基于控制Petri网的高温气冷堆燃料装卸过程控制系统设计方法.pdf

第29卷第1期 核动力工程 Vbl．29．NO．1 008 08年2月 NuclearPower Feb．2 2 0 Engineering 文章编号：0258-0926一(2008)01—0014-06 基于控制Petri网的高温气冷堆燃料装卸 过程控制系统设计方法 韩赞东1，刘继国2，罗晟1 (1．清华大学机械工程系先进成形制造教育部重点实验室，北京，100084； 2．清华大学核能与新能源技术研究院，北京，100084) 摘要：介绍了一种基于控制Petri网(CPN)的控制系统设计方法，通过将库所与输出和操作关联，将变迁 与输入和条件关联，并引入了宏库所和宏操作，实现了对复杂控制系统的分层次没计。在分析燃料元件装卸 系统(FHS)基本功能和装卸流程的基础上，利用CPN对其进行了分层没计。根据变迁的触发条件，设计的 CPN可直接转换为PLC的LAD程序；该程序在FHS模拟控制系统试验台上进行了验证。应用结果表明， 该方法具有设计结构清晰，描述严格准确，程序设计高效等优点，可以很好地满足球床式高温气冷堆(HTGR) 燃料装卸过程控制系统的设计要求。 关键词：高温气冷堆；燃料装卸系统；复杂控制系统没计；控制Petri网；梯形图 中图分类号：TP273文献标识码：A 1 引 言 述和控制系统设计的有效统一，可以很好地满足 HTGR燃料装卸过程控制系统的设计要求。 球床式高温气冷堆(HTGR)是一种先进的反 应堆堆型，其特点之一是可在不停堆的情况下进 2控制Petri网 行连续燃料装卸，其燃料装卸系统(FHS)通过重 力和气动力实现燃料元件的装卸和循环控制。 PN具有强大的离散系统建模能力，但传统 的PN并不禁止竞争结构的存在，其变迁的触发 HTR．10系统可处于3种工作状态：新燃料装入 状态、燃料主循环状态和乏燃料卸出状态。列入 顺序具有不确定性。实际的控制系统要求输入的 时序唯一地确定输出，系统中不允许冒险竞争的 我国“十一五”规划的HTR-PM示范电站的功率 是HTR-10的40倍，需要控制数千个设备，其控存在，因此，传统的PN不能直接用于实际控制 制系统的设计将更加复杂。系统功能描述上的模 系统的设计。 糊和理解上的偏差会导致设计周期延长，调试成 CPN对传统PN的外延进行了限制，禁止实 本提高，甚至会导致控制系统的部分失败，为此， 质性竞争结构的存在，保证了其标识遍历过程的 需要一种系统功能描述能力和控制系统建模能力 确定性，同时增加PN的库所和变迁的内涵，提 都十分强大的设计方法。 升了其对控制系统的建模能力。文献【4】中对CPN Petri 进行了说明，通过赋予其库所输出和操作属性， net(PN)具有强大的离散系统建模能 力【1。】。本文通过限制PN的结构形式，赋予PN赋予变迁输入和条件属性，实现了对一般控制系 的库所和变迁实际的控制属性，构造了可用于对 统的设计，能够有效描述顺序控制、并行控制和 控制系统进行描述和设计的CPN(Control同步控制等关系。但文献【4】中描述的CPN在用