高温气冷堆装料电机控制提升球数的装置与方法

技术领域

本发明属于高温气冷堆技术领域，具体涉及一种高温气冷堆装料电机控制提升球数的装置与方法。

背景技术

在高温气冷堆中，燃料装卸系统执行元件装入和卸出功能，直接影响高温堆的连续可靠运行，是高温堆中重要而又复杂的系统。

燃料装卸系统在输送元件过程中，转动设备数量和系统卡堵的次数呈正相关关系，在装料管道上设置输送机构导致系统出现卡堵和系统故障。另外，还由于提升管道提升球数时，受到提升管道长度和提升流量的限制，如果提升球数超过限值，可能出现提升失败的工况。

针对此，为了减少卡堵和系统故障几率，以及控制装料管道内球数，本发明提出一种高温气冷堆装料电机控制提升球数的装置与方法。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种高温气冷堆装料电机控制提升球数的装置与方法。

本发明的一方面，提出一种高温气冷堆装料电机控制提升球数的装置，应用于燃料装卸系统，所述系统包括装料管道，所述装料管道包括相连通的水平管道与提升管道，在所述水平管道的入口端依次设置有装料电机与第一计数器，在所述水平管道上还设置有第二计数器，以及在所述提升管道的出口端设置有第三计数器；所述装置包括：

第一启动单元，用于在满足装料条件时，第一次启动所述装料电机；

停止单元，用于在所述第一计数器计数后，停止所述装料电机；

第二启动单元，用于在所述第二计数器计数后且所述装料管道内球数小于上限值时，第二次启动所述装料电机。

可选地，所述装置还包括禁止单元，用于在所述装料管道内球数达到上限值时，禁止启动所述装料电机。

可选地，所述装置还包括复位单元，用于对所述装料电机的第二次启动指令复位，以保证所述第二计数器下一次计数时正常触发装料电机的再次启动指令。

可选地，所述停止单元包括：第一信号转化模块与停止信号输出模块；

所述第一信号转化模块，用于在所述第一计数器计数后，将所述第一计数器加一的信号转变为1个扫描周期的短脉冲信号；

所述停止信号输出模块，用于基于所述短脉冲信号输出停止信号，以使所述装料电机停运。

可选地，所述第二启动单元包括：第二信号转化模块、启动信号输出模块以及延时模块；

所述第二信号转化模块，用于在所述装料管道内球数小于上限值，且所述第二计数器计数后，将所述第二计数器加一的信号转变为1个扫描周期的短脉冲信号；

所述启动信号输出模块，用于基于所述短脉冲信号输出启动信号；

所述延时模块，用于对所述启动信号延时处理，以在预设时间后启动所述装料电机。

本发明的另一方面，提出一种高温气冷堆装料电机控制提升球数的方法，应用于燃料装卸系统，所述系统包括装料管道，所述装料管道包括相连通的水平管道与提升管道，在所述水平管道的入口端依次设置有装料电机与第一计数器，在所述水平管道上还设置有第二计数器，以及在所述提升管道的出口端设置有第三计数器；所述方法包括：

