生产线受电压扰动影响模拟系统及其模拟方法

摘要

本发明涉及一种生产线受电压扰动影响模拟系统及其模拟方法，控制终端发送电压暂降指令至供电装置，以及发送治理设备投入指令至不间断电源装置和动态电压恢复装置。供电装置控制传输至生产线控制装置的电压低于生产线控制装置的工作电压，波形监控装置实时监测供电装置输出的电压波形。不间断电源装置和动态电压恢复装置输送稳定的电压至生产线控制装置。生产线控制装置根据接收的电压不同控制对应显示屏显示相应波形和情景画面。通过对生产线遭受暂态电压扰动影响及对策进行演示，可提升用户对暂态电压扰动的认知度，便于理解生产线上的敏感用电设备，受电压扰动影响的机理及对策，提高生产线作业安全性。

说明书

技术领域

本发明涉及生产线控制技术领域，特别是涉及一种生产线受电压扰动影响模拟系统及其模拟方法。

背景技术

生产线指产品生产过程所经过的路线，从原料进入生产现场开始，经过加工、运送、装配、检验等一系列生产生产线活动所构成的路线，可以是汽车生产线、家用电器生产线等。

随着工业自动化技术的普及，汽车制造厂的生产线广泛应用智能的机械手臂、变频器、PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)、接触器等对电压扰动非常敏感的用电设备。由于雷击天气、暴力施工等难以避免的自然或外力原因导致的电压暂降或电压暂升等暂态电压扰动事件常常会影响生产线的正常作业，导致生产线作业安全性低。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种可提高生产线作业安全性的生产线受电压扰动影响模拟系统及其模拟方法。

一种生产线受电压扰动影响模拟系统，包括控制终端、供电装置、不间断电源装置、动态电压恢复装置、生产线控制装置、冲压屏、焊接屏、喷涂屏、组装屏和波形监控装置，所述控制终端连接所述供电装置、不间断电源装置和动态电压恢复装置，所述供电装置连接所述生产线控制装置、不间断电源装置和动态电压恢复装置；所述波形监控装置连接所述供电装置和生产线控制装置，所述生产线控制装置连接所述冲压屏、焊接屏、喷涂屏、组装屏、不间断电源装置和动态电压恢复装置，

所述控制终端用于发送电压暂降指令至所述供电装置，以及发送治理设备投入指令至所述不间断电源装置和动态电压恢复装置；所述供电装置用于接入市电并传输至所述生产线控制装置，以及在接收到所述电压暂降指令后控制传输至所述生产线控制装置的电压低于所述生产线控制装置的工作电压；

所述波形监控装置用于实时监测所述供电装置输出的电压波形；所述不间断电源装置用于在接收到所述治理设备投入指令后，接收所述供电装置传送的电压并输送稳定的电压至所述生产线控制装置；所述动态电压恢复装置用于在接收到所述治理设备投入指令后，接收所述供电装置传送的电压并输送稳定的电压至所述生产线控制装置；

所述生产线控制装置用于在所述供电装置传输的电压低于其工作电压时，分别控制所述冲压屏、焊接屏、喷涂屏和组装屏显示预设的电压暂降波形，以及对应的故障情景画面；还用于在接收到所述不间断电源装置和所述动态电压恢复装置输送的稳定的电压时，分别控制所述冲压屏、焊接屏、喷涂屏和组装屏显示预设的电压恒定波形，以及对应的正常情景画面。

