CN108919867B - 一种石膏板干燥系统的温湿度控制系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石膏板干燥系统的温湿度控制系统的控制方法，包括如下步骤：S100、设定温湿度，通过上位机为整个系统设定工作温湿度范围；S200、温度检测和控制，通过温度检测装置检测干燥机内部的工作温度，根据检测的温度进行温度调节；S300、湿度检测和控制，在温度控制在设定范围的前提下，通过湿度检测装置检测干燥机内部的湿度，并根据检测的湿度进行湿度调节，通过自动化的检测方式合理判断干燥机内部的工作温湿度，并通过温度调节装置和湿度调节装置进行自动化调节，既能实现该套设备的自动化稳定控制，又能进行实时监控，并在上位机上做出人性化报警处理，使得整个干燥机的工作过程更加安全稳定，提高石膏板的成型质量。

Description

一种石膏板干燥系统的温湿度控制系统的控制方法

技术领域

本发明涉及石膏板生产技术领域，具体为一种石膏板干燥系统的温湿度控制系统的控制方法。

背景技术

石膏板生产线的干燥机，是石膏板生产线的大型设备，内部有多层辊道，输送石膏板，辊道在密闭风室中运行；风室内，高温空气在风机的驱动下循环流动，风室第一区风向与石膏板的行进方向相反，其他风室风向与石膏板的行进方向相同；其主要作用是将石膏板内的游离水加热，蒸发出去，风室内是高温高湿的环境。各区风室温度要求平稳，湿度要求平稳。温度过高时，板材过火，温度过低时，板材湿，产品都不合格；湿度过高，辊道表面凝水，锈蚀，板材表面出现麻坑，湿度过低，板材表面水分蒸发过快，石膏板纸面与石膏芯脱离，因此在进行石膏板生产的时候，需要通过精准的方式实现温湿度控制。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种石膏板干燥系统的温湿度控制系统的控制方法，能实现该套设备的自动化稳定控制，又能进行实时监控，并在上位机上做出人性化报警处理，使得整个干燥机的工作过程更加安全稳定，提高石膏板的成型质量，能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种石膏板干燥系统的温湿度控制系统的控制方法，包括如下步骤：

S100、设定温湿度，通过上位机为整个系统设定工作温湿度范围；

S200、温度检测和控制，通过温度检测装置检测干燥机内部的工作温度，根据检测的温度进行温度调节；

S300、湿度检测和控制，在温度控制在设定范围的前提下，通过湿度检测装置检测干燥机内部的湿度，并根据检测的湿度进行湿度调节。

进一步地，所述步骤S200中，具体的温度调节步骤如下：

S201、判断温度是否高于设定的最高温度，当检测的温度高于设定最高温度时，关闭主蒸汽阀以降低主蒸汽阀的开度，直至温度下降至设定范围；

S202、判断温度是否低于设定的最低温度，当检测的温度低于设定温度时，启动低温报警，同时打开主蒸汽阀以增加阀门开度，直至温度上升至设定范围，同时报警结束。

进一步地，所述步骤S300中，具体的湿度调节步骤如下：

S301、当检测的湿度高于设定最高湿度时，启动高湿度报警，减少蒸汽喷嘴开度，每次减少3％，直至湿度降低至设定范围内；

S302、当蒸汽喷嘴完全关闭，若湿度仍上升或者高于最高湿度，将废汽闸板打开一定开度，每次增加2％的开度，并在上位机提醒废汽闸板开始调整。

S303、当检测的湿度低于设定的最低湿度时，在干燥机的热风换热器出口处增加蒸汽喷嘴的开度，直至湿度上升到设定范围。

进一步地，所述温度检测装置包括用于检测干燥机内部温度的测温单元，所述测温单元输出端通过信号传输单元电性连接有单片机微处理单元，且单片机微处理单元输出端连接有LED显示单元，且单片机微处理单元输出端连接有RS-485串行通信。

进一步地，所述测温单元包括碳化硅热敏电阻、半导体陶瓷热敏电阻、PT100热电阻测温电路，所述碳化硅热敏电阻、半导体陶瓷热敏电阻、PT100热电阻测温电路分别安装在干燥机内部风室的中心处和两端。

