專利名稱:一種球床式高溫氣冷堆乏燃料裝料與回取裝置控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及反應堆裝備控制技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種球床式高溫氣冷堆乏燃料裝料與回取裝置控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著低碳經(jīng)濟理念的推行，核能作為最有潛力的一種清潔能源，成為了許多國家節(jié)能減排、降低化石能源消費比重的重要選擇。球床式高溫氣冷堆是具有固有安全特性的先進堆型。乏燃料裝料與回取裝置是實現(xiàn)乏燃料貯存的關(guān)鍵設備，用于將球床式高溫氣冷堆堆芯卸出的乏燃料元件經(jīng)過可升降的乏燃料裝料管裝入乏燃料貯罐內(nèi)，也能夠?qū)①A罐內(nèi)的乏燃料元件抽吸取出。裝置中包含裝置裝料變頻電機、氣缸、電磁換向閥、電磁自鎖器、回取裝置的前端伺服電機、后端伺服電機、限位開關(guān)、接近開關(guān)等多個電控子設備和狀態(tài)測點，要求裝置的控制能保證其運行高度可靠，滿足裝置的單一故障要求。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題
本發(fā)明主要提供一種具有數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測、邏輯控制、聯(lián)鎖保護、伺服驅(qū)動等功能、能滿足裝置的單一故障要求、非冗余的球床式高溫氣冷堆乏燃料裝料與回取裝置控制系統(tǒng)。
(二)技術(shù)方案
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種球床式高溫氣冷堆乏燃料裝料與回取裝置控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括工控機(I)、可編程邏輯控制器(4)、現(xiàn)場電控柜(12)、操作控制臺(2)；
所述工控機(I)具有人機交互操作界面和控制程序，通過現(xiàn)場總線A (3)與所述可編程邏輯控制器(4)進行通訊，用于對乏燃料的裝料與回取裝置進行遠程控制和實時監(jiān)控；
所述可編程邏輯控制器(4)設有I/O接口模塊A (5)，用于采集和監(jiān)測限位開關(guān)
(7)、接近開關(guān)(8)的信號，并控制裝料裝置電磁換向閥(9)和裝料裝置電磁自鎖器(10)工作；所述可編程邏輯控制器(4)還用于通過現(xiàn)場總線B (11)來控制裝料裝置變頻電機(17)工作；
所述現(xiàn)場電控柜(12)通過I/O接口模塊B (13)連接伺服驅(qū)動器A (14)和伺服驅(qū)動器B (15)，用于接收來自所述可編程邏輯控制器(4)的指令，以及控制回取裝置前端伺服電機(18 )和回取裝置后端伺服電機(19 )工作；
所述操作控制臺(2)具有操作按鈕、操作手柄和狀態(tài)指示燈，以所述工控機(I)為后臺，用于對乏燃料裝料與回取裝置進行手動控制，并顯示所述限位開關(guān)(7)、接近開關(guān)
(8)的信號。
優(yōu)選地，所述可編程邏輯控制器(4)進一步包括[0012]主模塊，用于實現(xiàn)子程序模塊的循環(huán)調(diào)用；
初始化模塊，用于對控制參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)進行初始值設置；
裝料裝置變頻電機控制模塊，用于根據(jù)不同的工況對裝料裝置變頻電機(17 )的轉(zhuǎn)動方向和速度進行控制，并根據(jù)限位開關(guān)(7)的信號進行行程保護；
裝料裝置電磁換向閥控制模塊，用于根據(jù)不同的工況對裝料裝置電磁換向閥(9)的氣路連通方向進行切換，以控制氣缸的運動，并根據(jù)接近開關(guān)(8)的信號判斷氣缸動作的執(zhí)行結(jié)果；
裝料裝置電磁自鎖器控制模塊，用于配合所述裝料裝置電磁換向閥(9 )進行氣缸自鎖；
回取裝置電機控制模塊，用于對回取裝置前端伺服電機(18 )和回取裝置后端伺服電機(19)的速度進行協(xié)調(diào)控制，以調(diào)節(jié)回取軟管的伸出長度。
優(yōu)選地，所述可編程邏輯控制器(4)能夠?qū)崿F(xiàn)控制參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)配置、報警監(jiān)視、手動/自動操作及歷史數(shù)據(jù)保存功能。
