成套開關柜二次線生產工藝的智能化設計

渠淮波 任智學 蘇世民

（山東棗礦中興電氣有限公司，棗莊 277000）

隨著科技的進步和自動化水平的提高，智能化技術在生產制造領域的應用愈發廣泛。成套開關柜二次線生產作為電力系統的重要環節，對其進行智能化改造是適應企業發展趨勢的選擇[1]。某企業的成套開關柜二次線生產原采用傳統的手工生產方式，效率低下、質量不穩定，難以滿足現代電力系統的需求。為提高生產效率、降低生產成本以及實現企業的智能化發展、轉型，企業對二次線生產工藝進行了智能化優化，并取得了一定成效。

1 背景概述

某電力設備企業在早期發展階段，主要依靠傳統的生產工藝和人工生產成套開關柜二次線。隨著技術的不斷進步和市場需求的變化，該企業開始探索智能化生產方式。通過引入先進的自動化和智能化技術，逐漸實現成套開關柜二次線加工的自動化和智能化，涵蓋從原材料處理、加工、裝配到檢測的全過程。通過采用機器人技術、傳感器技術、機器視覺技術及人工智能技術等先進技術，公司已實現成套開關柜二次線的快速、精準、高效生產[2]。

2 傳統的二次線生產工藝

該企業開關柜二次線傳統生產工藝流程主要包括以下7 個步驟。第一，技術部下發二次線配線設計圖紙，配線員工將圖紙移交專門人員進行審核，審核確認后，將圖紙手工輸入系統。第二，根據圖紙線號管標號，使用線號打印機進行打印，完成線號管標號。第三，利用切線剝皮機切剝線束前端絕緣外層，確保切剝長度與線號管長度一致。第四，手工將線號管套在切剝后的線束前端。第五，二次線配線人員使用剝線鉗來處理末端絕緣外層。第六，二次線配線人員通過手工的方式，完成冷壓端子套裝。第七，二次線配線人員利用冷壓鉗，完成線束兩端冷壓端子處理工作。

從上述工藝流程可看出，傳統二次線配線工作主要依賴配線人員的手工操作，他們的崗位熟練度、工作狀態等對二次線配線工藝質量有著直接影響。然而，當前的電力產業發展迅速，傳統手工工藝已無法滿足實際使用需求與產品質量要求。因此，如何利用信息技術實現智能化生產，成為當前成套開關柜生產企業急需解決的問題。

3 二次線生產工藝的智能化

通過分析傳統生產工藝，發現線號管打印、端子壓接兩個環節為影響二次線生產的關鍵環節。為提高生產效率和產品質量，該企業決定采用全自動套線壓接設備來完成二次線生產的智能化升級。全自動套線接機設備需要具備如下功能：第一，利用位移傳感器，實時檢測線材長度，完成切斷；第二，建立自動化管號噴識系統，自動噴號；第三，設置快速換模，以應對不同類型端子的生產任務；第四，建立數據庫，實現100%端子自動檢驗；第五，建立Hipre View 8 柔性制造系統，實現按單生產，避免產量過剩。智能化方案實施詳情如下。

3.1 優化設備結構

傳統手工二次線生產過程中使用的設備通常為輥道輸送線、切線剝皮機、剝線鉗等，不僅生產效率較低，而且受人工因素影響較大，難以把控二次線生產質量。為實現成套開關柜二次線生產智能化建設，該企業引進放線機、二次線加工區、模具以及放線裝置，利用個人計算機（Personal Computer，PC）端實現4 個模塊的集成，實現自動切剝、套線號管、壓接，降低人為因素的影響，提高生產效率與質量[3]。放線機能夠進行自動、高精度的放線，二次線加工區與模具能夠實現二次線的精確加工和制作。成套開關柜二次線生產的智能化設備布局如圖1 所示。

圖1 成套開關柜二次線生產智能化設備布局

3.2 雙線自動切換

成套開關柜二次線生產導線通常為BVR 線，線芯截面面積為1.5～2.5 mm2。在生產過程中，需根據實際訂單量，隨時調整二次線生產任務。在二次線生產過程中，導線通常采用BVR 1.5 和BVR 2.5 這2 種規格。在本次智能化優化方案中，該企業運用雙工位設置，當需切換生產規格時，只需將相應的工位調整到生產線的主導位置，即可實現2 種規格二次線的自動化切換。