进一步地，所述湿度检测装置包括顺次电性连接的多点湿度检测单元、信号转换单元和STC11F04E微控制器，且STC11F04E微控制器输出端还电性连接有AT24C02存储电路，且多点湿度检测单元和信号转换单元之间电性连接有用于信号放大的LM258放大器，且STC11F04E微控制器输出端电性连接有用于高低湿度报警的报警单元。

进一步地，所述多点湿度检测单元包括若干个均匀分布在干燥机内部的HIH-4000相对湿度传感器、SHT10温湿度传感器和AMT1001型电阻式湿敏元件。

进一步地，所述蒸汽喷嘴包括进液铜管，所述进液铜管末端连接有喷嘴头，所述喷嘴头表面均匀设置有若干个蒸汽喷孔，所述蒸汽喷孔内部安装有导流螺旋针，所述喷嘴头末端连接有旋转柱，且喷嘴头通过密封轴承和进液铜管密封连接。

进一步地，所述废汽闸板包括相互匹配的凸起半圆板和凹槽半圆板，所述凸起半圆板和凹槽半圆板共同安装在限位环内部，所述凸起半圆板和凹槽半圆板外侧均连接有液压杆，且凸起半圆板和凹槽半圆板的接触侧面安装有若干个翻转槽，所述翻转槽内壁通过中心轴安装有翻转盘，且凸起半圆板和凹槽半圆板表面均设置有硅橡胶垫片。

进一步地，所述报警单元包括GSM通信模块和声光警示模块，所述声光警示模块包括报警蜂鸣器和闪烁LED灯。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过实时的温度检测装置和湿度检测装置，检测干燥机内部风室的温湿度并判断变化趋势，配合主蒸汽阀门、蒸汽喷嘴和废汽闸板的相互调节，在干燥机内部温度处于设定范围的前提下，将干燥机内部湿度控制在合理的范围，实现了整个温湿度的精准控制，使得整个石膏板的干燥过程处于稳定的环境，提高干燥质量。

附图说明

图1为本发明的温度检测装置和湿度检测装置工作流程示意图；

图2为本发明的废汽闸板结构示意图；

图3为本发明的蒸汽喷嘴结构示意图；

图4为本发明的实施例工作流程示意图。

图中标号：

1-测温单元；2-信号传输单元；3-单片机微处理单元；4-LED显示单元；5-报警单元；6-多点湿度检测单元；7-信号转换单元；8-STC11F04E微控制器；9-AT24C02存储电路；10-进液铜管；11-喷嘴头；12-蒸汽喷孔；13-导流螺旋针；14-旋转柱；15-密封轴承；16-凸起半圆板；17-凹槽半圆板；18-限位环；19-液压杆；20-翻转槽；21-中心轴；22-翻转盘；23-硅橡胶垫片；24-LM258放大器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图3所示，本发明提供了一种石膏板干燥系统的温湿度控制系统的控制方法，包括如下步骤：

S100、设定温湿度，通过上位机为整个系统设定工作温湿度范围，根据石膏板生产加工所需要的温湿度条件，为整个干燥机系统设定一个合适的温湿度范围。

S200、温度检测和控制，在完成温湿度设定之后，首先通过温度检测装置检测干燥机内部的工作温度，将干燥机内部的温度调节至设定范围，在干燥机内部温度达到条件的情况下，对干燥机内部进行温度调节。

具体的温度调节过程如下：

S201、判断温度是否高于设定的最高温度，当检测的温度高于设定最高温度时，关闭主蒸汽阀以降低主蒸汽阀的开度，从而降低蒸汽流量，减少热量的排入，以达到降温的目的，直至温度下降至设定范围；

S202、判断温度是否低于设定的最低温度，在干燥机内部的温度下降之后，继续检测温度，当检测的温度低于设定温度时，启动低温报警，同时打开主蒸汽阀以增加阀门开度，直至温度上升至设定范围，同时报警结束。

