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摘要
木材干燥是木制品加工生产中的一道重要工序。木材干燥的自动控制由于能够提高干燥效率和质量、节约能源、节约人工成本而成为木材干燥技术发展的趋势。目前,我国木材干燥企业的现状是规模小、分布散、自动化水平低。本论文研究的目的就是致力于提高我国中小型木材千燥系统的自动化水平,提高干燥效率和质量。
本论文研究中,采用虚拟仪器,实现木材干燥现场工艺的模拟显示和监控,监控画面形象直观,使用方便。系统除完成对现场设备的监控外,还集成了木材干燥专家知识库,并加强了安全运行的设计。
本论文中开发了以PLC为核心的下位机控制器,并采用模块化程序设计方法完成下位机软件设计。在软硬件功能划分上,充分开发软件功能从而相应减少硬件成本,使系统更好地适应国内中小型企业的需要。下位机主要完成现场数据采集、处理、控制以及与上位机之间的通讯,并且能脱离上位机独立完成控制任务。下位机控制采用连续控制系统中技术最成熟的PID控制算法,控制稳定、可靠。模块化程序设计方法的使用使得程序结构清晰,便于调试和移植。
关键词:木材干燥,PLC,虚拟仪器,实时监控系统,PID控制
Abstract
1绪论
1.1课题背景
1.1.1国内外木材干燥技术现状及发展趋势
1.1.2监控系统的发展现状
1.2可编程控制器技术的发展状况
1.2.1 可编程控制器的产生
1.2.2可编程控制器的发展和趋势
1.3论文的内容及任务安排
2 木材干燥工艺及PLC的简介
2.1木材干燥
2.1.1干燥工艺
2.1.2影响干燥的因素
2.1.3木材干燥中的相关参数
2.2 PLC简介
2.2.1 PLC的基本概念
2.2.2 PLC的分类
2.2.3 PLC的特点
2.2.4 PLC的应用领域
3 系统总体设计方案
3.1系统控制方案
3.1.1系统功能及原理
3.1.2干燥工艺
3.1.3参数范围
3.2 下位机方案设计
3.2.1 S7-200 PLC的特点
3.2.2 功能设计
3.3上位机方案设计
3.3.1虚拟仪器概述
4 下位机硬件设计
4.1 PLC的硬件配置
4.1.1PLC选取原则
4.1.2PLC的选取
4.2 PLC扩展模块的配置
4.2.1 PLC扩展模块简介
4.2.2 PLC扩展模块的选型
4.2.3扩展模块接线图
4.3传感器的配置
4.3.1传感器的概述
4.3.2温度传感器的选型
4.3.3湿度传感器的选型
4.3.4木材含水率传感器的选择
5 下位机软件设计
5.1编程软件及语言介绍
5.2 监控系统PLC程序设计要求
5.3 PLC地址分配
5.4控制流程图设计
5.5模拟量的采集与处理
5.5.1模拟量的采集
5.5.2模拟量的处理
6 系统监控软件的设计
6.1 主界面前面板设计
6.2 主界面流程框图设计
结论
致谢
参考文献
附录
附录A 科技文章摘译
1绪论
1.1课题背景
1.1.1国内外木材干燥技术现状及发展趋势
木材干燥是木制品生产加工中一道重要的工序,随着人们生活水平的提高,对木制品需求量越来越大,对木材干燥质量的要求也越来越高,但干燥能力明显不足。据林业部资料,如果全国锯材产量需要进行人工干燥的比例按照60%计算,1996年全国需干燥的锯材量约2510万立方米,而木材干燥能力不足需求量的1/6。到2000年,需干燥锯材约2360万立方米,而人工干燥设备的生产能力约为700万立方米,也不足需求量的1/3。另外,随着进口材的增多和小径材、速生材比例的增大,干燥在整个木材加工中的作用将日渐突出。据估计,木材干燥设备的需求量还将会不断增长。
我国大径级木材已越来越少,今后此类木材主要依赖进口。近年来,我国每年大约要耗资约30亿美元进口木材和人造板。但目前面临的形势是,许多木材出口国由于环境保护和为发展本国木材加工业等原因,正限制和减少出口,致使缺材国家木材进口受到限制。因此,今后我国要解决自己的木材需求问题,主要靠人工速生材、小径材及难干阔叶材等低质材,这些木材的干燥特性与过去通常使用的大径级成材有较大的区别,需要干燥系统具有较强的适应性。另外,环保对干燥设备节能与减少污染的要求更加迫切。保护生态环境、减少污染己成为全人类的当务之急。常规蒸汽干燥由于干燥工艺成熟,干燥容量大而成为使用最多的干燥方法。目前,我国木材干燥约80%采用常规蒸汽窑干燥,国外也主要以蒸汽干燥窑为主,如美国采用蒸汽干燥的约占88%。常规蒸汽窑干燥大多数以煤为燃料,其工业锅炉的实际效率只有65%左右。这些工业锅炉的除尘效率低,排出的烟气温度高,灰尘多,对大气的污染不可忽视。从环保和节能的角度出发,国内外在干燥方法上进行了许多探索和研究,如真空干燥、太阳能干燥、除湿干
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