CN201584178U - 高辐射环境下水下输送及操作系统的控制装置 - Google Patents

高辐射环境下水下输送及操作系统的控制装置 Download PDF

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蒋祖跃
王德忠
王宇晗
李宇昊
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Abstract

本实用新型属于核电维修技术领域，具体涉及一种高辐射环境下水下输送及操作系统的控制装置，目的是有效地解决核电高辐射水下环境各种运动部件的控制问题，为操作人员提供操作的便利性、提高系统可靠性、消除误操作引起故障的可能、降低劳动强度。它包括电源、液压泵、气动电磁阀箱、液压电磁阀箱、限位保护开关和伺服电机及其驱动器；其特征在于：它包括PLC控制模块和触摸屏人机界面。本实用新型采用触摸屏人机界面，实时采集电机位置及速度反馈信号，能够显示高辐射环境下水下输送及操作系统各部分的运行状态及伺服电机的运动位置，使操作人员全面实时的了解系统工作状态，操作便利、可靠性高、误操作率低、降低了劳动强度，满足了实际需要。

Description

高辐射环境下水下输送及操作系统的控制装置
技术领域
本实用新型属于核电维修技术领域，具体涉及一种高辐射环境下水下输送及操作系统的控制装置。
背景技术
随着我国核电站越来越多，核电站高辐射环境下的部分部件由于受到高辐射、压力、振动、摩擦、氢吸附等因素的影响，会引起部件的磨损、老化甚至失效的现象或者事故隐患也越来越多，每一个核电站都必须进行定期检修维护。这些区域的剂量强度非常高，人工作业将会大大提高辐射剂量，仅仅依靠普通人工，根本无法深入到这些高辐射环境去排除事故隐患。需要各种工作器具来帮助人进行水下维修任务，如切割、打孔、输送等等，这些工作器具由于受工作环境的影响，必须具有远程操作，监控及诊断的能力，以便于操作人员对其进行控制。现有的高辐射环境下水下输送及操作系统的控制装置可靠性低、操作不便利，容易导致误操作从而引发故障，影响维修进度，无法满足实际需要。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种能够有效地解决核电高辐射水下环境各种运动部件的控制问题，为操作人员提供操作的便利性、提高系统可靠性、消除误操作引起故障的可能、降低劳动强度的高辐射环境下水下输送及操作系统的控制装置。
本实用新型是这样实现的：
一种高辐射环境下水下输送及操作系统的控制装置，包括电源、液压泵、气动电磁阀箱、液压电磁阀箱、限位保护开关和伺服电机及其驱动器；它包括PLC控制模块和触摸屏人机界面。
如上所述的PLC控制模块接收来自触摸屏人机界面的输入信息、来自伺服电机及其驱动器的反馈信息和来自限位保护开关的信息，根据设定程序进行运算处理，并向伺服电机及其驱动器、液压泵、气动电磁阀箱、液压电磁阀箱和限位保护开关发送控制信号，向触摸屏人机界面发送显示信息，实现对伺服电机的运动轨迹设定，实现对液压泵、气动电磁阀箱、液压电磁阀箱和限位保护开关的工作状态控制，实现对高辐射环境下水下输送及操作系统各部分的运行状态及伺服电机的运动位置的实时显示。
如上所述的伺服电机及其驱动器接收来自PLC控制模块的控制信号，实现对伺服电机的定位控制，伺服电机采用高精度的三闭环控制，它向PLC控制模块发送反馈信息，为PLC控制模块提供检测信息。
如上所述的触摸屏人机界面接收来自PLC控制模块的控制信号和显示信息，显示PLC控制模块发送的显示信息，它通过触摸屏和按键接收操作信息，然后将上述操作信息发送给PLC控制模块；触摸屏人机界面在系统运行过程中，采用图形化的显示界面，对高辐射环境下水下输送及操作系统各部分的运行状态及伺服电机的运动位置进行显示，使操作人员全面实时的了解系统工作状态。
如上所述的液压泵、气动电磁阀箱和液压电磁阀箱实现水下输送机构的位置锁紧，它们接收来自PLC控制模块的控制信号；在PLC控制模块控制信号的驱动下，液压泵、气动电磁阀箱和液压电磁阀箱控制锁紧销钉或放松；在水下输送装置运动过程中，PLC控制模块发出控制信号使定位销放松，在水下输送装置实现精确定位，处于工作位置时，PLC控制模块发出控制信号使定位销伸出，实现输送机构的位置锁紧，保证工作头在加工时整个输送机构有较高的刚性。
如上所述的限位保护开关与PLC控制模块相连接，它接收PLC控制模块的控制信号，控制限位保护开关的工作状态，并向PLC控制模块发送反馈信息，进而通过触摸屏人机界面显示限位保护开关的工作状态，供操作人员参照。
如上所述的PLC控制模块采用松下FP-∑系列具有位置控制功能的PLC实现，触摸屏人机界面采用松下GV50C系列中型触摸屏，伺服电机选用伺服电机采用瑞士INFRANOR公司的不锈钢防水伺服电机，型号BFS-122，驱动器采用CD1-a系列全数字伺服驱动器。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型采用触摸屏人机界面，实时采集电机的位置及速度反馈信号，采用图形化的方式显示高辐射环境下水下输送及操作系统各部分的运行状态及伺服电机的运动位置，使操作人员全面实时的了解系统工作状态，操作便利、系统可靠性高、误操作率低、降低了操作人员劳动强度，满足了实际需要。
附图说明
