JPS5815195A - Device for automatically exchanging control rod drive mechanism - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子炉の制御棒駆動装置の自動交換装置に関す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an automatic exchange device for a control rod drive device of a nuclear reactor.

原子炉の制御棒駆動装置（以下ＣＲＤと略記する）の自
動交換装置は、ＣＲＤの交換に使用する作業用機器であ
るが、原子炉直下において使用されるという厳しい作業
環境に加え、プラントの足期検査時以外は使用する事な
く放置される。従ってその自動位置決め機構を形成する
駆動用電動機は保守の容易な刷子等を持たない単純な構
造で信頼性の高いものでるる事が要求され、このため精
度の高い位置決めには不向きとされる誘導電動機が用い
られる。The automatic replacement device for the control rod drive device (hereinafter abbreviated as CRD) of a nuclear reactor is a work equipment used to replace the CRD, but in addition to the harsh working environment of being used directly below the reactor, it also requires It is left unused except during periodic inspections. Therefore, the drive motor that forms the automatic positioning mechanism is required to have a simple structure that is easy to maintain, does not have brushes, etc., and is highly reliable. An electric motor is used.

第１図は、従来のＣＲＤ自動交換装置における位置決め
の制御方法を説明する図で、ＣＲＤが移動用の軌道に沿
って現在位置Ａから目標点Ｐに達した事を確認し、停止
指令を出力している。しかし、この移動距離は数ｍにも
及び、かつ停止精度は諭オーダーが要求されるから、機
器の実際の停止位置Ｓ全停止精度内に収めるには、制御
系の動作遅れ及び機械系の惰走距離を極力小さく設計す
る等の、かなり厳しい設計が要求された。１だ、停止精
度を高めるため、惰走距離を見込んで目標Ｐｉ仮の目標
Ｐ。に変更する等の工夫が行われているが、その場合で
も停止精度範囲内に確実に停止させる事は困難であった
。Figure 1 is a diagram explaining the positioning control method in a conventional CRD automatic exchange device, in which it is confirmed that the CRD has reached the target point P from the current position A along the movement trajectory, and a stop command is output. are doing. However, this movement distance is several meters, and the stopping accuracy requires special order, so in order to keep the actual stopping position S of the equipment within the total stopping accuracy, there is a delay in the operation of the control system and an inertia in the mechanical system. A very strict design was required, such as keeping the running distance as small as possible. 1. In order to improve stopping accuracy, the target Pi is set as a temporary target P, taking into account the coasting distance. Efforts have been made to change the position to 1, but even in that case it was difficult to reliably stop within the stopping accuracy range.

本発明は、上記した従来技術の問題点にかんがみてなさ
れたもので、その目的は、ＣＲＤ’ｅ許容る されＰ差範囲内で確実に目標位置に停止させることので
きるＣＲＤの自動交換装置を提供するにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and its purpose is to provide an automatic CRD exchange device that can reliably stop the CRD at a target position within the allowable CRD'e and P difference range. It is on offer.

本発明は、複数回の走行指令とその時の走行距離の関係
を記憶する学習機能と、この学習結果にもとづいて実際
の位置決め制御時に出力すべき制御指令の時間幅を決定
して出する予測演算制御機能とを備えたことｅ％徴とす
るものである。The present invention has a learning function that stores the relationship between multiple travel commands and the travel distance at that time, and a predictive calculation that determines and issues the time width of the control command to be output during actual positioning control based on this learning result. The feature is that it is equipped with a control function.

以下、本発明の詳細な説明する。第２図は走行指令Ｃと
ＣＲＤの走行速度Ｖの関係を示すもので、今、時間ｔ。The present invention will be explained in detail below. FIG. 2 shows the relationship between the running command C and the running speed V of the CRD, and it is now time t.