在满足装料条件时，第一次启动所述装料电机；

在所述第一计数器计数后，停止所述装料电机；

在所述第二计数器后且所述装料管道内球数小于上限值时，第二次启动所述装料电机。

可选地，所述方法还包括：在所述装料管道内球数达到上限值时，禁止启动所述装料电机。

可选地，所述方法还包括：对所述装料电机的第二次启动指令复位，以保证所述第二计数器下一次计数时正常触发装料电机的再次启动指令。

可选地，所述停止所述装料电机，包括：

将所述第一计数器加一的信号转变为1个扫描周期的短脉冲信号，输出停止信号，以使所述装料电机停运；

所述第二次启动所述装料电机，包括：

将所述第二计数器加一的信号转变为1个扫描周期的短脉冲信号，进一步输出启动信号，延时后启动所述装料电机。

可选地，所述燃料元件从第二计数器达到第三计数器的时间与所述燃料元件从装料电机到达第二计数器的时间满足下述关系式：

TIME2>(K-2)*TIME1

式中，TIME1为燃料元件从装料电机达到第二计数器的时间；

TIME2为燃料元件从第二计数器到达第三计数器的时间；

K为装料管道中球数的上限值。

本发明提出一种高温气冷堆装料电机控制提升球数的装置与方法，装置包括：第一启动单元，用于在满足装料条件时，第一次启动所述装料电机；停止单元，用于在所述第一计数器计数后，停止所述装料电机；第二启动单元，用于在所述第二计数器计数后且所述装料管道内球数小于上限值时，第二次启动所述装料电机。该装置能够自动控制装料电机，保证在满足装料效率的基础上装料管道球数不超限，从而保障燃料装卸系统稳定、高效的运行。

附图说明

图1为本发明一实施例的燃料元件输送工艺流程图；

图2为本发明另一实施例的高温气冷堆装料电机控制提升球数的装置的结构示意图；

图3为本发明另一实施例的装料电机控制提升球数逻辑组态总图；其中，图3中的(A)为装料管道球数(QS)的计算逻辑，图3中的(B)为装料电机的启动逻辑，图3中的(C)为装料电机的停止逻辑；

图4为本发明图3中的TON功能块时序图；

图5为本发明图3中的RS功能块时序图；

图6为本发明另一实施例的高温气冷堆装料电机控制提升球数的方法的流程框图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

除非另外具体说明，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“包括”或者“包含”等既不限定所提及的形状、数字、步骤和/或它们的组，也不排除出现或加入一个或多个其他不同的形状、数字、步骤和/或它们的组。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示技术特征的数量与顺序。

需要说明的是，基于目前的燃料装卸系统存在燃料元件卡堵、装料管道内输送的燃料元件太多导致无法提升的情况下，本发明对燃料装卸系统进行了改进，在装料过程中只使用1台装料电机，不使用其他转动设备，如图1所示，本发明的系统包括装料管道110，该装料管道110包括相连通的水平管道111与提升管道112，在水平管道111的入口端依次设置有装料电机120与第一计数器130，在水平管道111上还设置有第二计数器140，以及在提升管道112的出口端设置有第三计数器150。

请继续参考图1，基于上述系统，燃料元件输送的流程为：上游的燃料元件通过装料电机120的转动被运送到装料管道110中，期间经过第一计数器130，流经一段装料管道110后，经过第二计数器140，经过提升管道112到达第三计数器150，表示提升成功。

由于在本发明提出的上述燃料装卸系统中只有装料电机可以进行控制，因此，本发明编制了装料电机的自动控制逻辑，基于控制逻辑形成的方法与装置将在下面的描述中给出。

如图1和图2所示，本发明提供一种高温气冷堆装料电机控制提升球数的装置200，该装置200包括第一启动单元210、停止单元220以及第二启动单元230。第一启动单元210，用于在满足装料条件时，第一次启动装料电机120，停止单元220，用于在第一计数器130计数后，停止装料电机120。第二启动单元230，用于在燃料元件通过第二计数器140后，且装料管道110内球数小于上限值时，第二次启动装料电机120。

需要说明的是，本发明对第一启动单元、第二启动单元以及停止单元不作具体限定，基于本发明形成的装料电机控制逻辑图，上述各单元可以是逻辑图中的功能块，也可以是功能块的端口等，当然，也可能是几个功能块与信号的结合。

如图3所示，控制逻辑图中的各功能块具体作用如下：功能块CXPD01可以将模拟量的增加转变为开关量的变化。当DIN引脚为TRUE时，AIN的输入每增加1，DOUT会发出一个宽度为1个DCS扫描周期的脉冲。

请继续参考图3，功能块TON可延时输出脉冲，当输入引脚IN触发为1，输出引脚Q会在PT时间后输出1，Q输出1的宽度为输入IN脉冲宽度减PT时间，当输入IN脉冲宽度小于PT时间时，Q不会输出1，而是保持0，时序图如图4所示。

