浅析单相电能表自动化检定系统的应用

张芯茹，李 蕊，文玉堂

（甘肃省计量研究院，甘肃 兰州 730000）

1 引言

随着当今社会的快速发展，人们对电能资源的需求也日益增多，电能的计量关乎着民生大计。电能表作为不可或缺的电能计量装置及经济结算的依据，关乎着各行各业的切身利益。传统的人工电能表检定模式效率较低，计量成本较高，人为和地域因素影响较大，已经满足不了目前电能表实际的需求[1]，需要不断降低成本，提高效率，来满足日益增长的电能计量要求。所以，使用具有自动化、无人化、智能化等特点的电能表自动化检定系统成为必然趋势，对该系统的应用分析也变得尤为重要。

文章以郑州某厂家生产的单相电能表自动化检定系统为研究对象，主要对能批量进行单相智能电能表的流水线形式的全自动检定需要的软硬件构成，能实现电能表从自动上料、自动耐压、检定和自动分拣、下料等全过程自动化的运作流程，以及在使用过程中优劣方面进行分析。

2 单相电能表自动化检定系统构成

图1为甘肃省计量研究院新区检测基地建成实验室中的单相电能表自动化检定系统。文章以该系统为例，详细介绍了单相电能表自动化检定系统的系统构成。

图1 单相电能表自动化检定系统

该检定系统以模块化设计为前提来搭建硬件系统，按照《电子式交流电能表》（JJG 596—2012）检定规程[2]完成所有检定项目；主要由上料单元、输送单元、图像识别单元、接拆线单元、直观和通电检查单元、自动耐压试验单元、多功能检定单元、自动插卡单元、编程单元、自动封表单元、贴标单元和下料单元等部分组成[3]。

该系统主标准器由单相电能表检定装置及单相电能表耐压试验装置、交流耐电压测试仪、电气设备耐压测试仪、单相标准电能表和标准时钟模块组成[4]。

该检定系统软件采用平台化设计，主要由检定输送、检定控制和检定系统管理三部分组成。与生产调度平台采用外部接口连接，与控制和检定软件通过内部接口连接[5]。本系统利用PLC控制器来实现线体输送装置之间的通信，构建了输送管理模块，以完成对相关机械装置的监控，例如拆堆垛机、挡停等；检定控制模块监控待检表的检定参数、流程等，同时对电能表施加密钥下装操作；检定管理模块主要对已知检定任务的工作流程、装置运行状态和相关信息数据进行监控，若监控状态出现异常，通过外部接口和内部接口上载数据，并处理异常警告。三部分均通过独立页面进行控制，互不影响，方便操作与监控，功能整合性好。

3 单相电能表自动化检定系统运作流程

图2为单相电能表自动化检定系统的工作流程图。

图2 单相电能表自动化检定系统流程图

首先电能表到货入库，入库完成后计量生产调度平台依据检定计划制定检定任务，然后向仓储系统校验检定任务，确定待检定设备数量，确认无误后制定检定任务，将检定任务下发至流水线或检定台，自动化流水线接收到检定任务，根据检定任务向计量生产调度平台申请待检设备。

由计量生产调度平台生成检定出库任务下发仓储系统，仓储完成设备出库后，上传出库明细信息至计量生产调度平台，经计量生产调度平台转发至流水线，上料处条码枪获取上料资产信息，获取成功后根据任务信息核对表箱要去的线体，核对后放行至拆垛机拆垛，将一垛表（6箱）拆成单箱到上料机器人进行抓表，上料机器人通过机械抓手将单箱表内的表抓取放至空托盘处进行绑定，将表条码、电子条码与空托盘进行绑定，绑定时会将表条码与电子条码进行比对，比对成功后放行，比对不成功需人工确认手动放行，并直接判定为不合格。

绑定处绑定完毕放行后，电能表随托盘输送至耐压试验单元进行耐压检测（耐压检测为一次检测），表进满仓后顶升升起、压接气缸前进，对辅助端子、电压电流端子进行准确对接并接通电源进行耐压试验，耐压试验结束后检定结论自动更新到数据库。

耐压试验完毕后，电表随托盘输送至外观检测单元，表进满仓后顶升升起、压接气缸前进，对辅助端子、电压电流端子进行准确对接并接通电源进行外观检测，外观检测结束后拍摄照片存至本地电脑，检定结存更新到数据库，外观不合格会回流3次减少误检率。

外观检测完毕后，电表随托盘输送至多功能检定单元，表进满仓后顶升升起、压接气缸前进，对辅助端子、电压电流端子进行准确对接并接通电源进行多功能检定试验，多功能检定单元试验完毕发退表后更新检定结论及检定数据到数据库，并等待分配出仓，检定不合格会回流3次减少误检率。

多功能检定单元检定完毕分配出仓后，电能表随托盘输送至分拣机器人处进行分拣，需要回流的表分拣至回流台，回流台存够6支表后重新放至空托盘进行绑定重新检测并记回流次数一次，耐压不合格的存至耐压不合格台，耐压不合格台存够12支后进行耐压不合格装箱。

