三相電能表檢定自動(dòng)流水線(xiàn)貼標(biāo)單元優(yōu)化

崔 麗，房乃國(guó)，趙翠翠，張維國(guó)，馬曉云

（國(guó)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(zhǎng)期以來(lái)，在三相電能表檢定自動(dòng)化流水線(xiàn)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(wèn)題。需要采用傳統(tǒng)的人工方式對(duì)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(yíng)成本增加，且存在人工檢測(cè)等不確定性因素，一旦漏貼電能表流入市場(chǎng)，必將造成經(jīng)濟(jì)損失。

研究一種適用于自動(dòng)化流水線(xiàn)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(cuò)貼合格證的情況發(fā)生，提高檢定工作效率和計(jì)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(dòng)化流水線(xiàn)中，檢驗(yàn)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(shí)要保證每一塊電能表都貼上合格證。合格證標(biāo)明編號(hào)、檢定機(jī)構(gòu)名稱(chēng)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(dòng)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(dòng)作，則判斷貼標(biāo)作業(yè)完成，線(xiàn)體放行托盤(pán)，電能表進(jìn)入下一個(gè)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(shí)際工作中經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)該操作無(wú)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(shí)會(huì)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(shí)就需要增加一道人工復(fù)檢環(huán)節(jié)，對(duì)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(kāi)關(guān)

2.1.1 光電開(kāi)關(guān)工作原理

光電開(kāi)關(guān) （光電傳感器）是光電接近開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，從而檢測(cè)物體有無(wú)的。所有能反射光線(xiàn)的物體均可被檢測(cè)，光電開(kāi)關(guān)的工作原理如圖1所示。光電開(kāi)關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收到的光線(xiàn)的強(qiáng)弱或有無(wú)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。光電開(kāi)關(guān)的檢測(cè)分類(lèi)方式有5種，優(yōu)化方案中選用的是漫反射式光電開(kāi)關(guān)［1］。漫反射式光電開(kāi)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(cè)物體經(jīng)過(guò)時(shí)，將光電開(kāi)關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線(xiàn)反射到接收器，于是光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了開(kāi)關(guān)信號(hào)。當(dāng)被檢測(cè)物體的表面光亮或其反光率極高時(shí)，漫反射式光電開(kāi)關(guān)是首選的檢測(cè)模式。

圖1 光電開(kāi)關(guān)的工作原理

2.1.2 光電開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)

檢測(cè)距離長(zhǎng)。光電開(kāi)關(guān)屬于無(wú)接觸測(cè)量傳感器，其檢測(cè)距離范圍比較寬，在計(jì)數(shù)、測(cè)距和行程控制等許多測(cè)控系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

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

響應(yīng)時(shí)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(shí)間，響應(yīng)時(shí)間非常短。

分辨率高。能通過(guò)高級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)使投光光束集中在小光點(diǎn)，或通過(guò)構(gòu)成特殊的受光光學(xué)系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)高分辨率。也可進(jìn)行微小物體的檢測(cè)和高精度的位置檢測(cè)。

可實(shí)現(xiàn)非接觸的檢測(cè)。無(wú)需機(jī)械性地接觸檢測(cè)物體實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，因此不會(huì)對(duì)檢測(cè)物體和傳感器造成損傷。繼而傳感器能長(zhǎng)期使用。

便于調(diào)整。在投射可視光的類(lèi)型中，投光光束是眼睛可見(jiàn)的，便于對(duì)檢測(cè)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(kāi)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(xiàn)投射到電能表位置、光電的強(qiáng)弱等因素調(diào)節(jié)光電開(kāi)關(guān)靈敏度。

光電開(kāi)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(kāi)關(guān)由光電支架固定，光電開(kāi)關(guān)架在貼標(biāo)機(jī)的傾斜度以45°為宜，紅外線(xiàn)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(pán)進(jìn)入貼標(biāo)單元。托盤(pán)經(jīng)擋停定位后，卡在射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification,RFID）讀寫(xiě)頭上方，RFID讀寫(xiě)頭讀取托盤(pán)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(dòng)推拉桿將印有信息的合格證貼在電能表上。同時(shí)，光電開(kāi)關(guān)也可做出載表托盤(pán)是否載有電能表的判斷。

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

RFID讀寫(xiě)頭能準(zhǔn)確讀取表內(nèi)信息，通過(guò)可編程控制器（PLC）將表信息印在合格證正面（表號(hào)、時(shí)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(dòng)化流水線(xiàn)檢定中，檢驗(yàn)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(shí)在貼標(biāo)機(jī)處加裝一光電開(kāi)關(guān)（靈敏度可調(diào)節(jié)），使之連接在 PLC信號(hào)模塊輸入點(diǎn)［4］。作業(yè)時(shí)，當(dāng)載表托盤(pán)到達(dá)貼標(biāo)單元后，擋停卡住托盤(pán)，RFID讀寫(xiě)頭讀取表內(nèi)信息，光電開(kāi)關(guān)感應(yīng)到電能表頂部反射光線(xiàn)形成內(nèi)部回路后發(fā)出黃光，通過(guò)信號(hào)線(xiàn)向PLC信號(hào)模塊傳輸有表信號(hào)。貼標(biāo)機(jī)進(jìn)行貼標(biāo)作業(yè)時(shí)，根據(jù)靈敏度，光電開(kāi)關(guān)感應(yīng)到的電能表頂部（合格證張貼位置）反射光線(xiàn)的變化做出判斷。若貼標(biāo)正常，光電開(kāi)關(guān)感應(yīng)到反射光線(xiàn)有變化，向PLC信號(hào)模塊傳輸反射光線(xiàn)變化的信號(hào)，由PLC控制線(xiàn)體放行托盤(pán)，電能表進(jìn)入下一個(gè)工作環(huán)節(jié)；若貼標(biāo)異常（合格證張貼位置不正確或無(wú)合格證打出），光電開(kāi)關(guān)向PLC信號(hào)模塊傳輸感應(yīng)不到反射光線(xiàn)變化的信號(hào)，PLC控制線(xiàn)體不放行托盤(pán)，線(xiàn)體信號(hào)燈報(bào)警提示貼標(biāo)異常，需要人工處理［5］。在整條流水線(xiàn)中，光電開(kāi)關(guān)作為動(dòng)力源，方便了取材。光電開(kāi)關(guān)設(shè)置在自動(dòng)化流水線(xiàn)的位置如圖2所示，此位置是經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)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(kāi)關(guān)在自動(dòng)化流水線(xiàn)的位置

3 貼標(biāo)單元優(yōu)化效果

通過(guò)光電開(kāi)關(guān)本身特質(zhì)，該設(shè)備設(shè)計(jì)小巧，占用空間小，無(wú)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(guò)對(duì)光電開(kāi)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(yíng)成本，保證了檢定流程的準(zhǔn)確性、高效性及連續(xù)性。

通過(guò)對(duì)光電開(kāi)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(duì)電能表外殼及內(nèi)部電子元件都是無(wú)損傷處理。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)三相電能表自動(dòng)化流水線(xiàn)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(diǎn)，通過(guò)在自動(dòng)化流水線(xiàn)上加裝光電開(kāi)關(guān)設(shè)備，得以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(guò)實(shí)踐證明，改進(jìn)后的自動(dòng)化流水線(xiàn)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(dòng)化流水線(xiàn)的流暢性。該方案簡(jiǎn)單有效，降低復(fù)雜程度，且易于在實(shí)踐中操作，對(duì)自動(dòng)化流水線(xiàn)三相電能表貼標(biāo)單元作業(yè)有著很好的使用價(jià)值。