專利名稱：一種木材干燥微計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于木材加工、微計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域。
木材干燥是木材生產(chǎn)中一種生產(chǎn)周期較長、耗能多的環(huán)節(jié)。其加熱介質(zhì)、干燥窯的型式種類多，目前干燥生產(chǎn)過程雖已有部分利用簡單的儀器設(shè)備進(jìn)行階段性、非在線檢測，但大部分的生產(chǎn)過程仍是憑人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作，很難按科學(xué)的工藝基準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)，因而造成干燥質(zhì)量不穩(wěn)定、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、能源利用上存在很大的浪費(fèi)、生產(chǎn)效率較低。目前國內(nèi)外已有一些木材干燥微計(jì)算機(jī)監(jiān)控裝置，但大多與干燥窯固定配套，且價(jià)格昂貴，經(jīng)檢索如中國專利90207999木材干燥微機(jī)控制系統(tǒng)、92238626木材干燥窯微機(jī)群控設(shè)備等。
本實(shí)用新型的目的是提供一種能克服已有技術(shù)不足，而且便于操作、價(jià)格低廉、能實(shí)現(xiàn)木材干燥生產(chǎn)過程中對溫度、相對濕度、含水率等因素進(jìn)行在線、寬量程范圍監(jiān)控，并能按給定的干燥基準(zhǔn)進(jìn)行科學(xué)化生產(chǎn)的不受干燥窯型式影響的微計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。
該木材干燥微計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是以MCS-51單片微計(jì)算機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)；溫度、相對濕度傳感器及其測量放大電路；含水率傳感器及其測量放大電路；多路調(diào)制器；A/D轉(zhuǎn)換器；鍵盤；I/O接口；顯示器以及系統(tǒng)軟件組成。其原理特征如下8031CPU芯片通過數(shù)據(jù)總線、地址總線及控制總線將2764芯片—程序存儲(chǔ)器、6264—數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、74LS373芯片—地址總線鎖存器連接在一起，構(gòu)成MCS-51微計(jì)算機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)，并通過總線連接8155多功能可編程按口芯片及8255通用可編程并行I/O接口芯片各一片，由接于8155芯片的PB0～PB2、PC0～PC3構(gòu)成的鍵盤，在其上輸入所要求的終含水率及選定的干燥基準(zhǔn)號后，即可開始運(yùn)行；窯內(nèi)采用鉑電阻溫度、相對濕度傳感器，經(jīng)屏蔽導(dǎo)線通過多路調(diào)制器的干簧繼電器觸點(diǎn)J1～J4控制，分時(shí)經(jīng)測量放大電路進(jìn)行信號的轉(zhuǎn)換及放大，并進(jìn)行濾波，經(jīng)H/S輸出到A/D轉(zhuǎn)換器的IN0通道；窯內(nèi)各點(diǎn)含水率采用電阻式傳感器用屏蔽導(dǎo)線連接，經(jīng)多路調(diào)制器的干簧繼電器觸點(diǎn)J5～J8由測量放大電路放大后經(jīng)濾波及S/H輸入到A/D轉(zhuǎn)換器的IN1通道，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量經(jīng)數(shù)據(jù)總線送入8031CPU芯片，與固化在2764程序存儲(chǔ)器中的干燥基準(zhǔn)相比較，通過接于8031CPU芯片上的RXD、TXD經(jīng)顯示驅(qū)動(dòng)電路，在七段譯碼發(fā)光二極管顯示電路上顯示出現(xiàn)場采集的各點(diǎn)溫度、相對濕度、含水率的實(shí)時(shí)值及相應(yīng)的工藝段號，并由接于8155芯片的PA0～PA7的LED發(fā)光二極管給出溫度、相對濕度的偏差狀態(tài)；8031CPU芯片的P1.2管腳接執(zhí)行控制電路，推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)—固態(tài)繼電器，使相應(yīng)的溫度、相對濕度控制系統(tǒng)進(jìn)行開、閉；打印機(jī)接于8255芯片上，可定時(shí)打印各實(shí)測值。
