CN117175778B - 一种备用电源快速应用型工业自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及应用于一般的控制或调节系统领域的一种备用电源快速应用型工业自动控制系统，包括搭载本系统的工业自动控制箱、与工业自动控制箱相配合的备用电源和搭载在工业自动控制箱内的自动控制处理单元，采用上述电源、产线电控器、备用接电盒、备用电源线束和各单元结构，能够在工业自动产线出现断电的状况下，对备用电源内电力的进行分配应用的同时，还能够有效根据工业自动产线上各执行端的状态，对备用电源的电力进行适应性的分配，对关键工序及执行命令进行电力保持，有效避免由于断电造成的经济损失，保证后续通电后的产线运行，进而有效实现系统对备用电源内电力的快速、精确和有效的分配应用的作用，增强系统的鲁棒性。

Description

一种备用电源快速应用型工业自动控制系统

技术领域

本发明涉及的工业自动控制系统，特别是涉及应用于一般的控制或调节系统领域的一种备用电源快速应用型工业自动控制系统。

背景技术

工业自动控制系统是通过工业控制计算机对传感器及局域网所采集的各种信息的归纳、分析、整理，实现信息管理与自动控制的一体化。一般包括可编程逻辑控制器（PLC）、操作员站计算机、工程师站计算机，以及联系的网络系统。PLC负责协调生产线上所有工业机器人、工装夹具、传送带、焊接变位机、移动导轨等设备的运作。实现对自动化产线的控制和监测作用。

目前工业自动化控制系统主要依靠外界的工业用电作为电源为其控制器及产线设备提供电能输出，以满足产线的正常运行，保证工业生产的效率，若在外部电源出现断电或者供电不稳时，需要工业自动控制系统切换备用电源以保证其控制器和产线设备的正常运行。

由于备用电源的电力有限，需要工业自动控制系统能够对其电力输出进行快速分配，以避免数据的丢失，降低产线的损失，但是现有的工业自动控制系统只能够依靠原先设定的备用电源电力分配规则对备用电源的电力进行分配，不能够根据自动化产线上实际运行和生产的状态进行电力的适应分配，进而降低了工业自动控制系统的智能化程度和应急适用性，增大产线由于断电或者供电不稳造成的经济损失，不利于工业自动控制系统的应用和持续性发展。

申请内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是如何使得工业自动控制系统能够根据产线实际状况在启用费用电源时，对其电力进行适应性分配和应用，在降低数据损失的同时，降低产线的经济损失。

为解决上述问题，本发明提供了一种备用电源快速应用型工业自动控制系统，包括搭载本系统的工业自动控制箱、与工业自动控制箱相配合的备用电源和搭载在工业自动控制箱内的自动控制处理单元，工业自动控制箱上安装有多个产线电控器，产线电控器上安装有备用接电盒，备用接电盒上连接有备用电源线束，且备用电源线束与备用电源相连接；

自动控制处理单元的输入端连接有电源状况采集单元、产线端数据采集单元和备用电源监控单元，自动控制处理单元的输出端连接有备用电源控制单元、备用电力分配单元和产线端数据分析单元；

电源状况采集单元的输入端与设置在工业自动控制箱内的电源数据采集端信号连接，产线端数据采集单元的输入端与设置在工业自动产线上的监控端信号连接，备用电源监控单元的输入端与设置在备用电源上的数据采集端信号连接；

备用电源控制单元的输出端与设置在备用电源上的充放电控制器信号连接，电力分配单元的输出端与产线电控器信号连接，产线端数据分析单元的输出端与备用电力分配单元信号连接。

在上述备用电源快速应用型工业自动控制系统中，有效实现系统对备用电源内电力的快速、精确和有效的分配应用的作用，增强系统的鲁棒性，在保证数据存储的同时，还有效降低断电后产线上的经济损失。

作为本申请的补充，备用接电盒左端开设有接电槽，且备用接电盒下端与产线电控器电性连接，备用电源线束右端固定连接有备用电源接头，且备用电源接头左端插接在接电槽内，接电槽右端固定连接有适配调控带，适配调控带右端固定连接有与接电槽呈滑动配合的可控接电座，且可控接电座与备用电源接头相配合，可控接电座右端还固定连接有弹性线束，弹性线束右端与接电槽右内壁固定连接，且弹性线束通过备用接电盒与产线电控器电性连接。