请继续参考图3，功能块RS可以实现复位优先的触发器功能，即复位信号RESET1端为TRUE时，输出端总为FALSE；复位信号RESET1和SET端均为FALSE时，输出保持；复位信号RESET1为FALSE，SET端为TRUE时，输出为TRUE，时序图如图5所示。

具体地，在系统具备装料条件时，由操作员手动启动装料电机，当然，还可以设置相关程序使装料电机自启动，即相当于由第一启动单元第一次启动装料电机。如图3中的(B)所示，MON为手动启动指令(该指令为2秒的短脉冲)，由于装料电机投自动状态并不限制手动启停指令，因此直接将MON连接到OR(59)上。AC为电机投自动状态，SX为装料管道球数限值，该值可由操作员手动设置。当电机投自动，且装料管道球数(QS)小于装料管道球数限值(SX)时，AND(58)触发的允许条件满足。

进一步地，为了防止水平管道内元件积压，并保证两个元件有足够的距离间隔，当第一计数器计数后，需要停止装料电机，如图3中的(C)所示，装料电机的停止逻辑如下：MOF为手动停止指令(该指令为2秒的短脉冲)，AC为电机投自动状态，当第一计数器计数，通过CXPD304将第一计数器加一的信号转变为1个扫描周期的短脉冲信号，通过AND(71)和OR(72)输出到STOP信号，使装料电机停运。其中，CXPD304功能块相当于第一信号转化模块，STOP信号相当于停止信号输出模块。

更进一步地，在燃料元件通过第二计数器后，且装料管道内球数小于上限值时，如图3中的(B)所示，第二次启动装料电机的启动逻辑如下：当第二计数器计数，通过CXPD302将第二计数器加一的信号转变为1个扫描周期的短脉冲信号，通过DOUT引脚输出到RS100的输入引脚SET，RS100输出引脚Q1输出一个状态为TRUE的长信号，该信号通过延时模块TON100延时TIME3后输出至AND(58)。此处TIME3为计数器2计数后启动装料电机的延时时间，由操作员设置。其中，CXPD302功能块相当于第二信号转化模块，TON100相当于延时模块，RS100输出引脚Q1以及AND功能块相当于启动信号输出模块。

需要说明的是，本发明的装料管道内球数(QS)为第一计数器的计数值JSQ1减去第三计数器JSQ3的计数值的值，其计算逻辑如图3中的(A)所示。

进一步需要说明的是，本发明的上限值(SX)可根据需求具体设置。

在本发明实施例中，为了保证装料效率，本发明还对燃料元件从装料电机到达第二计数器的时间以及燃料元件从第二计数器到达第三计数器的时间进行了优化。

具体地，将燃料元件从装料电机到达第二计数器的时间设为TIME1，将燃料元件从第二计数器到达第三计数器的时间为TIME2，如要实现装料管道球数上限值为K，通过合理设置第二计数器的位置，满足TIME2>(K-2)*TIME1即可。

示例性地，当第一个燃料元件到达第二计数器处，装料电机启动，第二个燃料元件到达第一计数器处(燃料元件从电机启动到第一计数器处时间较短，忽略不计)，此时装料管道球数为2，再过TIME1个时间，第二个燃料元件到达第二计数器处，第三个燃料元件到达第一计数器处，此时装料管道球数为3，再过TIME1个时间，第三个燃料元件到达第二计数器处，第四个燃料元件到达第一计数器处，此时装料管道球数为4，第一个燃料元件已经在到达第二计数器后行进了2个TIME1时间。因此，如果需要装料管道球数上限值为4，则需要TIME2>2*TIME1，以此类推，如果需要装料管道球数上限值为K，则需要TIME2>(K-2)*TIME1。