からｔ、−１での間走行指令Ｃを出力した時に、装置（
ＣＲ，Ｄ）の慣性モーメントＧＤ２全考慮しても（ｔｓ
　　　’ｏ）が十分に長い時間であれば、装置の走行速
度■はｔ。からｔｓｌでの間上昇し、ｔｓから１１−Ｅ
での間は一定値■ｓで、ｔ、からｔ２−１では減少し、
ｔ２の時点でｖ＝Ｑ、つ１り停止する。ここでｖ＝Ｑか
ら■＝ｖｓに達する１での時間（’ｓ　　　’ｏ）は装
置の慣性モーメン）（ＧＤ２）。によって決定され、■
＝■ｓから■＝０に達する贅での時間（ｔ２　　　’＋
）は（ＧＤ２）。とブレーキの制動力によって決定され
、これを（ＧＤ２）Ｂとする。When the travel command C is output from t to -1, the device (
Even if we take into account the moment of inertia GD2 of CR, D) (ts
If 'o) is a sufficiently long time, then the running speed of the device is t. to tsl, and from ts to 11-E
It is a constant value ■s between t and decreases from t to t2-1,
At time t2, v=Q, it stops. Here, the time ('s 'o) at 1 to reach ■=vs from v=Q is the moment of inertia of the device) (GD2). Determined by ■
The time from =■s to ■=0 (t2 '+
) is (GD2). is determined by the braking force of the brake, and this is defined as (GD2)B.

そこで説明を簡単にするために、（ＧＤ２）。。Therefore, to simplify the explanation, (GD2). .

（ＧＤ２）Ｂ　　とも時間変化に対し一定と考えると、
走行指令出力全停止した時点ｔ１以後の装置の惰走距離
ｔは、第３図の如く、時刻ｔ１における装置の走行速度
Ｖに比例する。１だ、走行指令の出カバルス巾ｔｗと系
の惰走距離ｔとの関係は、第４図の如く、出力パルス巾
１ｗが装置の走行速度Ｖｉ飽和させ、頂度ｖｓに達する
（速度一定の状態にする）時のパルス巾ｔｗｓ（＝ｉｓ
−１ｏ）に達する筐では比例関係であるが、ｔＷ≧ｔｗ
ｓにおいてはｔ　”　Ｌ　ｓで一定となる。従って装置
の走行距離Ｉ７は、 ｔ　Ｗ　（ｔ　Ｗ８の時、 ｔｗ≧ｔｗｓの時は ｔｗｔ Ｌ−ｆ　　　ｖｄｔ−１−ｖＢ　（ｔｗ−ｔｗｔ）＋ｔ
ｓとなる。ただし走行指令出力はｌ＝Ｑからｔ＝ｔｗ１
で出力し、ｔ≧ｔｗｓの時の装置惰走距離をｔｓとする
。(GD2) Considering that both B are constant over time,
As shown in FIG. 3, the coasting distance t of the device after the time t1 when the travel command output is completely stopped is proportional to the traveling speed V of the device at time t1. 1. The relationship between the output pulse width tw of the running command and the coasting distance t of the system is as shown in Fig. 4, where the output pulse width 1w saturates the running speed Vi of the device and reaches the top vs (at a constant speed). pulse width tws (=is
-1o), there is a proportional relationship, but tW≧tw
s, the traveling distance I7 of the device is t W (t W8, when tw≧tws, twt L-f vdt-1-vB (tw-twt)+t
It becomes s. However, the running command output is from l=Q to t=tw1
and the coasting distance of the device when t≧tws is set as ts.

