吉林省单相智能电能表自动化检定系统应用分析.pdf

2 0 1 6年 4月 第 4 4卷 第 2期( 总第 2 4 3期) 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c Po we r Ap r 2 01 6 Vo 1 4 4 No 2 ( S e r No 2 4 3 ) 吉林省单相智能电能表 自动化 检定系统应用分析 App l i c a t i o n An a l y s i s o f t he Si ng l e Pha s e S ma r t M e t e r Au t o ma t i c Ve r i f i c a t i o n S y s t e m o f J i l i n P r o v i n c e 李 同 ， 王 永 ， 张洪明 ， 孔 凡强 ， 于 旭 ( 1 国网吉林省电力有限公 司电力科学研究院， 长春 1 3 0 0 2 1 ； 2 吉林 电力股份有限公 司， 长春 1 3 0 0 2 2 ) 摘 要 ： 介绍 了吉林省单相智能 电能表 自动化检定 系统的软、 硬件 主要结构及工作流程 ， 并针对 系统在实 际应 用中 的常见故 障如电能表资产信 息下载失败、 绑定失败 、 机器人 自动封印失败进行 了分析 ， 针对运行时暴露 的系统设计 不足 与缺 陷， 提 出了增加误差检定单元缓存托 盘、 增加分拆单 元的缓存空间 、 增加 视频检测单元 的工艺检测等 改进 措施 ， 取得 了较好 的效果 。 关键词 ： 智能 电能表 ； 自动化检定 ； 故 障排 除 Ab s t r a c t ： Th e p a p e r i n t r o d u c e d t h e s t r u c t u r e o f s o f t wa r e a n d h a r d wa r e o f J i l i n Pr o v i n c e s i n g l e p h a s e s ma r t me t e r a ut oma t i c ve r i f i c a t i o n s y s t e m a nd i t s wo r k f l owAna l yz e t he c o m mo n f au l t s i n pr a c t i c a l a pp l i c a t i ons， s u c h a s wa t t h o u r me t e r a s s e t i n f o r ma t i o n d o wn l o a d f a i l e d， b i n d f a i l u r e， r o b o t a u t o ma t i c s e a l f a i l u r e Ai mi n g a t t h e s hor t c o mi ng s a nd de f e c t s of t he s y s t e m de s i g n i n o pe r at i on，p r op o s e d s ome i mpr ov e me nt me a s ur e s，s uc h a s a dd e d e r r o r v e r i f i c a t i o n u n i t b u f f e r t r a y，i n c r e a s e d t h e c a c h e s p a c e o f t h e p a r t i t i o n u n i t ，i n c r e a s e d v i d e o d e t e c t i o n u n i t ， a nd a c h i e v e d g oo d r es ul t s Ke y wor ds： s ma r t me t e r；a ut oma t i c ve r i f i c a t i on；f a i l ur e r e c o ve r y 中图分类号 ： T M9 3 3 4 文献标 志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 9 5 3 0 6 ( 2 0 1 6 ) 0 2 = 0 0 4 6 0 3 随着 用 电信息 采集 系统 以及 智能 用 电服务体 系 的快 速建设 实 施 ， 国家 电 网公 司 提 出了智 能化 、 自动 化 、 标 准化 的 电能计 量技 术发 展方 向 ， 依 此 推进 了建 设集约高效 的省级计量 中心 。