崔 麗，房乃國，趙翠翠，張維國，馬曉云

（國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250003）

0 引言

長期以來，在三相電能表檢定自動化流水線中，貼標(biāo)單元經(jīng)常出現(xiàn)粘貼合格證位置不準(zhǔn)確或是未粘貼合格證，便流入下一工作環(huán)節(jié)的問題。需要采用傳統(tǒng)的人工方式對三相電能表是否按照規(guī)定粘貼合格證進(jìn)行再次確認(rèn)，造成工作效率降低，運(yùn)營成本增加，且存在人工檢測等不確定性因素，一旦漏貼電能表流入市場，必將造成經(jīng)濟(jì)損失。

研究一種適用于自動化流水線上準(zhǔn)確辨別三相電能表貼標(biāo)單元是否貼標(biāo)的裝置，該裝置能夠有效地避免漏貼、錯貼合格證的情況發(fā)生，提高檢定工作效率和計量管理水平。

1 貼標(biāo)單元工作流程分析

1.1 貼標(biāo)單元工作流程

在三相電能表檢定自動化流水線中，檢驗合格的電能表需要進(jìn)入貼標(biāo)單元進(jìn)行貼標(biāo)作業(yè)，這時要保證每一塊電能表都貼上合格證。合格證標(biāo)明編號、檢定機(jī)構(gòu)名稱和有效期限等信息，是檢定流程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。貼標(biāo)作業(yè)現(xiàn)有操作依據(jù)推拉桿動作判斷貼標(biāo)作業(yè)。只要壓縮氣體控制推拉桿完成推拉動作，則判斷貼標(biāo)作業(yè)完成，線體放行托盤，電能表進(jìn)入下一個工作環(huán)節(jié)。

1.2 貼標(biāo)單元工作流程漏洞

在原貼標(biāo)單元工作流程中，貼標(biāo)與否和推拉桿有著至關(guān)重要的聯(lián)系。在實際工作中經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)該操作無法確定合格證是否貼在了電能表的頂部。推拉桿在貼標(biāo)時會有因氣壓異?；蚴峭评瓧U故障及推拉不到位而導(dǎo)致合格證不能正常貼在電能表頂部的現(xiàn)象。這時就需要增加一道人工復(fù)檢環(huán)節(jié)，對漏貼或粘貼不到位的電能表重新讀取數(shù)據(jù)信息進(jìn)行二次貼標(biāo)處理。

2 貼標(biāo)單元優(yōu)化

2.1 光電開關(guān)

2.1.1 光電開關(guān)工作原理

光電開關(guān) （光電傳感器）是光電接近開關(guān)的簡稱，它是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，從而檢測物體有無的。所有能反射光線的物體均可被檢測，光電開關(guān)的工作原理如圖1所示。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無對目標(biāo)物體進(jìn)行探測。光電開關(guān)的檢測分類方式有5種，優(yōu)化方案中選用的是漫反射式光電開關(guān)［1］。漫反射式光電開關(guān)是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當(dāng)有被檢測物體經(jīng)過時，將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當(dāng)被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時，漫反射式光電開關(guān)是首選的檢測模式。

圖1 光電開關(guān)的工作原理

2.1.2 光電開關(guān)的特點

檢測距離長。光電開關(guān)屬于無接觸測量傳感器，其檢測距離范圍比較寬，在計數(shù)、測距和行程控制等許多測控系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

對檢測物體的限制少。以檢測物體引起的遮光和反射為檢測原理，不像接近傳感器等將檢測物體限定為金屬，可對玻璃、塑料、木材、液體等幾乎所有物體進(jìn)行檢測。

響應(yīng)時間短。光本身為高速，并且傳感器的電路都由電子零件構(gòu)成，所以不包含機(jī)械性工作時間，響應(yīng)時間非常短。

分辨率高。能通過高級設(shè)計技術(shù)使投光光束集中在小光點，或通過構(gòu)成特殊的受光光學(xué)系統(tǒng)，來實現(xiàn)高分辨率。也可進(jìn)行微小物體的檢測和高精度的位置檢測。

可實現(xiàn)非接觸的檢測。無需機(jī)械性地接觸檢測物體實現(xiàn)檢測，因此不會對檢測物體和傳感器造成損傷。繼而傳感器能長期使用。

便于調(diào)整。在投射可視光的類型中，投光光束是眼睛可見的，便于對檢測物體的位置進(jìn)行調(diào)整。

2.2 技術(shù)方案及工作流程優(yōu)化

2.2.1 技術(shù)方案

光電開關(guān)靈敏度的設(shè)置。根據(jù)電能表與貼標(biāo)機(jī)距離、光線投射到電能表位置、光電的強(qiáng)弱等因素調(diào)節(jié)光電開關(guān)靈敏度。

