一种核燃料夹具测试平台控制系统的制作方法

本发明涉及一种核燃料夹具测试平台控制系统，适用于机械领域。

背景技术：

核燃料夹具是反应堆首次装料以及大修期间与核燃料组件直接接触的执行机构，是核燃料装卸贮存系统(PMC)的核心部件之一；核燃料夹具能否按预定时序顺利紧闭和解锁关系到装卸料工作是否能顺利完成。为了保证该部件工作的可靠性，开发了核燃料夹具专用测试平台。该测试平台可以真实有效地模拟实际装卸料过程中对燃料组件进行自动循环紧闭、提升、下降、解锁动作，实现燃料夹具的功能性和可靠耐久性考验。以计算机为核心的可编程逻辑控制器(PLC)具有抗干扰性强、运行可靠等优点，在工业自动化领域已被广泛应用。

技术实现要素：

本发明提出了一种核燃料夹具测试平台控制系统，采用液压系统模拟换料机提升机构的上升与下降，气动系统与实际换料机气动系统完全相同，实现夹具的紧闭与解锁，最大程度地模拟了换料机夹具抓取燃料组件的动作。

本发明所采用的技术方案是：

所述控制系统包括液压控制、气压控制和电气控制两部分。

所述液压系统包括油箱、油温油面计、漏油网、.加油口、电动止回阀；、油泵、电机、单向阀、溢流阀、电磁换向阀、叠加式节流阀、液压缸和液压表，通过PLC程序，控制电动止回阀与电磁换向阀的通断，最终实现液压缸的上升与下降动作；通过伸缩套筒的传递，实现核燃料夹具的机械紧闭和解锁。

所述气压系统包括空气压缩系统、油雾器、空气过滤器、减压阀、电磁阀和气压缸，空气压缩系统为整个气动系统提供气源，压缩空气经过油雾器、空气过滤器净化之后，空气质量达到预定要求。之后空气经减压阀减压，输送给电磁控制阀的空气压力稳定在0.8 MPa左右；通过PLC程序控制电磁阀的切换，从而控制气压缸的上升与下降。最终实现核燃料夹具的紧闭与解锁动作，达到带载与卸载的目的。

所述控制系统的电气系统由PLC处理器模块、输入模块、输出模块、电源模块、工业以太网模块、人机界面、语音报警回路、电气控制面板等构成。电气控制面板上有作为PLC输入点的各种启停按钮、选择开关、复位按钮以及作为PLC输出点的各类指示灯、报警蜂鸣装置，除此之外，还有液压系统电动机启停按钮。为了提高运行可靠性与安全性，除接入PLC输入模块的提升、松紧动作的位置检测装置(即液压缸上限位、液压缸下限位、气压缸上限位、气压缸下限位)外，还增加了相应的冗余安全限位开关，不通过PLC逻辑控制，直接接入电气回路，当相应的开关触点触发时，立即断开气压与液压回路，避免装置失控。

所述控制系统还具有故障报警功能，当出现以下现象时，电气控制面板上的故障指示灯变亮，故障蜂鸣器发出报警，正在执行的手动或自动运行模式终止：1.液压缸上、下限位同时触发；2.气压缸上、下限位同时触发；3.液压缸上升、下降过程中夹具解锁、紧闭；4.液压缸上升、下降运动超时；5.气压缸上升、下降运动超时等。

本发明的有益效果是：该系统采用液压系统模拟换料机提升机构的上升与下降，气动系统与实际换料机气动系统完全相同，实现夹具的紧闭与解锁，最大程度地模拟了换料机夹具抓取燃料组件的动作。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的液压系统原理图。