S300、湿度检测和控制，在温度控制在设定范围的前提下，通过湿度检测装置检测干燥机内部的湿度，并根据检测的湿度进行湿度调节。

所述步骤S300中，具体的湿度调节步骤如下：

S301、当检测的湿度高于设定最高湿度时，启动高湿度报警，减少蒸汽喷嘴开度，每次减少3％，直至湿度降低至设定范围内；

S302、当蒸汽喷嘴完全关闭，若湿度仍上升或者高于最高湿度，将废汽闸板打开一定开度，每次增加2％的开度，并在上位机提醒废汽闸板开始调整。

S303、当检测的湿度低于设定的最低湿度时，在干燥机的热风换热器出口处增加蒸汽喷嘴的开度，直至湿度上升到设定范围。

温度检测装置工作过程如下：

所述温度检测装置包括用于检测干燥机内部温度的测温单元1，所述测温单元1输出端通过信号传输单元2电性连接有单片机微处理单元3，且单片机微处理单元3输出端连接有LED显示单元4，且单片机微处理单元3输出端连接有RS-485串行通信，首先通过测温单元1对干燥机内部的风室进行温度检测，检测的温度通过信号传输单元2稳定传输到单片机微处理单元3，单片机微处理单元3采用AT89C52单片机，AT89C52单片机接收到信号之后和上位机设定的数据进行对比，同时通过LED显示单元4将温度数据显示在显示屏上，便于了解干燥机内部的实时温度，在温度超过范围的时候，关闭主蒸汽阀以降低主蒸汽阀的开度，降低蒸汽的流量，从而实现降温的目的，以温度降低至设定的最高值为止；

另一方面，在检测温度的时候，当检测的温度低于设定的最低值，启动低温报警，并打开主蒸汽阀以增加阀门开度，直至温度上升至设定范围，将干燥机内部的温度控制在设定范围内。

同时在单片机微处理单元3实现数据处理的同时，通过RS-485串行通信进行数据通信，便于进行数据交互。

进一步的，所述测温单元1包括碳化硅热敏电阻、半导体陶瓷热敏电阻、PT100热电阻测温电路，所述碳化硅热敏电阻、半导体陶瓷热敏电阻、PT100热电阻测温电路分别安装在干燥机内部风室的中心处和两端，在进行温度检测的时候，由于干燥机内部的风室各处温度不一致，单一地方的温度并不能代表干燥机风室内部的真实温度，此时的测温单元1通过分别安装在风室内部各处的碳化硅热敏电阻、半导体陶瓷热敏电阻、PT100热电阻测温电路分别进行温度检测，多种不同的测温元件同时测温，不仅可以避免单一元件测温的偏差，而且多点测温同时进行，有利于得出更加真实的温度数据，便于单片机进行合理的判断。

所述湿度检测装置包括顺次电性连接的多点湿度检测单元6、信号转换单元7和STC11F04E微控制器8，且STC11F04E微控制器8输出端还电性连接有AT24C02存储电路9，且多点湿度检测单元6和信号转换单元7之间电性连接有用于信号放大的LM258放大器24，且STC11F04E微控制器8输出端电性连接有用于高低湿度报警的报警单元5，多点湿度检测单元6检测到的多点信号通过LM258放大器24传输到信号转换单元7进行AD转换，同时LM258放大器24将微弱的湿度信号进行放大，从而提高湿度的检测精度，而采用的STC11F04E微控制器8是一种低功耗、高性能的微控制器，相比传统的51系列速度更块，接收到湿度数据的STC11F04E微控制器8，对数据和设定数据进行分析对比，及时启动报警单元5进行高低湿度报警，将湿度控制在设定范围内。

所述报警单元5包括GSM通信模块和声光警示模块，所述声光警示模块包括报警蜂鸣器和闪烁LED灯，在声光警示模块报警的同时，通过GSM通信模块进行远程通信，及时发送数据，确保报警可以被及时发现，而报警蜂鸣器和闪烁LED灯的设置，可以提高警示效果。

LM258放大器内部包括两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，从而可以将微弱的湿度信号传输到STC11F04E微控制器8内部，提高湿度检测的准确性。

另一方面，在多点湿度检测单元6实时监测湿度的同时，AT24C02存储电路9将采集到的湿度数据进行存储，便于后续的联网查询和调用工作，存储器AT24C02可以满足系统对采集到的温度和湿度进行存储以及查询分析的要求，其工作电压为1.8V～5.5V,采用二线串行接口，输入引脚经施密特触发器滤波抑制噪声，具有双向数据传输协议，支持硬件写保护，其读写次数较多，保存时间很长，可以将数据长久保存。

