本发明涉及工业控制领域，主要涉及到一种炭化机的控制系统，它主要用在炭化木加工上，完成对不同种类木材炭化过程的全自动控制。
背景技术：
炭化木加工是指在保护性气体环境中，在160～250℃温度下，对木材进行短期热解处理。炭化处理是一种环保型木材物理保护技术，可以改善木材的尺寸稳定性、耐久性和颜色，其以稳定、环保、耐腐耐侯、不易开裂、色泽自然等优异特性成为建筑装饰材料中的亮点。
控制系统是由控制主体、控制客体和控制媒体组成的具有自身目标和功能的管理系统，而工业中的过程控制是以温度、压力、流量、液位等工艺参数作为被控变量的自动控制；过程控制即实时控制，是计算机实时采集检测数据，根据最佳数据值迅速对控制主体进行自动控制和自动调节，从而实现系统的全自动控制。
技术实现要素：
本发明的目的是在于设计一种针对现有炭化装备技术不成熟而提供的一种便于操作、提高炭化木质量和资源利用率的炭化机控制系统，实现对不同木材炭化加工过程的全自动控制。
为了使得本发明达到所需要的技术效果，本发明采用如下技术方案：本发明由一下位机控制器、一上位机监控系统、一检测系统、一执行机构系统组成。其中下位机PLC控制器即主控单元用于采集并处理大部分的控制信号；上位机监控系统通过RS485通讯串口与下位机控制器进行信息的相互传递，并完成一小部分信号的处理，操作人员可以在上位机中的人机交互界面输入指令，通过RS485通讯串口转换成相应代码后将控制命令发送至下位机控制器中，实现远程控制，人机交互界面同时可以进行实时数据显示，对炭化机内木材的含水率、介质中温度和湿度、平衡含水率等变化进行远程监控。该检测系统即传感器装置与下位机控制器输入端相连接，将检测到的各种数据信号传送到下位机控制器；执行机构连接到下位机控制器的信号输出端，执行一系列的动作。
上述控制系统，其中，下位机控制器包括一个PLC可编程控制器，用于过程控制；一个温、湿度转化扩展模块，用于采集和转换温度、湿度信号；一个AD模块即模拟量输入模块，用于采集木材含水率信号。
上述控制系统，其中，上位机监控系统是由一台装有VB或者C#人机交互应用软件的计算机组成。
上述控制系统，其中，检测系统包含一个热电偶温度传感器用于采集炭化机介质內的温度、一个湿度传感器用于采集炭化机內湿度、一个木材含水率测量仪用于检测炭化中木材的含水率、一个平衡含水率测量仪用于检测炭化机中介质的平衡含水率。
上述控制器系统，其中，执行机构系统包含一个变频器用于控制炭化机风机的启停与风速大小；四个中间继电器分别用于控制加热阀、喷蒸阀、排气机构以及充氮装置的开启与关闭。
本发明有益效果是：采用上位机PC对木材炭化加工过程的实时监控，减轻了人为监视控制的劳动强度。通过下位机PLC控制器和继电器控制对木材炭化实现了全自动控制，同时提高了木材炭化加工控制的稳定性，生产的炭化木质量和工作效率都有所提高。
附图说明
图1是本发明实施例的控制系统结构方块图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述：
如图1所示，本实施例提供一种炭化机的控制系统，包括下位机PLC控制器、上位机监控系统、检测系统、执行机构系统。其中检测系统由温度传感器、湿度传感器、木材含水率测量仪器以及平衡含水率测量仪组成，执行机构系统由风机、加热阀、喷蒸阀、排气机构以及充氮装置组成。
检测系统中温、湿度传感器将采集到的炭化机內的温、湿度信号传送到温湿度模块，含水率和平衡含水率测量仪将采集到的木材含水率和平衡含水率信号传送至AD模拟量输入模块，温湿度模块和模拟量输入模块再将采集到的信息转换成标准数字量信号后传送到可编程控制器中。下位机控制器根据存储在指定寄存器中的数据对接收到的信息计算后，通过RS485通讯串口将信息传送至上位机监控系统中的人机交互界面，从而进行实时信息显示。
所述炭化机自动控制系统是根据给定的基准输入条件进行对木材的阶段性炭化控制，炭化阶段可分为预热过程、升温过程、保温过程以及降温和调节过程。所述上位机监控系统依据炭化基准条件中的温度、湿度、含水率等参数的变化，通过VB或者C#应用软件编程控制，向下位机控制器控制器发送命令指令，进而控制执行机构。例如在炭化过程的升温阶段中，当温度未达到100℃时，上位机自动向PLC控制器发送相应指令控制加热器以14-16℃/h的速度快速升温；达到100℃以后，PLC控制器控制加热器以3-5℃/h的速度升温至130℃左右对木材进行高温炭化；当木材含水率达到5％时，再以15-20℃/h的速度升温到185-220℃对木材进行高温热处理。在此升温过程中，所述PLC控制器控制充氮装置运作，向炭化机內输送氮气以防止木材高温燃烧；所述PLC控制器控制风机转动使得炭化机內受热均匀；当炭化机內的湿度过高时，上位机给PLC控制器发送信号，进而控制排气机构开启，降低炭化机內的湿度；当炭化机内的湿度过低时，PLC控制器自动控制喷蒸阀进行间歇式喷蒸处理，以防止木材开裂和燃烧，同时有利于炭化机內温度和湿度的调节。