一种生产线受电压扰动影响模拟系统的模拟方法，包括以下步骤：

控制终端发送电压暂降指令至供电装置，波形监控装置实时监测所述供电装置输出的电压波形；

所述供电装置接入市电并传输至生产线控制装置，以及在接收到所述电压暂降指令后控制传输至所述生产线控制装置的电压低于所述生产线控制装置的工作电压；

所述生产线控制装置在所述供电装置传输的电压低于其工作电压时，分别控制冲压屏、焊接屏、喷涂屏和组装屏显示预设的电压暂降波形，以及对应的故障情景画面；

所述控制终端发送治理设备投入指令至不间断电源装置和动态电压恢复装置；

所述不间断电源装置在接收到所述治理设备投入指令后，接收所述供电装置传送的电压并输送稳定的电压至所述生产线控制装置；

所述动态电压恢复装置在接收到所述治理设备投入指令后，接收所述供电装置传送的电压并输送稳定的电压至所述生产线控制装置；

所述生产线控制装置在接收到所述不间断电源装置和所述动态电压恢复装置输送的稳定的电压时，分别控制所述冲压屏、焊接屏、喷涂屏和组装屏显示预设的电压恒定波形，以及对应的正常情景画面。

上述生产线受电压扰动影响模拟系统及其模拟方法，控制终端发送电压暂降指令至供电装置，以及发送治理设备投入指令至不间断电源装置和动态电压恢复装置。供电装置接入市电并传输至生产线控制装置，以及在接收到电压暂降指令后控制传输至生产线控制装置的电压低于生产线控制装置的工作电压，波形监控装置实时监测供电装置输出的电压波形。不间断电源装置在接收到治理设备投入指令后，接收供电装置传送的电压并输送稳定的电压至生产线控制装置；动态电压恢复装置在接收到治理设备投入指令后，接收供电装置传送的电压并输送稳定的电压至生产线控制装置。生产线控制装置在供电装置传输的电压低于其工作电压时，分别控制冲压屏、焊接屏、喷涂屏和组装屏显示预设的电压暂降波形，以及对应的故障情景画面；在接收到不间断电源装置和动态电压恢复装置输送的稳定的电压时，分别控制冲压屏、焊接屏、喷涂屏和组装屏显示预设的电压恒定波形，以及对应的正常情景画面。通过对生产线遭受暂态电压扰动影响及对策进行演示，可提升用户对暂态电压扰动的认知度，便于理解生产线上的敏感用电设备，受电压扰动影响的机理及对策，提高生产线作业安全性。

附图说明

图1为一实施例中生产线受电压扰动影响模拟系统的结构图；

图2为一实施例中的电压恒定波形示意图；

图3为一实施例中的电压暂降波形示意图；

图4为一实施例中生产线受电压扰动影响模拟系统的模拟方法的流程图。

具体实施方式

一种生产线受电压扰动影响模拟系统，生产线具体可以是汽车生产线、家用电器生产线等，为便于理解，以下均以汽车生产线进行解释说明。如图1所示，生产线受电压扰动影响模拟系统包括控制终端110、供电装置120、波形监控装置130、不间断电源装置140、动态电压恢复装置150、生产线控制装置160、冲压屏172、焊接屏174、喷涂屏176和组装屏178。控制终端110连接供电装置120、不间断电源装置140和动态电压恢复装置150，供电装置120连接生产线控制装置160、不间断电源装置140和动态电压恢复装置150；波形监控装置130连接供电装置120和生产线控制装置160，生产线控制装置160连接冲压屏172、焊接屏174、喷涂屏176、组装屏178、不间断电源装置140和动态电压恢复装置150。

控制终端110用于发送电压暂降指令至供电装置120，以及发送治理设备投入指令至不间断电源装置140和动态电压恢复装置150。控制终端110具体可以是键盘、按钮或触控屏等设备。控制终端110发送电压暂降指令至供电装置120，用作控制模拟市电电压暂降状态。控制终端110发送治理设备投入指令至不间断电源装置140和动态电压恢复装置150，用作控制模拟治理设备投入状态。

在其中一个实施例中，控制终端110包括第一按键和第二按键，第一按键连接供电装置120，用于发送电压暂降指令至供电装置120；第二按键连接不间断电源装置140和动态电压恢复装置150，用于发送治理设备投入指令至不间断电源装置140和动态电压恢复装置150。