电能表分拣完毕后进行二次绑定，二次绑定将电表与单托盘进行绑定，并将电表绑定的托盘号更新到数据库。

二次绑定完成后合格电表到铅封单元进行铅封，在电表的右耳及编程处各按压一个完好的铅封，如铅封按压失败报警需人工处理；铅封按压成功后电能表跟随托盘输送至铅封信息绑定单元，通过两个条码枪将右耳及编程处铅封上的二维码信息扫出，并将铅封信息更新至数据库。

铅封信息绑定完成后，电能表跟随托盘输送至贴标单元进行贴标，本地贴标程序自动生成标签信息，传送给贴标机，贴标机将标签信息打印在标签各对应位置上，粘贴在表头的侧面，通过条码枪对标签信息进行验证，在数据库更新贴标信息数据。

合格表贴标完成后随托盘输送至下料机器人处进行装箱，下料机器人处存够3块表时，机器人抓手将表从托盘上抓取放入周转箱内，周转箱内表存够12块时将箱子放行，箱子放行完成后面空箱输送至下料机器人处，机器人继续抓表。

下料机器人抓取满箱放行后，输送至下料射频门处进行组箱，下料射频门核对电能表的数据是否一致，核对无误后将表计关系与周转箱绑定到一起，并更新到本地数据库。

组箱成功后合格表输送至合格码垛机进行码垛，不合格表输送至不合格码垛机进行码垛，耐压不合格表输送至耐压不合格码垛机进行码垛，通过升降机对周转箱进行逐层码垛，当码垛层数达到六层时为一垛，验证6箱表计检定数据结论是否一致，如果一致进行组垛，并将组垛信息更新到本地数据库，如果不一致进行报警提示，人工查看组垛不成功原因进行处理。

码垛成功后出码垛机，上传检定明细及结果；由计量生产调度平台生成入库任务，下发仓储系统，由仓储系统完成入库任务；数据上传成功后，垛表通过辊筒线体输送至与立库仓储接驳处，在接驳处由立库验证垛计信息，验证无误后输送至立库仓储线体入库。

4 单相电能表自动化检定系统应用分析

4.1 应用优势

本自动化检定系统从自动完成仓储系统出库，到将待检表的周转箱输送到接料位，之后进行检定、上载数据、入库等自动化处理，大大减轻了检定人员在常规检定中拆箱、架表、运行检定系统再取表装箱的任务量，节约了大量检定时消耗的时间，提高了电能表检定工作的效率，据统计，自动化检定系统2人完成的检定任务需要常规检定装置25人来完成，按照人均工作效率来计算，自动化检定系统提高了12.5倍。

在自动化检定过程中，自动上料、自动耐压、检定和自动分拣、下料等全过程自动化，全部检定流程由生产调度人员负责，减少了中间的交接环节，保证了检定的质量和检定过程的标准化。

通过现场应用，减少了人为误差和系统误差，提高了检定稳定度和能力，自动化检定系统能完全满足单相电能表现场使用的需要。

4.2 有待改进方面

本自动化检定系统的自动作业对于待检智能电表的外形尺寸要求较为严格，不同厂家的外形模具存在一定差异，在制造工艺上也有偏差，据统计外形尺寸偏差最大达2 mm；另外，型式规范中没有明确规定电表表盖螺丝和编程封螺丝的位置，各厂家差异较大，给绑定、自动封表和贴标带来了技术难度。一方面，可在后期对流水线优化改进，提高对外形尺寸的适应能力；另一方面，国家可以对智能电表型式规范进行进一步修订，以细化表的相关尺寸，规范各厂家的制表工艺。

常规检定装置中最为耗时的是在起动试验和潜动试验环节，本自动化检定系统也不例外，应对检定处理系统控制模块进行扩展应用研究，减少起动试验和潜动试验时间，以便更进一步缩短整个检定过程时间。

随着本自动化检定系统的应用，会有很多外部因素影响自动化检定的成功与否，例如：表条码印刷不规范使得读码失败；智能电表液晶版面没有统一型式，需要在系统中根据每个厂家制作不同的模板，给前期检定准备工作增加负担；表计载波模块装配不到位，导致编程开关盖不能自然合拢；表编程开关盖装配不规范，开启失败，按键作用力不等，会卡键，导致按键失败；不同厂家表插卡卡槽深度、阻力不一，易造成插卡不到位；不同载波模块性能不一，载波模块通信成功率也会下降；周转箱的变形容易造成机械手故障保护等。

结合以上种种因素，在之后的检定过程中应对相关问题进行归纳总结，更深一步研究分析，有效降低系统运行过程中各类外部因素对检定工作的影响；同时，提高检定人员的检定技能，对能避免或者能解决的问题及时进行处理，以便提高智能电表自动化检定水平。