作为本申请的进一步改进，自动控制处理单元的输入端还连接有产线参数输入单元，产线参数输入单元的输入端与通过局域网络连接的PC端信号连接。

作为本申请的再进一步改进，适配调控带内开设有电磁调控腔，电磁调控腔左右两内壁均固定连接有适配调控电磁块，两个适配调控电磁块相靠近一端均固定连接有相配合的位置感应触片。

作为本申请的再进一步改进的补充，电力分配单元包括有电力应用处理模块，电力应用处理模块的输入端连接有断开感应模块和接通感应模块，电力应用处理模块的输出端连接有接电座调控模块；

电力应用处理模块的输入端还连接有自动控制处理单元，断开感应模块的输入端与位置感应触片信号连接，接通感应模块的输入端与弹性线束信号连接，接电座调控模块的输出端与适配调控电磁块信号连接。

作为本申请的更进一步改进，产线端数据分析单元的输出端还连接有复位辅助单元，复位辅助单元的输出端与设置在工业自动产线上的各执行端信号连接。

作为本申请的又一种改进，自动控制处理单元的输出端还连接有产线状态显示单元和电力预警单元，产线状态显示单元的输出端通过局域网络与PC端信号连接，电力预警单元的输出端与设置在备用电源上的警报器信号连接。

综上，通过备用电源、产线电控器、备用接电盒、备用电源线束和各单元的配合，能够在工业自动产线出现断电的状况下，在实现通过原有设定的电力分配原则下对备用电源内电力的进行分配应用的同时，还能够有效根据工业自动产线上各执行端的状态，对备用电源的电力进行适应性的分配和处理，对关键工序及执行命令进行电力保持，有效避免由于断电造成的经济损失，还能够对目前产线上的数据进行运行和存储，避免数据丢失，保证后续通电后的产线运行，进而有效实现系统对备用电源内电力的快速、精确和有效的分配应用的作用，增强系统的鲁棒性。

附图说明

图1为本申请第1、2种实施方式的工业自动控制系统拓扑图；

图2为本申请第1、2种实施方式的工业自动控制系统应用备用电源控制逻辑图；

图3为本申请第1、2种实施方式的工业自动产线、工业自动控制箱和备用电源配合俯视图；

图4为本申请第1、2种实施方式的未接通备用电源时产线电控器轴测图；

图5为本申请第1、2种实施方式的未接通备用电源时备用接电盒和备用电源线束配合轴测剖面图；

图6为本申请第1、2种实施方式的接通备用电源时产线电控器轴测图；

图7为本申请第1、2种实施方式的接通备用电源时备用接电盒和备用电源线束配合轴测剖面图；

图8为本申请第1、2种实施方式的适配调控带作用接通备用电源时俯视剖面图。

图中标号说明：

1工业自动控制箱、2备用电源、3产线电控器、4备用接电盒、41接电槽、42可控接电座、43弹性线束、5备用电源线束、51备用电源接头、6适配调控带、61适配调控电磁块、62位置感应触片。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的2种实施方式作详细说明。

第1种实施方式：

图1-8示出包括搭载本系统的工业自动控制箱1、与工业自动控制箱1相配合的备用电源2和搭载在工业自动控制箱1内的自动控制处理单元，工业自动控制箱1上安装有多个产线电控器3，产线电控器3上安装有备用接电盒4，备用接电盒4上连接有备用电源线束5，且备用电源线束5与备用电源2相连接；

自动控制处理单元的输入端连接有电源状况采集单元、产线端数据采集单元和备用电源监控单元，自动控制处理单元的输出端连接有备用电源控制单元、备用电力分配单元和产线端数据分析单元；

电源状况采集单元的输入端与设置在工业自动控制箱1内的电源数据采集端信号连接，产线端数据采集单元的输入端与设置在工业自动产线上的监控端信号连接，备用电源监控单元的输入端与设置在备用电源2上的数据采集端信号连接；

备用电源控制单元的输出端与设置在备用电源2上的充放电控制器信号连接，电力分配单元的输出端与产线电控器3信号连接，产线端数据分析单元的输出端与备用电力分配单元信号连接，通过备用电源2、产线电控器3、备用接电盒4、备用电源线束5和各单元的配合，能够在工业自动产线出现断电的状况下，在实现通过原有设定的电力分配原则下对备用电源2内电力的进行分配应用的同时，还能够有效根据工业自动产线上各执行端的状态，对备用电源2的电力进行适应性的分配和处理，对关键工序及执行命令进行电力保持，有效避免由于断电造成的经济损失，还能够对目前产线上的数据进行运行和存储，避免数据丢失，保证后续通电后的产线运行，进而有效实现系统对备用电源2内电力的快速、精确和有效的分配应用的作用，增强系统的鲁棒性。