供电装置120用于接入市电并传输至生产线控制装置160，以及在接收到电压暂降指令后控制传输至生产线控制装置160的电压低于生产线控制装置160的工作电压。供电装置120在接收到电压暂降指令后进行电压暂降处理，使传传输至生产线控制装置160的电压低于生产线控制装置160的工作电压，模拟实际电梯工作中的电压暂降。供电装置120具体可包括LED(Light EmittingDiode，发光二极管)亮环，以标示为汽车生产线的供电电源。

波形监控装置130用于实时监测供电装置120输出的电压波形，本实施例中波形监控装置130具体可为示波器。波形监控装置130在控制终端110的第一按键未按下时显示幅值恒定的三相正弦电压波形，如图2所示；在第一按键按下时显示典型的电压暂降波形，如图3所示。

不间断电源装置140用于在接收到治理设备投入指令后，接收供电装置120传送的电压并输送稳定的电压至生产线控制装置160；动态电压恢复装置150用于在接收到治理设备投入指令后，接收供电装置120传送的电压并输送稳定的电压至生产线控制装置160。利用不间断电源装置140和动态电压恢复装置150输送稳定的电压，模拟治理设备，使生产线控制装置160可正常进行控制工作。稳定的电压是指幅值在允许范围内波动、且不低于不间断电源装置140的工作电压，具体波动范围可根据实际情况调整。

生产线控制装置160用于在供电装置120传输的电压低于其工作电压时，分别控制冲压屏172、焊接屏174、喷涂屏176和组装屏178显示预设的电压暂降波形，以及对应的故障情景画面；还用于在接收到不间断电源装置140和动态电压恢复装置150输送的稳定的电压时，分别控制冲压屏172、焊接屏174、喷涂屏176和组装屏178显示预设的电压恒定波形，以及对应的正常情景画面。生产线控制装置160可采用汽车生产线原有的控制装置，具体可包括PLC、接触器、伺服驱动器和变频器。生产线控制装置160在接收的电压不低于工作电压时，控制冲压屏172、焊接屏174、喷涂屏176和组装屏178显示正常情况对应的信息，在接收的电压低于工作电压时，控制冲压屏172、焊接屏174、喷涂屏176和组装屏178显示故障情况对应的信息。

具体地，冲压屏172为液晶显示屏，采用动画模拟汽车生产线冲压环节的工作情况，展示正常和故障两种情况。正常情况：屏幕显示幅值恒定的三相正弦电压波形，如图2所示，同时显示机械手臂搬运原材料到冲压车床的正确位置，冲压后形成合格的汽车配件。故障情况：屏幕显示典型的电压暂降波形，如图3所示，机械手臂搬运原材料到冲压车床的错误位置，冲压形成报废的汽车配件。

焊接屏174为液晶显示屏，采用动画模拟汽车生产线焊接环节的工作情况，展示正常和故障两种情况。正常情况：屏幕显示幅值恒定的三相正弦电压波形，如图2所示，同时显示机械手臂焊接位置正确，生成合格的汽车外壳配件；故障情况：屏幕显示典型的电压暂降波形，如图3所示，同时显示机械手臂焊接位置错误，汽车外壳配件被焊接出孔洞而报废。

喷涂屏176为液晶显示屏，采用动画模拟汽车生产线喷涂环节的工作情况，展示正常和故障两种情况。正常情况：屏幕显示幅值恒定的三相正弦电压波形:，如图2所示，同时显示机械手臂喷涂汽车均匀，生成合格的红色汽车外壳配件；故障情况：屏幕显示典型的电压暂降波形，如图3所示，机械手臂喷涂出错，被喷涂的汽车外壳配件喷涂不均匀而报废。

组装屏178为液晶显示屏，采用动画模拟汽车生产线组装环节的工作情况，展示正常和故障两种情况。正常情况：屏幕显示幅值恒定的三相正弦电压波形:，如图2所示，同时显示机械手臂将汽车配件组装到正确的位置，生成合格的汽车外壳；故障情况：屏幕显示典型的电压暂降波形，如图3所示，机械手臂将汽车配件组装到错误的位置，导致报废。