MCS-51單片微計(jì)算機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)是監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分，主芯片采用8031CPU芯片，通過數(shù)據(jù)總線、地址總線及控制總線與2764芯片、6264芯片、74LS373芯片相接。其中2764芯片作程序存儲(chǔ)器，8K空間存放控制程序。6264芯片作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，而74LS373芯片作地址總線鎖存器。見附圖1。
由于本系統(tǒng)既要檢測又要顯示，并接有鍵盤輸入、打印機(jī)輸出、LED狀態(tài)信號輸出及執(zhí)行控制輸出等，因而8031CPU芯片的端口不能滿足要求，在此選用一片8155多功能可編程接口芯片及一片8255通用可編程并行I/O接口芯片，通過總線系統(tǒng)與8031CPU芯片相連。它們的每個(gè)端口均能通過編程設(shè)定為輸入及輸出端口使用。其中8155芯的PB0-PB2及PC0-PC3組成一矩陣式鍵盤，PA0-PA7作狀態(tài)輸出顯示。8255芯片接打印機(jī)。見附圖4。
在2764程序存儲(chǔ)器中事先已固化有多個(gè)工藝基準(zhǔn)，可根據(jù)干燥的材種、板厚等條件選定相應(yīng)的工藝基準(zhǔn)號。
多路調(diào)制器的主體為CD4051八模擬開關(guān)，在軟件的支持下具有八通道選一的功能，可實(shí)現(xiàn)對八個(gè)檢測點(diǎn)同時(shí)采樣分時(shí)處理的功能。多路切換的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為干簧繼電器的常開接點(diǎn)，針對系統(tǒng)有八個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，因而接有八個(gè)干簧繼電器J1～J8。見附圖3。
窯內(nèi)外各溫度、相對濕度傳感器選用鉑電阻傳感器，經(jīng)屏蔽導(dǎo)線通過多路調(diào)制器的干簧繼電器觸點(diǎn)J1～J4，分時(shí)將多點(diǎn)溫、濕度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓并由橋式放大電路輸出，經(jīng)濾波、S/H輸入到A/D轉(zhuǎn)換器的IN0通道。
窯內(nèi)各點(diǎn)含水率是采用電阻式傳感器，用屏蔽導(dǎo)線連接，經(jīng)多路調(diào)制器的干簧繼電器觸點(diǎn)J5～J8將含水率轉(zhuǎn)化為電阻值，經(jīng)由差動(dòng)放大電路為主體的測量放大電路放大后，再經(jīng)過濾波、S/H輸入到A/D轉(zhuǎn)換器的IN1通道。A/D轉(zhuǎn)換器通過總線與8031CPU芯片相接，由U14、U15、U16及基準(zhǔn)電源Z2組成。見附圖2。
系統(tǒng)的顯示器為七段譯碼顯示器，它是由芯片U19～U23的74LS164作驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，可顯示現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)測量值。
系統(tǒng)的輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用固態(tài)繼電器，其輸出端直接和干燥窯的供熱、除濕系統(tǒng)連接，并繼續(xù)進(jìn)行可靠控制。
