专利名称：钠冷快堆全自动换料控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及钠冷快堆换料控制技术，具体涉及一种钠冷快堆全自动换料控制系统。
背景技术：
钠冷实验快堆换料操作必须在不可见的全封闭环境中进行，工作温度高，且属于涉钠操作，过程复杂、周期长、参与设备众多，与压水堆换料操作相比差异巨大。整个换料过程采用封闭方式，过程较为复杂，新燃料工艺运输过程是将新燃料装入转换筒，预热后入堆，借助转运室转运机、装料提升机、换料机并通过大小旋塞定位，在堆内完成装料操作。而乏燃料出堆时，借助换料机、旋塞、卸料提升机、转运室转运机转换桶和清洗室转运机，并对乏燃料进行清洗，最后运至保存水池储存。由于钠冷实验快堆换料现场的不可见，设备繁多，通过操作单台设备进行换料，操作步骤复杂，使人为因素的故障率加大，降低了换料的安全性和可靠性。由于换料的复杂性，延长了换料的时间，对于商用电站，用于换料的时间越长带来的是经济效益的损失。
鉴于换料过程直接关系到堆芯的安全，为了提高换料的安全性、可靠性，并提高换料效率，创造经济效益，需要研发全自动换料的控制技术。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对钠冷快堆安全、高效运行的需要，提供一种钠冷快堆全自动换料控制系统，以提高换料的安全性和换料效率。本实用新型的技术方案如下一种用于上述方法的钠冷快堆全自动换料控制系统，包括通过监控网络总线相连接的主控PLC和若干台单机PLC，主控PLC通过交换机与局域网内的工控机连接，所述的单机PLC包括转换桶PLC、提升机PLC、大旋塞PLC、小旋塞 PLC、转运室转运机PLC、清洗室转运机PLC、气闸PLC、换料机PLC。进一步，如上所述的钠冷快堆全自动换料控制系统，其中，包括主从备份的两台工控机；两台工控机分别通过数据转换模块与多台RS485智能仪表连接。进一步，如上所述的钠冷快堆全自动换料控制系统，其中，还包括与局域网相连接的远程监视机。本实用新型的有益效果如下本实用新型在分析了快堆换料的所有可能工况的基础上，通过制定合理的控制流程，采用顺序控制程序分步执行换料流程，并且，为了实现多根组件的循环执行，采用数据库将所需换料的信息预先录入，在实际的执行过程中依次从数据库中提取各组件的相关信息，从而实现了换料全自动控制，提高了换料设备的利用率， 减少了更换组件的时间，所有的步骤均由程序自行处理，整个换料过程不需要人为干预。
图1为钠冷快堆全自动换料控制系统的结构示意图；[0011]图2为钠冷快堆全自动换料控制方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。钠冷快堆主要的换料设备包括旋塞、换料机、装卸料提升机、转运室转运机、清洗室转运机、转换桶、气间等。通过上述各设备的配合运动，完成各种组件从堆内到堆外的运输。其换料流程如下1)利用转运室转运机将新组件经转换桶、气间等设备运至装料提升机吊桶内；2)将已装入装料提升机吊桶内的新组件由装料提升机运至堆内下部位置，最后由旋塞和换料机运至堆内指定的位置；3)将经过堆内冷却的乏组件从堆内指定的位置由旋塞和换料机运至位于堆内下部位置的卸料提升机吊桶，再由卸料提升机运至上部出口 ；4)利用转运室转运机将乏组件从卸料提升机吊桶内吊出，经转换桶、气闸、清洗室转运机等设 备将乏组件运至清洗系统的清洗井中进行清洗，并将清洗后的乏组件运送至乏组件倾斜运输机插座上，然后利用乏组件倾斜运输机将清洗后的乏组件运送至水池贮存。本实用新型所提供的换料控制系统的结构如图1所示，换料控制系统硬件设备分为现场控制级和过程监控级，分别包括现场8台可编程控制器(PLC)、监控网络总线 (cc-link)、主从备用的2台工控机和主控PLC。主控PLC通过交换机与局域网内的主从备用工控机连接，所述的8台可编程控制器(PLC)包括转换桶PLC、提升机PLC、大旋塞PLC、小旋塞PLC、转运室转运机PLC、清洗室转运机PLC、气闸PLC、换料机PLC。两台工控机分别通过RS485-RS232转换模块与多台RS485智能仪表连接。另外，还包括与局域网相连接的远程监视机。换料控制系统功能是主控PLC通过以太网接收来自工控机的全自动指令信号，并把该指令信号通过CC-Iink总线分配至现场的PLC中，指挥各单机按规定的流程协调动作； 同时，主控PLC接收各单机PLC返回的现场实时信号，并传送给上位机。在全自动换料流程中，每更换1根燃料组件，要涉及堆内、堆外共3根组件的转运， 其中包括1根新组件、1根乏组件、1根堆内换位组件。本实用新型把更换1根燃料组件的全部过程称作一个全自动流程(用换料顺序号i表示)。