電能表采集終端自動接駁系統的研究應用

摘 要：針對目前計量檢定機構電能表出入庫管理人工環節多，效率低下的實際情況，在智能倉儲系統建設基礎上，本文創新了提出一種電能表采集終端上下料自動接駁系統，全面實現檢定與倉儲接駁過程智能化、自動化和信息化。系統采用模塊化設計，主要有上下料單元，傳輸裝置、表計識別和信息綁定等功能單元組成。通過關鍵技術的研究與開發，由傳輸裝置將個功能模塊緊密集成，通過計算機程序，控制自動化設備和電能表檢定出入庫信息管理，形成智能化檢定接駁系統。系統的研究應用，徹底改變了傳統檢定模式下大量機械式，重復性的人工作業方式，提升工作效率，降低勞動強度，提高工作質量。

關鍵詞：電能表；智能倉儲；接駁；模塊設計；檢定

1 接駁系統設計說明

1.1 系統概述

本系統由：周轉箱輸送線、拆垛機、疊垛機、RFID射頻門、PLC控制系統、觸摸屏操作界面等組成。本系統完成如下功能：周轉箱輸送線與立庫的接駁，待檢周轉箱緩存，周轉箱拆垛，RFID射頻掃描、表計核對，檢定完成的表計通過RFID射頻門讀取、綁定，周轉箱疊垛緩存，允許檢測軟件通過TCP/IP接口控制本系統進行出入庫、拆疊垛、RFID掃描綁定等操作[1]。

1.2 總體設計簡介

1.2.1 設計重點

基于本方案的設計宗旨，本方案的設計重點為：

在設計過程中借鑒成熟技術和工藝，確保設備的穩定可靠運行。

合理布局，區域劃分明確，占地面積小，便于擴展。

拆垛機、疊垛機實現周轉箱自動拆疊垛。

采用TCP/IP的通訊連接方式+PLC觸摸屏的手動模式，操作簡便，使用性強。

RFID射頻門群讀，工作效率高，可靠性好。

1.2.2 總體結構說明

依據設計要求，本方案設計的采集終端輸入輸出系統，主要由周轉箱出入庫及拆疊垛處理區，RFID掃描處理區組成。周轉箱出庫及拆疊垛處理區主要是完成出入庫周轉箱出入庫，拆疊垛，緩存等功能；RFID掃描區主要是完成待檢表計的條碼掃描，信息采集，信息識別綁定等功能[2]。

其系統框架圖如1圖所示。

1.3 使用條件

●供電電源：≥5kVA 380VAC/50Hz；●環境溫度：5℃～40℃；●相對濕度：30%～75%；●海拔高度：<4000m；●空氣潔凈度：30萬級；●場地最小面積：15m（L）×3m（D）×3m（H）；●使用地點不允許有爆炸危險的介質，周圍介質中不應含有腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體及導電介質，不允許充滿水蒸氣及有嚴重的霉菌存在。

2 輸入輸出系統設計說明

2.1 輸入輸出系統組成及功能介紹

2.1.1 周轉箱出入庫及拆疊垛處理區

周轉箱出入庫及拆疊垛處理區包括周轉箱與立庫接駁工位，出庫周轉箱垛緩存工位，入庫周轉箱垛緩存工位，拆垛機，疊垛機，周轉箱緩存工位。①周轉箱與立庫接口工位：實現待測/已測表計周轉箱與立體庫之間的輸送。控制系統通過接收立庫的出入庫信息，完成對出入庫周轉箱進行輸送。②出庫周轉箱垛緩存工位：完成待測表計周轉箱拆垛之前的緩存。③入庫周轉箱垛緩存工位：完成已測表計周轉箱疊垛后，入庫之前的緩存。④拆垛機：完成待測表計周轉箱垛的拆垛工作。⑤疊垛機：完成已測表計周轉箱垛的疊垛工作。⑥周轉箱緩存工位：主要是完成周轉箱拆垛后，或疊垛前的單箱周轉箱的緩存。

2.1.2 RFID掃描處理區

RFID掃描處理區包括RFID射頻門，主控機。①RFID射頻門：主要是完成周轉箱及待檢表計的條碼掃描，信息采集，信息識別綁定等功能。②主控機：通過主控機的觸摸屏對待檢周轉箱的拆疊垛及RFID掃描動作進行手動操作。