優(yōu)選地，所述工控機(I)通過組態(tài)軟件將所述乏燃料裝料與回取裝置的操作、運行、故障、報警、歷史記錄信息以數(shù)字、文字、圖表等方式顯示到所述操作控制臺(2)的人機交互操作界面上，并將上述信息傳送到上游控制系統(tǒng)。
優(yōu)選地，該系統(tǒng)進一步包括攝像頭(6)，用于將所述乏燃料裝料與回取裝置的現(xiàn)場實時動作圖像傳送到所述工控機(I)的操作界面上供操作人員監(jiān)視。
優(yōu)選地，所述操作控制臺(2)的操作按鈕包括各個電控子設備的啟/停開關(guān)和試驗燈按鈕；所述操作控制臺(2)的操作手柄包括攝像頭(6)的云臺轉(zhuǎn)動操作手柄和裝料裝置變頻電機(17)的調(diào)速操作手柄；所述操作控制臺(2)的狀態(tài)指示燈包括所述限位開關(guān)
(7)和接近開關(guān)(8)的狀態(tài)測點指示燈和聲光報警指示燈。
(三)有益效果
本發(fā)明具有數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測、邏輯控制、聯(lián)鎖保護、伺服驅(qū)動等功能、能滿足裝
置的單一故障要求。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，本發(fā)明提供了一種球床式高溫氣冷堆乏燃料裝料與回取裝置控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括工控機(I)、可編程邏輯(PLC)控制器(4)、現(xiàn)場電控柜
(12)、操作控制臺(2)等，該系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測、邏輯控制、聯(lián)鎖保護、伺服驅(qū)動的功能；
所述工控機(I)具有人機交互操作界面和控制程序，通過現(xiàn)場總線A (3)與所述PLC控制器(4)進行通訊，能夠?qū)Ψθ剂涎b料與回取裝置進行遠程自動和半自動控制，同時能夠?qū)Ψθ剂涎b料與回取裝置的主要操作過程進行實時攝像監(jiān)控；[0028]所述PLC控制器(4)具有I/O接口模塊A (5)，能夠采集和監(jiān)測乏燃料裝料與回取裝置中的限位開關(guān)(7)、接近開關(guān)(8)的信號，能夠控制乏燃料裝料與回取裝置中的電磁換向閥(9)、電磁自鎖器(10)等子設備；所述PLC控制器(4)還能夠通過現(xiàn)場總線B (11)控制乏燃料裝料與回取裝置中的變頻電機(17)；
所述現(xiàn)場電控柜(12)設有各電機的I/O接口模塊B (13)、伺服驅(qū)動器A (14)、伺服驅(qū)動器B (15)等，能夠接收來自所述PLC控制器(4)的指令、控制乏燃料裝料與回取裝置中的前端伺服電機(18)和后端伺服電機(19)；
所述操作控制臺(2)帶有操作按鈕、操作手柄和狀態(tài)指示燈，以所述工控機(I)為后臺，能夠?qū)Ψθ剂涎b料與回取裝置進行手動控制，并能夠顯示所述限位開關(guān)(7)、接近開關(guān)(8)的信號。
優(yōu)選地，所述PLC控制器(4)的控制功能模塊包括
主模塊，實現(xiàn)子程序模塊的循環(huán)調(diào)用；
初始化模塊，用于對各控制參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)進行初始值設置；
裝料裝置變頻電機控制模塊，用于根據(jù)不同的工況對裝料裝置變頻電機(17 )的轉(zhuǎn)動方向和速度進行控制，并根據(jù)限位開關(guān)(7)的信號進行行程保護；
裝料裝置電磁換向閥控制模塊，用于根據(jù)不同的工況對電磁換向閥(9)的氣路連通方向進行切換，以控制氣缸的運動，并根據(jù)接近開關(guān)(8)的信號判斷氣缸的動作執(zhí)行結(jié)果;
裝料裝置電磁自鎖器控制模塊，用于配合電磁換向閥(9)進行氣缸自鎖；
回取裝置電機控制模塊，用于對回取裝置的前端伺服電機(18)和后端伺服電機
(19)的速度進行協(xié)調(diào)控制，以調(diào)節(jié)回取軟管的伸出長度。
