一种木材干燥微计算机监控系统技术方案

该木材干同计算机监控系统属于木材加工微机应用领域，其核心是ＭＣＳ－５１单片微机扩展系统，是由８０３１ＣＰＵ芯片通过数据总线、地址总线及控制总线将和序存储器、数据存储器、地址总线锁存器连接在一起，并与温、湿度传感器及其测量放大电路、含水率传感器及其测量放大电路、多路调制器、Ａ／Ｄ转换器、键盘、Ｉ／Ｏ接口、显示器及系统软件组成一系统装置；该系统功能完善，可按要求的工艺基准进行最佳方案生产，保证木材干燥质量，降低能耗和成本，可与任何类型的干燥窑相接。（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于木材加工、微计算机应用领域。木材干燥是木材生产中一种生产周期较长、耗能多的环节。其加热介质、干燥窑的型式种类多，目前干燥生产过程虽已有部分利用简单的仪器设备进行阶段性、非在线检测，但大部分的生产过程仍是凭人工经验进行操作，很难按科学的工艺基准进行生产，因而造成干燥质量不稳定、工人劳动强度大、能源利用上存在很大的浪费、生产效率较低。目前国内外已有一些木材干燥微计算机监控装置，但大多与干燥窑固定配套，且价格昂贵，经检索如中国专利90207999木材干燥微机控制系统、92238626木材干燥窑微机群控设备等。本技术的目的是提供一种能克服已有技术不足，而且便于操作、价格低廉、能实现木材干燥生产过程中对温度、相对湿度、含水率等因素进行在线、宽量程范围监控，并能按给定的干燥基准进行科学化生产的不受干燥窑型式影响的微计算机监控系统。该木材干燥微计算机监控系统是以MCS-51单片微计算机扩展系统；温度、相对湿度传感器及其测量放大电路；含水率传感器及其测量放大电路；多路调制器；A/D转换器；键盘；I/O接口；显示器以及系统软件组成。其原理特征如下8031CPU芯片通过数据总线、地址总线及控制总线将2764芯片—程序存储器、6264—数据存储器、74LS373芯片—地址总线锁存器连接在一起，构成MCS-51微计算机扩展系统，并通过总线连接8155多功能可编程按口芯片及8255通用可编程并行I/O接口芯片各一片，由接于8155芯片的PB0～PB2、PC0～PC3构成的键盘，在其上输入所要求的终含水率及选定的干燥基准号后，即可开始运行；窑内采用铂电阻温度、相对湿度传感器，经屏蔽导线通过多路调制器的干簧继电器触点J1～J4控制，分时经测量放大电路进行信号的转换及放大，并进行滤波，经H/S输出到A/D转换器的IN0通道；窑内各点含水率采用电阻式传感器用屏蔽导线连接，经多路调制器的干簧继电器触点J5～J8由测量放大电路放大后经滤波及S/H输入到A/D转换器的IN1通道，转换后的数字量经数据总线送入8031CPU芯片，与固化在2764程序存储器中的干燥基准相比较，通过接于8031CPU芯片上的RXD、TXD经显示驱动电路，在七段译码发光二极管显示电路上显示出现场采集的各点温度、相对湿度、含水率的实时值及相应的工艺段号，并由接于8155芯片的PA0～PA7的LED发光二极管给出温度、相对湿度的偏差状态；8031CPU芯片的P1.2管脚接执行控制电路，推动执行机构—固态继电器，使相应的温度、相对湿度控制系统进行开、闭；打印机接于8255芯片上，可定时打印各实测值。MCS-51单片微计算机扩展系统是监控系统的核心部分，主芯片采用8031CPU芯片，通过数据总线、地址总线及控制总线与2764芯片、6264芯片、74LS373芯片相接。其中2764芯片作程序存储器，8K空间存放控制程序。6264芯片作数据存储器，而74LS373芯片作地址总线锁存器。见附图1。由于本系统既要检测又要显示，并接有键盘输入、打印机输出、LED状态信号输出及执行控制输出等，因而8031CPU芯片的端口不能满足要求，在此选用一片8155多功能可编程接口芯片及一片8255通用可编程并行I/O接口芯片，通过总线系统与8031CPU芯片相连。它们的每个端口均能通过编程设定为输入及输出端口使用。其中8155芯的PB0-PB2及PC0-PC3组成一矩阵式键盘，PA0-PA7作状态输出显示。8255芯片接打印机。见附图4。在2764程序存储器中事先已固化有多个工艺基准，可根据干燥的材种、板厚等条件选定相应的工艺基准号。多路调制器的主体为CD4051八模拟开关，在软件的支持下具有八通道选一的功能，可实现对八个检测点同时采样分时处理的功能。多路切换的执行机构为干簧继电器的常开接点，针对系统有八个监测点，因而接有八个干簧继电器J1～J8。见附图3。窑内外各温度、相对湿度传感器选用铂电阻传感器，经屏蔽导线通过多路调制器的干簧继电器触点J1～J4，分时将多点温、湿度转换成相应的电压并由桥式放大电路输出，经滤波、S/H输入到A/D转换器的IN0通道。窑内各点含水率是采用电阻式传感器，用屏蔽导线连接，经多路调制器的干簧继电器触点J5～J8将含水率转化为电阻值，经由差动放大电路为主体的测量放大电路放大后，再经过滤波、S/H输入到A/D转换器的IN1通道。