CN103697021B - 蒸汽发生器定位安装控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蒸汽发生器定位安装控制系统，包括主控制台，角控制台、液压动力平台、液压控制平台以及执行机构；主控制台分别与角控制台、液压动力平台之间数据连接，液压控制平台的第一数据交换接口与角控制台相连接，液压控制平台的第二数据交换接口与液压动力平台相连接，液压控制平台的控制指令输出接口与执行机构相连接，用于根据控制执行机构六个自由度的动作，六个自由度分别包括在水平面上沿X轴与Y轴的运动、沿垂直于水平面方向的Z轴运动，以及沿X、Y、Z轴的旋转。本发明可以对临时支撑机构的位置进行更好的控制，进而实现对蒸汽发生器更为准确地定位和安装。

Description

蒸汽发生器定位安装控制系统

技术领域

本发明涉及大型设备定位安装技术领域，尤其涉及一种蒸汽发生器定位安装控制系统。

背景技术

在第二代及第二代以上核电项目的建设过程中，蒸汽发生器的安装一般使用履带起重机和环吊。但是，这种定位安装的方法所能获得的定位精度不高。一种更好的方法是，采用临时支撑机构安装蒸汽发生器，临时支撑机构在蒸汽发生器安装就位时，能承载蒸汽发生器的重量，并可使蒸汽发生器吊装设备尽早撤除，但是，使用临时支撑机构依然存在定位精度的问题。

因此，如何通过临时支撑机构为载体的蒸汽发生器进行高精度定位安装，是本领域的技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种蒸汽发生器定位安装控制系统，以对临时支撑机构的状态进行更好的控制，进而实现对蒸汽发生器更为准确地定位和安装。

第一方面，本发明还公开了一种蒸汽发生器定位安装控制系统，用于控制临时支撑机构，所述临时支撑机构用于对所述蒸汽发生器进行支撑，包括主控制台、角控制台、液压动力平台、液压控制平台以及执行机构；所述主控制台分别与所述角控制台、所述液压动力平台之间数据连接，以对所述角控制台和所述液压动力平台发送控制指令；并且，所述液压控制平台包括第一数据交换接口、第二数据交换接口与控制指令输出接口；其中，所述第一数据交换接口与所述角控制台相连接，用于接收所述角控制台发送的控制数据；所述第二数据交换接口与所述液压动力平台相连接，用于接收所述液压动力平台发送的液压动力信息数据；所述控制指令输出接口与所述执行机构相连接，用于根据控制所述执行机构六个自由度的动作，所述六个自由度分别包括在水平面上沿X轴与Y轴的运动、沿垂直于所述水平面方向的Z轴运动，以及沿X、Y、Z轴的旋转。

进一步地，上述蒸汽发生器定位安装控制系统中，所述执行机构包括滑架水平油缸、垂直千斤顶和侧约束油缸；其中，所述滑架水平油缸用于实现在水平面沿X轴与Y轴方向的运动，以及沿Z轴方向的旋转；所述垂直千斤顶用于实现沿Z轴方向的升降；所述侧约束油缸及所述垂直千斤顶用于实现沿X、Y轴旋转。

进一步地，上述蒸汽发生器定位安装控制系统中，所述滑架水平油缸的数量为八个。

进一步地，上述蒸汽发生器定位安装控制系统中所述垂直千斤顶的数目为四个；所述侧约束油缸的数目为四个。

进一步地，上述蒸汽发生器定位安装控制系统中，所述控制指令包括运动指令和液压流体工作参数指令；其中，所述运动指令发送至所述角控制台；所述液压流体工作参数指令发送至所述液压动力平台。

进一步地，上述蒸汽发生器定位安装控制系统中所述主控制台包括可编程逻辑控制器（PLC）、电源模块和变频器；其中，所述电源模块用于为所述PLC控制器供电；所述变频器用于控制液压控制平台中电动机的平稳启停和过载保护。