在鍵盤上鍵入根據(jù)需干燥的木材材種、板厚等條件所選定的干燥基準(zhǔn)號及所要求的終含水率值后即開始運(yùn)行?，F(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)由傳感器經(jīng)測量放大器、濾波、S/H分時(shí)送到A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量送到8031CPU芯片，由顯示器顯示各測點(diǎn)現(xiàn)場采集值，并和已固化在2764程序存儲(chǔ)器中的選定工藝基準(zhǔn)進(jìn)行比較，由LED發(fā)光二極管顯示電路顯示出窯內(nèi)溫度、相對濕度的偏差狀態(tài)，并通過控制電路推動(dòng)固態(tài)繼電器動(dòng)作，固態(tài)繼電器輸出端的輸出信號即控制供熱及除濕機(jī)構(gòu)開、閉。當(dāng)含水率按所要求的工藝基準(zhǔn)進(jìn)行工藝段的自動(dòng)切換及自動(dòng)跟蹤，并可根據(jù)實(shí)測值利用軟件進(jìn)行溫度修正。如需定時(shí)打印，即可啟動(dòng)打印機(jī)打印現(xiàn)場各測點(diǎn)的實(shí)測值。當(dāng)窯內(nèi)木材含水率達(dá)到所要求的終含水率值時(shí)，狀態(tài)指示LED發(fā)光二極管給出出窯信號。其軟件流程框圖見附圖5。


如下附圖1為本監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖附圖2為本監(jiān)控系統(tǒng)電氣原理圖附圖3為本監(jiān)控系統(tǒng)輸入輸出電氣原理圖附圖4為本監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)顯示電路圖附圖5為本監(jiān)控系統(tǒng)軟件流程框圖U1-8031CPU芯片U2-74LS373芯片(地址總線鎖存器)U4-2764芯片(程序存儲(chǔ)器)U5-6264芯(數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器)U6-8255通用可編程并行I/O接口芯片U7-8155多功能可編程接口芯片U14-四雙輸入端或非門U15-六反相器U16-A/D轉(zhuǎn)換器U28-八模擬開關(guān)J3～J8-干簧繼電器L1～L8-LED發(fā)光二極管實(shí)施例根據(jù)該木材干燥微計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)附圖1～5的原理結(jié)構(gòu)、電子線路進(jìn)行制作、實(shí)施窯體容量25M3干燥材種水曲柳 板厚60mm干燥設(shè)備熱泵除濕干燥機(jī) 要求終含水率12％選定干燥基準(zhǔn)號2#電源接通后，在顯示器上出現(xiàn)提示符“P”，表示系統(tǒng)正常。在鍵盤上先后鍵入選定干燥基準(zhǔn)號2及終含水率12后，再按下F鍵，系統(tǒng)即開始自動(dòng)運(yùn)行。在顯示器上先后循環(huán)出現(xiàn)C 30.5(窯內(nèi)干球溫度)
H 85 (窯內(nèi)相對濕度)1E 67.5(窯內(nèi)測點(diǎn)1含水率值)2E 54.3(窯內(nèi)測點(diǎn)2含水率值)3E 58.9(窯內(nèi)測點(diǎn)3含水率值)4E 60.4(窯內(nèi)測點(diǎn)4含水率值)A 1 進(jìn)入第一工藝段并由發(fā)光二極管作狀態(tài)顯示溫度偏低LED亮濕度偏高LED亮如此循環(huán)往復(fù)，并按設(shè)定的工藝基準(zhǔn)2的各工藝段自動(dòng)切換，含水率顯示值為經(jīng)過溫度修正后的數(shù)值。當(dāng)窯內(nèi)四點(diǎn)含水率均達(dá)到12％以下時(shí)，“出窯”LED狀態(tài)顯示亮，表示干燥過程結(jié)束。在此過程中可啟動(dòng)打印機(jī)定時(shí)打印上述現(xiàn)場測試值。
本實(shí)用新型與現(xiàn)行技術(shù)相比較具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、主機(jī)采用了8031CPU芯片，再擴(kuò)展片外存儲(chǔ)器，并不增加電路的復(fù)雜性，十分符合我國國情。系統(tǒng)功能完善，能對溫度、相對濕度、含水率進(jìn)行多個(gè)檢測點(diǎn)、寬量程的在線檢測，并能根據(jù)所選定的工藝基準(zhǔn)進(jìn)行比較，給出狀態(tài)信號及進(jìn)行工藝段的自動(dòng)切換及自動(dòng)跟蹤，能對干燥設(shè)備的部件及參數(shù)進(jìn)行檢測及控制，以達(dá)到通過微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將干燥設(shè)備、干燥窯等聯(lián)成一個(gè)完善的監(jiān)測和控制系統(tǒng)，使木材干燥生產(chǎn)過程按所要求的工藝基準(zhǔn)進(jìn)行最佳化、科學(xué)化生產(chǎn)，提高和保證了木材干燥質(zhì)量，降低能耗，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。其不受干燥介質(zhì)和干燥窯型式的制約，可與任何類型的干燥設(shè)備聯(lián)用，該系統(tǒng)成本低廉，便于推廣。
