CN107990681A - 一种基于可编程控制器的智能木板干燥设备 - Google Patents

一种基于可编程控制器的智能木板干燥设备 Download PDF

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Abstract

本发明设计一种种基于可编程控制器的智能木板干燥设备包括烘干窑体、辊道传送装置、鼓风机、抽湿机、烘干机、供热管和抽湿管、节能热风炉、可编程控制器、PROFIBUS总线、上位机、温湿度传感单元、温度控制单元、湿度控制单元、辊动速率传感单元和辊动速率控制单元，本发明能够解决目前木板干燥设备自动化程度低、木板干燥效果不稳定的问题，填补木板干燥设备领域中，国内无通过可编程控制器与总线控制实现的智能型木板干燥设备的空白。

Description

一种基于可编程控制器的智能木板干燥设备
技术领域
本发明涉及一种木板干燥设备，特别涉及一种基于可编程控制器的智能木板干燥设备。
背景技术
木板在制成家具或装修房屋之前都需要通过干燥处理，如果采用不科学的干燥方法加工，由于温度升降过快、喷湿不到位，导致木板产生开裂、变形等问题，而传统的干燥方法采用蒸汽、导热油、木炭等将木材烘干，一般需要几个月才能完成，且干燥效果并不理想，水分分布不均匀，严重影响产品质量。
近几年由于木板干燥工业的发展，木板干燥技术越来越受到重视，有部分科研院所、科技型企业和个人研制出许多不同的木板干燥设备，以下是检索到已公开的文献：
中国专利1，名称：一种复合木板的干燥装置；申请号：201520680676.X；申请日：2015-09-04；申请人： 徐州佳美木业有限公司；地址： 221300 江苏省徐州市邳州市官湖镇工业园白果路1号；摘要：一种复合木板的干燥装置，包括烘干房、加热装置和风机，其特征在于，所述烘干房和风机之间设有回风管道，所述加热装置和烘干房之间设有送风管道，所述加热装置和风机之间设有管道Ⅰ；所述烘干房的顶部设置太阳能电磁膜，所述太阳能电磁膜连接加热装置，所述烘干房的外侧设有温湿控制装置,所述烘干房的内部上下间隔设有若干管道Ⅱ，所述管道Ⅱ和送风管道之间利用法兰连接，所述管道Ⅱ上开有若干小孔，所述管道Ⅱ上方设有用于放置复合木板的支撑板，所述支撑板的两端固定在烘干房的内壁上，所述支撑板的底部开有若干小孔。该干燥装置能够有效的节省资源并能够使复合木板充分干燥。
中国专利2，名称：一种木板干燥设备；申请号：201420590125.X；申请日：2014-10-13
；申请人： 漳州市芗城区富华木业有限公司；地址：363000 福建省漳州市芗城区石亭镇蔡前工业区；摘要：一种木板干燥设备，包括烘干房及焚烧炉，该烘干房设有开合门，还包括：横向设置在该烘干房内、并将该烘干房的内部空间沿前后方向分隔成热源区间及容置区间的挡板，该挡板与该烘干房的左侧壁、右侧壁存在间隙；送烟管道，包括输送段及导热段，输送段与焚烧炉连接，导热段设置在该热源区间内；水管道，包括受热段及散热段，受热段缠绕在该输送段上，散热段设置在该热源区间内。水管道的受热段缠绕在送烟管道的输送段上，送烟管道产生的热量能够加热水管道，水管道当中的水流到散热段之后能够增回热源区间的温度，从而具有节省能源、提高烘干效率的优点。
中国专利3，名称：木板干燥辊道窑系统及其专用装置；申请号：201210380033.4 申请日：2012-10-09；申请人：苏雄孟；地址：537100 广西壮族自治区贵港市广场明珠2号409；摘要：一种木板干燥辊道窑系统及其专用装置，系统包括：热风炉、窑体、自动调节控制柜装置、除尘器、热风输送管道、热回收管道、供热管、抽湿管、烘干器和鼓风机；热风炉，热风炉包括：燃烧室、贮热风室、热气回收口、煤渣出口、热气出口、上烟气口和下热气出口；窑体，窑体包括：烘干器、热回收管道、供热管和抽湿管；烘干器的烘干器机架将窑体分为上中下三部分，中部为传动部分，上下部为供热部分；本发明采用自动控制调温装置；可根据所需日产量调节快慢。采用上下辊筒传动，运转平稳，噪声低，安全可靠，操作简便，出窑中板齐整、平滑、无变形。并配以合理的引风内管，使热风直接和木板接触，提高了干燥效率，同时节省了能源，降低生产成本。
中国专利4，名称：实木板微波干燥机；申请号：201520100965.8 申请日：2015-02-12