每个换料周期，大约需更换24 25根燃料组件(则i = 25)。本实用新型所提供的换料控制流程划分采用分布、并行的原则，将单根组件更换的总流程分解为先后顺序执行的四个子流程(kl k4)，每个子流程包括并行的堆内、堆外两条设备运动路径，每条路径中由多个换料设备驱动节点组成，驱动节点执行单个换料设备的动作。通过工控机和PLC的程序控制，实现多根组件循环更换。多根组件全自动换料需要数据库、监控系统程序，主控PLC程序以及单机的定位控制程序来共同实现。通过预先将所有要进行换料操作的新组件以及乏组件的编号和位置信息等填入到换料计划表中，指定换料的总数。在执行过程中计算机监控系统从第一根组件开始计算其转移过程中所有需要的组件信息以及各设备定位的参数信息下传给主控PLC，同时将参数传送完成的标志位设置特定的数值。主控PLC检测到参数传送完成标志位后开始执行单根组件的换料控制流程，同时将参数传送完成标志位复位，在执行的过程中不断的接受各单机的反馈信息，并对换料执行的各种条件进行检测来选择执行循环等待以及分支。换料控制方法流程如图2所示，首先填写换料计划表；然后，换料监控系统从数据库换料计划表中获取换料顺序号i的相关组件位置和编号信息；监控系统根据组件位置信息从数据 库中中获取k= 1，2，3旋塞的角度并进行计算；接下来，监控系统将执行序号i所需要的定位参数及组件信息下传给主控PLC。随后，启动单根更换流程，单根的换料过程如下K = 1 把存放在暂存区栅格中的乏组件转运到在下位的卸料提升机吊桶内，同时，转运室转运机把转换桶内的新组件送到在上位的装料提升机吊桶内；然后，装、卸料提升机分别升降换位，使新组件进入堆内，乏组件运出堆外；K = 2 在堆内，把活性区栅格中的换位组件送到已腾空的暂存区栅格内；同时，在堆外，把已出堆的乏组件从卸料提升机内转运至转换桶的乏组件插座中；K = 3 把装料提升机内刚入堆的新组件转运至换位组件腾出的堆芯栅格中，并将装卸料提升机上下换位；同时，堆外转换桶转动，将出堆的乏组件送至清洗室换料通道下方，清洗室转运机把乏组件取出，放入清洗井清洗；到此，换料顺序号i = 1的全自动换料结束，在主控PLC程序中的换料顺序号i自动加1后，进入下一轮次与上述过程相同的换料流程。当清洗井内的乏组件清洗完毕后，则应在本次换料顺序号i结束后，自动执行k = 4的子流程，清洗室转运机将乏组件放入倾斜提升机内，使之进入储存水池。上述换料全自动控制流程提高了换料设备的利用率，减少了更换组件的时间。所有的步骤均由程序自行处理，整个换料过程不需要人为干预。当执行完单根组件更换的最后一个步骤后，主控PLC将当前的换料序号与换料总数进行比较，如果当前的换料序号与换料总数相等，则表示所有组件更换完成，全自动结束；否则将请求更新参数位置特定数值，计算机监控系统检测到请求更新参数字则自动将换料序号加1开始计算下一根组件所需要的所有信息，依次循环执行组件的更换。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其同等技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求1.一种钠冷快堆全自动换料控制系统，其特征在于包括通过监控网络总线相连接的主控PLC和若干台单机PLC，主控PLC通过交换机与局域网内的工控机连接，所述的单机 PLC包括转换桶PLC、提升机PLC、大旋塞PLC、小旋塞PLC、转运室转运机PLC、清洗室转运机 PLC、气闸PLC、换料机PLC。
2.如权利要求1所述的钠冷快堆全自动换料控制系统，其特征在于包括主从备份的两台工控机；两台工控机分别通过数据转换模块与多台RS485智能仪表连接。
3.如权利要求1或2所述的钠冷快堆全自动换料控制系统，其特征在于还包括与局域网相连接的远程监视机。
专利摘要本实用新型涉及钠冷快堆换料控制技术，具体涉及一种钠冷快堆全自动换料控制系统。该系统采用分步、并行的方式，将换料控制总流程分解为先后顺序执行的四个子流程，子流程包括并行的堆内、堆外两条设备运动路径，每条路径中由多个换料设备驱动节点组成，驱动节点执行单个换料设备的动作，通过主控PLC和单机PLC的程序控制，实现换料流程的自动循环。本实用新型实现了快堆换料全自动控制，提高了换料设备的利用率，减少了更换组件的时间，所有的步骤均由程序自行处理，整个换料过程不需要人为干预。
文档编号G05B19/418GK202025219SQ20112006468
公开日2011年11月2日 申请日期2011年3月14日 优先权日2011年3月14日
发明者唐基本, 朱皓, 段天英, 董升国, 赵莉霞, 马洪盛 申请人:中国原子能科学研究院