图2是本发明的气压系统原理图。

图3是本发明的电气系统框图。

图4是本发明的自动运行模式流程图。

图中：l.油箱；2.油温油面计；3.漏油网；4.加油口：5.电动止回阀；6.油泵；7.电机；8.单向阀；9.溢流阀；l0.电磁换向阀；ll.叠加式节流阀；12.液压缸；13．液压表；l4.空气压缩系统；15.油雾器；16.空气过滤器；17.减压阀；18.电磁阀；19.气压缸。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，液压系统包括油箱、油温油面计、漏油网、.加油口、电动止回阀；、油泵、电机、单向阀、溢流阀、电磁换向阀、叠加式节流阀、液压缸和液压表，通过PLC程序，控制电动止回阀与电磁换向阀的通断，最终实现液压缸的上升与下降动作；通过伸缩套筒的传递，实现核燃料夹具的机械紧闭和解锁。

如图2，气压系统包括空气压缩系统、油雾器、空气过滤器、减压阀、电磁阀和气压缸，空气压缩系统为整个气动系统提供气源，压缩空气经过油雾器、空气过滤器净化之后，空气质量达到预定要求。之后空气经减压阀减压，输送给电磁控制阀的空气压力稳定在0.8 MPa左右；通过PLC程序控制电磁阀的切换，从而控制气压缸的上升与下降。最终实现核燃料夹具的紧闭与解锁动作，达到带载与卸载的目的。

如图3，控制系统的电气系统由PLC处理器模块、输入模块、输出模块、电源模块、工业以太网模块、人机界面、语音报警回路、电气控制面板等构成。电气控制面板上有作为PLC输入点的各种启停按钮、选择开关、复位按钮以及作为PLC输出点的各类指示灯、报警蜂鸣装置，除此之外，还有液压系统电动机启停按钮。为了提高运行可靠性与安全性，除接入PLC输入模块的提升、松紧动作的位置检测装置(即液压缸上限位、液压缸下限位、气压缸上限位、气压缸下限位)外，还增加了相应的冗余安全限位开关，不通过PLC逻辑控制，直接接入电气回路，当相应的开关触点触发时，立即断开气压与液压回路，避免装置失控。

如图4，核燃料夹具试验平台控制分为手动运行模式与自动运行模式。手动运行模式可通过电气控制面板上的按钮、开关来实现。把手动/自动运行模式选择开关拨到手动运行模式位置；液压缸上限位未触发，选择开关拨到手动上升，液压缸上升，上限位触发，上升动作停止；液压缸下限位未触发，选择开关拨到手动下降，液压缸下降，下限位触发，下降动作停止；当液压缸处于下限位状态，选择开关拨到夹具夹紧位置，气压缸下降，执行紧闭动作；当液压缸处于下限位状态，选择开关拨到夹具松开位置，气压缸上升，执行解锁动作；当按下手动停止按钮时，手动运行模式中断。自动运行模式同样可通过电气控制面板上的按钮、开关来实现。自动运行模式运行前，必须通过手动运行模式使夹具处于解锁状态，提升液压缸至上限位触发；然后把手动/自动运行模式选择开关拨到自动运行模式位置。自动运行模式停止后，如继续执行，则必须通过手动运行模式，达到自动运行模式的起始条件。

在试验平台运行过程中，其液压缸与气压缸的行程控制极为重要，除了前文已提到的正常安全限位与冗余安全限位保护外，在调试期间，通过调用PLC指令库中的定时器，精确计算液压缸与气压缸的上升与下降时间；在实际运行期间，把相应的时间作为PLC程序控制中的软保护，当正常安全限位与冗余安全限位出现故障，其上升、下降时间达到设定值时，切断气压与液压回路，保护系统安全。

控制系统还具有故障报警功能，当出现以下现象时，电气控制面板上的故障指示灯变亮，故障蜂鸣器发出报警，正在执行的手动或自动运行模式终止：1.液压缸上、下限位同时触发；2.气压缸上、下限位同时触发；3.液压缸上升、下降过程中夹具解锁、紧闭；4.液压缸上升、下降运动超时；5.气压缸上升、下降运动超时等。