省级计量 中心通过发 展 和应 用 自动 化 检定 系 统 ， 消 除 了人 员 和 环境 因素 引起的检定质量差异， 提高了计量管理水平 ， 满足了 国家电网公 司“ 集约化发展 ， 精益化管理” 的发展需 求l l 。国网吉林省电力有限公司计量 中心建设的单 相 电能表 自动化检定 系统包括 2条单层结构的相互 独 立 检定 流 水 线 ， 与计 量 生 产 调度 平 台及智 能 仓 储 系统协 同工作 ， 每条检定线设 计检定 能力为 7 5 1 0 只 a 。由于 自动化检定系统发展时间较短， 技术 还不够成熟 ， 在检定工作 中出现了一些问题 ， 需调试 和优化完善 ， 下面对此做一分析并提出处理措施 。 1 单相 电能表 自动化检定系统组成 收稿 日期 ： 2 0 1 5 - 1 1 0 3 作者简介： 李 同( 1 9 8 6 ) ， 勇， 博士， 从事智能电能表检定工作。 46、 1 1 检定 系统 的软 件组成 检 定 系 统 软件 由检定 输 送管 理 软 件 、 检 定 控 制 软件、 检定系统总控软件组成 。其 中， 检定输送管 理 软 件通 过 内部 通 信接 口与 P I C( 可 编程 控 制 器 ) 的通信实现对线体输送系统 中挡停 、 移载机、 拆堆垛 机等功能单元机械动作的监控及控制 ； 检定控制软 件 负责执行 电能表检定程序 ， 监测待测 电能表 的各 项参数 ， 检定完成后对 电能表进行密钥下装 ； 检定系 统 总控软件主要进行任务控制和数据管理 ， 监测检 定系统的运行状态， 针对异常发出警告 ， 通过外部通 信接 口与生产调度平台将结论数据上传。检定系统 软 件结 构见 图 1 。 1 2 检定 系统 的硬 件组成 检定系统的硬件部分属于模块化设计 ， 单套检 定 系统 的核 心 部件 主 要 由物 料输 送 模 块 、 自动上 下 料模块、 自动检测模块 、 检定后处理模块、 辅助控制 2 0 1 6年 4月 第 4 4卷 第 2期( 总第 2 4 3期) 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c P o we r Ap r 2 01 6 Vo 1 4 4 No 2 ( S e r No 2 4 3 ) S G1 8 6营销系统 l 外 部 通 信 接 生产调度平台 f 外 部 通 肓 接口 f 外 部 通 信 拱 检定输送管理软件 检定控制软件 输送 耐压 上下料 接拆线 误差 图像识别 多功能 封印 电磁兼容 贴标 装箱 费控 I f P L C控制 软件 l 内 部 遭 言 接 口 内 部 通 信 接 【 检 定 系 统 总 控 软 件 I 图 1检 定 系统 软 件 结构 模块组成 。基于作业性质和处理顺序设计l_ 3 ， 整套 检定系统为模块化分割 ， 其优点是 ： 检定任务被分解 后在多单元中并行工作 ， 提高了工作效率； 将多项检 定功能分解成多个模块 ， 降低了检定硬件系统 的集 成度 ， 节约成本 ； 可根据每个单元实际需求分配空间 与节拍 ， 提高 了硬件资源的利用效率 ； 模块 之间独 立 ， 可降低某一模块故障产生的连带影响， 提高系统 运行 的可 靠性 。系 统模块 见 表 1 。 表 1 检定 系统硬件模块 2 自动化检定系统 的工作流程 检定系统的工作流程 ： 由生产调度平台下达检 定任务后 ， 自动仓储系统会依指令将成垛待检电能 表 送 至检 定 系统 的物料 输 送 人 口， 通 过 自动上 料 模 块后空周转箱进入缓存 区等待下料 ； 待检表随托盘 进入检定区 ， 进行耐压 、 外观、 多功能试验等检定程 序 ； 根据检定结论在检定区末端被分拣 ， 不合格表被 输送至异常下料 口， 完成不合格表装箱码垛 ， 合格表 经过封印、 贴标后进行合格表装箱码垛 ； 最后 ， 合格 与不合格的电能表将依次返 回仓储系统 ， 并将检定 数据上传至生产调度平台 。