翟曉卉，劉宏國(guó)

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，濟(jì)南250002）

智能電能表自動(dòng)化流水線檢定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

翟曉卉，劉宏國(guó)

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，濟(jì)南250002）

隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)，電網(wǎng)一戶一表改造的推進(jìn)，智能電能表的需求量急劇增加。為滿足目前巨大數(shù)量智能電能表的檢測(cè)需求，設(shè)計(jì)一種智能電能表自動(dòng)化流水線檢定系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)傳輸、自動(dòng)接拆線、自動(dòng)檢定、自動(dòng)封印、貼標(biāo)和智能分揀入庫(kù)等功能，實(shí)現(xiàn)智能電能表檢定全過(guò)程的自動(dòng)化和智能化，有效避免人工誤差，提高智能電能表的檢定質(zhì)量和效率。

智能電能表；自動(dòng)接拆線；自動(dòng)檢定；智能分揀

0 引言

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和電力體制的改革，按照國(guó)家電網(wǎng)公司“集團(tuán)化運(yùn)作、集約化發(fā)展、精益化管理、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)”的要求，為實(shí)現(xiàn)“整體式授權(quán)、自動(dòng)化檢定、智能化倉(cāng)儲(chǔ)、物流化配送”的建設(shè)目標(biāo)，形成了電能計(jì)量裝置集中檢驗(yàn)、統(tǒng)一配送的新型管理模式，同時(shí)對(duì)電能計(jì)量裝置的檢定速度和檢定質(zhì)量提出了更高要求。由于傳統(tǒng)的人工校驗(yàn)方式勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，針對(duì)電能表使用數(shù)量日趨增大的趨勢(shì)，充分利用自動(dòng)化技術(shù)對(duì)智能電能表進(jìn)行自動(dòng)化流水線檢定勢(shì)在必行。

1 檢定系統(tǒng)組成及特點(diǎn)

1.1 檢定系統(tǒng)組成

智能電能表自動(dòng)化流水線檢定系統(tǒng)是由管理層、傳輸層和執(zhí)行層組成。管理層即為檢定系統(tǒng)管理平臺(tái)，接受生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)下達(dá)的檢定計(jì)劃，對(duì)整個(gè)檢定系統(tǒng)進(jìn)行管理和控制，并將檢定結(jié)果、封印和裝箱信息上報(bào)生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)。傳輸層為輸送單元，完成電能表在檢定過(guò)程中的輸送和定位。執(zhí)行層由若干功能單元構(gòu)成，執(zhí)行檢定系統(tǒng)管理平臺(tái)指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能表的全自動(dòng)檢定及智能分揀［1］，系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 自動(dòng)化流水線檢定系統(tǒng)圖

1.2 檢定系統(tǒng)特點(diǎn)

檢定系統(tǒng)專業(yè)化程度高，各單、三相流水線上僅限滿足國(guó)家電網(wǎng)統(tǒng)一規(guī)范的單、三相智能電能表的檢定，并且在每個(gè)檢定環(huán)節(jié)固定地完成一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目的檢定。

檢定系統(tǒng)具有節(jié)奏性明顯、連續(xù)性強(qiáng)的特點(diǎn)，流水線上每個(gè)檢定設(shè)備按照檢定項(xiàng)目順序排列成鏈狀，被檢電能表在各檢定環(huán)節(jié)按一定的節(jié)拍作單向路線移動(dòng)。

檢定系統(tǒng)先進(jìn)、實(shí)用、可靠，系統(tǒng)可拓展，檢定標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，避免了人工誤差，確保檢定質(zhì)量穩(wěn)定一致，且工作環(huán)境良好、低噪低耗、節(jié)能環(huán)保。

2 檢定系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

電能表自動(dòng)化流水線檢定系統(tǒng)獨(dú)立組網(wǎng)，采用自動(dòng)化、智能化、信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與自動(dòng)化立體倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)無(wú)縫對(duì)接，具有自動(dòng)傳輸、自動(dòng)接拆線、自動(dòng)檢定等功能，同時(shí)接受生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)調(diào)度。系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)圖

2.1 檢定系統(tǒng)軟件組成

檢定系統(tǒng)軟件由檢定系統(tǒng)管理軟件、檢定輸送系統(tǒng)控制軟件、檢定裝置檢定軟件組成，如圖3所示。

圖3 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

檢定系統(tǒng)管理軟件完成任務(wù)管理、檢定輸送系統(tǒng)與檢定裝置間的動(dòng)作協(xié)調(diào)、檢定系統(tǒng)與生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)的信息交互等任務(wù)；檢定輸送系統(tǒng)控制軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電能表輸送系統(tǒng)各功能單元機(jī)械動(dòng)作的控制，對(duì)各功能單元狀態(tài)的監(jiān)控；檢定裝置檢定軟件負(fù)責(zé)控制電能表檢定裝置，檢定完成后對(duì)電能表參數(shù)的設(shè)置、密鑰修改等［1］。