智能化設備可生產不同規格的二次線，通過雙工位實現電線規格的自動切換，節省人工。電纜切換部有多個電纜導向器，夾緊機構可切換狀態。滑塊、導軌和移動驅動件協同工作，驅動電纜導向器移動。移動驅動件采用絲桿結構，滑塊通過連接板與絲桿連接。電纜導向器與滑塊通過導向桿和彈簧連接，驅動件和氣缸可以驅動拉桿移動，使電纜導向器與輸送通道對齊或錯開。電纜傳送部包括傳送帶、驅動輥、導向輥和旋轉驅動件，2 個傳送帶相對設置共同限定輸送通道。此設備可處理各種線型，能減少裝置占用空間。

3.3 切剝一體化

在智能化生產優化過程中，針對如何減少勞動力、提高生產效率和產品質量進行了深入研究。利用電腦剝線機，實現對線芯截面在4 mm2以下的二次線的定尺寸切斷。為確保電線剝線機的準確、穩定輸入，對設備進行進一步優化。通過增設放線機傳感器、電線打結檢測裝置、缺陷檢測裝置以及送線器測長輪，能夠全面監控電線的輸送和加工過程。這些檢測裝置能夠及時發現電線輸送和加工過程中存在的問題，及時進行調整和解決，進而顯著提升電線的輸入精度，為后續的二次線切剝工作打下堅實基礎。

在剝皮長度設定方面，充分考慮實際生產需求，根據不同的電線規格和加工要求，將進線側和出線側的剝皮長度設定為1.00～15.00 mm 的可調節區間。這樣能夠根據不同的電線規格和加工要求調整剝皮長度，從而滿足不同長度電線的剝皮需求，提高生產效率。通過精確的參數設定，切線長度精度達到1+0.2L（單位為mm，L為切割長度），實現高精度的切割和剝皮以及對切線長度的精確控制[4]。

3.4 線號管智能化噴印

線號管智能化噴印設備經過全面優化，實現噴印字符種類、大小、位置和方向的智能化調整，以便減少人工生產過程中常見的輸錯和插錯問題，提高生產效率和產品質量。圖2 為優化后的設備，具有噴印、剪切和收集功能，幾乎可完全取代傳統的人工作業。該設備采用精密的機械結構，通過升降板和剪切刀的配合，保證剪切長度和精度。升降板的高度和位置經過精心設計，確保其與剪切刀精確配合，滿足所有規格線號管的生產需求。

圖2 號碼管噴印剪切一體機

此外，該設備使用了智能化噴印系統。通過高精度的噴頭和先進的控制系統，設備能夠自動識別線號管的規格和尺寸，根據生產要求進行個性化定制噴印，保障噴印的清晰度與準確性。該設備還配備了自動化出料系統，剪切完成的線號管沿出料板自動滑出，既保證了生產過程的流暢性，也避免了人為操作的誤差。

4 智能化方案運用效果分析

成套開關柜二次線生產工藝優化后，人工成本、線材損耗、壓接品質以及工作效率均得到明顯改善。對比優化后的智能化生產工藝與傳統生產工藝，結果如表1 所示。

表1 智能化生產工藝與傳統生產工藝對比

從表1 可以看出，在人工成本方面，傳統生產工藝每月的人工成本為150 000 元，優化后二次線生產主要由智能化設備進行，減少了人工操作環節，降低了錯誤率，提高了生產效率，每月人工成本節省了約33.3%。

在線材損耗方面，智能化生產工藝的損耗率僅為2%，而傳統生產工藝的損耗率高達13%，主要原因是傳統生產過程中，人為因素導致剝皮、截取等超出訂單要求范圍，產生大量殘次品。而利用智能化傳感器設備，能夠實現精度與長度的精準控制，從而減少線材損耗[5]。

在壓接品質方面，智能化生產工藝的合格率為99%，比傳統生產工藝高出14 個百分點。這是因為利用智能化設備對生產的二次線進行100%檢查，能避免因疏忽、疲勞等人為因素造成的質量問題。

在工作效率方面，智能化生產工藝每小時可完成1 000 條線的加工，相比之下，傳統生產工藝僅能完成500 條。此外，利用自動化設備，能夠實現24 h 生產。

5 結語

二次線生產質量直接關系到電力工程成套開關柜的安裝質量。傳統的二次線生產工藝過于依賴人工，無法消除人為因素造成的質量與成本問題。為跟上時代發展的步伐，某企業對成套開關柜二次線生產進行智能化升級，通過使用雙線自動切換、切剝一體化、二次線號管智能化噴印等設備，有效降低了人工成本和線材損耗量，提高了產品合格率與工作效率，具備較好的應用價值。