在其中一个实施例中，生产线受电压扰动影响模拟系统还包括连接供电装置120的市电监控装置，市电监控装置用于在供电装置120传输电压时输出市电接入提示信息。利用市电监控装置监控市电接入状态，若发生异常可及时知晓。具体地，本实施例中，供电装置120在不间断电源装置140以及动态电压恢复装置150输送稳定的电压至生产线控制装置160时，停止输送电压至生产线控制装置160。市电监控装置包括常亮光带和第一受控光带，供电装置120通过常亮光带连接第一受控光带，第一受控光带连接生产线控制装置160，图1所示a和b分别表示常亮光带和第一受控光带。常亮光带和第一受控光带可以是由多个LED灯组成，常亮光带在供电装置120传输电压时发光，以提示市电接入状态，第一受控光带在供电装置120传输电压至生产线控制装置160时发光。

可以理解，市电监控装置的具体结构以及输出市电接入提示信息的方式并不是唯一的。在其他实施例中，生产线控制装置160与冲压屏172、焊接屏174、喷涂屏176和组装屏178也可通过常亮光带连接，生产线控制装置160的周边也可设置常亮光带围绕，在模拟过程中一直处于点亮状态，监控各装置之间的通电状态。

在其中一个实施例中，生产线受电压扰动影响模拟系统还包括连接不间断电源装置140和动态电压恢复装置150的治理设备监控装置，治理设备监控装置用于在不间断电源装置140以及动态电压恢复装置150输送稳定的电压至生产线控制装置160时，输出治理设备投入提示信息。利用治理设备监控装置监控治理设备接入状态，若治理设备未正常接入可及时知晓。具体地，治理设备监控装置包括第二受控光带，不间断电源装置140通过第二受控光带连接生产线控制装置160，并通过第二受控光带和常亮光带与供电装置120连接。不间断电源装置140接收供电装置120传输的电压并为生产线控制装置160供电。动态电压恢复装置150通过第二受控光带连接生产线控制装置160，并通过第二受控光带和常亮光带与供电装置120连接，动态电压恢复装置150接收供电装置120传输的电压并为生产线控制装置160供电，图1所示c表示第二受控光带。第二受控光带同样可由多个LED灯组成，在不间断电源装置140和动态电压恢复装置150未正常供电时发光，以提示治理设备接入状态。同样，治理设备监控装置的具体结构以及输出治理设备投入提示信息的方式也并不是唯一的。

在其中一个实施例中，生产线受电压扰动影响模拟系统还包括连接冲压屏172、焊接屏174、喷涂屏176和组装屏178的提示装置，提示装置用于在冲压屏172、焊接屏174、喷涂屏176和组装屏178显示电压恒定波形及对应的正常情景画面时输出第一提示信息，以及在冲压屏172、焊接屏174、喷涂屏176和组装屏178显示电压暂降波形及对应的故障情景画面时输出第二提示信息。利用提示装置对冲压屏172、焊接屏174、喷涂屏176和组装屏178的工作状态进行监控，根据不同状态输出对应的提示信息。本实施例中提示装置具体可包括连接冲压屏172的第一提示灯、连接焊接屏174的第二提示灯、连接喷涂屏176的第三提示灯和连接组装屏178的第四提示灯。第一提示灯在冲压屏172展示正常情况对应信息时亮绿灯，在冲压屏172展示故障情况对应信息时亮红灯，第二提示灯、第三提示灯和第四提示灯的提示方式类似。可以理解，提示装置的具体结果以及提示方式并不是唯一的。

