CN108730598A - 一种核电站放射性气体取样电磁阀远程控制装置及方法 - Google Patents

一种核电站放射性气体取样电磁阀远程控制装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于电磁阀控制技术领域，具体涉及一种核电站放射性气体取样电磁阀远程控制装置及方法。本发明系统包括接口模块、译码模块、译码锁存模块、驱动逻辑分配模块、驱动模块、光电隔离、驱动反馈模块、数据反馈编码模块、时序模块、误动作监测模块、维护检修模块；方法包括：步骤一、接口模块将串口协议数据命令转换为信号；步骤二、信号进入译码模块，将接收到的信号通过非门反相后，送给译码器芯片进行译码；步骤三、在译码模块输出的基础上，信号进入译码锁存模块；步骤四、将阀门控制信号送入驱动逻辑分配模块；步骤五、驱动模块直接与电磁阀门电气连接。本发明能够确保核电站多点扫描式辐射监测通道运行稳定，辐射控制区辐射污染水平可控。

Description

一种核电站放射性气体取样电磁阀远程控制装置及方法
技术领域
本发明属于电磁阀控制技术领域，具体涉及一种核电站放射性气体取样电磁阀远程控制装置及方法。
背景技术
用于核电站辐射控制区域多个房间放射性气体循环取样和扫描测量的电磁阀控制装置可以远程自动控制12路电磁阀的开关状态。原有控制装置为12个控制回路集成在一个电路板卡上，无法分别独立维护检修；电磁阀本体不带开关反馈触点，控制装置简单的根据阀门驱动电源电压值大小，粗略判断阀位开关状态，无法检测阀位误动信号，没有面板阀位状态信息指示；控制装置检修维护时，必须连接笨重的阀门本体，才能形成阀门控制和反馈的信号回路，没有就地和实验室检修的阀门模拟测试模块和接口；原有控制装置现场使用故障频繁等诸多因素都无法满足现场实际需要。
发明内容
本发明解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提供一种核电站放射性气体取样电磁阀远程控制装置及方法，能够确保核电站多点扫描式辐射监测通道运行稳定，辐射控制区辐射污染水平可控；能够在不改变电磁阀本体的情况下，实现阀门误动作信号监测和显示及复位；能够实现单个阀门控制板卡的检修、维护和更换；能够实现不接阀门本体的情况下，模拟阀门本体，执行信号控制和反馈回路的测试维护；能够稳定可靠运行，并通过抗震、EMC试验验证。
本发明采用的技术方案：
一种核电站放射性气体取样电磁阀远程控制装置，包括接口模块、译码模块、译码锁存模块、驱动逻辑分配模块、驱动模块、光电隔离、驱动反馈模块、数据反馈编码模块、时序模块、误动作监测模块、维护检修模块；接口模块将数据信息传输给译码模块，译码模块将数据传输给译码锁存模块，译码锁存模块将数据传输给驱动逻辑分配模块，驱动逻辑分配模块将数据传输给驱动模块，驱动模块将数据传输给光电隔离，光电隔离将数据传输给驱动反馈模块，驱动反馈模块将数据传输给数据反馈编码模块，数据反馈编码模块将数据反馈给接口模块；时序模块将数据分别传输给译码模块、译码锁存模块、驱动逻辑分配模块；误动作监测模块、维护检修模块将数据传输给驱动模块；接口模块和上层工控机控制软件通讯，驱动模块和就地电磁阀门直接电气连接。
所述驱动模块的每一路由两个固态继电器组成，根据分配后的逻辑信号OKL和UKL电压值，分别控制驱动模块的两个固态继电器，获得电磁阀打开所需要的24V驱动和7V保持电压信号，促使功率端将24V电压和7V电压输出到电磁阀的驱动线圈上，实现电磁阀的打开控制。
所述光电隔离使用光电隔离器件，将阀门驱动电压24V和7V信号隔离和反馈到后续电路中。
所述驱动反馈是将驱动信号通过反馈电路返回，用以判断驱动电路是否工作，包括与非门和RS触发器电路。
数据反馈编码模块包括四块锁存芯片，主要是通过锁存器将反馈数据进行锁存。
所述的锁存的数据在DI总线上保持备用，根据流程将数据返回到上层软件中。
所述时序模块的作用是通过两级单稳态多谐振荡器依据数据DO6的信号触发单稳元器件工作，发出一个时序脉冲，在数据信号和时序信号的作用下，将需要工作的数据保存到译码锁存部分电路中，按照系统命令进行顺序的工作。
