Пристрій автоматичного керування сушінням деревини

1. Пристрій автоматичного керування сушінням деревини, який має датчики температури і вологості агента сушильної камери, датчики вологості деревини, блок вимірювання, блок індикації, блок задатчиків, блок формування реального часу та блок вмикання, причому виходи датчиків температури агента сушильної камери і датчиків вологості деревини з'єднані з входами блока вимірювання, входи блока індикації з'єднані з виходами блока вимірювання і датчиком вологості агента сушильної камери, який відрізняється тим, що в 42866 логічним процесом сушіння при початковому рівні вологості деревини не більше 40%. При реалізації закону управління сушінням деревини у відомому пристрої використовується середнє значення рівня вологості деревини, яке розраховується за показниками датчиків вологості деревини, розміщених у різних точках штабелю (сушіння деревини проводять у штабелях). При цьому показання датчиків вологості деревини, які відрізняються більш ніж на 20% від середнього значення, автоматично виключаються з управління. Блок обчислювань виконує також функції регуляторів температури і вологості агента сушильної камери, які виконуються безперервно на усіх фазах те хнологічного процесу сушіння деревини. Відомий пристрій автоматичного управління сушінням деревини не пристосований до можливих миттєви х зникнень постачальної мережі, що трапляється в наших умовах. В його роботі не передбачений перезапуск з уведенням вихідних даних для подальшого продовження роботи. Перезапуск можливий тільки при наявності постійного чергування обслуговуючого персоналу і тільки з самого початку однієї з фаз технологічного процесу. Це призводить до зайвих енергетичних витрат. Для початкового пуску або перезапуску відомого пристрою автоматичного управління сушінням деревини вимагається уведення вихідних даних у вигляді номера жорсткої програми сушіння або її параметрів. При виборі номера жорсткої програми сушіння використовується багато параметрів, які характеризують деревину (тип, стр уктура, товщина, якість заготівок, рівень вологості деревини та ін.), що вимагає високих професійних знань обслуговуючого персоналу. Але, як показав досвід експлуатації, номер програми іноді обирається неправильно, що в кращому випадку призводить до зниження якості готової продукції, а в гіршому - до браку. Усі жорсткі програми сушіння деревини розраховані на початковий рівень вологості деревини не більше 30-40%. При завантаженні в камеру сирої деревини (на Україні початковий рівень вологості деревини досягає 80%) робота відомого пристрою автоматичного управління сушінням деревини відбувається з помилками, що призводить до зниження якості готової продукції або браку. Щоб уникнути цього, треба робити попереднє просушування деревини. Використання у відомому пристрої автоматичного управління сушінням деревини середнього значення рівня вологості деревини для вирішення завдань управління, а тим більше виключення показників датчиків вологості деревини, які відрізняються більш ніж на 20% від середнього значення, з управління призводить до нерівномірного просушення деревини у штабелі. Оскільки відомий пристрій автоматичного управління сушінням деревини на всіх фазах технологічного процесу здійснює безперервне управління температурою та вологістю агента сушильної камери, при його роботі мають місце значні енергетичні витрати, що теж зумовлено недоліками програмного забезпечення блока обчислювань. В основу винаходу поставлено задачу розробки такого пристрою автоматичного управління сушінням деревини, в якому шляхом заміни принци пу жорсткого програмного управління на принцип ситуаційного програмного управління забезпечити зниження енергетичних витрат, підвищення якості деревини, можливість автоматичного перезапуску при миттєвих зникненнях постачальної мережі, сушіння деревини з будь-яким початковим рівнем вологості та забезпечення більш рівномірного просушування деревини в штабелі. Згідно з винаходом поставлене завдання вирішується тим, що в пристрій автоматичного управління сушінням деревини, який має датчики температури і вологості сушильної камери, датчики