本發(fā)明涉及一種核燃料夾具測試平臺控制系統(tǒng)，適用于機械領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

核燃料夾具是反應(yīng)堆首次裝料以及大修期間與核燃料組件直接接觸的執(zhí)行機構(gòu)，是核燃料裝卸貯存系統(tǒng)(PMC)的核心部件之一；核燃料夾具能否按預(yù)定時序順利緊閉和解鎖關(guān)系到裝卸料工作是否能順利完成。為了保證該部件工作的可靠性，開發(fā)了核燃料夾具專用測試平臺。該測試平臺可以真實有效地模擬實際裝卸料過程中對燃料組件進行自動循環(huán)緊閉、提升、下降、解鎖動作，實現(xiàn)燃料夾具的功能性和可靠耐久性考驗。以計算機為核心的可編程邏輯控制器(PLC)具有抗干擾性強、運行可靠等優(yōu)點，在工業(yè)自動化領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種核燃料夾具測試平臺控制系統(tǒng)，采用液壓系統(tǒng)模擬換料機提升機構(gòu)的上升與下降，氣動系統(tǒng)與實際換料機氣動系統(tǒng)完全相同，實現(xiàn)夾具的緊閉與解鎖，最大程度地模擬了換料機夾具抓取燃料組件的動作。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

所述控制系統(tǒng)包括液壓控制、氣壓控制和電氣控制兩部分。

所述液壓系統(tǒng)包括油箱、油溫油面計、漏油網(wǎng)、.加油口、電動止回閥；、油泵、電機、單向閥、溢流閥、電磁換向閥、疊加式節(jié)流閥、液壓缸和液壓表，通過PLC程序，控制電動止回閥與電磁換向閥的通斷，最終實現(xiàn)液壓缸的上升與下降動作；通過伸縮套筒的傳遞，實現(xiàn)核燃料夾具的機械緊閉和解鎖。

所述氣壓系統(tǒng)包括空氣壓縮系統(tǒng)、油霧器、空氣過濾器、減壓閥、電磁閥和氣壓缸，空氣壓縮系統(tǒng)為整個氣動系統(tǒng)提供氣源，壓縮空氣經(jīng)過油霧器、空氣過濾器凈化之后，空氣質(zhì)量達到預(yù)定要求。之后空氣經(jīng)減壓閥減壓，輸送給電磁控制閥的空氣壓力穩(wěn)定在0.8 MPa左右；通過PLC程序控制電磁閥的切換，從而控制氣壓缸的上升與下降。最終實現(xiàn)核燃料夾具的緊閉與解鎖動作，達到帶載與卸載的目的。

所述控制系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)由PLC處理器模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊、工業(yè)以太網(wǎng)模塊、人機界面、語音報警回路、電氣控制面板等構(gòu)成。電氣控制面板上有作為PLC輸入點的各種啟停按鈕、選擇開關(guān)、復(fù)位按鈕以及作為PLC輸出點的各類指示燈、報警蜂鳴裝置，除此之外，還有液壓系統(tǒng)電動機啟停按鈕。為了提高運行可靠性與安全性，除接入PLC輸入模塊的提升、松緊動作的位置檢測裝置(即液壓缸上限位、液壓缸下限位、氣壓缸上限位、氣壓缸下限位)外，還增加了相應(yīng)的冗余安全限位開關(guān)，不通過PLC邏輯控制，直接接入電氣回路，當(dāng)相應(yīng)的開關(guān)觸點觸發(fā)時，立即斷開氣壓與液壓回路，避免裝置失控。

所述控制系統(tǒng)還具有故障報警功能，當(dāng)出現(xiàn)以下現(xiàn)象時，電氣控制面板上的故障指示燈變亮，故障蜂鳴器發(fā)出報警，正在執(zhí)行的手動或自動運行模式終止：1.液壓缸上、下限位同時觸發(fā)；2.氣壓缸上、下限位同時觸發(fā)；3.液壓缸上升、下降過程中夾具解鎖、緊閉；4.液壓缸上升、下降運動超時；5.氣壓缸上升、下降運動超時等。

本發(fā)明的有益效果是：該系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)模擬換料機提升機構(gòu)的上升與下降，氣動系統(tǒng)與實際換料機氣動系統(tǒng)完全相同，實現(xiàn)夾具的緊閉與解鎖，最大程度地模擬了換料機夾具抓取燃料組件的動作。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1是本發(fā)明的液壓系統(tǒng)原理圖。

