一種球床式高溫氣冷堆乏燃料裝料與回取裝置控制系統的製作方法

2023-06-12 03:22:36

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的製作方法
技術領域：
本發明涉及反應堆裝備控制技術領域：
，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。
背景技術：
隨著低碳經濟理念的推行，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乏燃料貯存的關鍵設備，用於將球床式高溫氣冷堆堆芯卸出的乏燃料元件經過可升降的乏燃料裝料管裝入乏燃料貯罐內，也能夠將貯罐內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、後端伺服電機、限位開關、接近開關等多個電控子設備和狀態測點，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。

發明內容
(一)要解決的技術問題
本發明主要提供一種具有數據採集、狀態監測、邏輯控制、聯鎖保護、伺服驅動等功能、能滿足裝置的單一故障要求、非冗餘的球床式高溫氣冷堆乏燃料裝料與回取裝置控制系統。
(二)技術方案
為解決上述問題，本發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，該系統包括工控機(I)、可編程邏輯控制器(4)、現場電控櫃(12)、操作控制臺(2)；
所述工控機(I)具有人機互動操作界面和控制程序，通過現場總線A (3)與所述可編程邏輯控制器(4)進行通訊，用於對乏燃料的裝料與回取裝置進行遠程控制和實時監控；
所述可編程邏輯控制器(4)設有I/O接口模塊A (5)，用於採集和監測限位開關
(7)、接近開關(8)的信號，並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)還用於通過現場總線B (11)來控制裝料裝置變頻電機(17)工作；
所述現場電控櫃(12)通過I/O接口模塊B (13)連接伺服驅動器A (14)和伺服驅動器B (15)，用於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 )和回取裝置後端伺服電機(19 )工作；
所述操作控制臺(2)具有操作按鈕、操作手柄和狀態指示燈，以所述工控機(I)為後臺，用於對乏燃料裝料與回取裝置進行手動控制，並顯示所述限位開關(7)、接近開關
(8)的信號。
優選地，所述可編程邏輯控制器(4)進一步包括[0012]主模塊，用於實現子程序模塊的循環調用；
初始化模塊，用於對控制參數和狀態參數進行初始值設置；
裝料裝置變頻電機控制模塊，用於根據不同的工況對裝料裝置變頻電機(17 )的轉動方向和速度進行控制，並根據限位開關(7)的信號進行行程保護；
裝料裝置電磁換向閥控制模塊，用於根據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，並根據接近開關(8)的信號判斷氣缸動作的執行結果；
裝料裝置電磁自鎖器控制模塊，用於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，用於對回取裝置前端伺服電機(18 )和回取裝置後端伺服電機(19)的速度進行協調控制，以調節回取軟管的伸出長度。
優選地，所述可編程邏輯控制器(4)能夠實現控制參數和狀態參數配置、報警監視、手動/自動操作及歷史數據保存功能。
優選地，所述工控機(I)通過組態軟體將所述乏燃料裝料與回取裝置的操作、運行、故障、報警、歷史記錄信息以數字、文字、圖表等方式顯示到所述操作控制臺(2)的人機互動操作界面上，並將上述信息傳送到上遊控制系統。
優選地，該系統進一步包括攝像頭(6)，用於將所述乏燃料裝料與回取裝置的現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視。
優選地，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)的雲臺轉動操作手柄和裝料裝置變頻電機(17)的調速操作手柄；所述操作控制臺(2)的狀態指示燈包括所述限位開關
(7)和接近開關(8)的狀態測點指示燈和聲光報警指示燈。
(三)有益效果
本發明具有數據採集、狀態監測、邏輯控制、聯鎖保護、伺服驅動等功能、能滿足裝
置的單一故障要求。