通过光电隔离、驱动反馈、数据反馈编码模块、以及接口模块，实现控制软件上阀门开关状态的反馈。
所述阀门误打开动作监测模块可以在电磁阀阀体没有配置开关触点的情况下，通过分析、比较、判断电流值大小，给出电磁阀误动作监测信号。
所述维护检修模块可以实现在不接电磁阀门的情况下，模拟电磁阀门，完成控制装置控制回路的逐一检修维护。
一种核电站放射性气体取样电磁阀远程控制方法，包括如下步骤：
步骤一、上层计算机软件发出控制命令到接口模块，接口模块将RS485串口协议数据DATA+、DATA-命令转换为DO0至DO7的8位信号；
步骤二、步骤一所述信号进入译码模块中，在时序模块控制下，将接收到的DO0、DO1、DO2信号通过非门反相后，送给译码器芯片进行译码，译出Q0～Q6信号，Q0作为复位信号，Q1～Q6作为阀门1-6的开关驱动输入信号；同理使用另一组译码器芯片产生7-12路阀门的开关驱动输入信号；
步骤三、在译码模块输出的基础上，信号进入译码锁存模块，将六路译码信号Q1～Q6分别输出给6路D触发器芯片上，将译出的信号Q1～Q6进行锁存保持，以备控制驱动电路使用；
步骤四、将阀门控制信号送入驱动逻辑分配模块，每路模块由与非门、D触发器芯片组成，以获得阀门打开的驱动逻辑信号OKL和UKL；
步骤五、驱动模块直接与电磁阀门电气连接，阀门获得工作电压，即可判断为阀门打开；同时驱动模块的回路中设计了阀门误打开动作监测模块和阀门维护检修模块。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供的一种核电站放射性气体取样电磁阀远程控制装置及方法，阀门本体不带开关触点，在不改变阀门本体结构的前提下，成功设计了行之有效的阀门误动检测电路；
(2)本发明提供的一种核电站放射性气体取样电磁阀远程控制装置及方法，配置了阀门误动作监测和复位电路，提高了运行维护人员的工作效率；
(3)本发明提供的一种核电站放射性气体取样电磁阀远程控制装置及方法，设计了阀门检修维护接口模块，可以在不接电磁阀的前提下，方便的测试阀门控制回路和反馈回路的信号状态。
附图说明
图1为电磁阀远程控制装置硬件流程图；
图中：1-接口模块、2-译码模块、3-译码锁存模块、4-驱动逻辑分配模块、5-驱动模块、6-光电隔离、7-驱动反馈模块、8-数据反馈编码模块、9-时序模块、10-误动作监测模块、11-维护检修模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种核电站放射性气体取样电磁阀远程控制装置及方法作进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供的一种核电站放射性气体取样电磁阀远程控制装置，包括接口模块1、译码模块2、译码锁存模块3、驱动逻辑分配模块4、驱动模块5、光电隔离6、驱动反馈模块7、数据反馈编码模块8、时序模块9、误动作监测模块10、维护检修模块11；接口模块1将数据信息传输给译码模块2，译码模块2将数据传输给译码锁存模块3，译码锁存模块3将数据传输给驱动逻辑分配模块4，驱动逻辑分配模块4将数据传输给驱动模块5，驱动模块5将数据传输给光电隔离6，光电隔离6将数据传输给驱动反馈模块7，驱动反馈模块7将数据传输给数据反馈编码模块8，数据反馈编码模块8将数据反馈给接口模块1；时序模块9将数据分别传输给译码模块2、译码锁存模块3、驱动逻辑分配模块4；误动作监测模块10、维护检修模块11将数据传输给驱动模块5；接口模块1和上层工控机控制软件通讯，驱动模块5和就地电磁阀门直接电气连接。
驱动模块5的每一路由两个固态继电器组成，根据分配后的逻辑信号OKL和UKL电压值，分别控制驱动模块5的两个固态继电器，获得电磁阀打开所需要的24V驱动和7V保持电压信号，促使功率端将24V电压和7V电压输出到电磁阀的驱动线圈上，实现电磁阀的打开控制。