同时，单片机微处理单元3的AT89C52单片机采集到的温度数据，也传输到AT24C02存储电路9内部，便于快速温湿度数据的快速调用，方便对整个干燥机的工作状况进行分析。

所述多点湿度检测单元6包括若干个均匀分布在干燥机内部的HIH-4000相对湿度传感器、SHT10温湿度传感器和AMT1001型电阻式湿敏元件，同样采用多点分布式测量方式检测湿度数据，进一步提高湿度检测准确性。

值得说明的是，所述蒸汽喷嘴包括进液铜管10，所述进液铜管10末端连接有喷嘴头11，所述喷嘴头11表面均匀设置有若干个蒸汽喷孔12，所述蒸汽喷孔12内部安装有导流螺旋针13，所述喷嘴头11末端连接有旋转柱14，且喷嘴头11通过密封轴承15和进液铜管10密封连接，蒸汽喷嘴通过旋转柱14带动表面的喷嘴头11进行转动，从进液铜管10喷出的蒸汽通过多个蒸汽喷孔12喷出，一方面经过导流螺旋针13的导流作用，增强喷出的蒸汽的喷射速度，使得喷出的蒸汽可以针对性的充满风室内部的各个部位，在进行加热升温的时候，有效减少局部加热不彻底的情况，而且在旋转柱14的带动作用下，带有多个蒸汽喷孔12的喷嘴头11不断转动，使得喷出的蒸汽可以朝着各个不同的方向喷出，提高蒸汽喷嘴的喷汽范围，使得蒸汽热量分布更加均匀。

作为优选的实施方式，所述废汽闸板包括相互匹配的凸起半圆板16和凹槽半圆板17，所述凸起半圆板16和凹槽半圆板17共同安装在限位环18内部，所述凸起半圆板16和凹槽半圆板17外侧均连接有液压杆19，且凸起半圆板16和凹槽半圆板17的接触侧面安装有若干个翻转槽20，所述翻转槽20内壁通过中心轴21安装有翻转盘22，且凸起半圆板16和凹槽半圆板17表面均设置有硅橡胶垫片23，在调节湿度的时候，通过废汽闸板进行调节，这样设置的废汽闸板不仅方便调节开合程度，而且调节更加精确，可以更加精准的控制废汽闸板的蒸汽排量。

具体使用时，首先通过液压杆19的伸缩，使得凸起半圆板16和凹槽半圆板17之间发生相对运动并分离，从而改变凸起半圆板16和凹槽半圆板17之间的间隙大小，将废汽排出，从而降低湿度，进一步的，在调节的时候，由于直接调节凸起半圆板16和凹槽半圆板17的开度不易于控制，此时通过中心轴21的转动作用，改变翻转盘22在翻转槽20内部的角度，使得翻转槽20可以被不同程度的打开，从而实现废汽闸板的精细化打开，便于控制废汽闸板的排汽精度，湿度调节更加精准，尤其是当直接调节凸起半圆板16和凹槽半圆板17无法满足要求的时候。

实施例

如图4所示，以具体的干燥机工作方式为例，首先通过温度检测装置检测干燥机风室内部的真实温度，当温度低于150℃时，延时检测温度判断温度变化趋势，判断温度仍下降，此时开启主蒸汽阀门，增加开度，直至温度上升；当温度上升至190℃的时候，延时检测温度判断滨化趋势，判断温度仍上升，此时适当减少主蒸汽阀的开度，直至温度下降至190℃为止，使得干燥机内部的温度始终控制在150-190℃的范围内，主蒸汽阀门主要是调节蒸汽流量，控制干燥空间温度。

根据干燥机内部的湿度不同，实时调节开度，当湿度低于50时，延时之后检测湿度变化趋势，湿度仍下降，蒸汽阀门开度增加3％，按照以上条件，最大开度可增加至100％；随着湿度的上升，当湿度达到80时，湿度报警，蒸汽阀门开度减少3％，延时检测湿度变化趋势，湿度仍上升，蒸汽阀门最小开度可减少为0％；在蒸汽阀门开度为0时，空间湿度仍有升高趋势，可将废汽闸板开度增加1％，湿度报警，并在上位机提醒开始调整废汽闸板。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种石膏板干燥系统的温湿度控制系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