装置の走行距離りは以上の２式で表わされるが、ｔｗ≧
ｔｗｓの場合にはｔ＝ｔｗｓから１＝１Ｗまでの定速走
行区間が入るため、Ｌは出カッ（ルス巾ｔｗに対してリ
ニアではなくなる。そこで本発明においでは、ｉｗ＜ｔ
ｗｔの場合を例に取り自動学習機能及び予測演算制御に
よる停止位置決め制御について説明するｊ 第５図は自動学習のだめの運転動作の説明図で、第６図
はその時の本装置による処理内容を示すフローチャート
である。まず第６図のステップ１００で装置の現在位置
Ａ’ｒ読み込み、ステップ１０１でパルス巾ｔｗ、の走
行指令Ｃを与える。ステップ１０２でｔｗ、の時間経過
時に走行指令Ｃをとめ、ステップ１０３で装置走行が停
止したことを検出してその位置データＰ２ヲ読み込み、
ステップ１０４で（Ｐ２−Ａ）の演算全行い、その結果
をｔｗ、と共に記憶する。続いて、ステップ１０５でＰ
２に停止している装置に・くルス巾ｔＷ２の指令量カｃ
−ｆ：与え、ステップ１０６でｔｗ２　ｋ計測して走行
指令をとめ、ステップ１０７で装置の停止を検出すると
その位置データＰ、　＋読み込み、ステップ１０８で（
Ｐ４Ｐ２）の演算を行い、その結果’ｆｆ：　’　Ｗ２
と共に記憶する。以上の動作においては、ｔｗｓ≧ｔｗ
１≧ｔｗ２であり％また１ｗ２とｔｗｌの大きさはでき
るだけ違う事が望’ＥＬ（、’Ｗ２はろ１り小さすぎて
はいけない。The mileage of the device is expressed by the above two equations, where tw≧
In the case of tws, there is a constant speed running section from t=tws to 1=1W, so L is not linear with respect to the output width tw. Therefore, in the present invention, iw<t
Using the case of wt as an example, stop positioning control using the automatic learning function and predictive calculation control will be explained. Figure 5 is an explanatory diagram of the automatic learning operation, and Figure 6 shows the processing content of this device at that time. It is a flowchart. First, in step 100 of FIG. 6, the current position A'r of the device is read, and in step 101, a travel command C with a pulse width tw is given. In step 102, the travel command C is stopped when the time tw has elapsed, and in step 103, it is detected that the device travel has stopped and the position data P2 is read,
In step 104, all calculations of (P2-A) are performed and the results are stored together with tw. Then, in step 105, P
To the device stopped at 2, the command amount force c of the curve width t
-f: is given, in step 106 tw2 k is measured and the travel command is stopped, and when the stop of the device is detected in step 107, the position data P, + is read, and in step 108 (
P4P2) and the result is 'ff: ' W2
remember with. In the above operation, tws≧tw
1≧tw2, and it is desirable that the sizes of 1w2 and twl be as different as possible (and W2 must not be too small.

ここで（Ｐ２　　Ａｌ”Ｌｔ　、　　（Ｐ４’　　Ｐ２
　）＝Ｌ２　とすると、前述の如く （ＬＩ　　Ｌ２）＝Ｋ（ｔＷｌ　　　’Ｗ２）よりに＝
　＜Ｌ、−Ｌ２　）÷（ｔｗｔ　　’Ｗ２）となり、上
記演算をステップ１０９で行う事により指令出力パルス
巾と装置の走行距離の比例係数Ｋが求する。Here, (P2 Al"Lt, (P4' P2
)=L2, then as mentioned above, (LI L2)=K(tWl 'W2), then=
<L, -L2)÷(twt'W2), and by performing the above calculation in step 109, the proportionality coefficient K between the command output pulse width and the traveling distance of the device is obtained.

第７図は自動位置決め制御の説明図で、第８図はそのだ
めの本装置の動作フローチャートである。FIG. 7 is an explanatory diagram of automatic positioning control, and FIG. 8 is a further operation flowchart of the present apparatus.

この動作例でｕ、１　ｗ　＜　ｔ　Ｗ［＋の場合を用い
ているので、１回の指令での移動距離は比較的短い。こ
のため、まず目標点Ｐに近い任意に変更可能な点Ａ（第
７図）までは’　ｗ　）　ｔ　ｙＢ　　の指令を出して
一度にＰｌまで移動させる。すなわち第８図のステップ
２００による走行指令出力、ステップ２０１による現在
位置の読み込み、ステップ２０２によるその現在位置が
Ａになったかの判定、Ａに到達した時のステップ２０３
による停止指令でこの動作が行われる。続いてステップ
２０４で現在位置（ステップ２０３から入った時はＰｌ
）を読み込み、ステップ２０５でｔ＋　＝Ｐ　　Ｐｏ　
　（Ｐ　”目標位置）全算出する。続いてステップ２０
６で、学習時に求めたＫとｔ、から所要のパルス巾ｔｗ
ｌを求め、ステップ２０７で指令出方、ステップ２０８
でｔｗ、経過時の指令停止を行い、ステップ２０９で装
置の停止を検出してその停止位置Ｐ３＋読み込み、ステ
ップ２１０でｔ２＝ｐ−ｐ、全算出する。ステップ２１
１ではＩｔ２　Ｉ＜ｔｏ　　（許容精度）か否かをしら
べ、成立していれば終了し、成立していなければステッ
プ２０４に戻って目標点Ｐの要求範囲内に収まるまでく
り返す。Since this operation example uses the case of u, 1 w < t W[+, the movement distance in one command is relatively short. For this reason, first, a command ' w ) tyB is issued to move the point A (FIG. 7), which can be changed arbitrarily near the target point P, to Pl at a time. That is, outputting a travel command in step 200 in FIG. 8, reading the current position in step 201, determining whether the current position has reached A in step 202, and step 203 when A is reached.
This operation is performed by a stop command. Next, in step 204, the current position (when entering from step 203, Pl
), and in step 205 t+ =P Po
(P "Target position)" Complete calculation. Next, step 20
In step 6, calculate the required pulse width tw from K and t obtained during learning.
Find l, and in step 207 determine how to issue the command, in step 208
At tw, the instruction is stopped at the elapsed time, and at step 209, the stop of the device is detected and the stop position P3+ is read, and at step 210, t2=p-p is fully calculated. Step 21
In step 1, it is checked whether It2 I<to (acceptable accuracy), and if it is true, the process ends; if not, the process returns to step 204 and repeats until the target point P falls within the required range.