圖2是本發(fā)明的氣壓系統(tǒng)原理圖。

圖3是本發(fā)明的電氣系統(tǒng)框圖。

圖4是本發(fā)明的自動運行模式流程圖。

圖中：l.油箱；2.油溫油面計；3.漏油網(wǎng)；4.加油口：5.電動止回閥；6.油泵；7.電機；8.單向閥；9.溢流閥；l0.電磁換向閥；ll.疊加式節(jié)流閥；12.液壓缸；13．液壓表；l4.空氣壓縮系統(tǒng)；15.油霧器；16.空氣過濾器；17.減壓閥；18.電磁閥；19.氣壓缸。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1，液壓系統(tǒng)包括油箱、油溫油面計、漏油網(wǎng)、.加油口、電動止回閥；、油泵、電機、單向閥、溢流閥、電磁換向閥、疊加式節(jié)流閥、液壓缸和液壓表，通過PLC程序，控制電動止回閥與電磁換向閥的通斷，最終實現(xiàn)液壓缸的上升與下降動作；通過伸縮套筒的傳遞，實現(xiàn)核燃料夾具的機械緊閉和解鎖。

如圖2，氣壓系統(tǒng)包括空氣壓縮系統(tǒng)、油霧器、空氣過濾器、減壓閥、電磁閥和氣壓缸，空氣壓縮系統(tǒng)為整個氣動系統(tǒng)提供氣源，壓縮空氣經(jīng)過油霧器、空氣過濾器凈化之后，空氣質(zhì)量達到預(yù)定要求。之后空氣經(jīng)減壓閥減壓，輸送給電磁控制閥的空氣壓力穩(wěn)定在0.8 MPa左右；通過PLC程序控制電磁閥的切換，從而控制氣壓缸的上升與下降。最終實現(xiàn)核燃料夾具的緊閉與解鎖動作，達到帶載與卸載的目的。

如圖3，控制系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)由PLC處理器模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊、工業(yè)以太網(wǎng)模塊、人機界面、語音報警回路、電氣控制面板等構(gòu)成。電氣控制面板上有作為PLC輸入點的各種啟停按鈕、選擇開關(guān)、復(fù)位按鈕以及作為PLC輸出點的各類指示燈、報警蜂鳴裝置，除此之外，還有液壓系統(tǒng)電動機啟停按鈕。為了提高運行可靠性與安全性，除接入PLC輸入模塊的提升、松緊動作的位置檢測裝置(即液壓缸上限位、液壓缸下限位、氣壓缸上限位、氣壓缸下限位)外，還增加了相應(yīng)的冗余安全限位開關(guān)，不通過PLC邏輯控制，直接接入電氣回路，當(dāng)相應(yīng)的開關(guān)觸點觸發(fā)時，立即斷開氣壓與液壓回路，避免裝置失控。

如圖4，核燃料夾具試驗平臺控制分為手動運行模式與自動運行模式。手動運行模式可通過電氣控制面板上的按鈕、開關(guān)來實現(xiàn)。把手動/自動運行模式選擇開關(guān)撥到手動運行模式位置；液壓缸上限位未觸發(fā)，選擇開關(guān)撥到手動上升，液壓缸上升，上限位觸發(fā)，上升動作停止；液壓缸下限位未觸發(fā)，選擇開關(guān)撥到手動下降，液壓缸下降，下限位觸發(fā)，下降動作停止；當(dāng)液壓缸處于下限位狀態(tài)，選擇開關(guān)撥到夾具夾緊位置，氣壓缸下降，執(zhí)行緊閉動作；當(dāng)液壓缸處于下限位狀態(tài)，選擇開關(guān)撥到夾具松開位置，氣壓缸上升，執(zhí)行解鎖動作；當(dāng)按下手動停止按鈕時，手動運行模式中斷。自動運行模式同樣可通過電氣控制面板上的按鈕、開關(guān)來實現(xiàn)。自動運行模式運行前，必須通過手動運行模式使夾具處于解鎖狀態(tài)，提升液壓缸至上限位觸發(fā)；然后把手動/自動運行模式選擇開關(guān)撥到自動運行模式位置。自動運行模式停止后，如繼續(xù)執(zhí)行，則必須通過手動運行模式，達到自動運行模式的起始條件。

在試驗平臺運行過程中，其液壓缸與氣壓缸的行程控制極為重要，除了前文已提到的正常安全限位與冗余安全限位保護外，在調(diào)試期間，通過調(diào)用PLC指令庫中的定時器，精確計算液壓缸與氣壓缸的上升與下降時間；在實際運行期間，把相應(yīng)的時間作為PLC程序控制中的軟保護，當(dāng)正常安全限位與冗余安全限位出現(xiàn)故障，其上升、下降時間達到設(shè)定值時，切斷氣壓與液壓回路，保護系統(tǒng)安全。

控制系統(tǒng)還具有故障報警功能，當(dāng)出現(xiàn)以下現(xiàn)象時，電氣控制面板上的故障指示燈變亮，故障蜂鳴器發(fā)出報警，正在執(zhí)行的手動或自動運行模式終止：1.液壓缸上、下限位同時觸發(fā)；2.氣壓缸上、下限位同時觸發(fā)；3.液壓缸上升、下降過程中夾具解鎖、緊閉；4.液壓缸上升、下降運動超時；5.氣壓缸上升、下降運動超時等。