圖1是本發明系統的結構圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。
圖1是本發明系統的結構圖，本發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，該系統包括工控機(I)、可編程邏輯(PLC)控制器(4)、現場電控櫃
(12)、操作控制臺(2)等，該系統具有數據採集、狀態監測、邏輯控制、聯鎖保護、伺服驅動的功能；
所述工控機(I)具有人機互動操作界面和控制程序，通過現場總線A (3)與所述PLC控制器(4)進行通訊，能夠對乏燃料裝料與回取裝置進行遠程自動和半自動控制，同時能夠對乏燃料裝料與回取裝置的主要操作過程進行實時攝像監控；[0028]所述PLC控制器(4)具有I/O接口模塊A (5)，能夠採集和監測乏燃料裝料與回取裝置中的限位開關(7)、接近開關(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)；
所述現場電控櫃(12)設有各電機的I/O接口模塊B (13)、伺服驅動器A (14)、伺服驅動器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)和後端伺服電機(19)；
所述操作控制臺(2)帶有操作按鈕、操作手柄和狀態指示燈，以所述工控機(I)為後臺，能夠對乏燃料裝料與回取裝置進行手動控制，並能夠顯示所述限位開關(7)、接近開關(8)的信號。
優選地，所述PLC控制器(4)的控制功能模塊包括
主模塊，實現子程序模塊的循環調用；
初始化模塊，用於對各控制參數和狀態參數進行初始值設置；
裝料裝置變頻電機控制模塊，用於根據不同的工況對裝料裝置變頻電機(17 )的轉動方向和速度進行控制，並根據限位開關(7)的信號進行行程保護；
裝料裝置電磁換向閥控制模塊，用於根據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，並根據接近開關(8)的信號判斷氣缸的動作執行結果;
裝料裝置電磁自鎖器控制模塊，用於配合電磁換向閥(9)進行氣缸自鎖；
回取裝置電機控制模塊，用於對回取裝置的前端伺服電機(18)和後端伺服電機
(19)的速度進行協調控制，以調節回取軟管的伸出長度。
優選地，所述PLC控制器(4)為適用於核工業生產環境的PLC控制器，具有很高的安全性與應用能力，能夠實現系統配置、報警監視、手動/自動操作及歷史數據保存功能。
優選地，所述工控機(I)通過組態軟體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字、文字、圖表等方式顯示到所述操作控制臺(2)的人機互動操作界面上，並通過通訊將這些信息傳送到上遊控制系統。
優選地，所述系統進一步包括攝像頭(6)，將裝置的現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視。
優選地，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)的雲臺轉動操作手柄、裝料裝置變頻電機(17)的調速操作手柄；所述操作控制臺(2)的狀態指示燈包括所述限位開關(7)、接近開關(8 )的各個狀態測點的指示燈、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)、回取裝置後端伺服電機(19)、變頻控制器(16)、伺服驅動器A (14)、伺服驅動器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(7)、接近開關(8)、攝像頭(6)等接入現場總線和I/O接口。在工控機(I)的操作界面上，運行控制程序，完成初始化後，可通過程序執行自動控制，本控制系統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)、驅動氣缸抓取貯罐罐蓋並提起，通過控制裝料裝置電磁自鎖器(10 )、將氣缸自鎖；(c )裝料完成後，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)、驅動氣缸蓋回貯罐罐蓋；(d)通過控制裝料裝置變頻電機(17)轉動、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後端伺服電機(18，19)，協調控制回取軟管的伸出長度，將乏燃料元件抽吸取出；(c)回取完成後，控制回取裝置前端和後端伺服電機(18，19)收回軟管；(d)通過控制裝料裝置電機(17)轉動、收回裝料管。以上操作也可在工控機(I)操作界面上，通過操作員逐步執行程序，實現半自動控制；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視。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，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明的保護範圍。
權利要求
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，其特徵在於，該系統包括工控機(1)、可編程邏輯控制器(4 )、現場電控櫃(12 )、操作控制臺(2 ); 所述工控機(1)具有人機互動操作界面和控制程序，通過現場總線A (3)與所述可編程邏輯控制器(4)進行通訊，用於對乏燃料的裝料與回取裝置進行遠程控制和實時監控； 所述可編程邏輯控制器(4)設有I/O接口模塊A (5 )，用於採集和監測限位開關(7 )、接近開關(8)的信號，並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)還用於通過現場總線B (11)來控制裝料裝置變頻電機(17)工作； 所述現場電控櫃(12)通過I/O接口模塊B (13)連接伺服驅動器A (14)和伺服驅動器B (15)，用於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)和回取裝置後端伺服電機(19)工作； 所述操作控制臺(2)具有操作按鈕、操作手柄和狀態指示燈，以所述工控機(I)為後臺，用於對乏燃料裝料與回取裝置進行手動控制，並顯示所述限位開關(7)、接近開關(8)的信號。
2.如權利要求
1所述的系統，其特徵在於，所述可編程邏輯控制器(4)進一步包括 主模塊，用於實現子程序模塊的循環調用； 初始化模塊，用於對控制參數和狀態參數進行初始值設置； 裝料裝置變頻電機控制模塊，用於根據不同的工況對裝料裝置變頻電機(17)的轉動方向和速度進行控制，並根據限位開關(7)的信號進行行程保護； 裝料裝置電磁換向閥控制模塊，用於根據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，並根據接近開關(8)的信號判斷氣缸動作的執行結果; 裝料裝置電磁自鎖器控制模塊，用於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，用於對回取裝置前端伺服電機(18)和回取裝置後端伺服電機(19)的速度進行協調控制，以調節回取軟管的伸出長度。
3.如權利要求
1所述的系統，其特徵在於，所述可編程邏輯控制器(4)能夠實現控制參數和狀態參數配置、報警監視、手動/自動操作及歷史數據保存功能。
4.如權利要求
1所述的系統，其特徵在於，所述工控機(I)通過組態軟體將所述乏燃料裝料與回取裝置的操作、運行、故障、報警、歷史記錄信息以數字、文字、圖表等方式顯示到所述操作控制臺(2)的人機互動操作界面上，並將上述信息傳送到上遊控制系統。
5.如權利要求
1所述的系統，其特徵在於，該系統進一步包括攝像頭(6)，用於將所述乏燃料裝料與回取裝置的現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視。
6.如權利要求
5所述的系統，其特徵在於，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)的雲臺轉動操作手柄和裝料裝置變頻電機(17)的調速操作手柄；所述操作控制臺(2)的狀態指示燈包括所述限位開關(7)和接近開關(8)的狀態測點指示燈和聲光報警指示燈。
專利摘要
本發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，該系統包括工控機、PLC控制器、現場電控櫃、操作控制臺，所述工控機具有人機互動操作界面和控制程序，用於對乏燃料的裝料與回取裝置進行遠程控制和實時監控；所述PLC控制器用於採集和監測所述裝置的狀態測點的信號，及控制裝置中的各電控子設備工作；所述現場電控櫃用於接收來自PLC控制器的指令，並控制回取裝置前端和後端伺服電機工作；所述操作控制臺具有操作按鈕、操作手柄和狀態指示燈，用於對乏燃料裝料與回取裝置進行手動控制，並顯示狀態測點的信號。本發明具有數據採集、狀態監測、邏輯控制、聯鎖保護、伺服驅動等功能、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