以上が本発明の装置の制御方法であるが、ここではイン
チング運転により徐々に目標点に近づける方法を取り上
げた。しかし他にも、最初から目標点Ｐを目ざして装置
の位置決めを行い、要求される停止精度範囲に対しての
偏差分について予測演算制御を行う等、種々の方法も可
能である。また、装置が目標値を許容範囲をこえてオー
バした場合についても同様に制御できる。The above is the method of controlling the apparatus of the present invention, and here we have taken up the method of gradually approaching the target point by inching operation. However, various other methods are also possible, such as positioning the device aiming at the target point P from the beginning and performing predictive calculation control for deviations from the required stopping accuracy range. Furthermore, even if the device exceeds the target value beyond the allowable range, it can be controlled in the same way.

以上の制御はハードウェアによる構成よりもソフトウェ
アにて構成する方式を用いる方が容易であり、また一般
的とも考えられるため、ソフトウェアに学習機能及び予
測演算機能を持たせた場合の実施例を第９図に示す。同
図において、制御対象機器１はプラットホーム、取扱装
置等の各装置であり、機械品部分及び電磁ブレーキ２、
誘導電動機３、シンクロ発信機４に主り構成される。゛
シンクロデジタル変換器５は、シンクロ発信機４より送
られてくるシンクロ信号による現在値データをデジタル
データに変換する。マイクロコンピュータ６は、シンク
ロデジタル変換器５より取込んだ現在値データと各目標
値によって予測演算制御を行ったり、自動運転開始前に
自動学習を行ったりするもので、第６図、第８図のよう
なフローのプログラムを内蔵している。キーボード７は
各種の指令、設定を与えたり変更したりする。リレーシ
ーケ′ンス部８は、マイクロコンピュータ６　カラの指
令を増巾して、ブレーキ２、誘導電動機３を制御する。Since it is easier and more common to use a software-based method for the above control than a hardware-based method, an example in which software is provided with a learning function and a predictive calculation function will be described below. It is shown in Figure 9. In the figure, controlled equipment 1 is a platform, a handling device, and other devices, including mechanical parts and an electromagnetic brake 2,
It mainly consists of an induction motor 3 and a synchro transmitter 4. ``The synchro digital converter 5 converts the current value data based on the synchro signal sent from the synchro transmitter 4 into digital data. The microcomputer 6 performs predictive calculation control based on the current value data and each target value taken in from the synchronized digital converter 5, and performs automatic learning before starting automatic operation, as shown in Figs. 6 and 8. It has built-in flow programs like . The keyboard 7 is used to give and change various commands and settings. The relay sequence section 8 amplifies the commands from the microcomputer 6 and controls the brake 2 and the induction motor 3.

以上の如く、各種データの演算及び指令機能等をすべて
マイクロコンピュータに持たせる、つまりソフトウェア
にて処理する事により、そのノ１−ドウエアは非常に単
純化され、誘導電動機を用いたシステムでも、かなり精
度の高い位置決め制御を行う事ができる。As mentioned above, by having a microcomputer with all the calculation and command functions of various data, that is, by processing them with software, the hardware can be greatly simplified, and even in systems using induction motors, Highly accurate positioning control can be performed.