本发明的上述方案给出了可以通过改变第二计数器的位置来改变TIME1和TIME2，用以保证装料管道球数上限值的设定范围。但是TIME1和TIME2在不同工况下并不是恒定值，或者由于管道长度的限制致使TIME1远小于TIME2，此时如果第二计数器计数即启动装料电机，可能会出现相邻两个元件距离过近不利于提升的情况，因此增加TIME3的延时时间，由操作员根据实际运行情况进行设置和修改，用来保证相邻两个元件具有足够的距离。

更进一步地，如图2所示，本发明的装置200还包括禁止单元240，用于在装料管道内球数达到上限值时，禁止启动装料电机，即在装料管道内球数(QS)达到装料管道球数的上限值(SX)时，即使第二计数器计数，也不会启动装料电机。其实现逻辑如图3中的(B)所示，通过CXPD302的输出DOUT为需要通过RS100将第二计数器的计数状态信号保持，直到满足装料管道球数(QS)小于装料管道球数限值(SX)，AND(58)触发，START为TRUE，启动装料电机。也就是说，在装料管道内球数恢复至小于上限值且第二计数器计数后，恢复第二次启动装料电机。

更进一步地，如图2所示，本发明的装置200还包括复位单元250，用于对装料电机的第二次启动指令复位，以保证第二计数器下一次计数时正常触发装料电机的再次启动指令。其实现逻辑如图3中的(B)所示，在执行第二次启动装料电机后，即AND(58)触发，START为TRUE后，再将START连接到RS100的复位端RESET1，对RS100指令的复位，用以保证下次第二计数器计数可以正常触发RS100。

需要说明的是，为了保障操作员可以及时干预装料电机的状态。在装料电机投自动时，本发明提出的上述自动控制逻辑有效，且允许手动启动和停止，装料电机投手动时，仅允许手动启动和停止。

进一步需要说明的是，本发明根据上述控制流程，从第一计数器到第二计数器之间同时最多只有1个元件，因此装料电机的自动启、停信号是交替发出的，不会出现同时自动触发启、停指令的情况。

仍需要说明的是，在本发明所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或功能块可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

如图6所示，本发明的另一方面，提供一种高温气冷堆装料电机控制提升球数的方法S300，具体包括以下步骤S310～S330：

S310、在满足装料条件时，启动装料电机。

具体地，在本发明实施例中，当系统具备装料条件时，可以操作员手动启动装料电机，也可以由装料电机的自启动指令启动。其装料电机的启动逻辑如图3中的(B)所示，MON为手动启动指令(该指令为2秒的短脉冲)，由于装料电机投自动状态并不限制手动启停指令，因此直接将MON连接到OR(59)上。AC为电机投自动状态，SX为装料管道球数的上限值，该值可由操作员手动设置。当电机投自动，且装料管道球数(QS)小于装料管道球数限值(SX)时，AND(58)触发的允许条件满足。

S320、在第一计数器计数后，停止装料电机。

具体地，为了防止水平管道内燃料元件积压，并保证两个燃料元件有足够的距离间隔，在第一计数器计数后，停止装料电机。

在本发明实施例中，装料电机的停止逻辑如图3中的(C)所示，MOF为手动停止指令(该指令为2秒的短脉冲)，AC为电机投自动状态，当第一计数器计数，通过CXPD304将第一计数器加一的信号转变为1个扫描周期的短脉冲信号，通过AND(71)和OR(72)输出到STOP信号，使电机停运。

S330、在燃料元件通过第二计数器后，启动装料电机；其中，装料管道内球数小于上限值。

需要说明的是，本发明的装料管道内球数(QS)为第一计数器的计数值JSQ1减去第三计数器JSQ3的计数值的值，其计算逻辑如图3中的(A)所示。

进一步需要说明的是，本发明的上限值(SX)可根据需求具体设置。

在本发明实施例中，为了保证装料效率，本发明还对燃料元件从装料电机到达第二计数器的时间以及燃料元件从第二计数器到达第三计数器的时间进行了优化。

具体地，将燃料元件从装料电机到达第二计数器的时间设为TIME1，将燃料元件从第二计数器到达第三计数器的时间为TIME2，如要实现装料管道球数上限值为K，通过合理设置第二计数器的位置，满足TIME2>(K-2)*TIME1即可。

