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        PLC 補(bǔ)償裝置在燃料操作系統(tǒng)的應(yīng)用

        2020-06-15 02:39:24靳瀚博
        設(shè)備管理與維修 2020年11期
        關(guān)鍵詞:橋架讀數(shù)編碼器

        茍 海,靳瀚博

        (中核核電運(yùn)行管理有限公司,浙江嘉興 314300)

        1 軸編碼器功能介紹

        1.1 軸編碼器結(jié)構(gòu)

        軸編碼器采用AECL 提供的由Blenkhorn&Sawle 公司生產(chǎn)的多位信號(hào)軸編碼器。該軸編器是把角位移轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的一種裝置,分辨率達(dá)到256 counts/r,有效量程32 圈,可提供量程范圍0~8192 counts,對(duì)應(yīng)八進(jìn)制的0~17 777,可以無(wú)限循環(huán)。由電刷和旋轉(zhuǎn)電極的斷開(kāi)和接通,輸出0 或1 的開(kāi)關(guān)量信號(hào)。軸編碼器內(nèi)部由20 個(gè)電刷和2 個(gè)圓柱形電極組成,1 個(gè)電極與輸入軸連接,直接反映輸入軸的角位移信號(hào),稱(chēng)為高速電極;另一個(gè)電極通過(guò)1∶32 的齒輪減速后跟隨輸入軸旋轉(zhuǎn),稱(chēng)為低速電極。

        1.2 軸編碼器在燃料操作系統(tǒng)中的應(yīng)用

        目前,秦山重水堆燃料操作系統(tǒng)的軸編碼器按監(jiān)測(cè)種類(lèi)有9 類(lèi),包括新燃料推桿位置監(jiān)測(cè),新燃料料倉(cāng)位置監(jiān)測(cè),乏燃料升降斗位置監(jiān)測(cè),乏燃料小車(chē)位置監(jiān)測(cè),橋架Y 向位置監(jiān)測(cè),裝卸料機(jī)滑車(chē)X,Y,Z 向位置監(jiān)測(cè),懸鏈小車(chē)位置監(jiān)測(cè)。按照不同的連接方式,軸編碼器監(jiān)測(cè)方式有軸位移監(jiān)測(cè)和角位移監(jiān)測(cè)兩類(lèi),且每count(位)的大小也不相同。

        2 軸編碼器補(bǔ)償裝置介紹

        PLC 補(bǔ)償裝置最初設(shè)計(jì)思路是用于滑車(chē)X 向軸編碼器的讀數(shù)補(bǔ)償。主要功能是加減軸編碼器讀數(shù),然后將讀數(shù)反饋給計(jì)算機(jī),達(dá)到補(bǔ)償計(jì)算機(jī)設(shè)定點(diǎn)的要求。除此之外,裝置還設(shè)計(jì)了以下一些特殊工況時(shí)的功能。

        (1)CW/CCW。這個(gè)旋鈕用來(lái)選擇是增方式還是減方式計(jì)數(shù)。該功能是為診斷軸編碼器情況而設(shè)置,CW+CCW=17 777。通常情況下無(wú)需使用。

        (2)正常/應(yīng)急。這個(gè)旋鈕用來(lái)選擇工作模式。正常情況下可從軸編碼器讀取數(shù)值,然后通過(guò)內(nèi)部修正進(jìn)行輸出。在應(yīng)急情況下,輸出為計(jì)數(shù)模式,最初輸出值將被置于X 位值,然后通過(guò)Bit0 位的變化來(lái)逐次累加。

        (3)報(bào)警解除/開(kāi)啟。這個(gè)旋鈕用于開(kāi)啟和關(guān)閉報(bào)警功能。當(dāng)開(kāi)啟報(bào)警功能時(shí),達(dá)到報(bào)警條件,系統(tǒng)將報(bào)警。當(dāng)關(guān)閉報(bào)警功能時(shí),即使達(dá)到報(bào)警條件也不會(huì)觸發(fā)報(bào)警功能。但此開(kāi)關(guān)無(wú)法消除當(dāng)前已經(jīng)存在的報(bào)警。為不影響正常使用,平時(shí)將報(bào)警關(guān)閉。

        3 橋架軸編碼器失效分析及處理

        在燃料操作系統(tǒng)中橋架區(qū)域?qū)儆诓豢蛇_(dá)區(qū)域,在一個(gè)大修周期內(nèi),人員不能到達(dá)。因此橋架區(qū)域的設(shè)備一般都有冗余,確保一個(gè)信號(hào)失去后,橋架仍可正常動(dòng)作。橋架軸編碼器在兩端各有1 個(gè),軸編碼器的同步性用于判斷橋架是否出現(xiàn)傾斜,以及精準(zhǔn)檢測(cè)橋架位置。因此,橋架軸編碼器失效分析應(yīng)該包括1 個(gè)軸編碼器失效和2 個(gè)軸編碼器失效情況。2 個(gè)軸編碼器如果均發(fā)生失效,必須停堆處理。本文主要介紹1 個(gè)軸編碼器失效后的處理方法。1 個(gè)軸編碼器失效模式包括讀數(shù)漂移、讀數(shù)缺位和亂碼。