；申请人：成都浪度家私有限公司；地址：610000 四川省成都市新都区新都镇高东路1080号；摘要：本实用新型公布了实木板微波干燥机，包括支架以及与之配合的传送带，在传送带的上方固定有多个并排设置且相互连通的干燥腔体，干燥腔体的两侧设有进口端和出口端，在干燥腔体的内壁上固定有上下两排相互平行的磁控管，小滚轮和大滚轮分别通过连杆A、连杆B固定在干燥腔体的进口端和出口端，且所述小滚轮和大滚轮的底端位于同一直线上；在原木进入干燥腔体后，小滚轮的外圆周直接与原木的上表面接触，在移动一段距离之后，原木的上表面与大滚轮的外圆周接触，通过大、小两个滚轮的挤压，使得原木在干燥脱水的同时防止其产生整体上的形变扭曲，且即使在传送时传送带出现一定的晃动或是跳动，也不会影响原木的运行轨迹，保证原木的均匀干燥。
上述文献所述的干燥设备均采用人工控制的方式，利用热气、热水对木板进行烘干，虽然都能实现木板干燥的效果，其中中国专利3为本发明的发明人申请的专利，但是这些干燥设备还是存在明显的热流失，且在我国实现工业4.0时代的大潮流下，人工控制的方式逐渐被淘汰，自动控制的稳定性和精确性优势逐渐明显，慢慢成为主流，而目前暂未发现有针对木材干燥的智能干燥设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于可编程控制器的智能木板干燥设备，解决目前木板干燥设备自动化程度低，木板干燥效果不稳定的问题，填补木板干燥设备领域中，国内无通过可编程控制器与总线控制实现的智能型木板干燥设备的空白。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：
所述的这种基于可编程控制器的智能木板干燥设备包括烘干窑体、辊道传送装置、鼓风机、抽湿机、烘干机、供热管和抽湿管，其特征在于：所述的基于可编程控制器的智能木板干燥设备还包括节能热风炉、可编程控制器、PROFIBUS总线、上位机、温湿度传感单元、温度控制单元、湿度控制单元、辊动速率传感单元和辊动速率控制单元，各个装置的连接关系为：节能热风炉与鼓风机连接，烘干窑体中安装有烘干机，烘干窑体两侧设有供热管入口，鼓风机通过供热管与烘干窑体内的烘干机连接，烘干窑体中间设有辊道传送装置，烘干窑体顶部设有抽湿管入口与抽湿管连接，抽湿管与抽湿机固定连接，烘干窑体内安装有温湿度传感单元，鼓风机设有温度控制单元，抽湿机设有湿度控制单元，辊道传送装置设有辊动速率传感单元和辊动速率控制单元，温湿度控制单元、温度控制单元、湿度控制单元、辊动速率传感单元和辊动速率控制单元均作为从站挂接在PROFIBUS总线上，可编程控制器和上位机作为主站挂接在PROFIBUS总线上。
所述的热风炉包括烧柴口、燃烧室、热风过孔、热风回廊和管道连通口，所述的燃烧室上方设有热风过孔、热风过孔与热风回廊连通，热风回廊与管道连通口连接，燃烧室与热风回廊相邻的一侧墙壁比其余三面薄50-60cm。
所述的烘干窑体中设有热回收层，热回收层两侧有抽湿孔。
所述的上位机与PROFIBUS总线通过PCI串行接口连接，从站采用PROFIBUS-DP协议，主站采用PROFIBUS-FMS协议。
所述的可编程控制器采用SIMATIC S7-300，由上位机的编程软件STEP7 V5.5 SP2进行程序编程，通过SIMATIC WinCC组态软件进行动态监控。
所述温度控制单元与鼓风机的变频电机相连，湿度控制单元与抽湿机的变频电机相连，辊动速率控制单元与辊道传送装置的变频电机相连，控制单元均通过控制变频电机的启停及变频实现控制功能。
本发明的优势在于：
（1）本发明在通过建立自动控制系统对烘干窑体内的温度、湿度和辊道速率进行监测，控制鼓风机、抽湿机和辊道传动设备启停和变频，提高木板干燥设备的自动化程度，通过自动升温、降温、抽湿和改变进板速度，实现节能的目的。
（2）本发明的自动控制元件均通过PROFIBUS总线连接，PROFIBUS总线既过程现场总线（Process Field Bus），在多种自动化领域占据主导地位，与其他现场总线相比，PROFIBUS的重要优点是具有稳定的国际标准EN50170作保证，并经实际应用验证具有普遍性，PROFIBUS总线的稳定性强、分站间相对独立互不干扰、拓展能力较强、接线简单易检修。
（3）本发明对传统热风炉结构进行改进，将燃烧室出风口改为5-8cm的过热风孔，有效阻挡大量烟气进入蓄热室，利用一面耐火砖墙将蓄热室分出一条热风回廊，改变热风走向，使烟尘能够在底部沉淀后再从连通口输出，燃烧室相连热风回廊一侧的耐火砖墙比其余三侧薄50-60cm，这种设计使得热风经过热风回廊使提高燃烧室外壁的温度，降低燃烧室内的热流失。
（4）本发明的烘干窑体设计为上下两个部分，保证木板上下两面受热均匀，干燥效果更好，且烘干窑体的上干燥箱内设有热回收层，利用抽湿时抽出是热气，降低窑体与外部空气的温差，减少热流失。