A/D转换器通过总线与8031CPU芯片相接，由U14、U15、U16及基准电源Z2组成。见附图2。系统的显示器为七段译码显示器，它是由芯片U19～U23的74LS164作驱动器进行驱动，可显示现场采集数据的实时测量值。系统的输出执行机构采用固态继电器，其输出端直接和干燥窑的供热、除湿系统连接，并继续进行可靠控制。在键盘上键入根据需干燥的木材材种、板厚等条件所选定的干燥基准号及所要求的终含水率值后即开始运行。现场采集的数据由传感器经测量放大器、滤波、S/H分时送到A/D转换器，转换后的数字量送到8031CPU芯片，由显示器显示各测点现场采集值，并和已固化在2764程序存储器中的选定工艺基准进行比较，由LED发光二极管显示电路显示出窑内温度、相对湿度的偏差状态，并通过控制电路推动固态继电器动作，固态继电器输出端的输出信号即控制供热及除湿机构开、闭。当含水率按所要求的工艺基准进行工艺段的自动切换及自动跟踪，并可根据实测值利用软件进行温度修正。如需定时打印，即可启动打印机打印现场各测点的实测值。当窑内木材含水率达到所要求的终含水率值时，状态指示LED发光二极管给出出窑信号。其软件流程框图见附图5。 附图说明如下附图1为本监控系统结构原理框图附图2为本监控系统电气原理图附图3为本监控系统输入输出电气原理图附图4为本监控系统状态显示电路图附图5为本监控系统软件流程框图U1-8031CPU芯片U2-74LS373芯片(地址总线锁存器)U4-2764芯片(程序存储器)U5-6264芯(数据存储器)U6-8255通用可编程并行I/O接口芯片U7-8155多功能可编程接口芯片U14-四双输入端或非门U15-六反相器U16-A/D转换器U28-八模拟开关J3～J8-干簧继电器L1～L8-LED发光二极管实施例根据该木材干燥微计算机监控系统附图1～5的原理结构、电子线路进行制作、实施窑体容量25M3干燥材种水曲柳 板厚60mm干燥设备热泵除湿干燥机 要求终含水率12％选定干燥基准号2#电源接通后，在显示器上出现提示符“P”，表示系统正常。在键盘上先后键入选定干燥基准号2及终含水率12后，再按下F键，系统即开始自动运行。在显示器上先后循环出现C 30.5(窑内干球温度) H 85 (窑内相对湿度)1E 67.5(窑内测点1含水率值)2E 54.3(窑内测点2含水率值)3E 58.9(窑内测点3含水率值)4E 60.4(窑内测点4含水率值)A 1 进入第一工艺段并由发光二极管作状态显示温度偏低LED亮湿度偏高LED亮如此循环往复，并按设定的工艺基准2的各工艺段自动切换，含水率显示值为经过温度修正后的数值。当窑内四点含水率均达到12％以下时，“出窑”LED状态显示亮，表示干燥过程结束。在此过程中可启动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木材干燥微计算机监控统，它由ＭＣＳ－５１单片微计算机扩展系统、温度、相对湿度传感器及其测量放大电路、含水率传感器及其测量放大电路、多路调制器、Ａ／Ｄ转换器、键盘、Ｉ／Ｏ接口、显示器及系统软件组成；其特征在于：８０３１ＣＰＵ芯片通过数据总线、地址总线及控制总线将２７６４芯片一程序存储器、６２６４芯片一数据存储器、７４ＬＳ３７３芯片一地址总线锁存器连接在一起，构成ＭＣＳ－５１微计算机扩展系统，并通过总线连接８１５５多功能可编程接口芯片及通用可编程并行Ｉ／Ｏ接口芯片各一片，由接于８１５５芯片的ＰＢ０～ＰＢ２、ＰＣ０～ＰＣ３构成的键盘，在其上输入所要求的终含水率及选定的干燥基准号后，即可开始运行；窑内采用铂电阻温度、相对湿度传感器，经屏蔽导线通过多路调制器的干簧继电器触点Ｊ１～Ｊ４控制，分时经测量放大电路进行信号的转换及放大，并进行滤波，经Ｈ／Ｓ输出到Ａ／Ｄ转换器的ＩＮＯ通道；窑内各点含水率采用电阻式传感器用屏蔽导线连接，经多路调制器的干簧继电器触点Ｊ５～Ｊ８由测量放大电路放大后经滤波及Ｓ／Ｈ输入到Ａ／Ｄ转换器的ＩＮ１通道；转换后的数字量经数据总线送入８０３１ＣＰＵ芯片，与固化在２７６４程序存储器中的干燥基准相比较，通过接于８０３１ＣＰＵ芯片上的ＲＸＤ、ＴＸＤ经显示驱动电路，在七段译码发光二极管显示电路上显示出现场采集的各点温度、相对湿度、含水率的实时值及相应的工艺段号，并由接于８１５５芯片的ＰＡ０～ＰＡ７的ＬＥＤ发光二极管给出温度、相对湿度的偏差状态；８０３１ＣＰＵ芯片的Ｐ１．２管脚接执行控制电路，推动执行机构～固态继电器，使相应的温度、相对湿度控制系统进行开、闭；打印机接于８２５５芯片上，可定时打印各实测值。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贺永珍，高林，王德明，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]