进一步地，上述蒸汽发生器定位安装控制系统中所述角控制台包括运动控制器和远程I/O模块；所述运动指令包括：用于滑架水平油缸的第一运动指令，用于所述垂直千斤顶同步垂直顶伸第二运动指令，及用于垂直千斤顶和侧约束联合动作的第三指令；其中，所述运动控制器用于对所述第一运动指令进行预置精度的处理，获取改进的第一运动指令；所述远程I/O模块用于将所述第二运动指令和第三运动指令发送至所述液压控制平台。

进一步地，上述蒸汽发生器定位安装控制系统中，所述蒸汽发生器定位安装控制系统还设置有人机交互界面。

进一步地，上述蒸汽发生器定位安装控制系统中，所述角控制台还包括信号调理器，所述信号调理器用于对来自所述执行机构反馈的位置信息进行调理。

进一步地，上述蒸汽发生器定位安装控制系统中，在所述人机交互界面和所述主控制台上均设置有急停按钮。

本发明通过主控制台，角控制台、液压动力平台、液压控制平台以及执行机构的相互配合，实现了对临时支撑机构的位置在六个自由度的位置调整，进而，设置于该临时支撑机构上的蒸汽发生器也能在安装的过程中进行准确的定位。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明蒸汽发生器定位安装控制系统优选实施例的机构框图；

图2为本发明蒸汽发生器定位安装控制系统优选实施例的控制策略图；

图3为本发明蒸汽发生器定位安装控制系统优选实施例中，执行机构的油缸分布的俯视示意图；

图4为本发明蒸汽发生器定位安装控制系统优选实施例中，执行机构的油缸分布的侧视示意图。

图5为本发明蒸汽发生器定位安装控制系统优选实施例拓扑网络图；

图6为本发明蒸汽发生器定位安装控制系统优选实施例的控制流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照图1。图1为本发明蒸汽发生器定位安装控制系统优选实施例的结构框图。

本实施例蒸汽发生器定位安装控制系统用于控制临时支撑机构，临时支撑机构用于对蒸汽发生器进行支撑，本控制系统包括主控制台，角控制台、液压动力平台、液压控制平台以及执行机构；主控制台分别与角控制台、液压动力平台之间数据连接，以对角控制台和液压动力平台发送控制指令；并且，液压控制平台包括第一数据交换接口、第二数据交换接口与控制指令输出接口；其中，液压控制平台的第一数据交换接口与角控制台相连接，用于接收角控制台发送的控制数据；液压控制平台的第二数据交换接口与液压动力平台相连接，用于接收液压动力平台发送的液压动力信息数据；液压控制平台的控制指令输出接口与执行机构相连接，用于根据控制执行机构六个自由度的动作，六个自由度分别包括在水平面上沿X轴与Y轴的运动、沿垂直于水平面方向的Z轴运动，以及沿X、Y、Z轴的旋转。

执行机构包括滑架水平油缸、垂直千斤顶和侧约束油缸；参照图2，其中，滑架水平油缸用于实现在水平面沿X轴与Y轴方向的运动，以及沿Z轴方向的旋转；垂直千斤顶用于实现沿Z轴方向的升降；侧约束油缸与垂直千斤顶联合动作用于实现沿X、Y轴旋转。

在一个具体的实施例中，由于对在水平面沿X轴与Y轴方向的运动的精度要求较高，因此，将滑架水平油缸的数量为可以八个，即，每个边设置两个。具体设置方法参照图3中的标记1所示。

参照图3，因为沿Z轴方向的升降以及沿X、Y轴旋转要求的精度不如在水平面沿X轴与Y轴方向的运动的精度高，因此垂直千斤顶的数目可以为四个，每个角设定一个，具体设置方法参照图3中的标记2；参照图4，侧约束油缸，如标记3所示，其数目也是四个。

进一步地，控制指令包括运动指令和液压流体工作参数指令；其中，运动指令发送至角控制台；液压流体工作参数指令发送至液压动力平台。液压流体工作参数包括系统的流量、压力和温度等状态；也就是说，本实施例可以根据运动控制精度和所承受载荷需要自动调整这些参数。

