中達機電產品在核廢料輸送站的應用
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摘要：本文主要介紹基于中達機電自動化產品的核廢料PLC自動化輸送流程項目。項目由PLC、變頻器、人機界面系統集成實現。
關鍵詞：核廢料輸送站運動控制

1 引言

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的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。核廢料按物理狀態可分為固體、液體和氣體3種。

本文項目涉及的是基于臺達機電自動化技術的固體廢料的上下料和出料過程的物流控制系統解決方案。

2 系統描述

此系統主要運用與物料的傳送，是全輸送線的一部分，用于上下料和出料過程。

系統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工作進行監視，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、智能化，安全、可靠、低價、易于操作。輸送系統工程中，由于PLC技術的采用，實現整個系統的操作監控都的人機界面（觸模屏上）遠程監控。系統在人機界面指令開關來完成。在自動狀態下，通過PLC控制可將輸送站的運動控制系統自動啟動，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，在人機界面畫面，在該畫面上能自動統計顯示輸送站生產產量及總產量，加上“動態流程”畫面均可作為“報警界面”使用，既保證了在無故障時，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，又保證在系統出現故障時顯示故障類型及故障點，便于維修人員及時進行搶修。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、延誤時間長等缺點。輸送站門控界面如圖1所示。

圖1 輸送站門控界面
3 系統設計

3.1 系統原理結構設計

控制系統選用中達全系產品，系統配型為：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）。

因為每個電機的位置都需要采集，所有編碼器信號都需輸入PLC。64EH主機自帶4路高速計數，其它信號由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，使得控制精準。AE10THTD人機界面擁有三個通訊接口，COM1以232方式接入PLC，COM2與COM3組合在一起成為一個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運動狀態。

系統原理結構如圖2所示。開關量信號系統如圖3所示。

圖2 系統原理結構

圖3 開關量信號系統
3.2 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多種復雜需求，可以解決PLC時停電保持區不夠和作程序不便利的現象。

圖4為主控頁面。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，分別裝在內箱的四個角上，檢測信號進入模擬量模塊04AD，這樣也用來判斷箱子下來時候是否平直。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。因為在可能傳送一些帶輻射的物料，所以在傳送過程也頻繁的開關門，運動過程在一個密封罩內進行。

圖4 輸送站主控頁面
3.3 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關鍵。根據圖5所示門控結構，門的移動過程，從低水平位到豎直過程即為打開過程。主門靠三個電機（主3，主1，主2）運動來實現開關。如圖門的三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。關門過程為：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。下圖為門的獨立操作畫面。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，充分展示了高性能矢量變頻器VE的定位和同步優勢。

調具和內箱的升降VE的閉環控制，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。