反应堆控制棒棒位格莱码发生装置的制作方法

本实用新型涉及核电控制技术领域，特别是涉及一种反应堆控制棒棒位格莱码发生装置。

背景技术：

在核电站启堆、功率转换和停堆过程中，通过控制反应堆控制棒的提升、插入和保持运动，从而控制反应堆的反应性，保证反应堆始终工作在受控状态。

反应堆控制棒棒位测量柜(PME)获取棒位探测器信号，计算得到5位格莱码表示的棒位信息，送由处理柜(PPE)处理、监控该棒位信息，并将棒位信息发送至反应堆逻辑柜(CLE)，逻辑柜生成相应的棒控命令并将棒控命令输送至反应堆电源柜(PWE)，电源柜与控制棒驱动机构中的电磁线圈相连，依据相应的棒控命令生成对应的电磁线圈的驱动电流，从而驱动相应的电磁线圈动作，使得反应堆控制棒做出提升、插入和保持动作。

然而，在调试反应堆控制棒棒位测测量柜时，难以采用反应堆控制棒棒位测量柜(PME)获取实际的棒位探测器信号以计算出5位格莱码，由此导致调试过程受阻。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种反应堆控制棒棒位格莱码发生装置，包括格莱码发生模块；

所述格莱码发生模块包括依次连接的：

波形发生模块，用于依照预定波形和频率输出方波；

波形计数模块，用于将所述方波以二进制码值形式记录；

转码模块，用于将二进制码值转换为格莱码值，所述格莱码值与反应堆控制棒棒位相对应。

由上，反应堆控制棒棒位格莱码发生装置产生对应棒位的格莱码信号，由通信模块将格莱码信号输出给反应堆控制棒棒位测量柜，以实现对控制棒提升、插入过程中棒位信息的实时模拟，对测量柜进行完整的功能调试。

其中，所述波形发生模块包括依次连接的波形发生电路和脉冲延迟电路。

由上，波形发生电路输出测试方波，而脉冲延迟电路用于定时复位，保证波形正常输出。

其中，所述波形发生电路包括二进制串行分频器，与其连接的不同谐振频率的晶振以及至少一个十进制脉冲分配器。

由上，波形信号经二进制串行分频器进行若干次分频后，输出不同频率的方波信号，该不同频率方波信号再经过十进制脉冲分配器进行分频后得到最终的方波信号。例如连接谐振频率为30.72KHz的晶振，波形信号经二进制串行分频器进行九次分频后，输出60Hz频率信号。再经过串联连接的两十进制脉冲分配器进行一次十分频和一次五分频，得到1.2Hz方波信号，以用于后续的格莱码转码。

其中，所述波形计数模块包括：

二进制加减计数器；

非与门电路，与所述二进制加减计数器连接；

脉冲延迟电路，与所述非与门电路连接；

触发器，其信号输入端连接于所述脉冲延迟电路的输出端，其信号输出端连接至所述二进制加减计数器的加减控制端口。

由上，二进制加减计数器起始为加计数，当二进制计数达到预设的最后一位时，将加计数转换为减计数，通过非与门电路实现逻辑电平的触发。该触发信号经过脉冲延迟电路以及触发器后，传输给二进制加减计数器的加减设置端口，如此实现循环计数。