在其中一个实施例中，生产线受电压扰动影响模拟系统还包括连接冲压屏172、焊接屏174、喷涂屏176和组装屏178的报警装置，报警装置用于在冲压屏172、焊接屏174、喷涂屏176和组装屏178显示电压暂降波形及对应的故障情景画面时输出报警信息。具体地，报警装置包括连接冲压屏172的第一扬声器、连接焊接屏174的第二扬声器、连接喷涂屏176的第三扬声器和连接组装屏178的第四扬声器，分别对冲压屏172、焊接屏174、喷涂屏176和组装屏178进行报警监控。

进一步地，在其中一个实施例中，生产线受电压扰动影响模拟系统还包括连接不间断电源装置140和动态电压恢复装置150的指示灯，用于监控不间断电源装置140和动态电压恢复装置150的工作状态。

为更好的理解生产线受电压扰动影响模拟系统的方案，下面结合具体模拟控制过程进行详细的解释说明。

1)治理设备未投入情况

控制终端110的第一按键和第二按键均不按下，生产线控制装置160的PLC、接触器、伺服驱动器和变频器设备通电，进入工作状态。

常亮光带a和第一受控光带b点亮，第二受控光带c不亮。冲压屏172、焊接屏174、喷涂屏176和组装屏178均展示正常情况下的生产线场景，对应的提示灯均亮绿灯，对应的扬声器均不发出报警声。

按下第一按键，冲压屏172、焊接屏174、喷涂屏176和组装屏178切换到故障情况下的生产线场景，对应的提示灯均亮红灯，对应的扬声器均发出报警声。

2)治理设备投入情况

按下第二按键，第一按键不按下，第一受控光带b熄灭、第二受控光带c点亮，不间断电源装置140和动态电压恢复装置150投入运行，对应的指示灯亮。生产线控制装置160的PLC、接触器、伺服驱动器和变频器设备通电，进入工作状态，常亮光带点亮，冲压屏172、焊接屏174、喷涂屏176和组装屏178均展示正常情况下的生产线场景，对应的提示灯均亮绿灯，对应的扬声器均不发出报警声。

按下第一按键，冲压屏172、焊接屏174、喷涂屏176和组装屏178仍然显示正常情况下的生产线场景，对应的提示灯仍均亮绿灯，对应的扬声器仍均不发出报警声。

上述生产线受电压扰动影响模拟系统，针对目前尚缺乏用于引导汽车制造类用电客户认识电压扰动对其生产线影响的机理及对策的展示系统的问题，通过对生产线遭受暂态电压扰动影响及对策进行演示，可提升用户对暂态电压扰动的认知度，便于理解生产线上的敏感用电设备，受电压扰动影响的机理及对策，提高生产线作业安全性。

通过动画、结合实物的方式，演示电压扰动影响生产线运行的机理、及治理技术，可提升用户侧对电压扰动问题的认知度，同时提高了供电公司的服务质量。同时，培训展示系统选用屏幕、实物模型，无需特殊定制，投资少，具有良好的经济性。

本发明还提供了一种生产线受电压扰动影响模拟系统的模拟方法，基于控制终端、供电装置、波形监控装置、不间断电源装置、动态电压恢复装置、生产线控制装置、冲压屏、焊接屏、喷涂屏和组装屏实现。生产线具体可以是汽车生产线、家用电器生产线等，为便于理解，以下均以汽车生产线进行解释说明。如图4所示，生产线受电压扰动影响模拟系统的模拟方法包括以下步骤：

步骤S110：控制终端发送电压暂降指令至供电装置，波形监控装置实时监测供电装置输出的电压波形。控制终端具体可以是键盘、按钮或触控屏等设备。控制终端发送电压暂降指令至供电装置，用作控制模拟市电电压暂降状态。本实施例中波形监控装置具体可为示波器。波形监控装置在控制终端的第一按键未按下时显示幅值恒定的三相正弦电压波形，如图2所示；在第一按键按下时显示典型的电压暂降波形，如图3所示。