2.2 輸入輸出系統工作流程介紹

2.2.1 周轉箱的出庫及掃描流程及說明

圖2 周轉箱出庫及掃描流程圖

簡要說明：周轉箱出庫及掃描工作流程包括以下幾部分：（1）立庫發出出庫信息，周轉箱輸送至出庫接駁工位。立庫發出待檢周轉箱垛的出庫信息，并將周轉箱垛輸送至出庫接口工位。（2）啟動輸送線。PLC控制系統接收到立庫發出的消息后，啟動輸送線，將周轉箱垛輸送至出庫周轉箱的緩存工位，等待拆垛。（3）拆垛。手動操作主控機觸摸屏畫面，完成待檢周轉箱的拆垛。（4）信息采集。輸送線將拆完垛的周轉箱輸送至RFID射頻門處，進行RFID群讀，一次將周轉箱及箱內所有表計的RFID信息發送到檢測主機。（5）信息比對及處理。檢測主機可根據射頻門采集到的信息，進行檢查，如信息相符，通知輸送線將周轉箱輸送至待檢工位接口，等待人工搬運；如信息不符，則將不符信息反饋給PLC控制系統，PLC控制系統控制輸送線反轉，將周轉箱再送入RFID射頻門進行信息采集比對，信息比對相符后，將周轉箱輸送至待檢接口工位，若重復三次信息采集比對，信息仍不相符，則系統報警，通知人工干涉。（6）表計待檢。人工將輸送至待檢接口工位的周轉箱運走，完成終端采集待檢工作。

2.2.2 周轉箱的入庫及掃描流程及說明

周轉箱出庫及掃描的流程圖如圖3所示。

圖3 周轉箱出庫及掃描流程圖

簡要說明：周轉箱入庫及掃描工作流程包括以下幾部分：（1）周轉箱送至待檢接口工位，發出入庫信號。人工將待檢完成的周轉箱放置于待檢接口工位，并由PLC控制系統發出入庫信號。（2）啟動輸送線。接收到入庫信號后，輸送線啟動，并將周轉箱輸送至RFID射頻門處。（3）信息采集。通過RFID射頻門對周轉箱完成信息掃描采集及信息綁定。（4）信息比對及處理。檢測系統會根據射頻門采集到的信息，進行檢查，如信息相符，則輸送線將周轉箱輸送至疊垛機處；如信息不符，則檢測系統會將不符信號反饋給PLC控制系統，PLC控制系統控制輸送線返轉，將周轉箱再才送入RFID射頻門進行信息采集比對，信息比對相符后，將周轉箱輸送至疊垛機處，若重復三次信息采集比對，信息仍不相符，則系統報警，通知人工干涉。（5）疊垛。手動操作主控機觸摸屏畫面，完成已檢周轉箱的疊垛。（6）周轉箱回庫。輸送線將待檢完成的周轉箱輸送至入庫接口工位，接收到立庫的回庫信號后，完成周轉箱回庫。

3 控制系統功能說明

本方案設計的控制系統是基于西門子的PLC控制系統，主要包括兩個部分，一部分是觸摸屏手動控制系統，另一部分是TCP/IP遠程控制系統。控制系統拓撲圖如圖4所示。

圖4 控制系統拓撲圖

3.1 觸摸屏手動控制系統

用戶可通過觸摸屏實現系統的手工操作，具有系統工作狀態顯示、屏幕按鈕顯示、異常報警等功能。其主要功能如下：輸送線分段單獨啟停控制；拆疊垛機單步手工控制；RFID手動控制復檢；輸送線、拆疊垛機狀態顯示；異常或故障報警。

3.2 TCP/IP遠程控制系統

TCP/IP遠程控制系統主要是通過TCP/IP通訊協議實現與檢測主機的信息交換，實現PLC控制系統與檢測主機的信息交互。

其主要功能如下：上傳輸送線啟停狀態、拆疊垛機工作狀態；上傳RFID射頻掃描結果；接收檢測主機下達的各種指令：出庫、入庫、拆垛、疊垛、RFID復檢等。

4 結束語

該系統利用信息自動化完成人工檢定、智能倉儲立體庫和生產調度平臺智能表數據實時交互，實現了檢定實驗室與智能立體倉庫接駁單元的無縫銜接。系統的投運將將大幅提高采集終端檢測效率，為用電采集大規模建設和穩定可靠運行提供堅實的保障。

參考文獻

[1]付中元，田治禮.基于PLC的流水線模擬控制系統的應用設計[J].科學技術與工程，2008，12.

[2]張燕，黃金娟.電能表智能化檢定流水線系統的研究與應用[J].電測與儀表，2009，12.

作者簡介：趙軼彥（1979，1-），男，山西省電力公司計量中心，碩士研究生。