其中，所述转码模块包括：

异或门电路，用于对所述二进制码值从最右一位起，依次与其左边一位进行异或逻辑运算；

反相缓冲器，与所述异或门电路连接，用于将异或逻辑运算后的码值进行反相；

与非门电路，与所述反相缓冲器连接，用于将反相后的码值进行与非逻辑运算，以转码为格莱码。

其中，还包括格莱码手动控制开关。

由上，通过手动选择，可以仅对于某一棒位进行测试，从而不必如自动测试时需要对所有情况进行测试，由此可以节约测试时间。

其中，还包括与所述格莱码手动控制开关一一对应的指示灯。

其中，还包括与所述格莱码发生模块连接的显示模块，所述显示模块包括依次连接的：主控芯片、晶体管和LED组成的数字灯条；

所述主控芯片用于接收来自所述转码模块输出的格莱码值，并依据该值输出控制电压至晶体管，由晶体管驱动数字灯条显示。

其中，还包括与所述格莱码发生模块连接的串口通信模块。

其中，所述装置包括壳体以及在壳体顶部的提手，所述壳体和提手设置有核电级别保护涂层。

附图说明

图1为反应堆控制棒棒位格莱码发生装置的原理示意图；

图2为格莱码发生模块的原理示意图；

图3为波形发生模块的电路原理图；

图4中(A)为波形计数模块的电路原理图；

图4中(B)为转码模块的电路原理图；

图5为显示模块的电路原理图；

图6中(A)为手动开关部分的电路原理图；

图6中(B)为反应堆控制棒棒位格莱码发生装置前面板的示意图；

图6中(C)为反应堆控制棒棒位格莱码发生装置后面板的示意图。

具体实施方式

下面参见图1～图6对本实用新型所述的反应堆控制棒棒位格莱码发生装置进行详细说明。

所述反应堆控制棒棒位格莱码发生装置包括格莱码发生模块10，以及分别与其连接的通信模块20和显示模块30，还包括向系统供电的供电模块40。

如图2所示，所述格莱码发生模块10包括依次连接的：

波形发生模块101，用于生成频率可调的方波。本实施例中，预设波形发生模块101所输出方波的频率包括1.2Hz、0.8Hz和0.1Hz。如图3所示，波形发生模块101包括波形发生电路和脉冲延迟电路组成。所述波形发生电路用于生成前述频率为1.2Hz、0.8Hz和0.1Hz 的方波，其电路组成包括型号为CD4060的二进制串行分频器(计数器)和与其连接的谐振频率为30.72KHz的晶振等元件。CD4060是 14级分频器(计数器)，其分频系数为16～16348，波形信号经CD4060 进行九次分频后，在其Q9端口输出60Hz频率信号(30720÷ 2⁹＝60Hz)。60Hz的方波频率信号经过串联连接的两型号为CD4017 的十进制脉冲分配器(计数器)进行一次十分频和一次五分频，得到 1.2Hz方波信号。

波形发生电路还包括型号为CD4060的二进制串行分频器(计数器)和谐振频率为32.768KHz的晶振组成另外一组波形发生电路，波形信号经CD4060进行十三次分频后，在其Q13端口输出4Hz频率信号(32768÷2¹³＝4Hz)。4Hz的方波频率信号一路经过与CD4060输出端串联连接的型号为CD4017的十进制脉冲分配器(计数器)进行一次五分频，得到0.8Hz的方波信号。4Hz的方波频率信号另一路经过与CD4060输出端串联连接的型号为CD4017的十进制脉冲分配器 (计数器)分别进行一次八分频，得到0.1Hz的方波信号。

脉冲延迟电路，包括三路，分别与所述波形发生电路中的型号为CD4017的十进制脉冲分配器(计数器)串联连接，包括型号为CD4098 的单稳态触发器级联。其中，第一单稳态触发器设为上升沿触发，第二单稳态触发器设为下降沿触发，延迟时间与电阻电容相关。通过单稳触发器延时复位所述型号为CD4017的十进制计数器/脉冲分配器，实现对分频电路的定时复位，保证波形正常输出。

波形计数模块102，与所述波形发生模块101连接，用于以二进制记录所述方波。如图4(A)所示为波形计数模块102的电路原理图，如图所示，波形计数模块102包括以下组成：

二进制加减计数器,在时钟的下降沿对波形发生模块101所输出的方波以二进制进行计数。本实施例中，所述二进制加减计数器选择型号为CD4516的二进制加减计数芯片，可预置4位。两片CD4516 级联构成5位二进制加减计数器，起始为加计数，当二进制计数达到后述表1对应的二进制数值为11111状态时，将加计数转换为减计数，通过接入型号为CD4068的8路输入与非与门实现逻辑电平的触发。该触发信号经过型号为CD4098级联构成脉冲延迟电路以及型号为 DC4013的双D触发器后，传输给计数芯片CD4516的加减设置端口 U/D，当加计数时，维持计数芯片CD4516的U/D端口为高电平，减计数时，维持计数芯片CD4516的U/D端口为低电平，如此实现循环计数。