需要说明的是，电源数据采集端包括但不限于电压监测仪、稳压器等现有器件，主要对工业用电进行监测和电压稳定输入的作用，能够在工业用电不稳定或者出现断电后及时辅助促使系统启用备用电源2；监控端包括但不限于摄像头、红外线定位器等现有器件，用于监测工业自动产线上各执行端的运行状态以及工件的位移状况，便于判断此时工业自动产线上各工序的加工步骤，便于辅助系统对特别工序进行辅助，提高对备用电力分配应用的精度，提高备用电源的利用率；数据采集端包括但不限于电量监控器、温度监控器等现有器件，主要对备用电源2进行电量的监控以及使用状态时的安全监控作用，在保证备用电源2启用安全性的同时，还能够便于保证备用电源2的电力充足，在长时间使用备用电源2时根据剩余电量对其进行合理利用和分配，降低工业自动产线的断电损失。

图4-8示出备用接电盒4左端开设有接电槽41，且备用接电盒4下端与产线电控器3电性连接，备用电源线束5右端固定连接有备用电源接头51，且备用电源接头51左端插接在接电槽41内，备用接电盒4左端通过螺纹连接有与备用电源接头51相配合的卡扣，对备用电源接头51的位置进行固定，保证其在接电槽41内的插接位置，接电槽41右端固定连接有适配调控带6，适配调控带6右端固定连接有与接电槽41呈滑动配合的可控接电座42，且可控接电座42与备用电源接头51相配合，可控接电座42右端还固定连接有弹性线束43，弹性线束43右端与接电槽41右内壁固定连接，且弹性线束43通过备用接电盒4与产线电控器3电性连接，通过适配调控带6对可控接电座42位置的调节，实现可控接电座42和备用电源接头51接通状态的转换，进而便于系统对不同执行端电力分配应用的自主调节作用，提高其的调节效率和精度，保证电力分配的有效性。

图1-3示出自动控制处理单元的输入端还连接有产线参数输入单元，产线参数输入单元的输入端与通过局域网络连接的PC端信号连接，通过产线参数输入单元的设置能够实现技术人员对产线上各参数的设定和控制，还能够辅助系统对产线上的各执行端状况和工序目的进行判断，促进其判断各过程中状态下和后续步骤的作用性，提高系统对执行端状态判断的精度和有效性，进而保证了系统对备用电源2电力分配的精度。

图1-3示出产线端数据分析单元的输出端还连接有复位辅助单元，复位辅助单元的输出端与设置在工业自动产线上的各执行端信号连接，复位辅助单元的设置能够对于一些需要高精度的工序位置的执行端进行控制，在断电后辅助其产生自主复位归零，避免后续该执行端在启动时产生的位置误差，降低产线恢复供电时修复时间以及降低其的错误率，降低产线恢复供电后的经济损失。

图1-3示出自动控制处理单元的输出端还连接有产线状态显示单元和电力预警单元，产线状态显示单元的输出端通过局域网络与PC端信号连接，电力预警单元的输出端与设置在备用电源2上的警报器信号连接，产线状态显示单元和电力预警单元的配合，不仅能够对各执行端的数据进行统计和输出，便于后续技术人员对其的处理和恢复作用，还能够在备用电源2电力不足时产生预警，督促技术人员对各数据进行存储以及对关键工序的执行端状态进行人工干预控制，以此避免数据的丢失，降低后续备用电力不在造成的经济损失，促进应急状态下系统的交互性。

图1-8示出在工业用电稳定输出时，工业自动产线按照设定的程序进行工作，工业自动控制系统根据技术人员通过PC端向产线参数输入端输入的产线控制数据，对产线上的各执行端和工件进行控制和调配，并且在工业自动产线正常工作的过程中，监控端对其各工序上的执行端和工件进行监测，并且将监测的数据传输至产线数据采集单元，自动控制处理单元根据产线数据采集单元的传输数据对产线上各执行端的状态进行分析和判断，保证产线的正常运行，同时电源数据采集端对工业用电的输入端进行数据采集，并且将数据传输至电源状况采集单元，对工业用电的状态进行监控和判断，在出现电压不稳或者突然断电时，能够及时通过备用电源控制单元的作用启用备用电源2，保证供电稳定性，自动控制处理单元会通过备用电源监控单元对备用电源2内的电力状况进行实时监测判断，通过备用电源控制单元对备用电源2进行充放电控制，保证备用电源2的电力充足和应用稳定性；

