一种压水堆核电厂装卸料操作工艺仿真系统

摘要

本发明涉及一种压水堆核电厂装卸料操作工艺仿真系统，包括由LED显示屏、触摸屏和由按钮、开关、操纵杆、指示灯、报警器构成的元器件部分组成的操作控制台，由可编程序控制器PLC、PC机图形工作站组成的信息通讯和处理装置，由场景显示器和摄像头显示器组成的显示装置，以及工控机。本发明的装卸料操作工艺仿真系统严格按照真实装卸料机功能进行设计的，模拟对象丰富，仿真数据可靠、真实感强，对各种常见异常状态或故障状态进行模拟，允许交互操作和消除故障，具有部件展示功能，触摸屏具有界面控制功能，简化操作台布局，可进行后续功能扩展，可以有效培训装卸料操作人员，可广泛用于核电站及有关的模拟仿真系统。

主权项

一种压水堆核电厂装卸料操作工艺仿真系统，包括由LED显示屏、触摸屏和由按钮、开关、操纵杆、指示灯、报警器构成的元器件部分组成的操作控制台(1)，由可编程序控制器PLC、PC机图形工作站组成的信息通讯和处理装置(2)，由场景显示器组成的显示装置(3)，以及工控机，其特征在于：所述的操作控制台(1)是依照实际装卸料系统的操作台等比例制作的，其中所述的操作控制台(1)中的LED显示屏、触摸屏与所述工控机相连接，所述工控机与所述信息通讯和处理装置(2)中的可编程序控制器PLC相连接，所述元器件部分与所述信息通讯和处理装置(2)中的可编程序控制器PLC相连接，所述可编程序控制器PLC与所述PC机图形工作站相连接，所述PC机图形工作站与所述显示装置(3)相连接；所述元器件部分中的按钮、开关、操纵杆是发送指令控制虚拟装卸料机的，所述LED显示屏、元器件部分中的指示灯、报警器是接收指令信号进行相关信息显示和报警的，所述触摸屏是显示控制模块，发送控制指令同时也能接收信息并显示，所述可编程序控制器PLC用于信号的输入、输出和处理，用于采集所述操作控制台(1)的信号，处理后发送给PC机图形工作站来控制虚拟现场的装卸料机动作，同时接收所述PC机图形工作站反馈的虚拟现场信息，处理后发送给所述操作控制台(1)的触摸屏和LED显示屏显示，同时点亮操作控制台(1)的指示灯或触发报警器，PC机图形工作站用于处理来自可编程序控制器PLC的指令、控制三维虚拟装卸料机的动作、同时将虚拟装卸料机相关状态反馈给所述可编程序控制器PLC并在所述操作控制台(1)显示，虚拟装卸料机动作场景通过直接与PC机图形工作站相连的所述显示装置(3)进行显示，所 述显示装置(3)除了所述场景显示器外还包括有摄像头显示器，其中所述的场景显示器是显示实际现场操作员所能观察到的堆芯场景，所述的摄像头显示器是显示堆芯中摄像头捕捉的实时场景；所述的操作控制台(1)中触摸屏还包括下述功能模块：信息显示模块：用于显示虚拟装卸料机运行过程中的实时动画、运动状态参数以及异常、故障情况的提示和报警；触敏控制模块：用于发出控制指令，对虚拟装卸料机进行运动控制，选择手动/自动/半自动运动模式，解除报警故障以及进行界面之间切换；料单加载模块：用于在自动运行模式下，从系统硬盘直接载入装/卸料单文件，由系统自动读取相关参数，实现自动控制虚拟装卸料机进行装卸动作；堆芯图更改模块：用于在装载/卸料之前允许操作员对堆芯燃料布局情况进行设置更改；界面模块：形成操作过程中不同阶段的操控界面，包括登入界面、登出界面、主界面、堆芯界面、提升机构界面、系统故障报警和处理界面、报警提示界面、偏位操作界面；所述的信息通讯和处理装置(2)中的可编程序控制器PLC还具有下述功能模块：联锁判断模块：根据大小车、提升机构的联锁条件判断是否存在联锁，并设定联锁后的运动状态；异常、故障判断模块：根据设定的虚拟装卸料机各运行参数阈值， 判断是否出现异常、故障状态，设定触发异常、故障状态后的运行状态；偏位操作模块：根据偏位算法判断大小车偏位位置，设定偏位运行时的运动状态；所述的信息通讯和处理装置(2)中的PC机图形工作站还具有下述功能模块：图形工作站模块：实现虚拟装卸料机动作，还能够模拟现场设备、仪器仪表的物理属性和工作仿真，该现场设备、仪器仪表是温度测量仪、载荷测量仪、驱动器及编码器；异常状态模拟功能模块：将现场设备、仪器仪表作为故障源载体，使虚拟装卸料机进入故障状态从而模拟产生电气、机械异常情况和故障，该电气、机械异常和故障是模拟燃料超载、欠载、最大超载、行程旁路联锁、载荷测量仪对比错误、编码器对比错误、爪具汽缸气压低、倾翻机未竖立、大车/小车/提升机构运动失效、套筒不在0位置、钥匙开关联锁旁路、弯曲组件放置、组件装填、爪具联锁的系统异常或故障情况；部件虚化模拟模块：对虚拟装卸料机提升机构复杂部件结构及爪具动作过程进行层层虚化展示；视频录制和回放模块：记录装料/卸料操作过程，回放文件记录的操作过程，回放过程支持漫游查看；三维模型设置模块：修改堆芯单元燃料放置情况，设置弯曲燃料，并对虚拟设备的异常、故障情况进行触发；摄像头场景模块：控制摄像头场景及摄像视角的切换。