優(yōu)選地，所述PLC控制器(4)為適用于核工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的PLC控制器，具有很高的安全性與應用能力，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)配置、報警監(jiān)視、手動/自動操作及歷史數(shù)據(jù)保存功能。
優(yōu)選地，所述工控機(I)通過組態(tài)軟件將乏燃料裝料與回取裝置的操作、運行、故障、報警、歷史記錄等信息以數(shù)字、文字、圖表等方式顯示到所述操作控制臺(2)的人機交互操作界面上，并通過通訊將這些信息傳送到上游控制系統(tǒng)。
優(yōu)選地，所述系統(tǒng)進一步包括攝像頭(6)，將裝置的現(xiàn)場實時動作圖像傳送到工控機(I)的操作界面上供操作人員監(jiān)視。
優(yōu)選地，所述操作控制臺(2)的操作按鈕包括各個電控子設備的啟/停開關(guān)和試驗燈按鈕；所述操作控制臺(2)的操作手柄包括攝像頭(6)的云臺轉(zhuǎn)動操作手柄、裝料裝置變頻電機(17)的調(diào)速操作手柄；所述操作控制臺(2)的狀態(tài)指示燈包括所述限位開關(guān)(7)、接近開關(guān)(8 )的各個狀態(tài)測點的指示燈、聲光報警指示燈。
下面以具體實施方式
對本發(fā)明進行闡述
將乏燃料裝料與回取裝置的裝料裝置變頻電機(17)、回取裝置前端伺服電機
(18)、回取裝置后端伺服電機(19)、變頻控制器(16)、伺服驅(qū)動器A (14)、伺服驅(qū)動器B
(15)、裝料裝置電磁換向閥(9)、裝料裝置電磁自鎖器(10)、限位開關(guān)(7)、接近開關(guān)(8)、攝像頭(6)等接入現(xiàn)場總線和I/O接口。在工控機(I)的操作界面上，運行控制程序，完成初始化后，可通過程序執(zhí)行自動控制，本控制系統(tǒng)將自動完成裝料裝置和回取裝置的功能動作，包括1、裝料功能動作(a)通過控制裝料裝置變頻電機(17)轉(zhuǎn)動、帶動裝料管插入乏燃料貯罐進行裝料；(b)通過控制裝料裝置電磁換向閥(9)、驅(qū)動氣缸抓取貯罐罐蓋并提起，通過控制裝料裝置電磁自鎖器(10 )、將氣缸自鎖；(c )裝料完成后，控制裝料裝置電磁自鎖器
(10)解鎖，控制裝料裝置電磁換向閥(9)、驅(qū)動氣缸蓋回貯罐罐蓋；(d)通過控制裝料裝置變頻電機(17)轉(zhuǎn)動、收回裝料管；2.回取功能動作(a)通過控制裝料裝置變頻電機(17)轉(zhuǎn)動、帶動裝料管插入乏燃料貯罐，配合回取操作；(b)通過控制回取裝置前端和后端伺服電機(18，19)，協(xié)調(diào)控制回取軟管的伸出長度，將乏燃料元件抽吸取出；(c)回取完成后，控制回取裝置前端和后端伺服電機(18，19)收回軟管；(d)通過控制裝料裝置電機(17)轉(zhuǎn)動、收回裝料管。以上操作也可在工控機(I)操作界面上，通過操作員逐步執(zhí)行程序，實現(xiàn)半自動控制；也可利用操作控制臺(2)的操作按鈕進行手動控制。同時由攝像頭(6)將裝置的現(xiàn)場實時動作圖像傳送到工控機(I)的操作界面上供操作人員監(jiān)視。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種球床式高溫氣冷堆乏燃料裝料與回取裝置控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括工控機(1)、可編程邏輯控制器(4 )、現(xiàn)場電控柜(12 )、操作控制臺(2 ); 所述工控機(1)具有人機交互操作界面和控制程序，通過現(xiàn)場總線A (3)與所述可編程邏輯控制器(4)進行通訊，用于對乏燃料的裝料與回取裝置進行遠程控制和實時監(jiān)控； 所述可編程邏輯控制器(4)設有I/O接口模塊A (5 )，用于采集和監(jiān)測限位開關(guān)(7 )、接近開關(guān)(8)的信號，并控制裝料裝置電磁換向閥(9)和裝料裝置電磁自鎖器(10)工作；所述可編程邏輯控制器(4)還用于通過現(xiàn)場總線B (11)來控制裝料裝置變頻電機(17)工作； 所述現(xiàn)場電控柜(12)通過I/O接口模塊B (13)連接伺服驅(qū)動器A (14)和伺服驅(qū)動器B (15)，用于接收來自所述可編程邏輯控制器(4)的指令，以及控制回取裝置前端伺服電機(18)和回取裝置后端伺服電機(19)工作； 所述操作控制臺(2)具有操作按鈕、操作手柄和狀態(tài)指示燈，以所述工控機(I)為后臺，用于對乏燃料裝料與回取裝置進行手動控制，并顯示所述限位開關(guān)(7)、接近開關(guān)(8)的信號。
