木材干燥智能控制系统的研究

【摘要】： 木材干燥是木材加工过程中的重要环节,木材干燥质量的优劣直接影响木材的出材率和木制品的加工质量。面对木材资源严重短缺的情况,保证干燥质量、降低能耗、缩短干燥周期、减少环境污染、提高生产率、增加优质干燥材数量已成为现阶段木材干燥技术发展的要求。 木材干燥在木材加工企业中通常是能耗最大的工序,我国木材干燥行业中,常规干燥设备仍占主导地位,约占干燥设备市场的80%。这些常规干燥设备热效率低,干燥热效率仅为30～40%。同时,现有大量的木材干燥设备还处于手动、半自动控制状态。虽然有一些干燥设备实现了全自动控制,但其控制系统和控制设备的可靠性、稳定性、控制精度与发达国家相比还有一定的差距。 针对常规干燥过程中能耗大、污染严重的问题,论文设计、制造了一种新型节能、环保的木材干燥设备。该设备除实现常规干燥功能外,还具有废气热能回收、废气清洁和自循环功能。将废弃的热能进行重复利用,又对VOC等气体进行清洁处理,真正达到节能、减排的效果,相比常规干燥节能10～15%。 研发出适用于木材干燥过程控制的控制器,该控制器以ATmega1280微处理器为核心,具有16路数字量输入、16路数字量输出、16路模拟量输入、4路模拟量输出、4路PWM输出、4路RS232串行接口、16M的实验数据存储;针对木材干燥过程中木材含水率的变化特点,进行木材含水率实时采集模块电路设计,测量范围为6~90%,精度为±1%;人机交互系统以单片机为控制核心、液晶显示触摸屏为显示界面,该系统使复杂控制过程变得简单、可靠,替代上位计算机与下位机繁冗昂贵的控制方式,取消了计算机、键盘及鼠标等操作部件,也可以替代设备上的按钮、旋钮、显示仪表及状态指示灯等部件。 完成木材干燥智能控制系统软件程序设计与实现。其中包括:时间基准和含水率基准的程序设计与实现;干球温度+湿球温度、干球温度+相对湿度、干球温度+平衡含水率三种控制方式的设计与实现;木材干燥专家系统的设计与实现,对常见树种提供最佳解决方案,并能够保存最优干燥配方;木材含水率实时采集模块的程序设计;网络拓扑结构的设计和通信协议的制定,利用RS232串口和RS485总线实现计算机、触摸屏与木材含水率实时采集模块的实时或分时通信。 研发的新型木材干燥设备及其智能控制设备已在内蒙古农业大学和中国林科院木材工业研究所使用,由于其比传统的常规木材干燥设备干燥质量好,实现了废气热能回收利用和废气清洁过滤,达到了节能、减排的效果,受到使用单位的好评。因此本研究成果对于我国木材干燥行业的技术升级与改造将会起到借鉴与推动作用。