在出现工业用电供电压不稳或者紧急断电后，自动控制处理单元控制备用电源控制单元动作，使得其启动备用电源2的放电功能，在利用备用电源2为工业自动控制箱1供电，保证系统运行和数据计算的同时，根据产线端数据采集单元的传输的数据对此时产线上各执行端和工件的状态进行判断，然后将需要适应性通电的执行端数据与原设定的启用备用电源2时保持电力充足的执行端的电力分配原则传输至备用电力分配单元，使得电力分配单元通过产线电控器3对产线上各执行端进行控制，保证备用电力分配应用的有效性和及时性；

并且自动控制处理单元还将产线端的状态数据和产线参数的数据传输至产线端数据分析单元，通过产线端数据分析单元对断电时产线上各执行端的状态进行细致的分析和处理，然后将分析数据分别传输至复位辅助单元和备用电力分配单元，使得备用电力分配单元对产线上的执行端进行更进一步和更精确的控制，保证电力运用的合理性，避免持续运行产线上执行端造成的电力损耗，还能够通过复位辅助单元对一些需要归零复位的执行端进行控制，使得其进行复位归零动作，在降低其损伤的同时，避免后续产线恢复供电时造成其和工件的损伤，降低位置误差，降低恢复供电造成的经济损失；

并且在备用电源2被启用的过程，备用电源监控单元保持对备用电源2的持续监控，对备用电源2的使用温度和电量损耗的数据同步传输至自动控制处理单元，使得自动控制处理单元和产线端数据分析单元配合，对备用电源2内的电力进行合理的利用和分配处理，保证断电后对产线上各执行端和工件的合理保护作用，保证数据存储有效性的同时，降低产线损失，进而有效提高系统的鲁棒性，提高其在应急时能够产生适用于产线职级状况的应急措施，提高系统的智能化程度，促进系统在工业自动产线上的运用的发展。

第2种实施方式：

图1-8示出适配调控带6内开设有电磁调控腔，适配调控带6内外壁均涂镀有隔磁层，电磁调控腔左右两内壁均固定连接有适配调控电磁块61，两个适配调控电磁块61相靠近一端均固定连接有相配合的位置感应触片62，通过适配调控电磁块61的设置实现了对适配调控带6伸长和收缩的调控，进而能够便于对可控接电座42的位置进行控制，实现系统自动化调控的作用，保证其对备用电力分配应用的有效性和及时性。

图1-3示出电力分配单元包括有电力应用处理模块，电力应用处理模块的输入端连接有断开感应模块和接通感应模块，电力应用处理模块的输出端连接有接电座调控模块；

电力应用处理模块的输入端还连接有自动控制处理单元，断开感应模块的输入端与位置感应触片62信号连接，接通感应模块的输入端与弹性线束43信号连接，接电座调控模块的输出端与适配调控电磁块61信号连接，断开感应模块和接通感应模块的设置实现了系统自我判断和自我验证的作用，保证系统控制的正确性，降低备用电力的损耗，并且还能够通过接电座调控模块实现对系统命令的执行，启动快速响应的效果。

图1-8示出在出现工业用电供电压不稳或者紧急断电后，自动控制处理单元根据产线端数据采集单元的传输的数据对此时产线上各执行端和工件的状态进行判断，然后将需要适应性通电的执行端数据与原设定的启用备用电源2时保持电力充足的执行端的电力分配原则传输至备用电力分配单元中的电力应用处理模块，此时与执行端连接的产线电控器3上的位置感应触片62和弹性线束43分别向断开感应模块和接通感应模块传输状态信号，在两个位置感应触片62抵接时，断开感应模块产生断开信号，使得电力应用处理模块判断该执行端未接入备用电源，处于断电状态，在两个位置感应触片62分离且弹性线束43内通电时，接通感应模块产生接通信号，电力应用处理模块判断该执行端已经接入备用电源，处于通电状态；电力应用处理模块根据断开感应模块和接通感应模块对各执行端连接备用电源的状态进行判断，对不在电力分配原则内的且此时通电的执行端，以及在电力分配原则内的且此时断电的执行端的数据进行输出，输出至接电座调控模块，使得接电座调控模块对与各执行端连接的适配调控电磁块61产生控制，对通入适配调控电磁块61内电流方向进行转向控制，使得需要断开的可控接电座42和备用电源接头51，在适配调控电磁块61相吸磁力的作用下，通过适配调控带6的收缩恢复形变，使得可控接电座42远离备用电源接头51，实现断开的目的，使得需要导通的可控接电座42和备用电源接头51，在适配调控电磁块61相斥磁力的作用下，通过适配调控带6的伸长形变，使得可控接电座42不断靠近备用电源接头51，并与备用电源接头51实现插接导通，实现通电的目的，有效辅助系统对产线上各执行端的精确控制和对备用电源2内电力的快速精准的分配和应用，充分降低产线上的经济损失，并且实现系统电力分配的自我验证和判断的作用，保证电力分配应用的有效性。