光电隔离6使用光电隔离器件(PC817器件),将阀门驱动电压24V和7V信号隔离和反馈到后续电路中，由于功率驱动部分是高压(相对于工作逻辑电路供电电压)，所以需要通过光电转换器将高压电平信号转换成逻辑电平信号。
驱动反馈7主要是将驱动信号通过反馈电路返回，用以判断驱动电路是否工作，主要包括与非门和RS触发器电路。经过光电隔离6后，信号触发电路中的触发器工作，将信号传送到数据反馈编码模块8中，数据反馈编码模块包括四块锁存芯片(4502器件)，主要是通过锁存器将反馈数据进行锁存。锁存的数据在DI总线上保持备用(DI0至DI5)，根据流程将数据返回到上层软件中。
时序模块9的作用主要是通过两级单稳态多谐振荡器(CD4528芯片)依据数据DO6的信号触发单稳元器件工作，发出一个时序脉冲，在数据信号和时序信号的作用下，将需要工作的数据保存到译码锁存部分电路中，按照系统命令进行顺序的工作。
通过光电隔离6、驱动反馈7、数据反馈编码8模块、以及接口模块1，实现控制软件上阀门开关状态的反馈。
本发明提供的一种核电站放射性气体取样电磁阀远程控制方法，包括如下步骤：
步骤一、上层计算机软件发出控制命令到接口模块1，接口模块将RS485串口协议数据DATA+、DATA-命令转换为DO0至DO7的8位信号。
步骤二、步骤一所述信号进入译码模块2中，在时序模块9控制下，将接收到的DO0、DO1、DO2信号通过非门反相后，送给译码器芯片(CD4028)进行译码，译出Q0～Q6信号，Q0作为复位信号，Q1～Q6作为阀门1-6的开关驱动输入信号；同理使用另一组译码器芯片(CD4028)产生7-12路阀门的开关驱动输入信号。
步骤三、在译码器输出的基础上，信号进入译码锁存模块3，将六路译码信号Q1～Q6分别输出给6路D触发器芯片(CC4013芯片)上，将译出的信号Q1～Q6进行锁存保持，以备控制驱动电路使用。
步骤四、随后将阀门控制信号送入驱动逻辑分配模块4，每路模块4由与非门、D触发器芯片组成，以获得阀门打开的驱动逻辑信号OKL和UKL。
步骤五、驱动模块5直接与电磁阀门电气连接，阀门获得工作电压，即可判断为阀门打开；同时驱动模块5的回路中设计了阀门误打开动作监测模块10和阀门维护检修模块11，阀门误打开动作监测模块可以在电磁阀阀体没有配置开关触点的情况下，通过分析、比较、判断电流值大小，给出电磁阀误动作监测信号；维护检修模块可以实现在不接电磁阀门的情况下，模拟电磁阀门，完成控制装置控制回路的逐一检修维护。
电磁阀控制装置控制和反馈信号真值表如下表所示，其中S0、S1的逻辑值代表了阀门状态反馈信号的编码器使能端。当S1S0对应位数值为00时，前1-6的阀门允许开；当S1S0对应位数值为01时，前1-6的阀门允许关；当S1S0对应位数值为10时，前7-12的阀门允许开；当S1S0对应位数值为11时，前7-12的阀门允许关。如阀门1开状态，对应的控制指令信息值DO BUS为10100001，如阀门12关状态，对应的控制指令信息值DO BUS为01111110，其他依次类推。DI BUS为阀门开关状态反馈信息值，共分为四组，每组从DI0至DI5共6位，累计24个状态位，每六个状态位组成一个变量值，共有四个变量值A0、A1、A2、A3。DO BUS和DI BUS值，主要用于上层工控机软件的阀门控制命令输出和阀门开关状态反馈和显示。
表1电磁阀控制装置控制和反馈信号真值表

Claims (11)

1.一种核电站放射性气体取样电磁阀远程控制装置，其特征在于：包括接口模块(1)、译码模块(2)、译码锁存模块(3)、驱动逻辑分配模块(4)、驱动模块(5)、光电隔离(6)、驱动反馈模块(7)、数据反馈编码模块(8)、时序模块(9)、误动作监测模块(10)、维护检修模块(11)；接口模块(1)将数据信息传输给译码模块(2)，译码模块(2)将数据传输给译码锁存模块(3)，译码锁存模块(3)将数据传输给驱动逻辑分配模块(4)，驱动逻辑分配模块(4)将数据传输给驱动模块(5)，驱动模块(5)将数据传输给光电隔离(6)，光电隔离(6)将数据传输给驱动反馈模块(7)，驱动反馈模块(7)将数据传输给数据反馈编码模块(8)，数据反馈编码模块(8)将数据反馈给接口模块(1)；时序模块(9)将数据分别传输给译码模块(2)、译码锁存模块(3)、驱动逻辑分配模块(4)；误动作监测模块(10)、维护检修模块(11)将数据传输给驱动模块(5)；接口模块(1)和上层工控机控制软件通讯，驱动模块(5)和就地电磁阀门直接电气连接。