光電開關(guān)位置的設(shè)置。進(jìn)行安裝一光電支架，在立桿底部垂直位置，設(shè)置一螺絲固定，光電開關(guān)由光電支架固定，光電開關(guān)架在貼標(biāo)機(jī)的傾斜度以45°為宜，紅外線照射角度正好覆蓋在電能表頂部合格證張貼位置。

載表托盤進(jìn)入貼標(biāo)單元。托盤經(jīng)擋停定位后，卡在射頻識別（Radio Frequency Identification,RFID）讀寫頭上方，RFID讀寫頭讀取托盤底部芯片信息傳至服務(wù)器［2］。貼標(biāo)機(jī)接收到服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)后，控制氣壓驅(qū)動推拉桿將印有信息的合格證貼在電能表上。同時，光電開關(guān)也可做出載表托盤是否載有電能表的判斷。

連接處需連接在PLC信號模塊輸入點，可以準(zhǔn)確接收到貼標(biāo)信息后進(jìn)行作業(yè)［3］。

RFID讀寫頭能準(zhǔn)確讀取表內(nèi)信息，通過可編程控制器（PLC）將表信息印在合格證正面（表號、時間、日期），貼在電能表頂部。

2.2.2 工作流程優(yōu)化

在三相電能表自動化流水線檢定中，檢驗合格的電能表經(jīng)DLC可編程控制器CPU，分配到貼標(biāo)單元進(jìn)行貼標(biāo)作業(yè)。這時在貼標(biāo)機(jī)處加裝一光電開關(guān)（靈敏度可調(diào)節(jié)），使之連接在 PLC信號模塊輸入點［4］。作業(yè)時，當(dāng)載表托盤到達(dá)貼標(biāo)單元后，擋?？ㄗ⊥斜P，RFID讀寫頭讀取表內(nèi)信息，光電開關(guān)感應(yīng)到電能表頂部反射光線形成內(nèi)部回路后發(fā)出黃光，通過信號線向PLC信號模塊傳輸有表信號。貼標(biāo)機(jī)進(jìn)行貼標(biāo)作業(yè)時，根據(jù)靈敏度，光電開關(guān)感應(yīng)到的電能表頂部（合格證張貼位置）反射光線的變化做出判斷。若貼標(biāo)正常，光電開關(guān)感應(yīng)到反射光線有變化，向PLC信號模塊傳輸反射光線變化的信號，由PLC控制線體放行托盤，電能表進(jìn)入下一個工作環(huán)節(jié)；若貼標(biāo)異常（合格證張貼位置不正確或無合格證打出），光電開關(guān)向PLC信號模塊傳輸感應(yīng)不到反射光線變化的信號，PLC控制線體不放行托盤，線體信號燈報警提示貼標(biāo)異常，需要人工處理［5］。在整條流水線中，光電開關(guān)作為動力源，方便了取材。光電開關(guān)設(shè)置在自動化流水線的位置如圖2所示，此位置是經(jīng)過大量試驗后，所確定的最佳位置，可以快速準(zhǔn)確地完成貼標(biāo)作業(yè)確認(rèn)工作。

圖2 光電開關(guān)在自動化流水線的位置

3 貼標(biāo)單元優(yōu)化效果

通過光電開關(guān)本身特質(zhì)，該設(shè)備設(shè)計小巧，占用空間小，無噪音，安裝及使用方便并且不影響其他設(shè)備正常運(yùn)行。

通過對光電開關(guān)的使用，準(zhǔn)確判斷出電能表是否正常貼標(biāo)，避免了因合格證漏貼而導(dǎo)致人工二次復(fù)檢貼標(biāo)的現(xiàn)象，提高了工作效率，減少了不必要的運(yùn)營成本，保證了檢定流程的準(zhǔn)確性、高效性及連續(xù)性。

通過對光電開關(guān)靈敏度的調(diào)節(jié)，使發(fā)出的紅外光柔和，在檢查作業(yè)中對電能表外殼及內(nèi)部電子元件都是無損傷處理。

4 結(jié)語

對三相電能表自動化流水線檢定中貼標(biāo)單元經(jīng)常出現(xiàn)漏貼現(xiàn)象進(jìn)行診斷研究，分析了出現(xiàn)漏貼合格證的原因，從中找到優(yōu)化方案的切入點，通過在自動化流水線上加裝光電開關(guān)設(shè)備，得以實現(xiàn)對原貼標(biāo)工作流程漏洞的完善。優(yōu)化方案投入生產(chǎn)后，通過實踐證明，改進(jìn)后的自動化流水線能更快高效地完成作業(yè)要求，提高了三相電能表的貼標(biāo)準(zhǔn)確性和自動化流水線的流暢性。該方案簡單有效，降低復(fù)雜程度，且易于在實踐中操作，對自動化流水線三相電能表貼標(biāo)單元作業(yè)有著很好的使用價值。