进一步地，主控制台包括可编程逻辑控制器（PLC，ProgrammableLogicController）、电源模块和变频器；其中，电源模块用于为PLC控制器供电；变频器用于控制液压控制平台中电动机的平稳启停和过载保护。

进一步地，角控制台包括运动控制器、远程输入输出（I/O）模块和信号调理器，信号调理器用于对来自执行机构反馈的位置信息进行调理。运动指令包括：用于滑架水平油缸的第一运动指令，及，用于垂直千斤顶同步顶伸的第二运动指令、垂直千斤顶和侧约束油缸联合动作的第三运动指令。其中，运动控制器用于对第一运动指令进行预置精度的处理，获取改进的第一运动指令；远程I/O模块用于将第二运动指令和第三运动指令发送至液压控制平台。

为了更加方便的进行控制和显示，控制系统还设置有人机交互界面。具有清晰直观、方便操作的优势。此外，在人机交互界面和主控制台上均设置有急停按钮，方便应急控制。

在一个优选实施例中，上述蒸汽发生器定位安装控制系统实施的拓扑网络结构如图5所示，触摸屏（人机交互界面）、PLC控制器、运动控制器和远程I/O模块之间通过交换机连接，PLC控制器能够通过工业以太网实时处理用户信息和液压系统的反馈信息。其中的Ethernet代表以太网。

图6为本发明蒸汽发生器定位安装控制系统实施例中的主工作流程图，也就是说，本实施例按以下流程实现对临时支撑动作机构位置和姿态的控制功能：

S1，上电开机，初始化系统临时变量，控制系统处于自动模式；

S2，检测控制系统的通信状态。控制系统能够自检系统通讯是否正常，如果出现故障会弹出报警界面，操作人员需排除故障才能进行下一步的操作；

S3，读取传感器数据，自检传感器是否存在故障；

S4，读取外部传感器数据；

S5，判断临时支撑是否处于正常待机状态。如果出现报警，需把控制系统调至手动模式，根据报警项指示操作，消除报警；

S6，在触摸屏上输入运动参数，运动参数包括水平运动参数、垂直运动参数和侧约束运动参数三类，根据需要输入；

S7，控制系统判断输入值是否在安全移动范围内，否则提示超出可移动范围，提示重新输入；

S8，根据用户输入，控制系统调用水平方向、垂直方向和侧约束方向的控制算法自动计算分解为液压工作平台运动参数，每次只能运动一个方向，运动过程中，其余方向为锁定状态，待用户确认开始运动。

运行过程中控制系统实时检测和调整液压系统工作状态，直至目标位置到达，系统自动停止，运行过程中出现故障，系统也会自动停止，用户可根据报警项指示消除报警，重新开始运动。临时支撑运动过程中，三类运动之间互锁。

并且，垂直千斤顶采用小流量高压泵，滑架水平油缸和侧约束油缸采用大流量低压泵，空载状态下高低压管路可以实现合流，能满足垂直千斤顶空载快速动作。高低压管路都安装压力和温度传感器，可以实时监控并根据动作需要调节电控阀。

从上述控制程序可以看出，本实施例具备硬件自检功能，可检测远程I/O模块，运动控制器，外围传感器等信号，如发生故障能实时，触摸屏上立即弹出警报界面，方便系统维护。

本实施例蒸汽发生器定位安装控制系统实施例通过主控制台，角控制台、液压动力平台、液压控制平台以及执行机构的相互配合，实现了对临时支撑机构的位置在六个自由度的位置调整，进而，设置于该临时支撑机构上的蒸汽发生器也能在安装的过程中进行准确的定位。并且，本实施例的水平动作、垂直动作和侧约束动作可以互锁，安全性高。

更加具体地，本控制系统能根据现场蒸汽发生器安装的需要实现临时支撑在X、Y、Z三个方向的位置微调、以及绕Z方向中心轴线旋转和垂直度的调整，最终确保蒸汽发生器管嘴与主管道的精确对接和蒸汽发生器永久支撑的安装。在蒸汽发生器管嘴与主管道焊接阶段，本实施例还能使蒸汽发生器根据焊缝的收缩发生缓慢跟随移动。

