一种核用槽车控制系统的制作方法

本发明涉及核用槽车系统领域，具体涉及一种核用槽车控制系统。

背景技术：

现有的核用槽车均采用LED指示灯显示状态，仅能实现手动操作，不能实现自动化操作，人为干预太多，无法避免误操作造成的设备、人员损失。现有核用槽车控制系统的人机信息互换二次开发难度大，且未考虑对槽车外部信号及设备的控制，对用户后期的设计变更带来了诸多不变，在运输过程中，不能进行有效监控核用槽车各设备。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种核用槽车控制系统及其使用方法解决了现有核用槽车不能自动化操作的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种核用槽车控制系统，其包括PLC控制子系统，与PLC控制子系统相连接的交互系统、电源系统、电控阀门系统、压力传感器模组、控制面板、罐体温度传感器、罐体液位传感器、报警器、存储器和通讯模块；电控阀门系统包括与PLC控制子系统相连接的驱动模组，以及与驱动模组相连接的电控阀门组；电控阀门组连接槽车罐体并包括用于开关阀门的执行单元和用于检测阀门状态的检测单元；罐体温度传感器设置在槽车罐体上；压力传感器模组设置在电控阀门组和槽车罐体上。

进一步地，电控阀门组包括分别与槽车罐体相连接的电控阀门V02、电控阀门V03、电控阀门V05、电控阀门V06、电控阀门V08、电控阀门V09和三通电控阀门V15；电控阀门V09的另一端设置有泄漏传感器；电控阀门V05的另一端和电控阀门V06的另一端相连并连接电控阀门V04的一端和电控阀门V07的一端；电控阀门V04的另一端分别连接电控阀门V03的另一端、电控阀门V02的另一端和三通电控阀门V14的第一端口；三通电控阀门V14的第二端口和第三端口分别连接三通电控阀门V15的第二端口和电控阀门V01的一端；电控阀门V01的另一端连接作为出口的B口；

电控阀门V07的另一端分别连接电控阀门V08的另一端、电控阀门V10的一端和电控阀门V11的一端；电控阀门V11的另一端分别连接电控阀门V12的一端和电控阀门V13的一端；电控阀门V12的另一端和电控阀门V10的另一端之间设置有除水泵P14；

电控阀门V13的另一端连接三通电控阀门V16的第一端口；三通电控阀门V16的第二端口和第三端口分别连接电控阀门V15的第三端口和作为入口的A口。

进一步地，压力传感器模组包括设置在槽车罐体上的第一压力传感器、设置在三通电控阀门V16与A口之间的第二压力传感器和设置在电控阀门V01与B口之间的第三压力传感器；罐体液位传感器包括设置在槽车罐体顶部的固定90％液位传感器、固定93％液位传感器和雷达液位计。

进一步地，电源系统为UPS电源；控制面板包括系统急停按钮、系统故障复位按钮、系统停止按钮和系统模式切换按钮；第一压力传感器、罐体温度传感器和雷达液位计均采用O型圈+法兰配合管螺纹密封安装在槽车罐体顶部。

进一步地，PLC控制子系统为西门子1500系列PLC；交互系统包括设置在西门子1500系列PLC上的第一触摸屏和活动设置在槽车上的第二触摸屏；第一触摸屏和第二触摸屏均通过PROFIBUS通讯协议与PLC控制子系统进行数据交互；第一触摸屏为西门子精致系列触摸屏。

进一步地，通讯模块为航空插头；每个执行单元均为薄片式固态继电器。

本发明的有益效果为：

1、本发明兼容槽车外部设备控制及信号采集，全面立体判断自动程序执行，避免人为因素的误操作，实现全自动流程化的执行，并能在无外部电源的情况下，实现长时间监控并可操作，以避免运输过程中废树脂泄露不能人为发现等核安全事故发生。

2、本发明可以随时通过交互系统查看槽车罐体的状态，进行实时手动控制，避免危险发生；使用第二触摸屏(移动触摸屏)，采用PROFIBUS通讯协议，与PLC进行数据交互，对设备进行监控和控制，可以有效的减少设备附近操作员的辐照影响，同时避免通讯干扰等因素造成的通讯不畅。

3、本发明使用UPS+电池柜组合，设备断电后，UPS在5MS内切入使用电池供电，外部电源断电后，PLC不间断监控仪表、阀门状态，仍可通过触摸屏采用PROFINET通讯方式读取PLC数据监视、控制设备，UPS的使用也大大降低了非正常停电后安全隐患。

4、本发明所有阀门的控制采用薄片式固态继电器对阀门进行控制，避免使用电磁继电器，而薄片式固态继电器在提高可靠性的同时还有节能、无火花、寿命长、无噪声、无电磁干扰、相应速度快等优势。

5、本发明与外界通讯方式上也显得更加灵活，可以使用航空插头作为I/O信号及模拟量的传输途径同时兼顾TCP/IP、PROFIBUS、Modbus多种通讯方式任意搭配方式进行外部信号交换，多种通讯方式的采纳，可以高效方便的与DCS或其他设备进行信号交互，可以与所有常用的工控通讯协议的设备进行交互。

6、本发明编程方式采用各功能分别建立函数块或函数，使用这些建立好的功能块时，根据不同使用功能，再分别建立DB数据块方式，进行数据储存，基于基础数据的独立存放，方便快捷进行各数据和功能块的单独修改，即使增加信号及控制，如：增加阀门，可以直接复制原函数块和DB数据块，更改为未使用的编号和名称及关联对应地址即可实现独立控制和信号记录。类似操作过程中，大大缩短了编程时间。

附图说明

图1为本发明的结构原理框图；

图2为本发明的管线布局图；

图3为本发明装料操作的流程图；

图4为本发明普通卸料方式的流程图；

图5为本发明真空卸料操作的流程图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，该核用槽车控制系统包括PLC控制子系统，与PLC控制子系统相连接的交互系统、电源系统、电控阀门系统、压力传感器模组、控制面板、罐体温度传感器、罐体液位传感器、报警器、存储器和通讯模块；电控阀门系统包括与PLC控制子系统相连接的驱动模组，以及与驱动模组相连接的电控阀门组；电控阀门组连接槽车罐体并包括用于开关阀门的执行单元和用于检测阀门状态的检测单元；罐体温度传感器设置在槽车罐体上；压力传感器模组设置在电控阀门组和槽车罐体上。

如图2所示，电控阀门组包括分别与槽车罐体相连接的电控阀门V02、电控阀门V03、电控阀门V05、电控阀门V06、电控阀门V08、电控阀门V09和三通电控阀门V15；电控阀门V09的另一端设置有泄漏传感器；电控阀门V05的另一端和电控阀门V06的另一端相连并连接电控阀门V04的一端和电控阀门V07的一端；电控阀门V04的另一端分别连接电控阀门V03的另一端、电控阀门V02的另一端和三通电控阀门V14的第一端口；三通电控阀门V14的第二端口和第三端口分别连接三通电控阀门V15的第二端口和电控阀门V01的一端；电控阀门V01的另一端连接作为出口的B口；

电控阀门V07的另一端分别连接电控阀门V08的另一端、电控阀门V10的一端和电控阀门V11的一端；电控阀门V11的另一端分别连接电控阀门V12的一端和电控阀门V13的一端；电控阀门V12的另一端和电控阀门V10的另一端之间设置有除水泵P14；

电控阀门V13的另一端连接三通电控阀门V16的第一端口；三通电控阀门V16的第二端口和第三端口分别连接电控阀门V15的第三端口和作为入口的A口。所有电控阀门之间的连接方式、电控阀门与槽车罐体的连接方式、电控阀门与除水泵P14的连接方式均采用空心管线进行连接。

压力传感器模组包括设置在槽车罐体上的第一压力传感器、设置在三通电控阀门V16与A口之间的第二压力传感器和设置在电控阀门V01与B口之间的第三压力传感器；罐体液位传感器包括设置在槽车罐体顶部的固定90％液位传感器、固定93％液位传感器和雷达液位计。

电源系统为UPS电源；控制面板包括系统急停按钮、系统故障复位按钮、系统停止按钮和系统模式切换按钮；第一压力传感器、罐体温度传感器和雷达液位计均采用O型圈+法兰配合管螺纹密封安装在槽车罐体顶部。其中急停按钮采用NC信号；信号均采用DI检测单元。本发明的系统模式切换按钮用于切换全自动运行模式或手动控制模式，手动控制模式下可以通过交互系统控制所有电控阀门的单独开闭。

PLC控制子系统为西门子1500系列PLC；交互系统包括设置在西门子1500系列PLC上的第一触摸屏和活动设置在槽车上的第二触摸屏；第一触摸屏和第二触摸屏均通过PROFIBUS通讯协议与PLC控制子系统进行数据交互；第一触摸屏为西门子精致系列触摸屏。

通讯模块为航空插头；每个执行单元均为薄片式固态继电器。90％液位传感器作用：在液位达90％时报警。93％液位传感器在装卸料过程中：当液位达93％时关闭所有电控阀门。

本发明的驱动模组包括能将PLC控制子系统的控制指令转化为开启所有电控阀门的器件(具体作用为将PLC控制子系统输出的无法启动电控阀门的低电压转换成能够启动电控阀门的高电压)和将检测单元所检测的信号发送给PCL控制子系统的器件；检测单元为能检测电控阀门开关状态的器件，由于上述三种器件的技术均相当成熟，便不再一一赘述。

压力传感器作用：控制罐体压力不超过0.2Mpa，在装卸料过程中当罐体压力达2Mpa时，排气管电控阀门V09开启，同时关闭电控阀门V01、电控阀门V13，停止装卸料工作。

温度压力传感器作用：控制槽车罐体温度不超过90度，在装卸料、运输过程中当槽车罐体温度超过90度时，排气管电控阀门V09开启，同时关闭电控阀门V01、电控阀门V13，停止工作。

泄漏传感器作用：检测内罐液体是否有卸漏，在装卸料、运输过程中当内罐出面卸漏时，系统报警，同时停止装卸料、过输工作。

如图3、图4和图5所示，在本发明的一个实施例中，该核用槽车控制系统的使用方法包括：

1)、装料，装料包括以下步骤：

S1-1、试漏：开启电控阀门V01、电控阀门V04、电控阀门V07、电控阀门V11、电控阀门V13、三通电控阀门V14和三通电控阀门V16，开启A口施加气压至管路压力达0.2MPa时关闭A口进行保压；若五分钟后管路气压降幅达到20KPa，系统报警，反之打开电控阀门V06和电控阀门V09进行泄压并关闭所有电控阀门；

S1-2、在步骤S1-1过程中，若五分钟后管路气压降幅低于20KPa，则进行装料：

S1-2-1、第一次装料：开启电控阀门V01、电控阀门V03、电控阀门V09、三通电控阀门V14和B口并通过B口进行装料；若液位达到80％，关闭电控阀门V01和电控阀门V03，开启电控阀门V06、电控阀门V07、电控阀门V10、电控阀门V12、电控阀门V13和三通电控阀门V16，并通过除水泵P14将电控阀门V10端的物体泵向电控阀门V12端，至少五分钟后停止除水泵P14工作并关闭所有电控阀门；

S1-2-2、在第一次装料结束后进行第二次装料：开启电控阀门V01、电控阀门V03、电控阀门V09、三通电控阀门V14和B口并通过B口进行装料；若液位达到85％，通过交互系统进行提示；若液位达到90％，通过报警器报警并关闭电控阀门V01；若液位达到93％，通过报警器再次报警，确认并关闭所有阀门；开启电控阀门V06、电控阀门V07、电控阀门V10、电控阀门V12、电控阀门V13和三通电控阀门V16，并通过除水泵P14将电控阀门V10端的物体泵向电控阀门V12端，至少五分钟后停止除水泵P14工作并关闭所有电控阀门；

S1-3、在第二次装料完成后进行管道冲洗：打开电控阀门V01、电控阀门V04、电控阀门V07、电控阀门V11、电控阀门V13、三通电控阀门V14和三通电控阀门V16，通过A口进压力水、B口出水至少两分钟，关闭所有阀门；

S1-4、在冲洗管道完成后进行管道排空：开启电控阀门V01、电控阀门V04、电控阀门V07、电控阀门V11、电控阀门V13、三通电控阀门V14和三通电控阀门V16，通过A口施加压力气、B口排气至少两分钟，关闭所有阀门，完成装料；

2)、卸料，卸料包括以下步骤：

S2-1、试漏：采用与步骤S1-1相同的方法进行试漏；

S2-2、在步骤S2-1过程中，若五分钟后管路气压降幅低于20KPa，则进行第一次卸料：开启电控阀门V01、电控阀门V02、电控阀门V08、电控阀门V09、电控阀门V11、电控阀门V13、三通电控阀门V14和三通电控阀门V16进行卸料至槽车罐体内液位低至50％，关闭所有电控阀门；

S2-3、在第一次卸料完成后进行第一次充水：打开电控阀门V03、电控阀门V04、电控阀门V07、电控阀门V09、电控阀门V11、电控阀门V13和三通电控阀门V16，通过A口进压力水使槽车罐体内液位达60％，关闭所有电控阀门；

S2-4、在第一次充水完成后进行第二次卸料：采用与步骤S2-2相同的方法进行卸料至槽车罐体内液位低至10％，关闭所有电控阀门；

S2-5、在第二次卸料完成后进行第二次充水：采用与步骤S2-3相同的方法充水至槽车罐体内液位达20％，关闭所有电控阀门；

S2-6、在第二次充水完成后进行第三次卸料：采用与步骤S2-2相同的方法进行卸料至槽车罐体内液位低至0％，并延迟至少五分钟后关闭电控阀门V01、电控阀门V02和电控阀门V08；

S2-7、在第三次卸料完成后进行第三次充水：开启电控阀门V03、电控阀门V04和电控阀门V07，通过A口进压力水至槽车罐体内液位达85％，关闭所有电控阀门；

S2-8、在第三次充水完成后进行第四次卸料：采用与步骤S2-2相同的方法进行卸料至槽车罐体内液位低至0％，并在延迟至少一分钟后关闭所有电控阀门；

S2-9、在第四次卸料完成后进行管道冲洗：采用与步骤S1-3相同的方法进行管道冲洗；

S2-10、在管道冲洗完成后进行管道排空：采用与步骤S1-4相同的方法进行管道排空，完成卸料；

3)、真空卸料，真空卸料包括以下步骤：

S3-1、试漏：采用与步骤S1-1相同的方法进行试漏；

S3-2、在步骤S3-1过程中，若五分钟后管路气压降幅低于20KPa，则进行第一次真空卸料：开启电控阀门V01、电控阀门V02和三通电控阀门V14，通过B口接真空度至少为-0.08MPa的负压进行真空吸料至槽车罐体内液位低至10％，关闭所有电控阀门；

S3-3、在第一次真空卸料完成后进行第一次充水：采用与步骤S2-3相同的方法充水至槽车罐体内液位达20％，关闭所有电控阀门；

S3-4、在第一次充水完成后进行第二次真空卸料：采用与步骤S3-2相同的方法进行真空吸料至槽车罐体内液位低至0％并在延迟至少五分钟后关闭所有电控阀门；

S3-5、在第二次真空卸料完成后进行第二次充水：采用与步骤S2-3相同的方法充水至槽车罐体内液位达90％或93％后关闭所有电控阀门；

S3-6、在第二次充水完成后进行第三次真空卸料：采用与步骤S3-2相同的方法进行真空吸料至槽车罐体内液位低至0％并在延迟至少五分钟后关闭所有电控阀门；

S3-7、在第三次真空卸料完成进行管道冲洗：采用与步骤S1-3相同的方法进行管道冲洗；

S3-8、在管道冲洗完成后进行管道排空：采用与步骤S1-4相同的方法进行管道排空，完成真空卸料。

在本发明的具体实施过程中，提及的“所有电控阀门”即为电控阀门组，其包括电控阀门V01～电控阀门V13，以及三通电控阀门V14～三通电控阀门V16和除水泵P14，其中三通电控阀门V14默认连通电控阀门V01与电控阀门V04；三通电控阀门V15默认连通三通电控阀门V14与槽车罐体；三通电控阀门V16默认连通A口与电控阀门V13。三通电控阀门V15作为应急使用的阀门，一般情况下不使用，电控阀门V05作为备用低位排水使用。

综上所述，本发明兼容槽车外部设备控制及信号采集，全面立体判断自动程序执行，避免人为因素的误操作，实现全自动流程化的执行，并能在无外部电源的情况下，实现长时间监控并可操作，以避免运输过程中出现废树脂泄露不能人为发现等核安全事故发生。