以上に述べてきた如く、本発明の自動学習機能及び自動
予測演算機能を持ったＣＲ，Ｄ自動交換装置によれば、
誘導電動機による位置決めでありながら、停止位置、精
度のばらつき等にも自在に対応可能な、非常に精度の高
い安定した位置決め制御を行う事ができる。As described above, according to the CR, D automatic exchange device having an automatic learning function and an automatic predictive calculation function of the present invention,
Although positioning is performed using an induction motor, it is possible to perform highly accurate and stable positioning control that can freely respond to variations in stop position and accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は従来の停止位置決め制御方法の説明図、第２図
は走行指令と装置の走行速度の関係を示す図、第３図は
装置の走行速度と装置の惰走距離の関係を示す図、第４
図は走行指令パルス巾と装置の惰走距離の関係を示す図
、第５図は本発明における学習運転時の動作説明図、第
６図は第５図の動作のフローチャート例を示す図、第７
図は本発明における予測制御運転の説明図、第８図は第
７図の動作のフローチャート例を示す図、第９図は不発
明の一実施例を示す図である。 １・・・制御対象機器、２・・・ブレーキ、３・・・誘
導電動機、４・・・シンクロ発信機、５・・・シンクロ
デイジタル変換器、６・・・マイクロコンピュータ、７
・・・キーボード、８・・・ＩＪ　ｌ／−シーケ／ス部
、Ｎ・・・現在位置、Ｃ・・・走行指令、ｔ・・・惰走
距離、■・・・走行速度、第　１０ 第２０ 第３図 第４−図 １５図 ↑ ’　　　　　　　Ｐｔ　　　　Ｐ２　　　ｆ’３　　　
ｒ＃ｖ、３ｒｉＪ 弔　９図Fig. 1 is an explanatory diagram of a conventional stop positioning control method, Fig. 2 is a diagram showing the relationship between the running command and the running speed of the device, and Fig. 3 is a diagram showing the relationship between the running speed of the device and the coasting distance of the device. , 4th
5 is a diagram showing the relationship between the travel command pulse width and the coasting distance of the device, FIG. 5 is an explanatory diagram of the operation during learning driving in the present invention, FIG. 7
FIG. 8 is an explanatory diagram of predictive control operation in the present invention, FIG. 8 is a diagram showing an example of a flowchart of the operation of FIG. 7, and FIG. 9 is a diagram showing an embodiment of the invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Controlled equipment, 2... Brake, 3... Induction motor, 4... Synchro transmitter, 5... Synchro digital converter, 6... Microcomputer, 7
...Keyboard, 8...IJ l/- sequence section, N...Current position, C...Traveling command, t...Coasting distance, ■...Travel speed, 10th 20 Figure 3 Figure 4-Figure 15 ↑ ' Pt P2 f'3
r#v, 3riJ Condolence Figure 9

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １、原子炉の制御棒駆動装置に時間巾の異なるパルス状
の走行指令を複数回与えることによって上記走行指令の
出力時間巾に対する上記制御棒駆動装置の走行距離の関
係を表わすパラドータ全決定する学習機能と、上記制御
棒駆動装置をその目標位置へ移動させる自動位置決め制
御の場合に、上記目標位置と現在の上記制御棒駆動装置
の位置との差から上記求めたパラメータを用いて所要の
走行指令出力時間巾を決定して該決定した時間幅の走行
指令を出力する予測演算制御機能を備えるとともに、該
予測演算制御の結果、上記制御棒駆動装置が上記目標位
置から予め定められた許容範囲に入っていない時には上
記予測演算制御をくり返すことによって上記制御棒駆動
装置が上記目標位置の許容範囲内に装置できるように構
成したことを特徴とする制御棒駆動装置の自動交換装置
。1. Learning that fully determines the paradaughter representing the relationship between the travel distance of the control rod drive device and the output time width of the travel command by giving pulse-like travel commands with different time widths to the control rod drive device of a nuclear reactor multiple times. In the case of automatic positioning control that moves the control rod drive device to its target position, the required travel command is issued using the parameters obtained from the difference between the target position and the current position of the control rod drive device. It has a predictive calculation control function that determines an output time width and outputs a travel command for the determined time width, and as a result of the predictive calculation control, the control rod drive device moves within a predetermined tolerance range from the target position. An automatic exchange device for a control rod drive device, characterized in that when the control rod drive device is not in the target position, the control rod drive device can be placed within an allowable range of the target position by repeating the predictive calculation control.