權(quán)利要求1.一種木材干燥微計(jì)算機(jī)監(jiān)控統(tǒng)，它由MCS-51單片微計(jì)算機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)、溫度、相對濕度傳感器及其測量放大電路、含水率傳感器及其測量放大電路、多路調(diào)制器、A/D轉(zhuǎn)換器、鍵盤、I/O接口、顯示器及系統(tǒng)軟件組成；其特征在于8031CPU芯片通過數(shù)據(jù)總線、地址總線及控制總線將2764芯片一程序存儲(chǔ)器、6264芯片一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、74LS373芯片一地址總線鎖存器連接在一起，構(gòu)成MCS-51微計(jì)算機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)，并通過總線連接8155多功能可編程接口芯片及通用可編程并行I/O接口芯片各一片，由接于8155芯片的PB0～PB2、PC0～PC3構(gòu)成的鍵盤，在其上輸入所要求的終含水率及選定的干燥基準(zhǔn)號后，即可開始運(yùn)行；窯內(nèi)采用鉑電阻溫度、相對濕度傳感器，經(jīng)屏蔽導(dǎo)線通過多路調(diào)制器的干簧繼電器觸點(diǎn)J1～J4控制，分時(shí)經(jīng)測量放大電路進(jìn)行信號的轉(zhuǎn)換及放大，并進(jìn)行濾波，經(jīng)H/S輸出到A/D轉(zhuǎn)換器的IN0通道；窯內(nèi)各點(diǎn)含水率采用電阻式傳感器用屏蔽導(dǎo)線連接，經(jīng)多路調(diào)制器的干簧繼電器觸點(diǎn)J5～J8由測量放大電路放大后經(jīng)濾波及S/H輸入到A/D轉(zhuǎn)換器的IN1通道；轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量經(jīng)數(shù)據(jù)總線送入8031CPU芯片，與固化在2764程序存儲(chǔ)器中的干燥基準(zhǔn)相比較，通過接于8031CPU芯片上的RXD、TXD經(jīng)顯示驅(qū)動(dòng)電路，在七段譯碼發(fā)光二極管顯示電路上顯示出現(xiàn)場采集的各點(diǎn)溫度、相對濕度、含水率的實(shí)時(shí)值及相應(yīng)的工藝段號，并由接于8155芯片的PA0～PA7的LED發(fā)光二極管給出溫度、相對濕度的偏差狀態(tài)；8031CPU芯片的P1、2管腳接執(zhí)行控制電路，推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)～固態(tài)繼電器，使相應(yīng)的溫度、相對濕度控制系統(tǒng)進(jìn)行開、閉；打印機(jī)接于8255芯片上，可定時(shí)打印各實(shí)測值。
專利摘要該木材干燥微計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)屬于木材加工微機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域,其核心是MCS－51單片微機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng),是由8031CPU芯片通過數(shù)據(jù)總線、地址總線及控制總線將程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、地址總線鎖存器連接在一起,并與溫、濕度傳感器及其測量放大電路、含水率傳感器及其測量放大電路、多路調(diào)制器、A/D轉(zhuǎn)換器、鍵盤、I/O接口、顯示器及系統(tǒng)軟件組成一系統(tǒng)裝置;該系統(tǒng)功能完善,可按要求的工藝基準(zhǔn)進(jìn)行最佳方案生產(chǎn),保證木材干燥質(zhì)量,降低能耗和成本,可與任何類型的干燥窯相接。
文檔編號F26B3/00GK2279570SQ9622266
公開日1998年4月22日 申請日期1996年9月5日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月5日
發(fā)明者賀永珍, 高林, 王德明 申請人:北京林業(yè)大學(xué)