        3.1 軸編碼器讀數(shù)漂移

        軸編碼器讀數(shù)漂移指在運(yùn)行一段時(shí)間后,由于橋架運(yùn)行軌道打滑或軸編碼器安裝不牢靠及其他情況,致使軸編碼器讀數(shù)發(fā)生漂移,軸編碼器本身功能正常。例如,橋架在完全下降位置為100,但是其中1 個(gè)軸編碼器為102,此時(shí)橋架會(huì)出現(xiàn)傾斜報(bào)警。由于2 個(gè)軸編碼器讀數(shù)相差2 counts,默認(rèn)橋架傾斜。此時(shí),可以利用PLC 補(bǔ)償裝置,將102 補(bǔ)償?shù)?00 后輸入計(jì)算機(jī),從而解決問(wèn)題,界面如圖1 所示。

        圖1 PLC 裝置補(bǔ)償界面

        3.2 軸編碼器讀數(shù)缺位

        軸編碼器讀數(shù)缺位指軸編碼器本身功能出現(xiàn)異常,某一位或多位出現(xiàn)故障(非Select)。此狀況下,軸編碼器的讀數(shù)方向不會(huì)發(fā)生變化,即增大一直是增大,減小一直是減小,只是其中某些數(shù)值將不顯示。

        軸編碼器插針與顯示模塊關(guān)聯(lián)位Bit0~Bit2 對(duì)應(yīng)個(gè)位A,Bit3~Bit5 對(duì)應(yīng)十位B,Bit6~Bit8 對(duì)應(yīng)百位C,Bit9~Bit11 對(duì)應(yīng)千位D,Bit12 對(duì)應(yīng)萬(wàn)位E。以個(gè)位A 為例,某一位電極或多位缺失后,狀態(tài)見(jiàn)表1。

        表1 軸編碼器缺位狀態(tài)

        如果是高速極(Bit7~Bit12)出現(xiàn)故障,故障現(xiàn)象會(huì)有所不同,因?yàn)楦咚賲^(qū)的電極均由3 路信號(hào)確定,例如,BIT7=BIT7LAG* +BIT7LEAD*S(設(shè)S 為SELECT 的值)。因此分析高速區(qū)電極故障比較復(fù)雜,本文暫不敘述。

        (1)利用PLC 補(bǔ)償裝置判斷故障現(xiàn)象。將軸編碼器回路接入PLC 裝置,利用CW+CCW=17 777 原理,判斷是否軸編碼器故障。如果CW+CCW≠17 777,則軸編碼器故障。

        (2)利用PLC 補(bǔ)償裝置解決故障。利用PLC 的計(jì)數(shù)功能,采取累加/累減的方式彌補(bǔ)缺位。同時(shí)在應(yīng)急狀態(tài)下將觸發(fā)另一個(gè)界面——計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)界面。可以通過(guò)方向箭頭上下來(lái)切換,計(jì)數(shù)輸出界面和計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)界面。

        Bit0 每次改變狀態(tài)時(shí),十進(jìn)制變化了2 個(gè)數(shù);Bit1 每次改變狀態(tài)時(shí),十進(jìn)制變化了4 個(gè)數(shù);Bit2 每次改變狀態(tài)時(shí),十進(jìn)制變化了8 個(gè)數(shù);以此類(lèi)推,Bitx 每次改變狀態(tài)時(shí),十進(jìn)制變化了2x+1 個(gè)數(shù)。每一位Bit 循環(huán)周期均為2x 個(gè)0,2x+1 個(gè)1,2x 個(gè)0。

        3.3 軸編碼器讀數(shù)亂碼

        軸編碼器讀數(shù)亂碼指電機(jī)在一個(gè)方向驅(qū)動(dòng)時(shí),軸編碼器的讀數(shù)時(shí)大時(shí)小,沒(méi)有規(guī)律可循。通過(guò)經(jīng)驗(yàn)判斷,這種狀況多為Select 位缺失。此位缺失,直接影響B(tài)it7~Bit12。假如Select=0,則Bit7=Bit7Lag;Bit8=Bit8Lead;Bit9=Bit9Lead;Bit10=Bit10Lead;Bit11=Bit11Lead;Bit12=Bit12Lead。

        這種情況下,只能從另一個(gè)互補(bǔ)的軸編碼器引入Select 輸出位。當(dāng)軸編碼器分別正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí),Select 的電平圖剛好相反,也就是當(dāng)CW 為1 時(shí),CCW 為0。因此,如果需要引入另一個(gè)軸編碼器的Select 位到PLC,需要取反后再輸出,可以解決此問(wèn)題。

        4 總結(jié)

        介紹利用PLC 補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償、計(jì)數(shù)和故障判斷功能,分析橋架軸編碼器、滑車(chē)軸編碼器和乏燃料升降斗軸編碼器故障應(yīng)急的方法及可行性,指導(dǎo)以后工作中的實(shí)際問(wèn)題。本文講述的軸編碼器在燃料操作系統(tǒng)中具有較強(qiáng)代表性,PLC 補(bǔ)償裝置的功能適用于本系統(tǒng)的所有軸編碼器,故不再逐一論述。

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