结合当前实际需求，本申请采用的上述实施方式，保护范围并不局限于此，在本领域技术人员所具备的知识范围内，不脱离本申请构思作出的各种变化，仍落在本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种备用电源快速应用型工业自动控制系统，其特征在于：包括搭载本系统的工业自动控制箱（1）、与工业自动控制箱（1）相配合的备用电源（2）和搭载在工业自动控制箱（1）内的自动控制处理单元，所述工业自动控制箱（1）上安装有多个产线电控器（3），所述产线电控器（3）上安装有备用接电盒（4），所述备用接电盒（4）上连接有备用电源线束（5），且备用电源线束（5）与备用电源（2）相连接；

所述自动控制处理单元的输入端连接有电源状况采集单元、产线端数据采集单元和备用电源监控单元，所述自动控制处理单元的输出端连接有备用电源控制单元、备用电力分配单元和产线端数据分析单元；

所述电源状况采集单元的输入端与设置在工业自动控制箱（1）内的电源数据采集端信号连接，所述产线端数据采集单元的输入端与设置在工业自动产线上的监控端信号连接，所述备用电源监控单元的输入端与设置在备用电源（2）上的数据采集端信号连接；

所述备用电源控制单元的输出端与设置在备用电源（2）上的充放电控制器信号连接，所述电力分配单元的输出端与产线电控器（3）信号连接，所述产线端数据分析单元的输出端与备用电力分配单元信号连接；

所述备用接电盒（4）左端开设有接电槽（41），且备用接电盒（4）下端与产线电控器（3）电性连接，所述备用电源线束（5）右端固定连接有备用电源接头（51），且备用电源接头（51）左端插接在接电槽（41）内，所述接电槽（41）右端固定连接有适配调控带（6），所述适配调控带（6）右端固定连接有与接电槽（41）呈滑动配合的可控接电座（42），且可控接电座（42）与备用电源接头（51）相配合，所述可控接电座（42）右端还固定连接有弹性线束（43），所述弹性线束（43）右端与接电槽（41）右内壁固定连接，且弹性线束（43）通过备用接电盒（4）与产线电控器（3）电性连接；

所述适配调控带（6）内开设有电磁调控腔，所述电磁调控腔左右两内壁均固定连接有适配调控电磁块（61），两个所述适配调控电磁块（61）相靠近一端均固定连接有相配合的位置感应触片（62）；

所述电力分配单元包括有电力应用处理模块，所述电力应用处理模块的输入端连接有断开感应模块和接通感应模块，所述电力应用处理模块的输出端连接有接电座调控模块；

所述电力应用处理模块的输入端还连接有自动控制处理单元，所述断开感应模块的输入端与位置感应触片（62）信号连接，所述接通感应模块的输入端与弹性线束（43）信号连接，所述接电座调控模块的输出端与适配调控电磁块（61）信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种备用电源快速应用型工业自动控制系统，其特征在于：所述自动控制处理单元的输入端还连接有产线参数输入单元，所述产线参数输入单元的输入端与通过局域网络连接的PC端信号连接。

3.根据权利要求1所述的一种备用电源快速应用型工业自动控制系统，其特征在于：所述产线端数据分析单元的输出端还连接有复位辅助单元，所述复位辅助单元的输出端与设置在工业自动产线上的各执行端信号连接。

4.根据权利要求1所述的一种备用电源快速应用型工业自动控制系统，其特征在于：所述自动控制处理单元的输出端还连接有产线状态显示单元和电力预警单元，所述产线状态显示单元的输出端通过局域网络与PC端信号连接，所述电力预警单元的输出端与设置在备用电源（2）上的警报器信号连接。