淺談采集終端自動(dòng)化接線、拆線技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

翟曉卉 劉宏國 孫艷玲 何毓函

摘 要：采集終端的檢測是電能計(jì)量中關(guān)鍵的一環(huán)，在批量的采集終端進(jìn)行各項(xiàng)檢測時(shí)，需要大量的接線、拆線工作。人工接線、拆線工作任務(wù)重、出錯(cuò)率高，不能滿足市場需求和智能電網(wǎng)發(fā)展的需要。本文結(jié)合自動(dòng)化控制技術(shù)和電氣控制技術(shù)，研究了采集終端自動(dòng)化接線、拆線技術(shù)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。整個(gè)接線、拆線過程自動(dòng)化程度高、精確度高，通過對接裝置實(shí)現(xiàn)了整個(gè)自動(dòng)接線、拆線流程。系統(tǒng)實(shí)際聯(lián)調(diào)結(jié)果表明所研究采集終端自動(dòng)化接線、拆線技術(shù)的可靠性和先進(jìn)性，大大提高了生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：采集終端；接線；拆線；自動(dòng)化；控制

正按國家電網(wǎng)公司"三集五大" 的部署，省級(jí)公司計(jì)量中心將承擔(dān)全省用電信息采集終端的集中倉儲(chǔ)、集中檢測、集中配送的工作，其中，對采集終端的檢測是關(guān)鍵的一部分，檢測采集終端時(shí)通過生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)協(xié)調(diào)，自動(dòng)完成采集終端的出庫、輸送、檢定、分揀等一系列功能。在采集終端檢定過程中，需要大量的接線、拆線工作，早期的揀表方式大多采用純?nèi)斯な?、電工式的接線方法，即人工將待測采集終端接線，人工調(diào)節(jié)源、表輸出，按照檢定規(guī)程一只一只的進(jìn)行檢定，檢定完畢后，再進(jìn)行人工拆線，完成檢定過程。目前，全國采集終端生產(chǎn)廠家眾多，其生產(chǎn)的采集終端安裝尺寸和接線方式各不相同，互換性比較差。采集終端的接線方式會(huì)直接影響采集終端的綜合檢定效率，采集終端檢測項(xiàng)目通常包括工頻耐壓試驗(yàn)、直觀和通電檢查、校核常數(shù)、電能測量基本誤差、標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值、日計(jì)時(shí)誤差和時(shí)段投切誤差、需量誤差、啟動(dòng)和潛動(dòng)等，每個(gè)環(huán)節(jié)都需要采集終端的接拆線工作。本文討論的采集終端自動(dòng)化接線、拆線技術(shù)能夠自動(dòng)完成采集終端的接線和拆線，無需人為干擾，徹底改變了傳統(tǒng)檢定模式下大量機(jī)械式、重復(fù)性的人工作業(yè)方式，是電能計(jì)量技術(shù)的一次全新突破。

1 總體方案設(shè)計(jì)

自動(dòng)接線作為整體檢定系統(tǒng)的核心部件，其可靠性致關(guān)重要，工作效率也同時(shí)關(guān)乎整個(gè)系統(tǒng)的效率。

本技術(shù)研究的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)智能采集終端的自動(dòng)接線和拆線。其通過對接裝置實(shí)現(xiàn)的。即實(shí)現(xiàn)從系統(tǒng)下達(dá)智能采集終端檢定任務(wù)開始，包括采集終端耐壓試驗(yàn)、外觀與電氣性能檢查、編程開關(guān)開啟、功能檢查與試驗(yàn)、采集終端費(fèi)控試驗(yàn)、采集終端電量預(yù)置/清零/加密/置參數(shù)、準(zhǔn)確度測試等各個(gè)檢測項(xiàng)目在內(nèi)的接線和拆線的研究。本技術(shù)采用電氣自動(dòng)化技術(shù)結(jié)合PLC自動(dòng)控制技術(shù)完成接線和拆線的自動(dòng)控制，服務(wù)器與系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器相連，并與上層計(jì)量中心生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)相連，每一個(gè)檢測單元是由一個(gè)獨(dú)立的自動(dòng)接線和拆線控制單元完成本地的操作，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接總控CPU的統(tǒng)一調(diào)度和控制，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)運(yùn)行。原理結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

2 硬件設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)包括線體支撐、頂升氣缸、頂升板、推進(jìn)氣缸，基板、采集終端托盤、接表座、直線軸承、安裝法蘭、氣缸支撐座等組成。

