木材干燥计算机监控系统的设计

广东职业技术师范学院学报木材干燥计算机监控系统的设计李豪彦广东技术师范学院电子信息工程系，广东广州5106651.引言中国木材资源丰富优质的经济木材约犯⑷多种，常的有300多种，可作装饰雕刻的材料有100多种，其中优质的用材有近50多种。木材因其材质轻，强度高，有较佳的弹性和韧性，耐冲击和振动。对电热和声音有高度的绝缘性，特别适合于加工成型和涂饰。木材是种易锯易刨易雕刻易钻孔易组合和造型材料。自古以来被广泛采用。木材品种繁多，材质的自然花纹和色泽形成的特殊肌理美，柔和温暖的视觉美感是艺术创作和雕刻，实用工艺品家俱室内外环境装饰设计等难得的用材，是其它材料无法替代和比拟木材在用于装饰或雕刻前，要作相应的加工处理，以防止木材腐朽霉变翘裂变形，从而保证木材加工后产品的质量和延长产品的使用寿命。
木材中所含有的，而非化学结含的水分的多少称作木材的含水率。木材含水率是木材非常重要的项物理性质，它对木材的加工利用，特别是木材率的大小影响着木材的胀缩密度电学热学性质和力学性能。
伐到的树木水份的含量较大，经运输，堆存。
水分有所减少，但原木体积较大，水分不易排出，必须经过干燥处理，其方法有天然干燥和人工千燥两种。天然干燥，成材堆在露天，使其缓慢干燥特点是周期长，易遭虫害，易干裂，占地大。为提高木材干燥的速度和质量，多选择人工干燥。传统的人工干燥，劳动强度大，安全性低，木材易出现干裂，产品质量不高。为提高窑里温度湿度控制水平，降低劳动强度，实现资源的保护和合理利用，提高木材的利用率，提高产品质量，我们设计了套计算机控制系统对窑进行管理与优化。
2系统的硬件构成21系统原理系统的硬件组成1.
本系统主要由单片机，光隔离光耦合过零双向可控硅驱动的输出驱动电路，温度湿度检测电路等组成。分布在窑中的各温度检测点，将温度变化转换为脉冲数字信号，单片机求全部信号分布均值，将此均值与单片机内给定值进行比较，所得差值即为实际给定值和实际温度所偏差。再按32中向研宄。
输出驱动器是通过控制可控硅导通时间和关断时间的比例来输出功率的。网制控制信号经光隔离光耦合过零双向可控硅驱动器侉，3041去控制双向可控硅，使加热设备导通的周波数与，胃信号的脉冲宽度成正比。计算机通过输出口去控制脉冲宽度，从而改变双向可控硅在个固定的控制周期内的导通定的周波数。也即改变加热设备的输入功率，从而达到控温的目的。输出驱动器的电原理4.
脉冲形成及脉宽调制电路在温度控制系统中。是其重要部分。常用的，控制电路有如下几种由运放等模拟器件构成的模拟式1制控制电路通常。电容的偏差较大，由式4可以看出，本算法与振荡电路中电容无关。完全可以排涂电容的误差。大大提高计测精度。
当测量温度范围小于450时。热敏电阻的电阻与温度关系可以用公式5来计算削1以温投为绝心温咚1时的阳。
在单片机中。实际采用电阻分段线性化处理算法。避免了4杂的数学运算；采用查法。a提高运算速度。义简化广程序。
每个窑有套单片机系统负责窑中8个位置的测试与控制，每套单片机系统都有8个输入或4个控制信号输出，系统有输入模块和输出模块完成输力输出。输出模块属扩充模块。
当温度湿度时间超过规定值时。控制信号启动关闭窑内的加湿加热通风装置工作。控制信号是单片机的输出，输出的结构框3所此，胃信号送给输出驱动，控制窑内温度。
套单片机系统负责个窑的测试控制，每套单片机系统都有几个输入或几个控制信号输出。输入信号包括温度测量信号和湿度测量信号。
下面详述了输入信号的获取方法。套单片机测试控制系统管理的信号总量为输入信号数+输出信号数。输出信号部分23.
般测温时，常使用复杂的，转换电路。
为实现**格，并充分利用单片机的优势，本系统采用了对叱振荡器输出周期进行计测的简单方法。采用与非门热敏电阻和电容组成只，振荡器，2.