示例性地，当第一个燃料元件到达第二计数器处，装料电机启动，第二个燃料元件到达第一计数器处(燃料元件从电机启动到第一计数器处时间较短，忽略不计)，此时装料管道球数为2，再过TIME1个时间，第二个燃料元件到达第二计数器处，第三个燃料元件到达第一计数器处，此时装料管道球数为3，再过TIME1个时间，第三个燃料元件到达第二计数器处，第四个燃料元件到达第一计数器处，此时装料管道球数为4，第一个燃料元件已经在到达第二计数器后行进了2个TIME1时间。因此，如果需要装料管道球数上限值为4，则需要TIME2>2*TIME1，以此类推，如果需要装料管道球数上限值为K，则需要TIME2>(K-2)*TIME1。

具体地，装料电机的启动逻辑继续参考图3中的(B)，当第二计数器计数，通过CXPD302将第二计数器加一的信号转变为1个扫描周期的短脉冲信号，通过DOUT引脚输出到RS100的输入引脚SET，RS100输出引脚Q1输出一个状态为TRUE的长信号，即输出一个启动信号，该信号通过延时模块TON100延时TIME3后输出至AND(58)，即对启动信号进行延时处理。此处TIME3为第二计数器计数后启动装料电机的延时时间，该延时时间可由操作员设置，对此不作具体限定。

本发明的上述方案给出了可以通过改变第二计数器的位置来改变TIME1和TIME2，用以保证装料管道球数上限值的设定范围。但是TIME1和TIME2在不同工况下并不是恒定值，或者由于管道长度的限制致使TIME1远小于TIME2，此时如果第二计数器计数即启动装料电机，可能会出现相邻两个元件距离过近不利于提升的情况，因此增加TIME3的延时时间，由操作员根据实际运行情况进行设置和修改，用来保证相邻两个元件具有足够的距离。

进一步地，本发明的方法还包括：在装料管道内球数达到上限值时，禁止启动装料电机。

应当理解的是，在装料管道球数达到装料管道球数上限值时，即使第二计数器计数，也不启动装料电机，直到装料管道内球数恢复到小于装料管道球数上限值时，才启动装料电机。

具体地，当装料管道球数(QS)达到装料管道球数限值(SX)时，即使第二计数器计数，也不能启动装料电机，其实现的逻辑如图3中的(B)所示，CXPD302的输出DOUT为需要通过RS100将该信号保持，使第二计数器的状态保持，直到满足装料管道球数(QS)小于装料管道球数限值(SX)时，AND(58)触发，START为TRUE。

更进一步地，本发明的方法还包括：对装料电机的第二次启动指令复位，以保证第二计数器下一次计数时正常触发装料电机的再次启动指令。其实现逻辑如图3中的(B)所示，在执行第二次启动装料电机后，即AND(58)触发，START为TRUE后，将START连接到RS100的复位端RESET1，对RS100指令的复位，用以保证下次第二计数器计数可以正常触发RS100。

需要说明的是，为了保障操作员可以及时干预装料电机的状态。在装料电机投自动时，本发明提出的上述自动控制逻辑有效，且允许手动启动和停止，装料电机投手动时，仅允许手动启动和停止。

值得注意的是，本发明根据上述控制流程，从第一计数器到第二计数器之间同时最多只有1个元件，因此装料电机的自动启、停信号是交替发出的，不会出现同时自动触发启、停指令的情况。

本发明提出一种高温气冷堆装料电机控制提升球数的装置与方法，具有以下有益效果：本发明能够自动控制装料电机，减少装料过程中使用的转动设备数量，并保证在满足装料效率的基础上装料管道球数不超限，从而保障燃料装卸系统稳定、高效的运行。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。