基于PLC技术的田湾核电燃料转运控制系统
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摘要：田湾核电燃料转运装置是燃料运输和贮存系统（PMC）的重要组成部分，是反应堆停堆换料的关键设备之一。其控制系统采用西门子PLC（可编程逻辑控制器），这个系统包括：控制台、控制柜、现场设备及接线盒。以上组成部分，相互協调，完成整个系统的运动控制、信号连锁、报警、人机接口。
关键词：PLC（可编程逻辑控制器）；工业控制；燃料转运装置
中图分类号：TP301 文献标识码：A
文章编号：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
燃料转运装置是压水堆停堆换料的关键设备之一，在反应堆换料期间使用，属于燃料运输和贮存系统（PMC）。田湾核电5、6号机组燃料转运装置控制系统采用PLC（可编程逻辑控制器）技术。 PLC作为当代主流的工业控制技术，具有控制功能全面（逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等）、控制实时性强、可靠性高、易组态、易扩展的特点，广泛应用于冶金、能源、化工等工业领域。田湾核电5、6号机组燃料转运装置，以PLC作为其控制系统的核心，完成对燃料组件转运的自动化控制。
2 田湾核电燃料转运控制系统实现的功能
田湾核电5、6号机组燃料转运装置配置在反应堆厂房（RX）与燃料厂房（KX）换料水池下，在水下进行燃料组件装卸操作。一次完整的乏燃料卸料操作有以下环节：
? 反应堆厂房装卸料机将乏燃料吊入空的竖直位置的燃料承载器中；
? 倾翻架将乏燃料组件从垂直位置翻转至水平位置；
? 运输小车承载乏燃料组件经转运通道向燃料厂房转运；
? 到达燃料厂房侧后，倾翻架从水平倾翻燃料组件到竖直位置；
? 燃料厂房乏燃料水池吊车吊出乏燃料组件。
新燃料的安装过程与此基本相同，只是转运方向相反。系统的运转需要通过灯光、音响、图像等方式进行转运全程监控。控制系统具体功能如下：
? 对燃料转运小车的运动控制（启动、停止、运行速度及定位）功能；
? 对倾翻架（R侧、K侧）的运动控制（启动、停止、运行速度及定位）功能；
? 燃料转运各环节的控制联锁功能；
? 燃料转运系统的人机界面功能；
? 燃料转运系统安全保护功能，包括对操作人员、设备及燃料组件的保护功能。
3 田湾核电燃料转运控制系统的组成
田湾核电燃料转运控制系统组成包括：控制台、控制柜、接线箱及现场设备（电机、编码器、限位开关等）。系统示意图如下。
3.1 控制台
控制台作为系统的主要人机界面，操作员通过它获取整个系统的运行状态及报警信息，并通过它对系统进行操作。控制台上安装有触模屏、按钮指示灯等设备。触摸屏显示操作燃料转运所需要的信息，包括：倾翻架、转运小车运行的全部信息、故障报警显示、倾翻架和小车运行示意图、联锁及旁路操作画面、帮助信息显示等。同时完成系统操作时的所有信息输入，例如：系统配置参数、控制指令、选择、确认等。控制台上的安装的按钮指示灯作为触模屏的补充及备份。
3.2 控制柜
控制柜柜内安装有：
? PLC逻辑控制器，包括电源模块、CPU模块、IO模块等；
? 控制继电器、中间继电器；
? 配电设备，包括：变压器、断路器、直流电源等；
? 伺服驱动器；
? 辅助设备，包括：端子排、照明灯等。
控制柜接收控制台控制命令，实现对现场设备的控制操作。
3.3接线箱及现场设备
接线箱负责将转运装置上的各种设备的连接电缆汇总后接入控制系统。
现场设备包括：电机（转运小车、倾翻架电机）、抱闸装置、编码器（绝对值编码器、增量编码器）、位置传感器、漏水检查装置等。
4 田湾核电燃料转运装置小车运动控制原理描述
燃料转运的小车采用双闭环运动控制，具体如下：小车驱动电机安装有增量转速编码器用于测量电机转速，将电机转速信号反馈给驱动变频器，变频器比较电机转速与目标转速之间的偏差，依据偏差值确定驱动电机的供电频率。以上电机、增量转速编码器、变频器构成运动控制的内环，起到稳定电机转速、消除扰动的作用。小车本体上安装有绝对值位置编码器，通过位置编码器小车实时位置，并将位置信息反馈给PLC控制器，由控制器根据小车的实时位置与目标位置之间的偏差，确定电机转速的高低。
参考文献：
[1] 刘振全.西门子PLC从入门到精通[M].北京：化学工业出版社，2018.
【通联编辑：梁书】
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