本发明专利技术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，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。本发明专利技术完全实现了装卸料机的半、全自动操作；大车同步运动；大、小车协调精确自动定位；电视摄像杆的手、自动运行等技术难点。在实现装卸料机各部件精准运动的同时，还提供了全面可靠的联锁保护功能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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；g)主提升升降、速度控制模块，用于根据实时的主提升位置，判断允许主提升向上、向下运行条件，根据不同的操作模式，对主提升运行的方向和速度进行控制；h)电视杆升降、速度控制模块，用于根据实时的电视杆位置，判断允许电视杆上升、下降运行条件，根据不同的操作模式，对电视杆运行的方向和速度进行控制；i)大车驱动模块，接收大车行走、速度控制模块的指令，进行伺服驱动器驱动指令的解算，对驱动器进行控制；j)小车驱动模块，接收小车行走、速度控制模块的指令，进行伺服驱动器驱动指令的解算，对驱动器进行控制；k)主提升驱动模块，接收主提升行走、速度控制模块的指令，进行伺服驱动器驱动指令的解算，对驱动器进行控制；1)电视杆驱动模块，接收电视杆行走、速度控制模块的指令，进行伺服驱动器驱动指令的解算，对驱动器进行控制；m)抓具啮合和脱扣控制模块，用于判断允许抓具啮合和脱扣的条件，对抓具的啮合和脱扣操作进行控制；η)故障处理模块，用于故障检测以及故障复位；ο)保护系统模块，用于系统的安全保护功能；ρ)显示模块，用于显示大、小车、主提升的位置坐标以及载荷重量；q)自动、半自动模块，实现装卸料机的自动、半自动操作；r)偏移法换料模块，实现在选择偏移法换料时，控制系统根据当前堆芯燃料组件的排列情况，自动计算大小车正确的偏移位置，不需要操作员人工计算和干预进一步，如上所述的应用集成运动控制功能PLC的核电站装卸料机控制系统，其中，该系统通过PLC控制器的自动、半自动模块实现半自动操作模式和全自动操作模式；通过PLC控制器的保护系统模块在对设备运动进行实时监控的同时执行安全运动保护联锁功能。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，控制系统在半自动操作模式和全自动操作模式下，能够采用偏移法换料操作，显著提高主提升在全运动行程的速度，同时避免燃料组件之间的摩擦和碰撞，实现快速装卸料操作。本专利技术的有益效果如下本专利技术通过集成运动控制功能的PLC控制器的逻辑处理单元实时地采集和监测由现场级设备反馈来的位移和重量等信息，加以计算实时地得到运动控制指令并发送至PLC控制器的工艺功能模块，使其对驱动器进行控制。集成运动控制功能的PLC控制器可以根据操作员的操作变化做出超快速响应，提高了装卸料机动作的精准性。本专利技术完全实现了装卸料机的半、全自动操作；大车同步运动；大、小车协调精确自动定位；电视摄像杆的手、自动运行等技术难点。在实现装卸料机各部件精准运动的同时，还提供了全面可靠的联锁保护功能。附图说明图1为本专利技术控制系统组成结构框图；图2为大、小车自动运行控制程序流程图；图3为大、小车协调运动程序流程图；图4为凸轮传动程序流程图；图5为电视杆的程序流程图；图6为电视杆驱动程序流程图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的说明。如图1所示，本专利技术所提供的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、运本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一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，其特征在于：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连接，触摸屏计算机与运行ＰＬＣ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。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吕冬宝，常宗虎，张鹏，张磊，肖代云，王强，徐思敏，何志军，
申请(专利权)人：中国核电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：11
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