真空木材炭化設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)?

楊春梅 郭明慧 馬 巖 劉九慶

木材炭化屬于木材加工改性范疇,是一個(gè)復(fù)雜的木材處理過(guò)程，由于目前國(guó)內(nèi)木材炭化系統(tǒng)的大滯后，強(qiáng)耦合等特點(diǎn)，使得炭化過(guò)程的控制精度很難保證，通常只能依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作[1-4]。這種情況下，木材炭化的廢品率高，且碳排放量大，易造成環(huán)境污染[5-7]。為此筆者提出了一種真空木材炭化設(shè)備的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，旨在研發(fā)一種自動(dòng)化程度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、易操作的木材炭化自動(dòng)控制系統(tǒng)，以保證木材炭化質(zhì)量及提高炭化效率。

1 真空木材炭化設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及方案

真空木材炭化設(shè)備主要由真空炭化室和各輔助系統(tǒng)兩部分組成。在整個(gè)真空炭化設(shè)備中，炭化室是最核心的部分，是木材進(jìn)行炭化的場(chǎng)所，真空炭化罐的結(jié)構(gòu)如圖1所示。濕木材直接炭化的工藝流程主要可分為以下六個(gè)階段：第一階段為預(yù)熱階段，第二階段為干燥階段，第三階段為調(diào)節(jié)階段，第四階段為干燥與炭化之間的過(guò)渡階段，第五階段為炭化階段，第六階段為降溫階段。

圖1 真空木材炭化罐Fig. 1 Vacuum wood carbonization tank

真空木材炭化設(shè)備控制系統(tǒng)應(yīng)將數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、參數(shù)輸入、控制及數(shù)據(jù)傳輸集于一體[8-9]，其主要組成部分如圖2所示。炭化設(shè)備執(zhí)行部分的控制、數(shù)據(jù)的采集轉(zhuǎn)換等功能主要通過(guò)主控PLC實(shí)現(xiàn)；溫濕度模塊主要用于采集干濕球溫度、炭化室溫度等電阻信號(hào)；模擬量輸入模塊主要用于采集炭化室內(nèi)壓強(qiáng)等模擬信號(hào)。上位機(jī)不僅可以作為顯示屏實(shí)時(shí)記錄顯示干濕球溫度、木材含水率、炭化室內(nèi)壓強(qiáng)等數(shù)據(jù)，還具有完善的數(shù)據(jù)記錄功能。……