2.2 軟件接口設(shè)計(jì)

接口分為外部接口和系統(tǒng)內(nèi)部接口，外部接口主要包括與生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)交互的有關(guān)自檢信息、作業(yè)任務(wù)讀取、任務(wù)執(zhí)行情況及相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等通信接口。系統(tǒng)內(nèi)部接口主要包括檢定輸送系統(tǒng)與檢定裝置在輸送、檢定過(guò)程中狀態(tài)信息的通信接口。設(shè)計(jì)符合共享性、安全性、可擴(kuò)充性、兼容性和統(tǒng)一性的要求，對(duì)同類系統(tǒng)統(tǒng)一接口規(guī)范，并支持多個(gè)異構(gòu)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)源之間的數(shù)據(jù)交換；系統(tǒng)接口的方式包括SOAP（Web Service）、Socket通信等，數(shù)據(jù)通信采用XML標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言格式，同時(shí)對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。其中與生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)通信統(tǒng)一采用Web Service接口方式，下層控制系統(tǒng)內(nèi)部采用Socket通信。

2.3 系統(tǒng)監(jiān)控

能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控檢定系統(tǒng)各功能單元的設(shè)備運(yùn)行狀況，通過(guò)數(shù)據(jù)接口實(shí)時(shí)接收設(shè)備各種運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)查看各種設(shè)備運(yùn)行情況、預(yù)警告警信息，并通過(guò)聲光及各種可視化方式進(jìn)行展現(xiàn)，便于對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理隱患和問(wèn)題。

3 檢定系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

檢定系統(tǒng)的硬件部分采用模塊化設(shè)計(jì)，如圖4所示，主要由物料供送單元、上下料單元、接拆線模塊、外觀檢查單元、檢定單元、自動(dòng)封印、貼標(biāo)等組成［2］。

圖4 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.1 物料輸送單元

包括周轉(zhuǎn)箱的輸送和電能表的輸送，電能表輸送效率滿足自動(dòng)化檢定的節(jié)拍需求，并合理設(shè)置緩沖、工作、傳輸?shù)葏^(qū)段，以保證自動(dòng)化線的流暢工作。自動(dòng)流水線節(jié)拍精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都裝有RFID傳感器，實(shí)時(shí)跟蹤電表所在的位置。

輸送到各項(xiàng)目檢定、檢測(cè)單元內(nèi)相應(yīng)表位時(shí)，能夠準(zhǔn)確定位，具備可靠的制動(dòng)、限位功能。同時(shí)檢定系統(tǒng)具備靈活配置的接口，與倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)平層對(duì)接，檢定系統(tǒng)依據(jù)檢定需求設(shè)計(jì)上料和下料緩沖區(qū)，按節(jié)拍接收周轉(zhuǎn)箱垛，檢定完畢的合格、不合格電能表分類整箱存放，以周轉(zhuǎn)箱垛回送至與倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)接口處，實(shí)現(xiàn)與倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)無(wú)縫對(duì)接。

3.2 上下料單元

采用自動(dòng)控制技術(shù)，通過(guò)上、下料機(jī)械手自動(dòng)完成智能電能表的精確定位、抓取、移載、電能表方向匹配、電能表定位放置等多項(xiàng)動(dòng)作。機(jī)器人工作節(jié)拍需滿足檢定系統(tǒng)要求，電能表取放的速度可設(shè)定。

3.3 自動(dòng)接拆線單元

對(duì)被檢電能表定位精確、迅速，定位后采用電能表氣壓接線裝置和電能表錐形接線端子，對(duì)被檢電能表的電壓端子、電流端子、輔助端子（校驗(yàn)脈沖、多功能脈沖、通信口等）進(jìn)行可靠壓接，所有電能表接線端受壓不上縮，且接線受壓穩(wěn)定、均勻、可靠。每只電能表的電流、電壓端子動(dòng)作壓力小于等于60N，每只電能表的輔助端子動(dòng)作壓力小于等于10 N。每個(gè)表位電能表所有接線柱一次性接線成功率不小于99.5%［3］。

3.4 外觀檢查單元

配備CCD工業(yè)相機(jī)，專業(yè)光源及專業(yè)圖像處理軟件，配合自動(dòng)接線加電單元，觸發(fā)電能表的液晶背光和全屏顯示，采用液晶圖像識(shí)別系統(tǒng)，通過(guò)伺服軌道，自動(dòng)巡視識(shí)別每塊電能表的外觀、銘牌標(biāo)志、液晶全屏顯示和指示燈的拍攝，確保了識(shí)別的正確性。