步骤S120：供电装置接入市电并传输至生产线控制装置，以及在接收到电压暂降指令后控制传输至生产线控制装置的电压低于生产线控制装置的工作电压。供电装置在接收到电压暂降指令后进行电压暂降处理，使传传输至生产线控制装置的电压低于生产线控制装置的工作电压，模拟实际电梯工作中的电压暂降。供电装置具体可包括LED亮环，以便标示为汽车生产线的供电电源。

步骤S130：生产线控制装置在供电装置传输的电压低于其工作电压时，分别控制冲压屏、焊接屏、喷涂屏和组装屏显示预设的电压暂降波形，以及对应的故障情景画面。生产线控制装置可采用汽车生产线原有的控制装置，具体可包括PLC、接触器、伺服驱动器和变频器。生产线控制装置在接收的电压低于工作电压时，控制冲压屏、焊接屏、喷涂屏和组装屏显示故障情况对应的信息。

步骤S140：控制终端发送治理设备投入指令至不间断电源装置和动态电压恢复装置。控制终端发送治理设备投入指令至不间断电源装置和动态电压恢复装置，用作控制模拟治理设备投入状态。

步骤S150：不间断电源装置在接收到治理设备投入指令后，接收供电装置传送的电压并输送稳定的电压至生产线控制装置。

步骤S160：动态电压恢复装置在接收到治理设备投入指令后，接收供电装置传送的电压并输送稳定的电压至生产线控制装置。

利用不间断电源装置和动态电压恢复装置输送稳定的电压，模拟治理设备，使生产线控制装置可正常进行控制工作。稳定的电压是指幅值在允许范围内波动、且不低于不间断电源装置的工作电压，具体波动范围可根据实际情况调整。

步骤S170：生产线控制装置在接收到不间断电源装置和动态电压恢复装置输送的稳定的电压时，分别控制冲压屏、焊接屏、喷涂屏和组装屏显示预设的电压恒定波形，以及对应的正常情景画面。生产线控制装置在接收的电压不低于工作电压时，控制冲压屏、焊接屏、喷涂屏和组装屏显示正常情况对应的信息。

在其中一个实施例中，生产线受电压扰动影响模拟系统的模拟方法还包括市电监控装置在供电装置传输电压时输出市电接入提示信息的步骤。利用市电监控装置监控市电接入状态，若发生异常可及时知晓。

在其中一个实施例中，生产线受电压扰动影响模拟系统的模拟方法还包括治理设备监控装置在不间断电源装置以及动态电压恢复装置输送稳定的电压至生产线控制装置时，输出治理设备投入提示信息的步骤。利用治理设备监控装置监控治理设备接入状态，若治理设备未正常接入可及时知晓。

在其中一个实施例中，生产线受电压扰动影响模拟系统的模拟方法还包括以下步骤：

提示装置在冲压屏、焊接屏、喷涂屏和组装屏显示电压恒定波形及对应的正常情景画面时输出第一提示信息，以及在冲压屏、焊接屏、喷涂屏和组装屏显示电压暂降波形及对应的故障情景画面时输出第二提示信息。

利用提示装置对冲压屏、焊接屏、喷涂屏和组装屏的工作状态进行监控，根据不同状态输出对应的提示信息。

以上各步骤的具体实施方式、对应装置的具体结构以及具体模拟控制过程在上述生产线受电压扰动影响模拟系统中进行了详细的解释说明，在此不再赘述。

上述生产线受电压扰动影响模拟系统的模拟方法，针对目前尚缺乏用于引导汽车制造类用电客户认识电压扰动对其生产线影响的机理及对策的展示系统的问题，通过对生产线遭受暂态电压扰动影响及对策进行演示，可提升用户对暂态电压扰动的认知度，便于理解生产线上的敏感用电设备，受电压扰动影响的机理及对策，提高生产线作业安全性。

通过动画、结合实物的方式，演示电压扰动影响生产线运行的机理、及治理技术，可提升用户侧对电压扰动问题的认知度，同时提高了供电公司的服务质量。同时，培训展示系统选用屏幕、实物模型，无需特殊定制，投资少，具有良好的经济性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。