處由立庫驗證垛計信息，驗證無誤后輸送至立庫倉儲線體入庫。

4 單相電能表自動化檢定系統(tǒng)應用分析

4.1 應用優(yōu)勢

本自動化檢定系統(tǒng)從自動完成倉儲系統(tǒng)出庫，到將待檢表的周轉(zhuǎn)箱輸送到接料位，之后進行檢定、上載數(shù)據(jù)、入庫等自動化處理，大大減輕了檢定人員在常規(guī)檢定中拆箱、架表、運行檢定系統(tǒng)再取表裝箱的任務量，節(jié)約了大量檢定時消耗的時間，提高了電能表檢定工作的效率，據(jù)統(tǒng)計，自動化檢定系統(tǒng)2人完成的檢定任務需要常規(guī)檢定裝置25人來完成，按照人均工作效率來計算，自動化檢定系統(tǒng)提高了12.5倍。

在自動化檢定過程中，自動上料、自動耐壓、檢定和自動分揀、下料等全過程自動化，全部檢定流程由生產(chǎn)調(diào)度人員負責，減少了中間的交接環(huán)節(jié)，保證了檢定的質(zhì)量和檢定過程的標準化。

通過現(xiàn)場應用，減少了人為誤差和系統(tǒng)誤差，提高了檢定穩(wěn)定度和能力，自動化檢定系統(tǒng)能完全滿足單相電能表現(xiàn)場使用的需要。

4.2 有待改進方面

本自動化檢定系統(tǒng)的自動作業(yè)對于待檢智能電表的外形尺寸要求較為嚴格，不同廠家的外形模具存在一定差異，在制造工藝上也有偏差，據(jù)統(tǒng)計外形尺寸偏差最大達2 mm；另外，型式規(guī)范中沒有明確規(guī)定電表表蓋螺絲和編程封螺絲的位置，各廠家差異較大，給綁定、自動封表和貼標帶來了技術難度。一方面，可在后期對流水線優(yōu)化改進，提高對外形尺寸的適應能力；另一方面，國家可以對智能電表型式規(guī)范進行進一步修訂，以細化表的相關尺寸，規(guī)范各廠家的制表工藝。

常規(guī)檢定裝置中最為耗時的是在起動試驗和潛動試驗環(huán)節(jié)，本自動化檢定系統(tǒng)也不例外，應對檢定處理系統(tǒng)控制模塊進行擴展應用研究，減少起動試驗和潛動試驗時間，以便更進一步縮短整個檢定過程時間。

隨著本自動化檢定系統(tǒng)的應用，會有很多外部因素影響自動化檢定的成功與否，例如：表條碼印刷不規(guī)范使得讀碼失敗；智能電表液晶版面沒有統(tǒng)一型式，需要在系統(tǒng)中根據(jù)每個廠家制作不同的模板，給前期檢定準備工作增加負擔；表計載波模塊裝配不到位，導致編程開關蓋不能自然合攏；表編程開關蓋裝配不規(guī)范，開啟失敗，按鍵作用力不等，會卡鍵，導致按鍵失?。徊煌瑥S家表插卡卡槽深度、阻力不一，易造成插卡不到位；不同載波模塊性能不一，載波模塊通信成功率也會下降；周轉(zhuǎn)箱的變形容易造成機械手故障保護等。

結(jié)合以上種種因素，在之后的檢定過程中應對相關問題進行歸納總結(jié)，更深一步研究分析，有效降低系統(tǒng)運行過程中各類外部因素對檢定工作的影響；同時，提高檢定人員的檢定技能，對能避免或者能解決的問題及時進行處理，以便提高智能電表自動化檢定水平。