检定系统 的工作流程 见 图 2 。 检 定 控 制 中 心 - -一 l临 时 数 据 库 f 等 待 待 检 表 送 入 H成 垛 周 转 箱 输 送 H 拆 垛 I I空箱送入合格表 I 下 料 位 等 待 装 箱r _ 恒 满 箱 码 垛L I 空 箱 送 人 不 合 格 表 送 出 I - 1 下 料 位 等 待 装 箱 I t 合 格 表 I 不 合 格 表 电 能 表 自动下料 l 自动下料 装入托盘 贴 标 l 电 能 表 f 信息识别 铝 封 l I t 下 装 密 钥l 掀 盖 ，开启 f 、 一 ， 编程开关 预 置 参 数 I一哆 一 Y T 插 卡 ， 预 置 参 数 N LCD 显示检测 l 自动检定：误差、起动、 1潜动、 甄孽验、H 计 、 厂 1 、 I I 时误差 、费控试验 图 2 检定 系统 工作流程 3 自动化检定 系统故 障分析及处理措施 a 电能表资产信息下载失败。成垛 的电能表由 4 7 2 0 1 6年 4月 第 4 4卷 第 2期 ( 总 第 2 4 3期 ) Ap r 2 01 6 Vo 1 4 4 No 2 ( S e r No 2 4 3 ) 仓储系统进入上料传输线后会由条码识别器读取资 产信息， 经过与临时数据库 比对验证后放行 ， 完成资 产信息下载。 资产信息下载失败时传输线会暂停 ， 通 常是临时数据库中没有及时获取来 自平台的资产信 息， 导致资产信息验证失败 ， 此时需人工核对资产信 息 ， 并 将 正确数 据 写入 临时 数据库 ， 再 次验 证后 即可 通过 。 b 绑定失败 。绑定即通过条码识别器及射频识 别器将待检电能表与托盘进行位置绑定。绑定失败 时绑定单元会暂停工作 ， 通 常是射频识别器在分次 读取 电子标签时读到了相邻位置的标签 ， 或读取信 息在 后 台验证 时 超过 了等 待时 限 第 一种 情 况需要 将 射频 识 别器 的方 向 重新 对 准 ， 将 射频 能 量 聚 焦在 有限的范 围内； 第二种情况只需将托盘重新送人绑 定单元 ， 再次与服务器通信验证即可 。 C 自动 封 印机器 人封 印失 败 。 自动封 印机 器人 通 过真 空 负压 由振 动 盘 吸拾 卡 扣 式封 印 ， 移 至 电 能 表螺 丝 位下压 完 成封 印过 程 。封印 失败 时机 器人 卡 在 出错 位置 ， 一般 是 电能表 螺丝 加装 不垂 直 ， 导致机 器人 下压 时 遇阻 力卡住 ， 或 是封 印表 面有 瑕疵 ， 导致 真空吸附失败 。第一种情况属于电能表装配工艺不 良， 应直接做不合格归类处理 ； 第二种情况需要人工 剔 除问题 封 印 。 d 下料射频门放行失败。满箱电能表经过下料 射频 门时被射频识别器扫描 ， 进行电能表信息与箱 信息绑定 。一般是下料射频识别器扫描到的表信息 与箱 中表信息对应不上 ， 识别 出的表多于或少于箱 中实际数量。多于实际数量是由于射频仓门关闭不 严导致屏蔽效果不 良， 射频识别器会读取到附近传 输线上的电能表信 息， 关好仓 门后重新扫描可以解 决 ； 少于实际数量是 由于射频识别器在等待时限内 没有读到所有电能表 的电子标签 ， 尝试重新扫描几 次 可 以解决 。 4 自动化检定系统 的改进措施 4 1 增加 误差 检定 单元 缓存 托盘 目前 的传输线 上用来承载 电能表 的托盘为 7 0 个 ， 在所有误差检定 单元都满仓 的条件下 ， 余有 1 0 个托盘作为缓存 ， 即某一误差 检定单元恰好完成试 验 出仓 后 ， 传 输 线上有 1 0个托 盘 的待检 电能 表可 以 立即人仓开始试验。实际运行 中常见 2个误差单元 排队出仓 的情况 ， 此时误差检定单元需要 空仓等待 4 8 额外的电能表由上料位运转至缓存位 ， 设等待时间 为 ， 用 t 表示第一个托盘达到缓存位 的时间， 依 此类推， 则 。 表示第 1 0个托盘达到缓存位的时间， 有 7 一t l + 2 + t 3 + t 4 + f 5 +t 6 +t 7 +t 8 +t 9 +t l o ( 1 ) 其 中 ： f t x + 2 + 3 - t 4 一 a + “+ c + d I t s + 6 + 7 + t 8 ：t a +t 。 ( 2 ) I 【 9+ 1 o t a + t 式 中 ： t 为 上料 机 器人 将 表 拾 取 到托 盘 中所需 时 间 9 s ； 为托 盘 由上 料位 移 至耐压 仓所 需 时 间 6 5 S ； t 为 耐压 仓 上 满表 所 需 时 间 9 9 S ； t a 为 耐 压 试验 时 间 8 0 S ； t 为耐压仓清仓后再次上满表的时间 1 0 S 。 带入参数值计算后可得 T一4 3 3 S ， 一个检定流 程耗时 5 0 4 3 S ， 即在上述条件下多等待一仓表会多 耗费 8 6 的时间。 针对这种缓存不足的问题 ， 重新 订制 了 1 0个托 盘， 于 2 0 1 5年 9月 1 5日加入传输 线 ， 运行至 9月 2 6日后统计平均 日检定量 ， 发现加 入缓存托盘前 的平均检定量为 1 6 5 9 8只 d ， 加入缓 存 托 盘后 平 均 检定 量 提 高 至 1 8 4 9 1只 d ， 增 幅 1 0 2 9 6 。 下一步需要精确计算传输线上的节拍及空 间余量， 结合误差检定单元的出仓规律 ， 优化缓存数 量 ， 进一步提高传输线的利用效率。 4 2 其 他单 元改 造方案 a 增加分拣单元缓存空间。当有多于一个误差 检定单元完成试验 出仓时， 托盘会在分拣单元前排 队， 占用传输线上大部分空间， 误差检定单元在传输 线恢复畅通之前无法进表开始下一轮试验 ， 处于空 闲状态 。 为 了避 免这 部分 时 间的浪 费 ， 可利 用分 拣单 元之前的插卡测试单元 ， 插卡测试单元及传输线体 只用于带有插卡功能 的智能 电表 ， 非插卡 电能表默 认绕过该区域 ， 通过修改 P L C控制程序令所有电能 表都途经该单元线体 ， 再由总控软件按需进行测试， 预计能 开辟 出多 于 2 0个 托盘 的缓 存 空间 。 b 增加视频检测单元 的工艺检测。针对智能电 能 表 螺丝 装 配不 达 标 导致 铅 封 机器 人 故 障 的 问题 ， 可在视频检测单元增加制作合适的比对模板以及研 发稳定的图像识别算法 。该功能可以通过视频检测 将工 艺不达 标 的智能 电表识别 出来 ， 标记 为不合 格 表 。 C 铅封 单元 增加 不 良封 印剔 除功 能 。针对 卡扣 式 铅 封 品质 问题 导 致 铅封 机 器 人死 机 的 问题 ， 应 增 加 不 良封 印剔 除功 能 。 首先 需 要在 铅 封机 器 人 吸取 ( 下转第 5 1页) 2 0 1 6年 4月 第 4 4卷 第 2期 ( 总第 2 4 3期 ) Apr 20 1 6 Vo J 4 4 No 2 ( S e t No 2 4 3 ) 高压加热器 低压加热器 凝结水精处理 图 2直 接 空冷 机 组冷 端 优 化 系 统 流 程 蝶阀 ， 膨胀节用以吸收管道的横向和轴 向等位移 ； 电 下 ， 机组负荷在 3 9 0 Mw 以上， 环境温度在 2 8 lC以 动蝶阀在夏季机组运行背压高时， 打开 阀门使一部 上时， 运行背压 降幅在 7 k P a以上； 在夏 季高温时 分蒸汽流至凝汽器进行冷却， 缓解直接空冷散热器 段 ， 避免 了因天气原因( 突发大风) 导致直接空冷机 的压力 ， 达到降低背压的 目的。 春、 秋、 冬季机组运行 组运行背压骤升造成 的跳闸， 消除了机组跳闸给 电 背压较低时 ， 关闭阀门， 仅直接空冷运行 ， 达到节水 网带来 的扰动 ， 提高了电网的可靠性。 降低背压可以 节能 目的。 使凝结水温度降低 ， 凝结水精处理系统可以全天投 5 优化效果 白城发 电公 司冷端 系统优化后取得 了 良好 效 果 ， 降低了机组运行背压， 保证 了机组夏季满发 ， 降 低了机组供电煤耗 ， 提高了机组经济性。 直接空冷机 组冷端优化蒸发式凝汽器系统投运后 ， 机组运行背 压下降效果明显 ， 尤其是在 中高负荷 、 高环境 温度 ( 上接 第 4 8页) 铅封 时进 行 吸附真 空度 检测 ， 辅 以延时判 断 ， 即在 预 设 时间 内真空度达不到要求 ， 可认为封 印表面平整 度有问题 ， 改进振动盘轨道的机械结构及传感模块 ， 使其可以由机器人获取信号将该封印剔