图1是本实用新型的一种高辐射环境下水下输送及操作系统的控制装置的结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的一种高辐射环境下水下输送及操作系统的控制装置进行介绍：
如图1所示，一种高辐射环境下水下输送及操作系统的控制装置，包括PLC控制模块、触摸屏人机界面、电源、液压泵、气动电磁阀箱、液压电磁阀箱、限位保护开关和伺服电机及其驱动器，图中实线所示为电气信号，图中所示虚线为控制信号或检测信号。
PLC控制模块接收来自触摸屏人机界面的输入信息、来自伺服电机及其驱动器的反馈信息和来自限位保护开关的信息，根据设定程序进行运算处理，并向伺服电机及其驱动器、液压泵、气动电磁阀箱、液压电磁阀箱和限位保护开关发送控制信号，向触摸屏人机界面发送显示信息，实现对伺服电机的运动轨迹设定，实现对液压泵、气动电磁阀箱、液压电磁阀箱和限位保护开关的工作状态控制，实现对高辐射环境下水下输送及操作系统各部分的运行状态及伺服电机的运动位置的实时显示。
伺服电机及其驱动器接收来自PLC控制模块的控制信号，实现对伺服电机的定位控制，伺服电机采用高精度的三闭环控制，三闭环控制的环节包括：位置闭环、速度闭环和电流闭环，它向PLC控制模块发送反馈信息，为PLC控制模块提供检测信息，伺服电机及其驱动器采用防水伺服电机及其驱动器实现，它为现有技术，可从市场上购得。
触摸屏人机界面接收来自PLC控制模块的控制信号和显示信息，显示PLC控制模块发送的显示信息，它通过触摸屏和按键接收操作信息，然后将上述操作信息发送给PLC控制模块；触摸屏人机界面在系统运行过程中，采用图形化的显示界面，对高辐射环境下水下输送及操作系统各部分的运行状态及伺服电机的运动位置进行显示，使操作人员全面实时的了解系统工作状态。
液压泵、气动电磁阀箱和液压电磁阀箱实现水下输送机构的位置锁紧，它们接收来自PLC控制模块的控制信号。在PLC控制模块控制信号的驱动下，液压泵、气动电磁阀箱和液压电磁阀箱控制锁紧销钉或放松。在水下输送装置运动过程中，PLC控制模块发出控制信号使定位销放松，在水下输送装置实现精确定位，处于工作位置时，PLC控制模块发出控制信号使定位销伸出，实现输送机构的位置锁紧，保证工作头在加工时整个输送机构有较高的刚性。限位保护开关与PLC控制模块相连接，它接收PLC控制模块的控制信号，
控制限位保护开关的工作状态，并向PLC控制模块发送反馈信息，进而通过触摸屏人机界面显示限位保护开关的工作状态，供操作人员参照。
系统的工作流程如下：
系统上电后，PLC控制模块接收来自伺服电机及其驱动器的反馈信息，并将其发送给触摸屏人机界面实时显示。它发出控制信号收回定位销，液压泵持续动作20S以确保定位销收回到位。
通过触摸屏人机界面选择升降小车的工作位置。触摸屏人机界面将上述操作信息发送给PLC控制模块，由PLC控制模块根据设定程序进行运算处理得到伺服电机的运行轨迹，并将相应控制信号发送给伺服电机及其驱动器。伺服电机及其驱动器接收到上述控制信号后驱动伺服电机运动，并将伺服电机运行的反馈信息发送给PLC控制模块。小车运行至设定高度后，PLC控制模块向伺服电机及其驱动器发出控制信号使伺服电机停止运行。
通过触摸屏人机界面操作选择小车上的定位销伸出的长度，触摸屏人机界面将上述操作信息发送给PLC控制模块，由PLC控制模块根据设定程序进行运算处理得到相应的控制信号，PLC控制模块将上述控制信号发送给液压泵、气动电磁阀箱和液压电磁阀箱。
液压泵和液压电磁阀箱在上述控制信号的控制下动作，使定位销向左侧或右侧定位销伸出。
操作人员通过观察触摸屏人机界面的显示信息，在定位销伸出长度满足要求时，操作人员通过触摸屏人机界面操作，由触摸屏人机界面向PLC控制模块发送操作信息。PLC控制模块进行运算处理，向液压泵、气动电磁阀箱和液压电磁阀箱发送控制信号，液压泵动作，停止定位销动作，开始水下工作。
水下工作结束后，通过触摸屏人机界面操作，经PLC控制模块向液压泵发送控制信号，启动液压泵收回定位销，在确认定位销完全收回后，通过触摸屏人机界面操作，经PLC控制模块向液压泵发送控制信号，停止液压泵；并通过触摸屏人机界面操作，由PLC控制模块通过伺服电机及其驱动器驱动伺服电机提升小车回复原位。
小车到达回零位置的限位保护开关，限位保护开关向PLC控制模块发出到达指令，PLC控制模块经过运算处理向伺服电机及其驱动器停止伺服电机运动。
系统断电，至此完成系统的一个工作过程。
电源模块连接220V交流电，输出其它模块供电所需的电压，为其它模块供电。
本实施例的PLC控制模块采用松下FP-∑系列具有位置控制功能的PLC实现，触摸屏人机界面采用松下GV50C系列中型触摸屏，伺服电机选用伺服电机采用瑞士INFRANOR公司的不锈钢防水伺服电机，型号BFS-122，驱动器采用CD1-a系列全数字伺服驱动器，该驱动器采用PWM控制模式，为带有位置反馈传感器的交流无刷电机提供驱动控制。
本实用新型一种高辐射环境下水下输送及操作系统的控制装置耐辐射、耐腐蚀，能在恶略的工作环境中达到很高的定位精度，是一种高辐射环境下水下输送及操作系统的控制装置。定位精度达到0.1mm。在巴基斯坦C1核电站水下任务中实际应用，历经4个多月水下连续工作考验，操作便利、系统可靠性高、误操作率低、降低了操作人员劳动强度，完全满足核电站高辐射、大水深条件下电气控制及人员操作的需要。