在本設(shè)計(jì)中，基板上設(shè)置有四組對應(yīng)的對接裝置和接表座，能夠同時(shí)對四塊采集終端同時(shí)進(jìn)行接線和拆線的工作。頂升氣缸能夠在推進(jìn)氣缸的推動(dòng)下脫離線體上升，使采集終端與接表座在同一水平線上，有利益接線的進(jìn)行。頂升板支撐頂升機(jī)構(gòu)向上運(yùn)動(dòng)，使采集終端向上脫離線體或者向下在線體上運(yùn)行。輸送線直接將采集終端輸送到檢定測試單元或其它試驗(yàn)專機(jī)單元進(jìn)行檢測。接表座能夠?qū)Σ杉K端自動(dòng)進(jìn)行接線和拆線工作。

圖1 采集終端對接裝置示意圖

3 實(shí)現(xiàn)方法

所設(shè)計(jì)的采集終端自動(dòng)化接線、拆線系統(tǒng)可以在線體中并行多個(gè)設(shè)計(jì)，接線、拆線動(dòng)作要保證每個(gè)插針的正確接、拆，這對精密的定位操作要求很嚴(yán)格。基于效率與可靠性的考慮，設(shè)計(jì)采用PLC控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)接線、拆線的電氣控制。其工作過程如下：

當(dāng)采集終端被放置到表托上后，表托固定采集終端位置，控制中心收到采集終端到位信號(hào)時(shí)，線體上的感應(yīng)單元感應(yīng)采集終端的到位信息，擋停裝置使采集終端在線體上停止運(yùn)行，頂升氣缸使采集終端脫離線體，使采集終端和接表座在同意水平面，便于接線、拆線的進(jìn)行，推動(dòng)氣缸開始工作，采集終端接線端子在推動(dòng)氣缸的作用下，使接表座內(nèi)設(shè)置的測試探針組將深入待檢采集終端接線端子孔組內(nèi)，采集終端開始?jí)航泳€，其接線端子，電壓端子、電流端子、外置開關(guān)、輔助端子（校驗(yàn)脈沖、多功能脈沖、485通信口）分別與掛表座接口相壓接，所有的采集終端接線端子被壓，不內(nèi)縮，且接線端子受壓穩(wěn)定、均勻、可靠。接拆線單元自動(dòng)完成接線后，檢測裝置對采集終端各參數(shù)進(jìn)行檢測，由功耗檢測單元自動(dòng)完成采集終端功耗檢測等其它測試指標(biāo)，并將檢測結(jié)果上傳至生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)數(shù)據(jù)庫。

圖2硬件組件示意圖

4 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)及結(jié)果分析

實(shí)際聯(lián)調(diào)時(shí)，主要對接線、拆線的可靠性、準(zhǔn)確度、效率進(jìn)行了測試和實(shí)驗(yàn)，觀察待檢采集終端和接表座內(nèi)設(shè)置的測試探針組能夠準(zhǔn)確對接，觀察硬件溫升以及電壓、電流端子動(dòng)作壓力情況。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，每個(gè)表位采集終端所有接線柱一次性接線成功率不小于99.8%，其中電流接線柱100A電流10分鐘，溫升不大于35℃。每只終端的電流、電壓端子動(dòng)作壓力小于等于50N，每只終端的輔助端子動(dòng)作壓力小于等于10N；針對有交采功能的終端，每相電流回路均設(shè)置接觸式測溫儀，溫度檢測元件的絕對誤差不大于±1℃，測溫范圍20℃～100℃。自動(dòng)檢定的核心技術(shù)是自動(dòng)接線，對于放置在托盤上平面運(yùn)輸?shù)谋碛?jì)，輸送到檢定測試線工位后，自動(dòng)定位和接線系統(tǒng)能夠自動(dòng)將托盤和表計(jì)定位、卡緊、接入測試信號(hào)線，這一系列工作均是自動(dòng)完成的，無需人工干預(yù)。同比傳統(tǒng)的接線模式成功率高，自動(dòng)化程度高，無需人工干預(yù)，勞動(dòng)強(qiáng)度低，大大節(jié)省了人力成本，提高了生產(chǎn)效率。

5 結(jié)語

本文基于采集終端自動(dòng)化檢定的市場需求，采用機(jī)電一體化控制技術(shù)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)采集終端自動(dòng)化接線、拆線過程。在PLC系統(tǒng)的控制下實(shí)現(xiàn)頂升結(jié)構(gòu)的自動(dòng)上升與下降，系統(tǒng)自動(dòng)快速實(shí)現(xiàn)采集終端接線端子的自動(dòng)接線與拆線。根據(jù)不同的工位需求使智能采集終端滿足不同工位需求的自動(dòng)接線與拆線工作。具有自動(dòng)化程度高、定位準(zhǔn)確、誤接率低的特點(diǎn)，接線成功率高于99.8%。自動(dòng)化程度高，大大提高了檢定效率。

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