三相电能表检定自动流水线贴标单元优化

崔 丽，房乃国，赵翠翠，张维国，马晓云

（国网山东省电力公司电力科学研究院，山东 济南 250003）

0 引言

长期以来，在三相电能表检定自动化流水线中，贴标单元经常出现粘贴合格证位置不准确或是未粘贴合格证，便流入下一工作环节的问题。需要采用传统的人工方式对三相电能表是否按照规定粘贴合格证进行再次确认，造成工作效率降低，运营成本增加，且存在人工检测等不确定性因素，一旦漏贴电能表流入市场，必将造成经济损失。

研究一种适用于自动化流水线上准确辨别三相电能表贴标单元是否贴标的装置，该装置能够有效地避免漏贴、错贴合格证的情况发生，提高检定工作效率和计量管理水平。

1 贴标单元工作流程分析

1.1 贴标单元工作流程

在三相电能表检定自动化流水线中，检验合格的电能表需要进入贴标单元进行贴标作业，这时要保证每一块电能表都贴上合格证。合格证标明编号、检定机构名称和有效期限等信息，是检定流程中不可或缺的重要环节。贴标作业现有操作依据推拉杆动作判断贴标作业。只要压缩气体控制推拉杆完成推拉动作，则判断贴标作业完成，线体放行托盘，电能表进入下一个工作环节。

1.2 贴标单元工作流程漏洞

在原贴标单元工作流程中，贴标与否和推拉杆有着至关重要的联系。在实际工作中经常会发现该操作无法确定合格证是否贴在了电能表的顶部。推拉杆在贴标时会有因气压异常或是推拉杆故障及推拉不到位而导致合格证不能正常贴在电能表顶部的现象。这时就需要增加一道人工复检环节，对漏贴或粘贴不到位的电能表重新读取数据信息进行二次贴标处理。

2 贴标单元优化

2.1 光电开关

2.1.1 光电开关工作原理

光电开关 （光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，从而检测物体有无的。所有能反射光线的物体均可被检测，光电开关的工作原理如图1所示。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。光电开关的检测分类方式有5种，优化方案中选用的是漫反射式光电开关［1］。漫反射式光电开关是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式光电开关是首选的检测模式。

图1 光电开关的工作原理

2.1.2 光电开关的特点

检测距离长。光电开关属于无接触测量传感器，其检测距离范围比较宽，在计数、测距和行程控制等许多测控系统中得到广泛应用。

对检测物体的限制少。以检测物体引起的遮光和反射为检测原理，不像接近传感器等将检测物体限定为金属，可对玻璃、塑料、木材、液体等几乎所有物体进行检测。

响应时间短。光本身为高速，并且传感器的电路都由电子零件构成，所以不包含机械性工作时间，响应时间非常短。

分辨率高。能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点，或通过构成特殊的受光光学系统，来实现高分辨率。也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。

可实现非接触的检测。无需机械性地接触检测物体实现检测，因此不会对检测物体和传感器造成损伤。继而传感器能长期使用。

便于调整。在投射可视光的类型中，投光光束是眼睛可见的，便于对检测物体的位置进行调整。

2.2 技术方案及工作流程优化

2.2.1 技术方案

光电开关灵敏度的设置。根据电能表与贴标机距离、光线投射到电能表位置、光电的强弱等因素调节光电开关灵敏度。

光电开关位置的设置。进行安装一光电支架，在立杆底部垂直位置，设置一螺丝固定，光电开关由光电支架固定，光电开关架在贴标机的倾斜度以45°为宜，红外线照射角度正好覆盖在电能表顶部合格证张贴位置。

载表托盘进入贴标单元。托盘经挡停定位后，卡在射频识别（Radio Frequency Identification,RFID）读写头上方，RFID读写头读取托盘底部芯片信息传至服务器［2］。贴标机接收到服务器发送数据后，控制气压驱动推拉杆将印有信息的合格证贴在电能表上。同时，光电开关也可做出载表托盘是否载有电能表的判断。

连接处需连接在PLC信号模块输入点，可以准确接收到贴标信息后进行作业［3］。

RFID读写头能准确读取表内信息，通过可编程控制器（PLC）将表信息印在合格证正面（表号、时间、日期），贴在电能表顶部。

2.2.2 工作流程优化

在三相电能表自动化流水线检定中，检验合格的电能表经DLC可编程控制器CPU，分配到贴标单元进行贴标作业。这时在贴标机处加装一光电开关（灵敏度可调节），使之连接在 PLC信号模块输入点［4］。作业时，当载表托盘到达贴标单元后，挡停卡住托盘，RFID读写头读取表内信息，光电开关感应到电能表顶部反射光线形成内部回路后发出黄光，通过信号线向PLC信号模块传输有表信号。贴标机进行贴标作业时，根据灵敏度，光电开关感应到的电能表顶部（合格证张贴位置）反射光线的变化做出判断。若贴标正常，光电开关感应到反射光线有变化，向PLC信号模块传输反射光线变化的信号，由PLC控制线体放行托盘，电能表进入下一个工作环节；若贴标异常（合格证张贴位置不正确或无合格证打出），光电开关向PLC信号模块传输感应不到反射光线变化的信号，PLC控制线体不放行托盘，线体信号灯报警提示贴标异常，需要人工处理［5］。在整条流水线中，光电开关作为动力源，方便了取材。光电开关设置在自动化流水线的位置如图2所示，此位置是经过大量试验后，所确定的最佳位置，可以快速准确地完成贴标作业确认工作。

图2 光电开关在自动化流水线的位置

3 贴标单元优化效果

通过光电开关本身特质，该设备设计小巧，占用空间小，无噪音，安装及使用方便并且不影响其他设备正常运行。

通过对光电开关的使用，准确判断出电能表是否正常贴标，避免了因合格证漏贴而导致人工二次复检贴标的现象，提高了工作效率，减少了不必要的运营成本，保证了检定流程的准确性、高效性及连续性。

通过对光电开关灵敏度的调节，使发出的红外光柔和，在检查作业中对电能表外壳及内部电子元件都是无损伤处理。

4 结语

对三相电能表自动化流水线检定中贴标单元经常出现漏贴现象进行诊断研究，分析了出现漏贴合格证的原因，从中找到优化方案的切入点，通过在自动化流水线上加装光电开关设备，得以实现对原贴标工作流程漏洞的完善。优化方案投入生产后，通过实践证明，改进后的自动化流水线能更快高效地完成作业要求，提高了三相电能表的贴标准确性和自动化流水线的流畅性。该方案简单有效，降低复杂程度，且易于在实践中操作，对自动化流水线三相电能表贴标单元作业有着很好的使用价值。