[发明专利]应用集成运动控制功能PLC的核电站装卸料机控制系统

说明书

技术领域

本发明属于核电站装卸料机的控制领域，具体为一种应用集成运动控制 功能PLC的核电站装卸料机控制系统。

背景技术

装卸料机是核电站停堆换料期间完成反应堆换料的关键设备，它们的操作 对象是反应堆燃料组件。从国内外核电站的运行经验来看，装卸料机的综合性 能对核电站的经济性和燃料组件操作的安全性会产生直接影响。实现装卸料机 的全自动数字化控制可以进一步提高换料效率、提高燃料操作的安全性和可靠 性。对比国产装卸料机只提供单一手动操作的现状，新型全自动数字化的装卸 料机优化提高了各机构的运行速度；提供了半自动和全自动操作模式，实现了 大、小车的精确自动定位；并在半自动、全自动操作模式下能够采用偏移法操 作，提高了装卸料效率；增强了人机界面的交互功能，减轻操作人员的劳动强 度。

实现全自动数字化控制和运行参数的优化，从而提高装卸料机的安全可靠 性能和经济性，是当今世界核电站装卸料系统主要发展方向。

缩短装卸料机更换燃料组件时间关键在于：

1)高效、可靠的驱动设备和优化的工艺运行路径；

2)采用快速度自动定位系统；

3)安全、快速度提取及放下核燃料组件控制、检测系统；

4)具有优秀人机界面、高度容错性能控制系统；

5)一个简化操作，又能自动远距离操作程序及简化维护、维修程序。

发明内容

本发明的目的是提供一套全新的控制系统解决装卸料机的全自动数字化控 制的技术问题，在提高装卸料机运行效率的同时进一步增强其自身的安全可靠 性。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种应用集成运动控制功能PLC 的核电站装卸料机控制系统，包括操作控制台、具有人机界面的触摸屏计算机 和PLC控制器，所述的PLC控制器为运行PLC和安全PLC组成的双PLC系统。 其中运行PLC为集成运动控制功能的PLC控制器，负责装卸料机的数据采集、 逻辑控制、联锁保护、运动解算和伺服驱动等方面的功能；安全PLC为通用型 PLC，负责装卸料机的安全保护系统功能。操作台上的各操作按钮、显示信号灯 和数显表与运行PLC控制器连接，触摸屏计算机与运行PLC控制器通过总线连 接；集成运动控制功能的PLC控制器通过接口模块采集现场设备的数字I/O信 号、编码器和载荷传感器的信息，进行计算处理后，再通过接口模块将控制指 令发送给伺服驱动器，使其完成对伺服电机的精准控制；集成运动控制功能的 PLC控制器与接口模块之间采用高速总线连接，组成分布式的运动控制系统。装 卸料机的安全保护系统信号与安全PLC相联。

进一步，如上所述的应用集成运动控制功能的PLC的核电站装卸料机控制 系统，其中，运行PLC为集成运动控制功能的PLC，将工艺技术与运动控制集成 在一起，使用成熟的工艺模块，实现复杂的控制任务；集成运动控制功能的PLC 与伺服驱动器之间通过接口模块联接，运行PLC与接口模块之间通过DP(Drive) 总线通信，DP(Drive)具有时钟同步特性，确保定时向伺服驱动器发送控制指 令，实现定周期控制；同时通过接口模块，可以实现不同厂家驱动器，即可以 连接伺服驱动器(控制伺服电机)，连接变频驱动器(控制异步电机)，连接步 进电机(控制步进电机)。既可实现速度控制，也可以实现精确的位置控制，具 有良好的可扩展性。

进一步，如上所述的应用运动型PLC的核电站装卸料机控制系统，其中， 所述的集成运动控制功能的PLC控制器的控制功能模块包括：

a)循环调用模块，实现子程序模块的调用；

b)固定周期调用模块，为保证对大小车、主提升的实时控制，运行PLC控 制器与伺服驱动的接口模块之间通过DP(DRIVE)总线通信，DP(DRIVE)具有 时钟同步特性，确保定时向伺服驱动器发送控制指令，实现定周期控制；

c)编码器、伺服驱动器初始值设置模块，用于对系统进行初始化设置；d) 堆芯栅格维护管理模块，实现堆芯栅格装卸料记录和管理；

e)大车行走、速度控制模块，用于根据实时的大车位置，判断允许大车向 前、向后运行条件，根据不同的操作模式，对大车运行的方向和速度进行控制；

f)小车行走、速度控制模块，用于根据实时的小车位置，判断允许小车向 左、向右运行条件，根据不同的操作模式，对小车运行的方向和速度进行控制；