2.根据权利要求1所述的一种核电站放射性气体取样电磁阀远程控制装置，其特征在于：所述驱动模块(5)的每一路由两个固态继电器组成，根据分配后的逻辑信号OKL和UKL电压值，分别控制驱动模块(5)的两个固态继电器，获得电磁阀打开所需要的24V驱动和7V保持电压信号，促使功率端将24V电压和7V电压输出到电磁阀的驱动线圈上，实现电磁阀的打开控制。
3.根据权利要求1所述的一种核电站放射性气体取样电磁阀远程控制装置，其特征在于：所述光电隔离(6)使用光电隔离器件，将阀门驱动电压24V和7V信号隔离和反馈到后续电路中。
4.根据权利要求1所述的一种核电站放射性气体取样电磁阀远程控制装置，其特征在于：所述驱动反馈(7)是将驱动信号通过反馈电路返回，用以判断驱动电路是否工作，包括与非门和RS触发器电路。
5.根据权利要求1所述的一种核电站放射性气体取样电磁阀远程控制装置，其特征在于：数据反馈编码模块(8)包括四块锁存芯片，主要是通过锁存器将反馈数据进行锁存。
6.根据权利要求5所述的一种核电站放射性气体取样电磁阀远程控制装置，其特征在于：所述的锁存的数据在DI总线上保持备用，根据流程将数据返回到上层软件中。
7.根据权利要求1所述的一种核电站放射性气体取样电磁阀远程控制装置，其特征在于：所述时序模块(9)的作用是通过两级单稳态多谐振荡器依据数据DO6的信号触发单稳元器件工作，发出一个时序脉冲，在数据信号和时序信号的作用下，将需要工作的数据保存到译码锁存部分电路中，按照系统命令进行顺序的工作。
8.根据权利要求1-7的任意一项所述的一种核电站放射性气体取样电磁阀远程控制装置，其特征在于：通过光电隔离(6)、驱动反馈(7)、数据反馈编码(8)模块、以及接口模块(1)，实现控制软件上阀门开关状态的反馈。
9.根据权利要求1的所述的一种核电站放射性气体取样电磁阀远程控制装置，其特征在于：所述阀门误打开动作监测模块(10)可以在电磁阀阀体没有配置开关触点的情况下，通过分析、比较、判断电流值大小，给出电磁阀误动作监测信号。
10.根据权利要求1的所述的一种核电站放射性气体取样电磁阀远程控制装置，其特征在于：所述维护检修模块(11)可以实现在不接电磁阀门的情况下，模拟电磁阀门，完成控制装置控制回路的逐一检修维护。
11.一种核电站放射性气体取样电磁阀远程控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、上层计算机软件发出控制命令到接口模块(1)，接口模块将RS485串口协议数据DATA+、DATA-命令转换为DO0至DO7的8位信号；
步骤二、步骤一所述信号进入译码模块(2)中，在时序模块(9)控制下，将接收到的DO0、DO1、DO2信号通过非门反相后，送给译码器芯片进行译码，译出Q0～Q6信号，Q0作为复位信号，Q1～Q6作为阀门1-6的开关驱动输入信号；同理使用另一组译码器芯片产生7-12路阀门的开关驱动输入信号；
步骤三、在译码模块(2)输出的基础上，信号进入译码锁存模块(3)，将六路译码信号Q1～Q6分别输出给6路D触发器芯片上，将译出的信号Q1～Q6进行锁存保持，以备控制驱动电路使用；
步骤四、将阀门控制信号送入驱动逻辑分配模块(4)，每路模块(4)由与非门、D触发器芯片组成，以获得阀门打开的驱动逻辑信号OKL和UKL；
步骤五、驱动模块(5)直接与电磁阀门电气连接，阀门获得工作电压，即可判断为阀门打开；同时驱动模块(5)的回路中设计了阀门误打开动作监测模块(10)和阀门维护检修模块(11)。
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