此外，本实施例还具有以下优点：

第一、本实施例运动控制精度和平稳性高，运算能力强，采用工业以太网组网能满足恶劣的工作环境和复杂需求；

第二、本实施例结构合理，便于生产，可扩展性强，维护方便；

第三、本实施例人机交互操作简单，监控方便，便于使用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种蒸汽发生器定位安装控制系统，用于控制临时支撑机构，所述临时支撑机构用于对所述蒸汽发生器进行支撑，其特征在于，包括：

主控制台、角控制台、液压动力平台、液压控制平台以及执行机构；

所述主控制台分别与所述角控制台、所述液压动力平台之间数据连接，以对所述角控制台和所述液压动力平台发送控制指令；并且

所述液压控制平台包括第一数据交换接口、第二数据交换接口与控制指令输出接口；其中，

所述第一数据交换接口与所述角控制台相连接，用于接收所述角控制台发送的控制数据；

所述第二数据交换接口与所述液压动力平台相连接，用于接收所述液压动力平台发送的液压动力信息数据；

所述控制指令输出接口与所述执行机构相连接，用于控制所述执行机构六个自由度的动作，所述六个自由度分别包括在水平面上沿X轴与Y轴的运动、沿垂直于所述水平面方向的Z轴运动，以及沿X、Y、Z轴的旋转。

2.根据权利要求1所述的蒸汽发生器定位安装控制系统，其特征在于，

所述执行机构包括滑架水平油缸、垂直千斤顶和侧约束油缸；

其中，所述滑架水平油缸用于实现在水平面沿X轴与Y轴方向的运动，以及沿Z轴方向的旋转；

所述垂直千斤顶用于实现沿Z轴方向的升降；

所述侧约束油缸及所述垂直千斤顶用于实现沿X、Y轴旋转。

3.根据权利要求2所述的蒸汽发生器定位安装控制系统，其特征在于，

所述滑架水平油缸的数量为八个。

4.根据权利要求3所述的蒸汽发生器定位安装控制系统，其特征在于，

所述垂直千斤顶的数目为四个；

所述侧约束油缸的数目为四个。

5.根据权利要求4所述的蒸汽发生器定位安装控制系统，其特征在于，

所述控制指令包括运动指令和液压流体工作参数指令；

其中，所述运动指令发送至所述角控制台；

所述液压流体工作参数指令发送至所述液压动力平台。

6.根据权利要求5所述的蒸汽发生器定位安装控制系统，其特征在于，

所述主控制台包括可编程逻辑控制器(PLC)、电源模块和变频器；

其中，所述电源模块用于为所述可编程逻辑控制器(PLC)供电；

所述变频器用于控制液压控制平台中电动机的平稳启停和过载保护。

7.根据权利要求6所述的蒸汽发生器定位安装控制系统，其特征在于，

所述角控制台包括运动控制器和远程I/O模块；

所述运动指令包括：用于滑架水平油缸的第一运动指令，用于所述垂直千斤顶同步垂直顶伸第二运动指令，及用于垂直千斤顶和侧约束油缸联合动作的第三运动指令；

其中，所述运动控制器用于对所述第一运动指令进行预置精度的处理，获取改进的第一运动指令；

所述远程I/O模块用于将所述第二运动指令和第三运动指令发送至所述液压控制平台。

8.根据权利要求7所述的蒸汽发生器定位安装控制系统，其特征在于，所述蒸汽发生器定位安装控制系统还设置有人机交互界面。

9.根据权利要求8所述的蒸汽发生器定位安装控制系统，其特征在于，

所述角控制台还包括信号调理器，所述信号调理器用于对来自所述执行机构反馈的位置信息进行调理。

10.根据权利要求9所述的蒸汽发生器定位安装控制系统，其特征在于，

在所述人机交互界面和所述主控制台上均设置有急停按钮。