3.5 自動(dòng)耐壓?jiǎn)卧?/p>

在被檢電能表進(jìn)入測(cè)試位置后，完成端子的自動(dòng)壓接、自動(dòng)讀入檢定方案并開(kāi)展測(cè)試和自動(dòng)判斷檢定結(jié)果，并將檢定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、上傳。耐壓裝置帶有漏電流檢測(cè)與擊穿保護(hù)功能，試驗(yàn)過(guò)程中，耐壓裝置應(yīng)對(duì)每個(gè)表位的泄漏電流進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)泄漏電流大于預(yù)先設(shè)置的擊穿報(bào)警電流時(shí)，自動(dòng)切斷該表位的試驗(yàn)電壓，并指示該表位耐壓擊穿，其他未擊穿表位繼續(xù)進(jìn)行耐壓檢測(cè)；同時(shí)耐壓裝置具有隔離裝置，并與耐壓裝置電源閉鎖，當(dāng)打開(kāi)隔離裝置時(shí)，自動(dòng)切斷耐壓裝置電源［4］。

3.6 自動(dòng)檢定單元

實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)出表，自動(dòng)接駁，自動(dòng)完成各項(xiàng)多功能試驗(yàn)，其中用于直接接入式電能表的檢定裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)電壓、電流回路不脫鉤檢定。檢定裝置具備自檢功能，可將自檢結(jié)果及時(shí)反饋給計(jì)算機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)及時(shí)處理檢定過(guò)程，便于人工干預(yù)。各多功能檢定裝置獨(dú)立運(yùn)行，互不影響；可同時(shí)對(duì)每一塊表進(jìn)行RS485通信。每個(gè)表位電能表的每相電流回路均設(shè)置接觸式測(cè)溫儀，實(shí)時(shí)反饋各端子的電器連接部分的溫度，當(dāng)接線柱溫度超出設(shè)置的閾值時(shí)，自動(dòng)短接該表位的電流回路，確保了電氣連接的可靠性和安全性。

3.7 自動(dòng)激光刻碼、貼標(biāo)單元

根據(jù)生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)生成的封印號(hào)自動(dòng)對(duì)合格電能表進(jìn)行自動(dòng)激光刻印加密二維條碼，封印完成后，由自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)對(duì)待貼標(biāo)電能表進(jìn)行貼標(biāo)，貼標(biāo)位置統(tǒng)一，同時(shí)由打碼機(jī)對(duì)已貼電能表進(jìn)行合格信息打印。

3.8 智能分揀及分箱入庫(kù)

檢定完成的表計(jì)輸送至自動(dòng)分揀單元時(shí)，根據(jù)檢定結(jié)果由智能分揀機(jī)器人將合格與不合格表計(jì)分揀至不同的周轉(zhuǎn)箱并進(jìn)行組箱組垛入庫(kù)。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，山東計(jì)量中心已建成國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的單相電能表自動(dòng)化檢定流水線5條，年檢定能力達(dá)到720萬(wàn)只；三相電能表自動(dòng)化檢定流水線3條，年檢定能力達(dá)到30萬(wàn)只?，F(xiàn)系統(tǒng)投運(yùn)已有半年，充分體現(xiàn)出系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)合理性，模塊設(shè)計(jì)科學(xué)性和聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)性，系統(tǒng)檢定裝置的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求。系統(tǒng)應(yīng)用后，不僅使檢定人員數(shù)量減少80%，檢定裝置數(shù)量減少70%，單臺(tái)裝置檢定效率提高190%，而且技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、管理標(biāo)準(zhǔn)、工作標(biāo)準(zhǔn)都得到有效執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)電能表檢定作業(yè)過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化，使電能表檢定可控、在控、能控，提升了安全生產(chǎn)保障能力。

［1］Q／GDW 574—2010電能表自動(dòng)化檢定系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］龍貴山，劉磊，劉穎，等.電能表自動(dòng)化檢定及智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)研究［J］.電測(cè)與儀表，2013，50（5）：95-100.

［3］張燕，黃金娟.電能表智能化檢定流水線系統(tǒng)的研究與應(yīng)用［J］.電測(cè)與儀表，2009，46（12）：74-77.

［4］陳增輝，堅(jiān)寶林，劉西玲.一種全自動(dòng)耐壓試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.電氣傳動(dòng)自動(dòng)化，2002，24（5）：56-58.

Design and Realization of Automatic Verification Pipeline System for Intelligent Electric Energy Meters

With the smart grid construction，as well as a household a table in the transformation of power grid，the demand of intelligent electric energy meters has risen sharply.A kind of intelligent electric energy meter automation verification pipeline system is designed to meet the huge number of intelligent electric energy meter verification requirements，which can realize automatic transmission，automatic stitch，automatic calibration，automatic sealing，automatic labeling and intelligent sorting inventory，and other functions.The system can calibrate intelligent electric energy meters automatically and intelligently in the full process，and avoid the man-made factors effectively，and improve the quality and efficiency of the calibration.

intelligent electric energy；automatic stitch；automatic verification；intelligent sorting

TM933

：B

：1007－9904（2014）06－0036－03

2014-04-23

翟曉卉（1982），女，工程師，從事電能計(jì)量工作；

劉宏國(guó)（1980），男，工程師，從事電力營(yíng)銷管理工作。