專利名稱：一種木材干燥微計算機監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于木材加工、微計算機應(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)驗進行操作，很難按科學的工藝基準進行生產(chǎn)，因而造成干燥質(zhì)量不穩(wěn)定、工人勞動強度大、能源利用上存在很大的浪費、生產(chǎn)效率較低。目前國內(nèi)外已有一些木材干燥微計算機監(jiān)控裝置，但大多與干燥窯固定配套，且價格昂貴，經(jīng)檢索如中國專利90207999木材干燥微機控制系統(tǒng)、92238626木材干燥窯微機群控設(shè)備等。
本實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、價格低廉、能實現(xiàn)木材干燥生產(chǎn)過程中對溫度、相對濕度、含水率等因素進行在線、寬量程范圍監(jiān)控，并能按給定的干燥基準進行科學化生產(chǎn)的不受干燥窯型式影響的微計算機監(jiān)控系統(tǒng)。
該木材干燥微計算機監(jiān)控系統(tǒng)是以MCS-51單片微計算機擴展系統(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—程序存儲器、6264—數(shù)據(jù)存儲器、74LS373芯片—地址總線鎖存器連接在一起，構(gòu)成MCS-51微計算機擴展系統(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號后，即可開始運行；窯內(nèi)采用鉑電阻溫度、相對濕度傳感器，經(jīng)屏蔽導線通過多路調(diào)制器的干簧繼電器觸點J1～J4控制，分時經(jīng)測量放大電路進行信號的轉(zhuǎn)換及放大，并進行濾波，經(jīng)H/S輸出到A/D轉(zhuǎn)換器的IN0通道；窯內(nèi)各點含水率采用電阻式傳感器用屏蔽導線連接，經(jīng)多路調(diào)制器的干簧繼電器觸點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程序存儲器中的干燥基準相比較，通過接于8031CPU芯片上的RXD、TXD經(jīng)顯示驅(qū)動電路，在七段譯碼發(fā)光二極管顯示電路上顯示出現(xiàn)場采集的各點溫度、相對濕度、含水率的實時值及相應(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，推動執(zhí)行機構(gòu)—固態(tài)繼電器，使相應(yīng)的溫度、相對濕度控制系統(tǒng)進行開、閉；打印機接于8255芯片上，可定時打印各實測值。
MCS-51單片微計算機擴展系統(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芯片作程序存儲器，8K空間存放控制程序。6264芯片作數(shù)據(jù)存儲器，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。見附圖4。
在2764程序存儲器中事先已固化有多個工藝基準，可根據(jù)干燥的材種、板厚等條件選定相應(yīng)的工藝基準號。
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，可實現(xiàn)對八個檢測點同時采樣分時處理的功能。多路切換的執(zhí)行機構(gòu)為干簧繼電器的常開接點，針對系統(tǒng)有八個監(jiān)測點，因而接有八個干簧繼電器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)屏蔽導線通過多路調(diào)制器的干簧繼電器觸點J1～J4，分時將多點溫、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)各點含水率是采用電阻式傳感器，用屏蔽導線連接，經(jīng)多路調(diào)制器的干簧繼電器觸點J5～J8將含水率轉(zhuǎn)化為電阻值，經(jīng)由差動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)動器進行驅(qū)動，可顯示現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)的實時測量值。
系統(tǒng)的輸出執(zhí)行機構(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號及所要求的終含水率值后即開始運行?，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現(xiàn)場采集值，并和已固化在2764程序存儲器中的選定工藝基準進行比較，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固態(tài)繼電器動作，固態(tài)繼電器輸出端的輸出信號即控制供熱及除濕機構(gòu)開、閉。當含水率按所要求的工藝基準進行工藝段的自動切換及自動跟蹤，并可根據(jù)實測值利用軟件進行溫度修正。如需定時打印，即可啟動打印機打印現(xiàn)場各測點的實測值。當窯內(nèi)木材含水率達到所要求的終含水率值時，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(程序存儲器)U5-6264芯(數(shù)據(jù)存儲器)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)光二極管實施例根據(jù)該木材干燥微計算機監(jiān)控系統(tǒng)附圖1～5的原理結(jié)構(gòu)、電子線路進行制作、實施窯體容量25M3干燥材種水曲柳 板厚60mm干燥設(shè)備熱泵除濕干燥機 要求終含水率12％選定干燥基準號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號2及終含水率12后，再按下F鍵，系統(tǒng)即開始自動運行。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1含水率值)2E 54.3(窯內(nèi)測點2含水率值)3E 58.9(窯內(nèi)測點3含水率值)4E 60.4(窯內(nèi)測點4含水率值)A 1 進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，并按設(shè)定的工藝基準2的各工藝段自動切換，含水率顯示值為經(jīng)過溫度修正后的數(shù)值。當窯內(nèi)四點含水率均達到12％以下時，“出窯”LED狀態(tài)顯示亮，表示干燥過程結(jié)束。在此過程中可啟動打印機定時打印上述現(xiàn)場測試值。
本實用新型與現(xiàn)行技術(shù)相比較具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、主機采用了8031CPU芯片，再擴展片外存儲器，并不增加電路的復雜性，十分符合我國國情。系統(tǒng)功能完善，能對溫度、相對濕度、含水率進行多個檢測點、寬量程的在線檢測，并能根據(jù)所選定的工藝基準進行比較，給出狀態(tài)信號及進行工藝段的自動切換及自動跟蹤，能對干燥設(shè)備的部件及參數(shù)進行檢測及控制，以達到通過微計算機系統(tǒng)將干燥設(shè)備、干燥窯等聯(lián)成一個完善的監(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進行最佳化、科學化生產(chǎn)，提高和保證了木材干燥質(zhì)量，降低能耗，減輕工人的勞動強度。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算機監(jiān)控統(tǒng)，它由MCS-51單片微計算機擴展系統(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芯片一程序存儲器、6264芯片一數(shù)據(jù)存儲器、74LS373芯片一地址總線鎖存器連接在一起，構(gòu)成MCS-51微計算機擴展系統(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號后，即可開始運行；窯內(nèi)采用鉑電阻溫度、相對濕度傳感器，經(jīng)屏蔽導線通過多路調(diào)制器的干簧繼電器觸點J1～J4控制，分時經(jīng)測量放大電路進行信號的轉(zhuǎn)換及放大，并進行濾波，經(jīng)H/S輸出到A/D轉(zhuǎn)換器的IN0通道；窯內(nèi)各點含水率采用電阻式傳感器用屏蔽導線連接，經(jīng)多路調(diào)制器的干簧繼電器觸點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程序存儲器中的干燥基準相比較，通過接于8031CPU芯片上的RXD、TXD經(jīng)顯示驅(qū)動電路，在七段譯碼發(fā)光二極管顯示電路上顯示出現(xiàn)場采集的各點溫度、相對濕度、含水率的實時值及相應(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，推動執(zhí)行機構(gòu)～固態(tài)繼電器，使相應(yīng)的溫度、相對濕度控制系統(tǒng)進行開、閉；打印機接于8255芯片上，可定時打印各實測值。
專利摘要該木材干燥微計算機監(jiān)控系統(tǒng)屬于木材加工微機應(yīng)用領(lǐng)域,其核心是MCS－51單片微機擴展系統(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器、數(shù)據(jù)存儲器、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進行最佳方案生產(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