振荡电路的输出振荡周期丁由式彡决定其中下为振荡器输出周期，只为热敏电阻的阻值，为振荡电容的容量，为电路系数，通常MU.1.42Z根据式利用单片机，计测周期1；能方便求得热敏电阻的阻值，进而求得对应的温度。
此振荡电路由单片机输出引脚控制。其中为10.0，标准电阻，氏为热敏电阻，01为振荡电容。
先求取标准电阻风的振荡周期乃，可由公式2计算出乃假定热敏电阻只可由公式门计算出振荡周期乃将式2与式3相比，可得风热湿置通加加装驱动比的百分率来计算。木材含水率以绝干木材重量计1述种，丽控制电路中。前种电路多用模拟制系统。随着扑制统全数卞化向发展，后几种方式应用愈来愈多，第种数字式胃控制电路则需用户自行设计辅助电路，第种集成化单片式，1控制电路般都是由厂家生产提供。第种单片机式，罪则由用户编写软件达到设计要求。
为提高控制精度。简化编程，我们采用通用1单片机实现了数字式，1发生器和系统测量及控制功能。
这种抓制发生器可以任意更改网制精度。
3.软件系统软件是木材干燥系统的个重要的组成部分。
整个系统的软件主要由下列几部分组成1.模型的辅助设定与管理程序；2胃与输出控制程序；3.预测控制程序。全部程序是，汇汇编语言2编写而成。
3.1木材干燥系统的算法在木材干燥计算机系统的算法中，主要是两部分的内容优模型曲线的设定和优节能控制策略的制定。
木材含水率以其所含水分的重量与木材重量之算尔含水率或者以湿材重量计算尔相对含水率，计算公式如下绝干材1！=0即将木材干燥至恒重状态气干材0120气干材是长时间在干燥和温暖环境中放置的木材。jgu 2030专指那些恰好低于纤维饱和点的木村含水韦；长期暴露在自由水和滴落水环境中的木材或新伐倒木材。
木材强度反应了木材的力学性质，它包括木材力学性质。木材强度与木材密度及含水率有关，木材密度增加，硬度增大，而随着含水率的，加。硬度变小。木材密度提高，抗压强度增大。木材在纤维饱和点以下随省含水韦的增商。抗压强度降低。
每种木村的砧优干燥投型。以括窑内各时刻温度湿度理想曲线，是由专家初定的。随着各窑情况记录档案的积累。可以辅助专家对各种环境模型作优化选择。
按照优化模型对窑内温度湿度的控制是用热学原理与实验辨识相结合的方法而得到的，由系统的，使，接入屯咯风暂接入电乩测财；大滞后性，必须用预测控制的方法。系统由两部分组成，即对窑温自由状态的温度预测模型和优的序如下。
节能加热模型。
加热设备不工作时窑内温度湿度的变化称为自由状态下的变化。对下时刻窑温7，+1的预测，是由现时温度7，窑内外温度差7，0 1；清所决定的这里15，令=1+6！则可以看成窗窑内的温度下降得越慢。于是对窑内温度的预测可以写成递推形式单片机将根据现场采集到的窑内温度与窑外气温来预测以后段时间内窑温自由状态下的变化情况。预测中对系数u可在运行中进行校正调整。
在决定加热策略时必须考虑到滞后性，通常在清16位计数器时间区间；的加热量；将对；+1时刻以后的，内温度有影响与自由状态相比加热；将使各时刻的温度+1Ay设人，+1计数值为则几值按下公式计算升，对于窑中温度变化规律，根据专家给出的参号模型的温度曲线。和根据预测模型所得到的温度变化曲线，可以得到在以后几个时间区间内需要补十。油；此此沾1地选抒时划的加热，i+l.，可以使窑内的温升达到模型曲线所要求的范围，又使得总加热量尽可能小。
3.2单片机计测1程序利用⑶测屯临在汇的仙输出找制测量乃方法类，4.结束语本系统经实验证明，取得了比人工好得多的效果。达到操作简单。快速。较好地实现了集中管理和动竹理，对十改善1作条件。减较劳动强吃提高企业生产自动化管理水平都具有实际意义，审搞赵士滨2着池列单机原理和程序设卟。北，北京航卞航大学版吐。例8.