S100、设定温湿度，通过上位机为整个系统设定工作温湿度范围；

S200、温度检测和控制，通过温度检测装置检测干燥机内部的工作温度，根据检测的温度进行温度调节；

S300、湿度检测和控制，在温度控制在设定范围的前提下，通过湿度检测装置检测干燥机内部的湿度，并根据检测的湿度进行湿度调节；

所述温度检测装置包括用于检测干燥机内部温度的测温单元(1)；

所述测温单元(1)包括碳化硅热敏电阻、半导体陶瓷热敏电阻、PT100热电阻测温电路，所述碳化硅热敏电阻、半导体陶瓷热敏电阻、PT100热电阻测温电路分别安装在干燥机内部风室的中心处和两端；

所述湿度检测装置包括顺次电性连接的多点湿度检测单元(6)、信号转换单元(7)和STC11F04E微控制器(8)，且STC11F04E微控制器(8)输出端还电性连接有AT24C02存储电路(9)，且多点湿度检测单元(6)和信号转换单元(7)之间电性连接有用于信号放大的LM258放大器(24)，且STC11F04E微控制器(8)输出端电性连接有用于高低湿度报警的报警单元(5)；

所述步骤S300中，具体的湿度调节步骤如下：

S301、当检测的湿度高于设定最高湿度时，启动高湿度报警，减少蒸汽喷嘴开度，每次减少3％，直至湿度降低至设定范围内；

S302、当蒸汽喷嘴完全关闭，若湿度仍上升或者高于最高湿度，将废汽闸板打开一定开度，每次增加2％的开度，并在上位机提醒废汽闸板开始调整；

S303、当检测的湿度低于设定的最低湿度时，在干燥机的热风换热器出口处增加蒸汽喷嘴的开度，直至湿度上升到设定范围；

所述蒸汽喷嘴包括进液铜管(10)，所述进液铜管(10)末端连接有喷嘴头(11)，所述喷嘴头(11)表面均匀设置有若干个蒸汽喷孔(12)，所述蒸汽喷孔(12)内部安装有导流螺旋针(13)，所述喷嘴头(11)末端连接有旋转柱(14)，且喷嘴头(11)通过密封轴承(15)和进液铜管(10)密封连接；

所述废汽闸板包括相互匹配的凸起半圆板(16)和凹槽半圆板(17)，所述凸起半圆板(16)和凹槽半圆板(17)共同安装在限位环(18)内部，所述凸起半圆板(16)和凹槽半圆板(17)外侧均连接有液压杆(19)，且凸起半圆板(16)和凹槽半圆板(17)的接触侧面安装有若干个翻转槽(20)，所述翻转槽(20)内壁通过中心轴(21)安装有翻转盘(22)，且凸起半圆板(16)和凹槽半圆板(17)表面均设置有硅橡胶垫片(23)。

2.根据权利要求1所述的一种石膏板干燥系统的温湿度控制系统的控制方法，其特征在于：所述步骤S200中，具体的温度调节步骤如下：

S201、判断温度是否高于设定的最高温度，当检测的温度高于设定最高温度时，关闭主蒸汽阀以降低主蒸汽阀的开度，直至温度下降至设定范围；

S202、判断温度是否低于设定的最低温度，当检测的温度低于设定温度时，启动低温报警，同时打开主蒸汽阀以增加阀门开度，直至温度上升至设定范围，同时报警结束。

3.根据权利要求1所述的一种石膏板干燥系统的温湿度控制系统的控制方法，其特征在于：所述测温单元(1)输出端通过信号传输单元(2)电性连接有单片机微处理单元(3)，且单片机微处理单元(3)输出端连接有LED显示单元(4)，且单片机微处理单元(3)输出端连接有RS-485串行通信。

4.根据权利要求1所述的一种石膏板干燥系统的温湿度控制系统的控制方法，其特征在于：所述多点湿度检测单元(6)包括若干个均匀分布在干燥机内部的HIH-4000相对湿度传感器、SHT10温湿度传感器和AMT1001型电阻式湿敏元件。

5.根据权利要求1所述的一种石膏板干燥系统的温湿度控制系统的控制方法，其特征在于：所述报警单元(5)包括GSM通信模块和声光警示模块，所述声光警示模块包括报警蜂鸣器和闪烁LED灯。

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