2.如權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述可編程邏輯控制器(4)進一步包括 主模塊，用于實現(xiàn)子程序模塊的循環(huán)調(diào)用； 初始化模塊，用于對控制參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)進行初始值設置； 裝料裝置變頻電機控制模塊，用于根據(jù)不同的工況對裝料裝置變頻電機(17)的轉(zhuǎn)動方向和速度進行控制，并根據(jù)限位開關(guān)(7)的信號進行行程保護； 裝料裝置電磁換向閥控制模塊，用于根據(jù)不同的工況對裝料裝置電磁換向閥(9)的氣路連通方向進行切換，以控制氣缸的運動，并根據(jù)接近開關(guān)(8)的信號判斷氣缸動作的執(zhí)行結(jié)果; 裝料裝置電磁自鎖器控制模塊，用于配合所述裝料裝置電磁換向閥(9)進行氣缸自鎖； 回取裝置電機控制模塊，用于對回取裝置前端伺服電機(18)和回取裝置后端伺服電機(19)的速度進行協(xié)調(diào)控制，以調(diào)節(jié)回取軟管的伸出長度。
3.如權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述可編程邏輯控制器(4)能夠?qū)崿F(xiàn)控制參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)配置、報警監(jiān)視、手動/自動操作及歷史數(shù)據(jù)保存功能。
4.如權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述工控機(I)通過組態(tài)軟件將所述乏燃料裝料與回取裝置的操作、運行、故障、報警、歷史記錄信息以數(shù)字、文字、圖表等方式顯示到所述操作控制臺(2)的人機交互操作界面上，并將上述信息傳送到上游控制系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)進一步包括攝像頭(6)，用于將所述乏燃料裝料與回取裝置的現(xiàn)場實時動作圖像傳送到所述工控機(I)的操作界面上供操作人員監(jiān)視。
6.如權(quán)利要求
5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述操作控制臺(2)的操作按鈕包括各個電控子設備的啟/停開關(guān)和試驗燈按鈕；所述操作控制臺(2)的操作手柄包括攝像頭(6)的云臺轉(zhuǎn)動操作手柄和裝料裝置變頻電機(17)的調(diào)速操作手柄；所述操作控制臺(2)的狀態(tài)指示燈包括所述限位開關(guān)(7)和接近開關(guān)(8)的狀態(tài)測點指示燈和聲光報警指示燈。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種球床式高溫氣冷堆乏燃料裝料與回取裝置控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括工控機、PLC控制器、現(xiàn)場電控柜、操作控制臺，所述工控機具有人機交互操作界面和控制程序，用于對乏燃料的裝料與回取裝置進行遠程控制和實時監(jiān)控；所述PLC控制器用于采集和監(jiān)測所述裝置的狀態(tài)測點的信號，及控制裝置中的各電控子設備工作；所述現(xiàn)場電控柜用于接收來自PLC控制器的指令，并控制回取裝置前端和后端伺服電機工作；所述操作控制臺具有操作按鈕、操作手柄和狀態(tài)指示燈，用于對乏燃料裝料與回取裝置進行手動控制，并顯示狀態(tài)測點的信號。本發(fā)明具有數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測、邏輯控制、聯(lián)鎖保護、伺服驅(qū)動等功能、能滿足裝置的單一故障要求。
文檔編號G21C19/02GKCN103065695SQ201210557004
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月20日
發(fā)明者吳彬, 王金華, 張作義, 李悅, 劉繼國 申請人:清華大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan