引言

　　本文設(shè)計的水力沖洗系統(tǒng)穩(wěn)定性好、精度高帚颤、易于維護伟杂，已經(jīng)多次在國內(nèi)各核電站現(xiàn)場服務(wù)伍愕。在秦山一期核電站某次正常停堆中，從兩臺sg共沖出泥渣約120.5kg户犯，能較好滿足業(yè)主的要求，提高了核電站的運行和管理水平藏络。

1 簡介

　　蒸汽發(fā)生器（steam generator糜透，sg）是核島內(nèi)的三大設(shè)備之一，核電廠功率損失中有80%是由其損壞引起的臭杰。核電廠運行期間二回路系統(tǒng)材料的腐蝕產(chǎn)物進入sg二次側(cè)粤咪，蒸發(fā)、濃集沉積在傳熱管渴杆、管板和支撐板上及支撐板與傳熱管隙縫之間寥枝，形成硬狀泥渣，嚴重影響了sg的傳熱管的完整性磁奖、傳熱效率和sg的水位控制囊拜，必須得到有效的去除。

2系統(tǒng)組成

        2.1 系統(tǒng)描述　

　　用于sg的水力沖洗裝置可以抽象為一個具有兩自由度的機器手臂比搭。如圖1中所示冠跷，圖1中：m1：步進交流伺服電機、g1：步進運動減速器身诺、m2：旋轉(zhuǎn)直流電機蜜托、g2：旋轉(zhuǎn)運動減速器、en：增量式編碼器霉赡、jk：接近開關(guān)橄务。沖洗機器手臂頂端噴嘴在旋轉(zhuǎn)電機m2的帶動下，將內(nèi)部的高壓水射向遠近距離不同的傳熱管處穴亏。為防止旋轉(zhuǎn)部分與sg內(nèi)部構(gòu)件發(fā)生碰撞導(dǎo)致堵轉(zhuǎn)王庐，設(shè)置了接近開關(guān)jk進行狀態(tài)監(jiān)視。整個機器手臂在交流伺服步進電機m1和plc的控制下毯创，將噴嘴定位到每排管間處橘曙。光電編碼器模塊en和控制器plc組成高精度步進運動，防止高壓水長時間沖擊傳熱管管壁儒剧，危機蒸汽發(fā)生器設(shè)備安全惑箕。整個控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計要求，能進行各種參數(shù)設(shè)定停唐、運行狀態(tài)顯示和系統(tǒng)自診斷科谨。在故障狀態(tài)下，具有報警功能和緊急停止功能时憾。根據(jù)系統(tǒng)的控制要求渊喘，整個硬件的配置和分布如下：

　≌锢Α（1） 核島內(nèi)高輻射區(qū)域（sg旁）

　　沖洗機器手臂本體：包括松下minas a系列伺服步進電機m1、旋轉(zhuǎn)直流電機m2拨才、接近開關(guān)jk和編碼器en;

　≈酱搿（2） 核島內(nèi)低輻射區(qū)域（距sg10m處）

　　現(xiàn)場手操控制箱一個，是整個控制系統(tǒng)的核心部分官脓。包括siemens s7-200系列cpu224 plc协怒、交流伺服電

　　機驅(qū)動模塊、直流電機驅(qū)動模塊卑笨、24v直流電源和控制繼電器等;

　≡邢尽（3） 核島外非輻射區(qū)域

　　人機界面siemens tp7觸摸屏、高壓供水子系統(tǒng)赤兴、泥渣收集子系統(tǒng);

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　　2.2 plc與電機驅(qū)動模塊的連接

　　控制器plc側(cè)和伺服電機側(cè)連接設(shè)計的好壞妖滔，直接影響整個高精度伺服運動控制系統(tǒng)。cpu224plc為14路數(shù)字量輸入/10路數(shù)字量輸出桶良，q0.0和q0.1產(chǎn)生兩路獨立的20khz高速脈沖座舍，輸入伺服驅(qū)動模塊進行經(jīng)功率放大，控制步進電機工作陨帆。輸入/輸出端口定義如表1和表2所示簸州。根據(jù)伺服驅(qū)動模塊的相關(guān)控制信號，形成邏輯判斷歧譬。

　　步進電機單次步進行程完成后岸浑，若位置偏差計數(shù)器內(nèi)的剩余脈沖數(shù)在設(shè)定范圍內(nèi)時，位置到達信號（coin）就被送入控制器测扼。位置偏差計數(shù)器大小由伺服驅(qū)動模塊內(nèi)參數(shù)pr60適當(dāng)設(shè)置慷郎。設(shè)定值太小，送出coin信號時間會過長或造成抖動纲秫。設(shè)定值過大導(dǎo)致無法完成精度要求促驶。驅(qū)動器側(cè)的電機控制時序圖如圖2所示。

3 軟件設(shè)計

　　西門子s7-200 micro plc提供了上位機編程軟件step7-micro/win单步。其強大的功能提供了兩種指令集（simatic或iec1131-3）和三種程序編輯器（語句表stl物遗，梯形圖lad和功能塊圖fbd）。然后利用pc/ppi電纜建立s7-200cpu與個人計算機之間的通訊且奔，將上位機的組態(tài)程序下裝到plc中獨立運行插撩。為順應(yīng)目前圖形化編程的趨勢，程序中采用了梯形圖的編程方式此腊。整個沖洗程序流程圖如圖3所示摹院。控制系統(tǒng)的人機界面（hmi）采用siemenstp7觸摸屏，易于實現(xiàn)众巷，操作簡單彼硫，運行可靠。

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4 精度控制

　　松下伺服交流電機帶有一個增量式編碼器（2500p/r）進行位置監(jiān)控凌箕。當(dāng)起停頻率超出時拧篮，通過步數(shù)丟失可以檢測到位置錯誤。一旦檢測出位置誤差牵舱，就以較低頻率進行位置校正串绩，從而構(gòu)成一個高精度的運動控制系統(tǒng)。

　　槍體步進一次控制器plc發(fā)出脈沖個數(shù)計算：

　∑推稀（1） 已知條件：減速器減速比i： 45; 步進長度： 25mm;

　　伺服電機編碼器精度： 2500p/r;

　　倍頻比（驅(qū)動模塊內(nèi)電子齒輪比）： 45:2;

　　減速器輸出端齒輪分度圓直徑d： 20mm。

　≈玖（2） 計算：plc應(yīng)發(fā)出脈沖個數(shù)b=25/a=3979（脈沖）

　　電機脈沖當(dāng)量a=22.5πd/5000i=0.006283mm/p（毫米/脈沖）

　　對控制系統(tǒng)而言沿盅，沖洗機器手臂的運動精度主要依賴于槍體的步進運動精度。由以上計算可知步進傳動精度0.006283mm/p（脈沖）纫溃，采用光電編碼器模塊腰涧，極大程度上克服了步進過程中失步現(xiàn)象產(chǎn)生的運動誤差，因此系統(tǒng)總的誤差主要由于機械裝配誤差和機械傳動誤差紊浩。在調(diào)試的過程中窖铡，應(yīng)根據(jù)實際的步進長度，調(diào)整伺服電機理論計算出的脈沖個數(shù)绒催，從而補償機械部分產(chǎn)生的誤差萨宙。

5 結(jié)束語

　　本文設(shè)計的水力沖洗系統(tǒng)穩(wěn)定性好、精度高斜州、易于維護惦知，已經(jīng)多次在國內(nèi)各核電站現(xiàn)場服務(wù)。在秦山一期核電站某次正常停堆中愁逝，從兩臺sg共沖出泥渣約120.5kg爪辟，能較好滿足業(yè)主的要求，提高了核電站的運行和管理水平敷忠。

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