（5）本发明的可编程控制器采用SIMATIC公司的S7-300系列产品，该系列可编程控制器属于中高档可编程控制器，采用模块化设计、便于系统后续拓展，稳定性及功能都比同类产品更强悍。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的设备结构示意图，图中各标识含义如下：1-节能热风炉；2-鼓风机；3-供热管；4-烘干窑体；5-烘干机；6-抽湿管；7-抽湿机。
图2为所述节能热风率的结构示意图，图中各标识含义如下：201-烧柴口；202-燃烧室；203-热风过孔；204-热风回廊；205-管道连通口。
图3为所述的烘干窑体结构示意图，图中各标识含义如下：4-窑体；5-烘干机；6-抽湿管；301-热回收层；302-辊道传送装置；303-供热管入口；305-抽湿孔。
图4为所述烘干窑体的烘干部分立体结构示意图，图中各标识含义如下：301-热回收层；303-供热管入口；304-抽湿管入口；305-抽湿孔。
图5为本发明的自动控制结构示意图，图中各标识含义如下：8-可编程控制器；9-PROFIBUS总线；10-上位机；11-温湿度传感单元；12-辊动速率传感单元；13-温度控制单元；14-湿度控制单元；15-辊动速率控制单元。
具体实施例
所述的基于可编程控制器的智能木板干燥设备，包括烘干窑体4、辊道传送装置303、鼓风机2、抽湿机7、烘干机5、供热管3和抽湿管6，其特征在于：所述的基于可编程控制器的智能木板干燥设备还包括节能热风炉1、可编程控制器8、PROFIBUS总线9、上位机10、温湿度传感单元11、温度控制单元12、湿度控制单元13、辊动速率传感单元14和辊动速率控制单元15，各个装置的连接关系为：节能热风炉1与鼓风机2连接，烘干窑体4中安装有烘干机5，烘干窑体4两侧设有供热管入口303，鼓风机2通过供热管3与烘干窑体4内的烘干机5连接，烘干窑体4中间设有辊道传送装置302，烘干窑体4顶部设有抽湿管入口304与抽湿管6连接，抽湿管6与抽湿机7固定连接，烘干窑体4内安装有温湿度传感单元11，鼓风机2设有温度控制单元12，抽湿机7设有湿度控制单元13，辊道传送装置303设有辊动速率传感单元14和辊动速率控制单元15，温湿度控制单元11、温度控制单元12、湿度控制单元13、辊动速率传感单元14和辊动速率控制单元15均作为从站挂接在PROFIBUS总线9上，可编程控制器8和上位机10作为主站挂接在PROFIBUS总线9上。
所述的节能热风炉1包括烧柴口201、燃烧室202、热风过孔203、热风回廊204和管道连通口205，所述的燃烧室202上方设有热风过孔203、热风过孔203与热风回廊204连通，热风回廊204与管道连通口205连接，燃烧室202与热风回廊204相邻的一侧墙壁比其余三面薄60cm。
所述的烘干窑体4中设有热回收层301，热回收层301两侧有抽湿孔305。
所述的上位机10与PROFIBUS总线9通过PCI串口卡连接，从站采用PROFIBUS-DP协议，主站采用PROFIBUS-FMS协议。
所述的可编程控制器8采用SIMATIC S7-300。
所述的基于可编程控制器的智能木板干燥设备的运行过程如下：
节能热风炉1启动时，燃烧室202燃烧燃料产生热风，热风经过热风过孔203进入热风回廊204，然后从热风回廊204末端的管道连通口205送出，热风由于鼓风机2的作用，由供热管3进入烘干机5对木板进行干燥，板材由辊道传送装置302送入，经过一系列干燥处理后由辊道传送装置302送出，当烘干窑体4温度达到预设温度时启动抽湿机7，抽湿机7将烘干窑体4中用于降低木板热应力的蒸汽从位于烘干窑体4内壁两侧的抽湿孔305抽入热回收层301，经热回收层301顶部的抽湿管入口304从抽湿管6抽出。
所述的基于可编程控制器的智能木板干燥设备的控制过程如下：
当系统启动时，位于烘干窑体4内的温湿度传感单元11和安装在辊道传送装置302上的辊道速率传感单元12开始对温湿度及辊道速率进行监测，并将数据通过PROFIBUS总线9写入可编程控制器8（以下简称PLC），PLC8将数据进行比对处理的同时，通过PROFIBUS总线9将数据上传至上位机10的组态界面，供操作人员实时监控工作现场，当烘干窑体4内部温湿度达到预设值时，PLC8对位于鼓风机2和抽湿机7上的温度控制单元13及湿度控制单元14发送控制信号，控制鼓风机2和抽湿机7的工作频率及启停，并对辊道传送装置302上的辊道速率控制单元15发送控制信号，控制其传输速率和启停，通过辊道速率传感单元12对辊道速率进行实时反馈。

