基于PLC技術(shù)的田灣核電燃料轉(zhuǎn)運(yùn)控制系統(tǒng)

劉偉 李平

摘要：田灣核電燃料轉(zhuǎn)運(yùn)裝置是燃料運(yùn)輸和貯存系統(tǒng)（PMC）的重要組成部分，是反應(yīng)堆停堆換料的關(guān)鍵設(shè)備之一。其控制系統(tǒng)采用西門(mén)子PLC（可編程邏輯控制器），這個(gè)系統(tǒng)包括：控制臺(tái)、控制柜、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及接線(xiàn)盒。以上組成部分，相互協(xié)調(diào)，完成整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制、信號(hào)連鎖、報(bào)警、人機(jī)接口。

關(guān)鍵詞：PLC（可編程邏輯控制器）；工業(yè)控制；燃料轉(zhuǎn)運(yùn)裝置

中圖分類(lèi)號(hào)：TP301 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）11-0260-02

Abstract： Tianwan nuclear power fuel transfer device is an important part of the fuel transport and storage system （PMC）， and is one of the key equipment for reactor shutdown and refueling. The control system adopts Siemens PLC （programmable logic controller）， which includes console， control cabinet， field equipment and junction box. The above components coordinate with each other to complete the motion control， signal interlocking， alarm and man-machine interface of the whole system.

Key words： PLC （programmable logic controller） ； industrial control； fuel transfer device

1 引言

燃料轉(zhuǎn)運(yùn)裝置是壓水堆停堆換料的關(guān)鍵設(shè)備之一，在反應(yīng)堆換料期間使用，屬于燃料運(yùn)輸和貯存系統(tǒng)（PMC）。田灣核電5、6號(hào)機(jī)組燃料轉(zhuǎn)運(yùn)裝置控制系統(tǒng)采用PLC（可編程邏輯控制器）技術(shù)。 PLC作為當(dāng)代主流的工業(yè)控制技術(shù)，具有控制功能全面（邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等）、控制實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高、易組態(tài)、易擴(kuò)展的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于冶金、能源、化工等工業(yè)領(lǐng)域。田灣核電5、6號(hào)機(jī)組燃料轉(zhuǎn)運(yùn)裝置，以PLC作為其控制系統(tǒng)的核心，完成對(duì)燃料組件轉(zhuǎn)運(yùn)的自動(dòng)化控制。

2 田灣核電燃料轉(zhuǎn)運(yùn)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

田灣核電5、6號(hào)機(jī)組燃料轉(zhuǎn)運(yùn)裝置配置在反應(yīng)堆廠(chǎng)房（RX）與燃料廠(chǎng)房（KX）換料水池下，在水下進(jìn)行燃料組件裝卸操作。一次完整的乏燃料卸料操作有以下環(huán)節(jié)：

? 反應(yīng)堆廠(chǎng)房裝卸料機(jī)將乏燃料吊入空的豎直位置的燃料承載器中；

? 傾翻架將乏燃料組件從垂直位置翻轉(zhuǎn)至水平位置；

? 運(yùn)輸小車(chē)承載乏燃料組件經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)通道向燃料廠(chǎng)房轉(zhuǎn)運(yùn)；

? 到達(dá)燃料廠(chǎng)房側(cè)后，傾翻架從水平傾翻燃料組件到豎直位置；

? 燃料廠(chǎng)房乏燃料水池吊車(chē)吊出乏燃料組件。

新燃料的安裝過(guò)程與此基本相同，只是轉(zhuǎn)運(yùn)方向相反。系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)需要通過(guò)燈光、音響、圖像等方式進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)全程監(jiān)控。控制系統(tǒng)具體功能如下：

? 對(duì)燃料轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)的運(yùn)動(dòng)控制（啟動(dòng)、停止、運(yùn)行速度及定位）功能；

? 對(duì)傾翻架（R側(cè)、K側(cè)）的運(yùn)動(dòng)控制（啟動(dòng)、停止、運(yùn)行速度及定位）功能；

? 燃料轉(zhuǎn)運(yùn)各環(huán)節(jié)的控制聯(lián)鎖功能；

? 燃料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的人機(jī)界面功能；

? 燃料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)安全保護(hù)功能，包括對(duì)操作人員、設(shè)備及燃料組件的保護(hù)功能。

3 田灣核電燃料轉(zhuǎn)運(yùn)控制系統(tǒng)的組成

田灣核電燃料轉(zhuǎn)運(yùn)控制系統(tǒng)組成包括：控制臺(tái)、控制柜、接線(xiàn)箱及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（電機(jī)、編碼器、限位開(kāi)關(guān)等）。系統(tǒng)示意圖如下。

3.1 控制臺(tái)

控制臺(tái)作為系統(tǒng)的主要人機(jī)界面，操作員通過(guò)它獲取整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及報(bào)警信息，并通過(guò)它對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作。控制臺(tái)上安裝有觸模屏、按鈕指示燈等設(shè)備。觸摸屏顯示操作燃料轉(zhuǎn)運(yùn)所需要的信息，包括：傾翻架、轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)運(yùn)行的全部信息、故障報(bào)警顯示、傾翻架和小車(chē)運(yùn)行示意圖、聯(lián)鎖及旁路操作畫(huà)面、幫助信息顯示等。同時(shí)完成系統(tǒng)操作時(shí)的所有信息輸入，例如：系統(tǒng)配置參數(shù)、控制指令、選擇、確認(rèn)等。控制臺(tái)上的安裝的按鈕指示燈作為觸模屏的補(bǔ)充及備份。

3.2 控制柜

控制柜柜內(nèi)安裝有：

? PLC邏輯控制器，包括電源模塊、CPU模塊、IO模塊等；

? 控制繼電器、中間繼電器；

? 配電設(shè)備，包括：變壓器、斷路器、直流電源等；

? 伺服驅(qū)動(dòng)器；

? 輔助設(shè)備，包括：端子排、照明燈等。

控制柜接收控制臺(tái)控制命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制操作。

3.3接線(xiàn)箱及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備

接線(xiàn)箱負(fù)責(zé)將轉(zhuǎn)運(yùn)裝置上的各種設(shè)備的連接電纜匯總后接入控制系統(tǒng)。

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括：電機(jī)（轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)、傾翻架電機(jī)）、抱閘裝置、編碼器（絕對(duì)值編碼器、增量編碼器）、位置傳感器、漏水檢查裝置等。

4 田灣核電燃料轉(zhuǎn)運(yùn)裝置小車(chē)運(yùn)動(dòng)控制原理描述

燃料轉(zhuǎn)運(yùn)的小車(chē)采用雙閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制，具體如下：小車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝有增量轉(zhuǎn)速編碼器用于測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速，將電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)反饋給驅(qū)動(dòng)變頻器，變頻器比較電機(jī)轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速之間的偏差，依據(jù)偏差值確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)的供電頻率。以上電機(jī)、增量轉(zhuǎn)速編碼器、變頻器構(gòu)成運(yùn)動(dòng)控制的內(nèi)環(huán)，起到穩(wěn)定電機(jī)轉(zhuǎn)速、消除擾動(dòng)的作用。小車(chē)本體上安裝有絕對(duì)值位置編碼器，通過(guò)位置編碼器小車(chē)實(shí)時(shí)位置，并將位置信息反饋給PLC控制器，由控制器根據(jù)小車(chē)的實(shí)時(shí)位置與目標(biāo)位置之間的偏差，確定電機(jī)轉(zhuǎn)速的高低。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉振全.西門(mén)子PLC從入門(mén)到精通[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2018.

【通聯(lián)編輯：梁書(shū)】