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《釷基熔鹽堆棒控棒位系統(tǒng)及功率控制系統(tǒng)研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、密級:博士學位論文釷基熔鹽堆棒控棒位系統(tǒng)及功率控制系統(tǒng)研究作者姓名汪全全指導教師李勇平研究員中國科學院上海應用物理研究所學位類別工學博士學科專業(yè)核技術及應用培養(yǎng)單位中國科學院上海應用物理研究所2015年5月ResearchonTMSRRodControlandRodPositioningSystemandNuclearPowerControlSystemByQuanquanWangADissertationSubmittedtoGraduateUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentofthereq
2、uirementForthedegreeofDoctorinNuclearTechnologyandApplicationShanghaiInstituteofAppliedPhysics,CASMay，2015IIIVVI摘要摘要本文工作依托中國科學院上海應用物理研究所“未來先進裂變核能”之釷基熔鹽核能系統(tǒng)TMSR項目，主要開展棒控棒位系統(tǒng)的研究及其數(shù)字化實現(xiàn)以及基于此系統(tǒng)的反應堆功率控制系統(tǒng)的仿真研究。隨著通信技術與計算機技術的發(fā)展，反應堆控制系統(tǒng)逐漸由模擬方案向全數(shù)字化方案轉變。棒控棒位系統(tǒng)作為TMSR控制系統(tǒng)的重要組成部分，其全數(shù)字化方案由西門子可編程控制器(P
3、LC)和ABBPLC來實現(xiàn)，前者已成功應用于TMSR項目前期的控制棒試驗臺架的工程研究中，后者擬用于將來的功率控制系統(tǒng)樣機研發(fā)中。研究工作主要是西門子PLC方案設計及其在控制棒試驗臺架中的細節(jié)實現(xiàn)，包括其硬件系統(tǒng)的配置，軟件系統(tǒng)的設計及系統(tǒng)可靠性的分析；其次是針對ABBPLC實現(xiàn)TMSR控制棒的棒控與棒位功能的實驗室開發(fā)與應用。西門子數(shù)字化方案的硬件系統(tǒng)以標準的S7-400H冗余CPU層和雙通道ET200M分布式I/O站來實現(xiàn)，同時為分布式I/O站配置有專用的西門子冗余電源模塊，多層冗余配置從硬件上極大地提高了系統(tǒng)的可靠性。FM353作為西門子PLC的步進控制模塊與控制
4、棒驅動機構(CRDM)的步進電機驅動器連接，完成控制棒各種模式下的正常運動功能，F(xiàn)M350作為計數(shù)器模塊與各路位置傳感器-旋轉變壓器連接，實現(xiàn)控制棒的位置、速度、加速度監(jiān)測等功能，二者均位于ET200M分布式I/O站上。棒控棒位系統(tǒng)的PLC層軟件設計基于西門子組態(tài)工具Step7來實現(xiàn)。在冗余CPU的操作系統(tǒng)管理下，冗余CPU系統(tǒng)的軟件設計與單CPU系統(tǒng)一樣，其主程序的同步更新均會自動完成。設計棒控系統(tǒng)的軟件功能主要體現(xiàn)在三個方面：FM353多種控制模式的具體實現(xiàn)，棒控系統(tǒng)與上層EPICSIOC終端控制命令與反饋信息的交換以及整個棒控PLC系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)視與錯誤處理。棒位系
5、統(tǒng)僅涉及到棒位信息的數(shù)據(jù)處理，暫不考慮來自遠程控制終端的命令。ABBPLC系統(tǒng)作為棒控棒位系統(tǒng)的第二套方案及功率控制系統(tǒng)的擬用數(shù)字化方案，其硬件配置采用比西門子S7-400H系統(tǒng)冗余度更高的CPU層和冗余的PROFIBUSDP分布式從站的AC800M冗余方案，電源同樣采用冗余配置。本文VII對此進行了相關的實驗室研究。ABBPLC系列的CD522模塊兼有控制器與計數(shù)器功能，故其具有棒控與棒位的基本功能，能獨立實現(xiàn)棒控棒位的閉環(huán)控制?？煽啃允且话惴磻压こ淘O計中的重要考慮因素，在可靠性工程的研究基礎上，本文對西門子PLC方案和ABBPLC方案中的棒控系統(tǒng)與棒位系統(tǒng)均進行了
6、硬件系統(tǒng)級可靠性分析，為TMSR中硬件系統(tǒng)的可靠度與失效率計算提供了一種簡化方法。本論文最后對基于控制棒驅動機構及棒控棒位系統(tǒng)的核功率控制系統(tǒng)進行了PID仿真研究，得到了相關的的控制參數(shù)集，期待下一步應用于TMSR功率控制系統(tǒng)樣機中。關鍵詞：釷基熔鹽堆，控制棒驅動機構，棒控棒位系統(tǒng)，西門子PLC，ABBPLC，可靠性，冗余VIIIAbstractAbstractUnderthesupportofthe“FutureAdvancedNuclearFissionEnergy”--Thorium-basedMolten-SaltReactor(TMSR)”projectofS
7、hanghaiInstituteofAppliedPhysics,ChineseAcademyofSciences,Thisthesisfocusedonthepreliminaryresearchandfully-digitizedimplementationofControlRodDriveMechanism(CRDM)controlsystem—RodControlandRodPositioningSystem(RCRPs)andthesimulationstudyofthePowerControlSystem(PCS)inTMSR