Claims (5)

1.一种基于可编程控制器的智能木板干燥设备，包括烘干窑体(4)、辊道传送装置(303)、鼓风机(2)、抽湿机(7)、烘干机(5)、供热管(3)和抽湿管(6)，其特征在于：所述的基于可编程控制器的智能木板干燥设备还包括节能热风炉(1)、可编程控制器(8)、PROFIBUS总线(9)、上位机(10)、温湿度传感单元(11)、温度控制单元(12)、湿度控制单元(13)、辊动速率传感单元(14)和辊动速率控制单元(15)，各个装置的连接关系为：节能热风炉(1)与鼓风机(2)连接，烘干窑体(4)中安装有烘干机(5)，烘干窑体(4)两侧设有供热管入口(303)，鼓风机(2)通过供热管(3)与烘干窑体(4)内的烘干机(5)连接，烘干窑体(4)中间设有辊道传送装置(302)，烘干窑体(4)顶部设有抽湿管入口(304)与抽湿管(6)连接，抽湿管(6)与抽湿机(7)固定连接，烘干窑体(4)内安装有温湿度传感单元(11)，鼓风机(2)设有温度控制单元(12)，抽湿机(7)设有湿度控制单元(13)，辊道传送装置(303)设有辊动速率传感单元(14)和辊动速率控制单元(15)，温湿度控制单元(11)、温度控制单元(12)、湿度控制单元(13)、辊动速率传感单元(14)和辊动速率控制单元(15)均作为从站挂接在PROFIBUS总线(9)上，可编程控制器(8)和上位机(10)作为主站挂接在PROFIBUS总线(9)上。
2.根据权利要求1所述的基于可编程控制器的智能木板干燥设备，其特征在于：所述的节能热风炉(1)包括烧柴口(201)、燃烧室(202)、热风过孔(203)、热风回廊(204)和管道连通口(205)，所述的燃烧室(202)上方设有热风过孔(203)、热风过孔(203)与热风回廊(204)连通，热风回廊(204)与管道连通口(205)连接，燃烧室(202)与热风回廊(204)相邻的一侧墙壁比其余三面薄50-60cm。
3.根据权利要求1所述的基于可编程控制器的智能木板干燥设备，其特征在于：所述的烘干窑体(4)中设有热回收层(301)，热回收层(301)两侧有抽湿孔（305）。
4.根据权利要求1所述的基于可编程控制器的智能木板干燥设备，其特征在于：所述的上位机(10)与PROFIBUS总线(9)通过PCI串口卡连接，从站采用PROFIBUS-DP协议，主站采用PROFIBUS-FMS协议。
5.根据权利要求1所述的基于可编程控制器的智能木板干燥设备，其特征在于：所述的可编程控制器采用SIMATIC S7-300。
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