вологості деревини, блок вимірювання, блок індикації, блок задатчиків, блок формування реального часу та блок включення, причому виходи датчиків температури агента сушильної камери і датчиків вологості деревини з'єднані з входом блока вимірювання, входи блока індикації з'єднані з виходами блока вимірювання і датчиком агента сушильної камери, уведені блок формування порогових значень і блок логіки та формування завдань на управління, виходи якого з'єднані відповідно з виходами блока формування реального часу і однойменними виходами блока формування порогових значень, входи якого з'єднані відповідно з виходами блока задатчиків, виходом датчика вологості агента сушильної камери і виходами блока вимірювання. Уведення в пристрій автоматичного управління сушінням деревини блока формування порогових значень і блока логіки та формування завдань на керування не вимагає уведення вихідних даних для його роботи, що дозволяє уникнути помилок обслуговуючого персоналу і не потребує його високої кваліфікації, створює можливість сушіння деревини з будь-яким початковим рівнем вологості, забезпечує більш якісне просушування деревини в штабелі, дозволяє знизити енергетичні витрати те хнологічного процесу сушіння і здійснювати автоматичний перезапуск при миттєви х зникненнях постачальної мережі. З метою створення сприятливих умов для більш рівномірного просушування деревини у штабелі в блок формування порогових значень можуть бути уведені додатково комутатор, суматор і компаратор, причому входи комутатора з'єднані з виходами датчиків вологості деревини, а його ви хід з'єднаний з входом суматора, другий вхід якого з'єднаний з виходом датчика вологості деревини, а вихід з'єднаний з входом блока логіки і формування завдання на керування. Винахід пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 показана блок-схема пристрою автоматичного управління сушінням деревини; на фіг. 2 функціональна схема блока формування порогових значень; на фіг. 3 - функціональна схема блока формування реального часу; на фіг. 4 - функціональна схема блока логіки і формування завдань на управління. Пристрій автоматичного управління сушінням деревини (фіг. 1) має датчик температури агента сушильної камери 1, датчики вологості деревини 2, 3 і 4, датчик вологості агента сушильної камери 5, блок вимірювання 6, блок індикації 7, блок формування порогових значень 8, блок задатчиків 9, блок логіки і формування завдань на управ 2 42866 ління 10, блок формування реального часу 11 та блок включення 12 з виходами U1, U2, U3. Блок формування порогових значень 8 (фіг. 2) має вісім компараторів 13-20, три елементи НІ 2123, формувач опорних напруг 24, комутатор 25, суматор 26, входи S1-S4, з'єднані з виходами блока вимірювання 6, вхід S5, з'єднаний з входом датчика вологості агента сушильної камери 5, входи S6-S16, з'єднані з виходами блока задатчиків 9, виходи Т1, Т2, Z1, W1, Q1 і Z1 з відповідними зв'язками. Блок формування реального часу 11 (фіг. 3) має генератор 27, дільник частоти 28 з виходами F1 і F2. Блок логіки і формування завдань на управління 10 (фіг. 4) має чотири елементи І 29-32, три елементи АБО 33-35, елемент НІ 36, входи Т1, Q1, Т2, W1, F1, F2, V1 і Z1, ви ходи N, V і Z. При роботі пристрою автоматичного управління сушінням деревини сигнали від датчиків температури агента сушильної камери 1 і вологості деревини 2, 3 і 4 (фіг. 1) надходять на входи блока вимірювання 6, де перетворюються на значення відповідних фізичних величин і нормалізуються в сигнали середнього рівня, які надходять на входи блока формування порогових значень 8 і блока індикації 7. Вихідний сигнал датчика вологості агента сушильної камери 5 надходить на входи блока індикації 7 і блока формування порогових значень 8. Блок індикації 7 забезпечує надання за запитом обслуговуючого персоналу значень температури і вологості агента сушильної камери, а також вологості деревини в різних місцях штабелю. У блоці формування порогових значень 8 (фіг. 2) на вхід S1 надходить з блока вимірювання 6 сигнал, що характеризує температуру агента сушильної камери. Цей вхід з'єднаний з однойменними входами компараторів 13 