Claims (7)

1.一种高辐射环境下水下输送及操作系统的控制装置，包括电源、液压泵、气动电磁阀箱、液压电磁阀箱、限位保护开关和伺服电机及其驱动器；其特征在于：它包括PLC控制模块和触摸屏人机界面。
2.根据权利要求1所述的一种高辐射环境下水下输送及操作系统的控制装置，其特征在于：所述的PLC控制模块接收来自触摸屏人机界面的输入信息、来自伺服电机及其驱动器的反馈信息和来自限位保护开关的信息，根据设定程序进行运算处理，并向伺服电机及其驱动器、液压泵、气动电磁阀箱、液压电磁阀箱和限位保护开关发送控制信号，向触摸屏人机界面发送显示信息，实现对伺服电机的运动轨迹设定，实现对液压泵、气动电磁阀箱、液压电磁阀箱和限位保护开关的工作状态控制，实现对高辐射环境下水下输送及操作系统各部分的运行状态及伺服电机的运动位置的实时显示。
3.根据权利要求1所述的一种高辐射环境下水下输送及操作系统的控制装置，其特征在于：所述的伺服电机及其驱动器接收来自PLC控制模块的控制信号，实现对伺服电机的定位控制，伺服电机采用高精度的三闭环控制，它向PLC控制模块发送反馈信息，为PLC控制模块提供检测信息。
4.根据权利要求1所述的一种高辐射环境下水下输送及操作系统的控制装置，其特征在于：所述的触摸屏人机界面接收来自PLC控制模块的控制信号和显示信息，显示PLC控制模块发送的显示信息，它通过触摸屏和按键接收操作信息，然后将上述操作信息发送给PLC控制模块；触摸屏人机界面在系统运行过程中，采用图形化的显示界面，对高辐射环境下水下输送及操作系统各部分的运行状态及伺服电机的运动位置进行显示，使操作人员全面实时的了解系统工作状态。
5.根据权利要求1所述的一种高辐射环境下水下输送及操作系统的控制装置，其特征在于：所述的液压泵、气动电磁阀箱和液压电磁阀箱实现水下输送机构的位置锁紧，它们接收来自PLC控制模块的控制信号；在PLC控制模块控制信号的驱动下，液压泵、气动电磁阀箱和液压电磁阀箱控制锁紧销钉或放松；在水下输送装置运动过程中，PLC控制模块发出控制信号使定位销放松，在水下输送装置实现精确定位，处于工作位置时，PLC控制模块发出控制信号使定位销伸出，实现输送机构的位置锁紧，保证工作头在加工时整个输送机构有较高的刚性。
6.根据权利要求1所述的一种高辐射环境下水下输送及操作系统的控制装置，其特征在于：所述的限位保护开关与PLC控制模块相连接，它接收PLC控制模块的控制信号，控制限位保护开关的工作状态，并向PLC控制模块发送反馈信息，进而通过触摸屏人机界面显示限位保护开关的工作状态，供操作人员参照。
7.根据权利要求1所述的一种高辐射环境下水下输送及操作系统的控制装置，其特征在于：所述的PLC控制模块采用松下FP-∑系列具有位置控制功能的PLC实现，触摸屏人机界面采用松下GV50C系列中型触摸屏，伺服电机选用伺服电机采用瑞士INFRANOR公司的不锈钢防水伺服电机，型号BFS-122，驱动器采用CD1-a系列全数字伺服驱动器。
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