核电设备尤其是核反应堆设备由于受各种因素的影响,不可避免地会出现故障甚至失效。为了减少因此带来的经济损失,提高核电厂的利用率,核电厂在役维修设备必不可少。随着我国对清洁能源需求的增加,核电在役机组的成倍增加,核电厂在役维修设备的需求也随之大幅攀升。由于核电的特殊性,反应堆本体以及与反应堆一二回路水接触的设备会带有一定的放射性。对这类设备的维修必须处在水下环境中,操作人员必须离开一定的距离,维修设备需要一定的自动化水平。水下维修设备中的核心设备为垂直输送系统,它将各类维修工具精确输送并定位到水下的维修工位处。论文首先介绍了国内外用于水下维修的类似设备,指出了之前设备的一些缺陷和不足。然后在此基础上,提出新的传动和控制系统方案,从结构和驱动设计角度讲述了新的水下维修设备垂直输送系统,以功能需求为导向,进行总体和系统各部分设计,并给出详细的驱动设计计算和驱动元件选型。完成电机和驱动器选型后,提出基于SolidWorks Electrical的电气设计。SolidWorks Electrical是专门针对电气和自动化系统设计的工具,可完成智能化的电气和3D机电一体化设计。从设备控制设计和控制系统组成两方面,确定系统主要元器件的选型。依靠SolidWorks Electrical进行设备电气方案和接线图设计、绘制电气原理图、搭建2D布局图和3D机柜,最后进行机电一体化布线。通过绘制控制逻辑图,详述系统控制逻辑。利用西门子MP277 10”Touch和WinCC flexible设计系统主要的人机界面。使用L-force Engineer对伦茨驱动器及电机进行定位控制的编程和调试。采用西门子S7-300 PLC进行系统总线、逻辑和驱动器控制,完成硬件组态和软件编写。最后,对设备进行运行精度检验。利用三维激光跟踪仪在大范围高精度的测量优势,以及制造、使用现场在线测量的灵活性,对垂直输送系统的移动平台定位精度进行测量,结合电机编码器等数据,得到系统重复定位精度,分析定位偏差原因。结果表明该系统的重复定位精度满足设备需求。总的来说,本文结合机械、电气、控制、软件开发和测量等多学科,结合SolidWorks Electrical、WinCC flexible、L-force Engineer和触摸屏、PLC、三维激光跟踪仪等软硬件,设计研究完成核电水下维修设备垂直输送系统。本课题的研究具有较强的理论和产品研发价值。