і 14, інші входи яких з'єднані з входами S6 і S7 відповідно. На входи S6 і S7 надходять сигнали від блока задатчиків 9, які коректують опорні напруги для кожного з компараторів 13 і 14, тим самим визначаючи пороги їх спрацьовування. Вихід компаратора 13 з'єднаний з входом першого елемента НІ 21, вихід якого з'єднаний з виходом Т1. Таким чином на виході Т1 сигнал відповідав одиничному значенню до досягнення температури агента сушильної камери мінімального заданого значення. Вихід компаратора 14 з'єднаний з входом другого елемента НІ 22, вихід якого з'єднаний з другим виходом блока Т2, де сигнал відповідає одиничному значенню до досягнення температури агента сушильної камери максимального наданого значення. На вхід S2 надходить від блока вимірювання 6 сигнал, що характеризує вологість деревини (датчик вологості деревини2). Цей вхід S2 з'єднаний з однойменними входами компараторів 15-18. Інші входи компараторів 15-17 з'єднані з входами S12-S14 відповідно. На входи S12-S14 надходять сигнали від блока задатчиків 9, що коректують опорні напруги компараторів 15-17. При цьому основні опорні напруги для компараторів 15-17 дібрані таким чином, що кожний з них спрацьовує при визначеному рівні вологості деревини, відповідно змінюючи стан сигналів на своїх вихода х. Сигнали виходів компараторів 15-17 надходять на входи формувача опор них напруг 24, який в залежності від стану ви ходів компараторів 15-17 формує на своєму виході опорну напругу для початкового, високого, середнього та низького порогів вологості агента сушильної камери. Інші входи формувача опорних напруг 24 з'єднані з входами S8-S11, на які надходять сигнали від блока задатчиків 9, що коректують опорні напруги для початкового, високого, середнього та низького порогів вологості агента сушильної камери. Вихід формувача опорних напруг 24 з'єднаний з входом компаратора 19, інший вхід якого з'єднаний з входом S5, на який надходить сигнал від датчика вологості агента сушильної камери 5. Вихід компаратора 19 з'єднаний з виходом блока Z1, де сигнал відповідає одиничному значенню при перевищенні рівня вологості агента сушильної камери визначеного порогу (початкового, високого, середнього і низького). Таким чином, уведення в пристрій автоматичного управління сушінням деревини блока формувань порогових значень 8 дозволяє не уводити вихідні дані для роботи цього пристрою і починати сушіння при будь-якому початковому рівні вологості деревини. Другий вхід компаратора 18 з'єднаний з входом S15, на який надходить сигнал від блока задатчиків 9, який формує опорну напругу, що відповідає визначеній величині кінцевої вологості деревини. Вихід компаратора 18 з'єднаний з виходом Q1. Таким чином на виході Q1 присутнє одиничне значення сигналу до досягнення визначеного рівня вологості деревини. При досягненні визначеного рівня вологості деревини сигнал на виході Q1 переходить в н ульове значення, яке слугує командою на завершення процесу сушіння. На входи S3 і S4 поступають сигнали від блока вимірювань 6, що характеризують рівні вологості деревини у штабелі (датчики вологості деревини 3, 4). Входи S3 і S4 з'єднані з входами комутатора 25, вихід якого з'єднаний з входом суматора 26, другий вхід якого з'єднаний з входом S2, на який надходить сигнал від блока вимірювань 6, що характеризує рівень вологості деревини (датчик вологості деревини 2). Вихід суматора 26 з'єднаний з входом компаратора 20, другий вхід якого з'єднаний з входом S16, на який надходить сигнал від блока задатчиків 9, що коректує опорну напругу компаратора 20, вихід якого з'єднаний виходом V1. На виході V1 буде присутнє одиничне значення сигналу при перевищенні різниці рівней вологості двох датчиків заданого порогу. Таким чином в блоці формування порогових значень 8 визначається нерівномірність просушки деревини у штабелі. Виходи Т1, Т2, Z1, W1, Q1 і V1 блока формування порогових значень 8 з'єднані з однойменними входами блока логіки і формування завдань на управління 10. У блоці формування реального часу 11 (фіг. 3) вихід генератора 27 з'єднаний з входом дільника частоти 28, виходи якого з'єднані з виходами F1 і F2. На виході F1 формується сигнал з періодом 24 години, а на виході F2 сигнал з періодом 1 година. Скважність обох сигналів дорівнює одиниці. Сигнали блока формування реального часу 11 надходять на однойменні входи блока логіки і формування завдань на управління 10. 