核廢料輸送實現智能化——解決傳統輸送系統不便對過程進行管理控制等問題

　　核廢料泛指在核燃料生產、加工和核反應堆用過的不再需要并具有放射性的廢料。也專指核反應堆用過的乏燃料，經后處理回收钚239等可利用的核材料后，余下的不再需要的并具有放射性的廢料。臺達機電產品在核廢料輸送站中的整合解決方案，是全輸送線的一部分，主要用于核廢料的傳送，即上下料和出料過程。

　　系統描述

　　基于臺達機電自動化技術的固體廢料上下料和出料過程物流控制，采用了人機界面自動顯示系統，對輸送全過程及各個部位的工作是否正常進行監視，并自動顯示故障類型及故障點，使整個系統控制做到微型化，系統做到多功能化、柔性化及智能化，且系統實現安全、可靠、低價和易于操作。

　　在輸送系統工程中，由于PLC技術的采用，整個系統的操作監控都實現了人機界面（觸模屏上）遠程監控。在自動狀態下，通過PLC控制可將輸送站的運動控制系統啟動，控制電力網的供電能力；停機時相反減小對電力網的沖擊，并保證停機時能送出最后一批物料。

　　此外，人機界面上能自動統計顯示輸送站的生產產量及總產量，其“動態流程”畫面均可作為“報警界面”使用。無故障時，該畫面能監視整個生產過程的動態狀況，使操作人員一目了然；而系統出現故障時，則能顯示故障類型及故障點，便于維修人員及時進行搶修。該系統較好地解決了傳統輸送系統效率低，不便對過程進行管理控制，故障維修困難及延誤時間長等問題。

　　圖1 輸送站門控界面。

　　系統結構設計

　　該控制系統選用了中達的全系產品。PLC平臺選用臺達DVP64EH00R2（主機）+2*DVP08HN11R2（數字量擴展）+DVP04AD-H2（模擬量擴展）+4*DVP01HC-H2（高速計數擴展）+2*01PU-H2（定位模塊）+AE10THTD（人機界面）+8*VFD-VE+8*PG01O（編碼器反饋卡）。

　　由于每個電機的位置都需要采集，因此所有編碼器信號都需輸入PLC。64EH主機自帶4路高速計數，其他信號由4個DVP01HC-H2（高速計數擴展）模塊負責。變頻器帶電機工作在矢量閉環模式，使得控制更精準。AE10THTD人機界面擁有3個通訊接口，COM1以232方式接入PLC，COM2與COM3組合成為一個9 pin口與8個變頻器直接通訊，通過對變頻器的工作狀態讀取和修改監控系統的運動狀態。

　　人機界面設計

　　臺達觸摸屏AE10THTD為65536色屏，可對畫面色彩和運動狀態作各種渲染。64K的配方空間可以適用于多種復雜需求，也可以解決PLC時停電保持區不夠和作程序不便利的現象。

　　圖2 輸送站主控頁面。

　　當條件允許滿足內箱運動到指定位置即低位，是否到低位由紅外開關檢測。開關分別裝在內箱的4個角上，檢測信號進入模擬量模塊04AD，用來判斷箱子下來的時候是否平直。到低位之后，氣缸齒合，相應門豎直后，吊具可以帶上物件到指定位置，然后進行回復運動。在傳送過程中，要頻繁地開關門，由于可能傳送一些帶輻射的物料，所以運動過程在一個密封罩內進行。

　　門控系統設計

　　輸送站在傳送運行過程中，門的運動控制是項目的關鍵。門的移動過程，從低水平位到豎直過程即為打開過程。

　　主門靠3個電機（主1、主2、主3）運動來實現開關。門的3個位置分別為低水平位、升軌位、豎直位。在低水平位為關門，主1、主2、主3先同步運動到升軌位，然后主1、主2停下，主3繼續向上運動把門拖到豎直，這時為開門。關門過程是主3拉門到升軌位，然后主1、主2、主3同步運動到低水平位，關門結束。

　　門的開關過程用到了VE變頻器的定位和同步功能，主3的運動靠定位模塊01PU控制，主1、主2分別對主3做跟隨或脫離，這充分展示了高性能矢量變頻器VE的定位和同步優勢。而調具和內箱升降VE的閉環控制，則做定點控制，類似電梯運動，體現了變頻器的啟動高轉矩特性。