在波形发生模块101生成方波时，通过对其波形进行预设，以使波形计数模块102最终得到的二进制计数值如下表1所示，按照由表 1第1行至第31行往返循环的顺序呈现。此外，表1还公示了二进制数值、格莱码值和机械步数三者之间的对应关系。

表1

转码模块103，与所述二进制计数模块102连接，用于依照表1 所示，将二进制计数值转码为格莱码值。其转码原理为：从最右边一位起，依次将每一位与左边一位进行异或逻辑运算(不相同表示为“1”，相同表示为“0”)，作为对应格莱码该位的值，最左边一位不变。以数学式表达为：设有N位二进制计数值B(i)，其中0≤i≤ N-1，它可以变换成为同样位数的格莱码G(i)。二进制数与格莱码的转换公式如下：

G(i)＝B(i+1)XOR B(i)； 0≤i＜N-1

G(i)＝B(i)； i＝N-1

上述公式中，XOR表示“异或”，B(i)表示二进制数的第i位， G(i)表示格莱码的第i位。

如图4(B)所示，转码模块103包括型号为CD4070的异或门芯片实现，包括4个异或门芯片，以对两位相邻二进制位进行异或逻辑运算。

为适应驱动，将格莱码先进行反相，再经由与非门依据表1所示转换为格莱码。其中，反向采用型号为CD4049的六反相缓冲器转换器实现；与非转换采用型号为CD40107输入与非门实现。

显示模块30，与所述格莱码发生模块10连接，用于显示所生成的格莱码值。如图5所示为显示模块30的电路原理图，包括依次连接的主控芯片、晶体管和LED灯条组成。

其中，主控芯片接收来自所述格莱码发生模块10输出的格莱码值，并依据该值输出控制电压至晶体管，由晶体管驱动LED灯条进行数字显示。本实施例中，所述主控芯片采用型号为AT89C51系列经典单片机实现，所述晶体管采用型号为ULN2003的芯片。

通信模块20，与所述格莱码发生模块10连接，用于将其所产生的格莱码值输出。所述通信模块20可包括串口通信模块，例如采用 DB9通信接口，又或者，所述通信模块20还可采用网络通信模块，例如采用RJ-45通信接口等。

另外，如图6(A)所示，本实施例所述反应堆控制棒棒位格莱码发生装置还包括格莱码手动开关部分，结合图6中(B)所示的反应堆控制棒棒位格莱码发生装置前面板示意图。所述格莱码手动开关部分共包括8组格莱码手动开关拨钮，每组5个，即对应表1中格莱码 ABCDE区域。手动开关部分包括5路电平开关电路，每接通一路，表示该路导通，对应输出高电平；反之若该路断开，则对应为低电平。通过手动选择，可以仅对于某一棒位进行测试，从而不必如自动测试时需要对所有情况进行测试，由此可以节约测试时间。

电源模块40，与所述波形发生模块101电连接，用于将220V市电进行整流、滤波以及降压处理，最终输出为12V或5V直流电，向反应堆控制棒棒位格莱码发生装置供电。

如图6(B)所示为反应堆控制棒棒位格莱码发生装置的示意图。包括壳体61以及在壳体61顶部的提手63。在所述装置的前面板，包括显示区域和操作区域。

所述显示区域为液晶显示屏62，即对应前述的显示模块30。

操作区域包括：

频率旋钮64，包括3档，分别对应前述1.2Hz、0.8Hz和0.1Hz。

暂停按钮65，与所述波形发生模块101电连接，用于控制起暂停、运行。

格莱码手动开关拨钮66，对应手动开关部分的操作，共包括8组，每组5个。较佳的，针对每个格莱码手动开关拨钮66，还包括一与其在电路上相对应的LED指示灯67。即，在各格莱码手动开关拨钮66 所在电路中还串联有LED灯，当开关拨钮开启时，与其对应的LED 灯同时点亮。

图6中(C)所示为反应堆控制棒棒位格莱码发生装置的后面板示意图，在后面板，包括与前述电源模块40相对应的电源接口69，以及共16路格莱码输出接口68，包括8路手动输出以及8路自动输出，即对应前述通信模块20中的DB9通信进口。

进一步的，在所述反应堆控制棒棒位格莱码发生装置壳体和提手表面设置有核电级别保护涂层。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。