3 42866 В блоці логіки і формування завдань на управління 10 (фіг. 4) входи першого елемента І 29 з'єднані з входами Т1 і Q1, сигнал з виходу якого надходить на входи др угого елемента АБО 34 і третього елемента АБО 35. Входи другого елемента І 30 з'єднані з входами Т2, Q1, W1 і F1, а сигнал з його виходу надходить на входи другого елемента АБО 34 і третього елемента AБО 35. Входи першого елемента АБО 33 з'єднані з входами F2 і V1, а його вихід з'єднаний з входом третього елемента І 31, другий вхід якого з'єднаний з входом Q1, а вихід з'єднаний з входом третього елемента АБО 35. Вихід другого елемента АБО 34 з'єднаний з входом елемента НІ 36 і першим виходом N. Вихід третього елемента АБО 35 з'єднаний з входом четвертого елемента І 32 і виходом V. Інші входи четвертого елемента І 32 з'єднані з виходом елемента НІ 36, входом Z1 і входом Q1. Одиничне значення виходів блока логіки і формування завдань на управління 10 відповідає наявності завдання на управління: вихід N - завдання на управління нагрівачами, вихід V - завдання на управління вентиляторами і вихід Z - завдання на управління засувками. Стан виходів блока логіки і формування завдань на управління 10 описується формулами: N=(T1Ú(T2ÙW1ÙF1))ÙQ1 (1) V=(NÚF2ÚV1)ÙQ1 (2) Z=Z1ÙVÙŃÙQ1 (3) З цих формул випливає, що при наявності на вході Q1 н ульового значення сигналу (кінець сушіння) всі виходи блока логіки і формування завдань на управління 10 онулюються. Завдання на управління засувками (вихід Z) може мати одиничне значення тільки при наявності Z1 (перевищення рівня вологості агента сушильної камери заданого порогу), наявності завдання на управління вентиляторами (вихід V) та відсутності завдання на управління нагрівачами (вихід N). Завдання на управління нагрівачами (вихід N) формується неперервно до досягнення мінімаль ного значення температури агента сушильної камери, а на інтервалі від Т1 до Т2 і подальшої стабілізації значення Т2 тільки на позитивних напівперіодах входу F1 (через кожні 12 годин з моменту запуску пристрою) при одиничному значенні W1 (вологість деревини нижче першого заданого рівня). Завдання на управління вентиляторами (вихід V) формується при наявності завдання на управління нагрівачами або наявності одиничного значення на вході V1 (перепад рівня вологості деревини в штабелі вище допустимого), або при позитивних напівперіодах входу F2 (через кожні 30 хвилин). Виходи блока логіки і формування завдань на управління 10 з'єднані з однойменними входами блока включення 12. Таким чином уведення блока логіки і формування завдань на управління дозволяє знизити енергетичні витрати технологічного процесу сушіння за рахунок обмежень у часі формування завдань на управління нагрівачами, вентиляторами і засувками. Блок включення 12 передбачає ручне управління виконавчими агрегаторами (вентиляторами, нагрівачами і засувками) і забезпечує в автоматичному режимі роботи перетворення вхідних завдань на управління N, V і Z в си гнали управління вимагаємої потужності, які надходять через виходи U1, U2, U3 до виконавчих агрегатів сушильної камери. Крім того в блоці включення 12 передбачений контроль допустимих навантажень на виконавчі агрегати, при підвищенні яких виникає автоматичне відключення виходів U1, U2, U3 блока включення 12. Таким чином, запропонований пристрій автоматичного управління сушінням деревини завдяки сукупності суттєви х ознак, що пропонуються, забезпечує зниження енерговитрат технологічного процесу, порівняно високу якість деревини, автоматичний перезапуск при миттєвих зникненнях постачальної мережі, захист від помилок обслуговуючого персоналу, сушіння деревини з будь-яким початковим рівнем вологості. 4 42866 Фіг. 1 5 42866 Фіг. 2 Фіг. 3 6 42866 Фіг. 4 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ __________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 __________________________________________________________ 7