Архив / 2001 / №1(19) / Опыт применения

Система управления технологическим процессом сушки сосны на базе микропроцессорного контроллера МПР51

Технологический процесс обработки влажной древесины в сушильной камере (СК) состоит из нескольких различных по длительности временных этапов: пропарки древесины, когда ее увлажняют паром до определенной, равномерной по объему влажности, непосредственно сушки с помощью нагретого в паровом калорифере воздуха и, при необходимости, этапа кондиционирования.

На каждом этапе в СК должны поддерживаться определенные значения температурных и влажностных параметров, которые обеспечиваются подачей соответствующего количества пара в калорифер, увлажнитель и необходимым отводом влажного воздуха из СК через отводные каналы, снабженные регулируемыми заслонками.

Особенностью процесса является также и то, что температура и влажность древесины на основном этапе сушки должны изменяться по определенному, различному для разных сортов древесины, временному закону. В таблице приведен один из алгоритмов изменения температур и влажности для сосны.

№ шага

Длительность шага, час

Тсух, С

Тм, С

dТ, С

Влажность, %

1
2
3
4
5
6
7
8

8
26
18
26
18
20
12
10

75
69
73
76
79
81
83
90

74
64,5
67
65
65
62
58
81

1
4,5
6
11
14
19
25
9

исходная
60-40
40-30
30-20
20-15
15-10
ниже 10
кондиция

Вышеописанный характер технологического процесса (надо добавить, что в зависимости от породы древесины общая длительность цикла сушки может достигать 20 суток) предопределяет построение системы управления, которая должна обеспечивать программное изменение технологических параметров с достаточно качественной их стабилизацией на конкретном отрезке времени, так называемом "шаге программы".

Сушильные камеры данного типа комплектовались системой автоматизации на базе позиционных регуляторов температуры "сухого" и "влажного" термометров, установленных в потоке сушильного агента, циркулирующего внутри камеры (циркуляция обеспечивается принудительно, специальными вентиляторами). Регуляторы были реализованы на электронных автоматических мостах, изменение уставок производилось вручную операторомтехнологом по заданному временному графику (см. табл.).

Температура "сухого" термометра стабилизировалась воздействием на расход пара в калорифер, температура "влажного" термометра (или DТ = Тсух Тм) изменением положения заслонок в отводящих каналах или (на этапе пропарки) изменением расхода пара, подаваемого в СК. Регулирование DТ более предпочтительно, т.к. DТ в большей степени характеризует влажность сушильного агента в СК и за счет поддержания DТ обеспечивается бездеформационный режим сушки.

Особенностью заложенной системы регулирования и электроавтоматики, предопределенной требованиями технологического процесса, является, во-первых, управление регулятором (DТ) двумя исполнительными механизмами (клапан подачи пара в СК и воздушные заслонки) и недопустимость одновременного их срабатывания. Это обеспечивается соответствующими блокировками в системе управления исполнительными механизмами. Данная особенность технологической установки определила выбор закона регулирования DТ.

С целью создания более автоматизированной (точнее автоматической) системы управления технологическим режимом СК предлагается использовать микропроцессорный контроллер МПР51, выпускаемый ПО ОВЕН.

Схема предлагаемой системы управления представлена на рисунке.

МПР51 представляет собой цифровой микропроцессорный контроллер, который реализует 2 независимых программируемых регулятора, причем уставки (задания) и ряд некоторых других параметров этих регуляторов могут ступенчато изменяться на отдельных шагах временной программы. Следовательно, имея заданный технологом график сушки, можно организовать (запрограммировать) стабилизацию технологических параметров сушильной камеры согласно этому графику. Каждый из регуляторов, в свою очередь, может быть запрограммирован на реализацию выбранного закона регулирования (от позиционного до ПИД) и выбранных параметров настройки. Удобный специализированный язык программирования (технологический мнемокод) позволяет его быстро освоить и реализовать поставленные технологом задачи.

Отмеченные выше особенности электроавтоматики сушильной установки (воздействие второго регулятора поочередно на один из двух ИМ) предопределяет использование для этого канала только позиционного закона регулирования (с соответствующе настроенными параметрами). По первому каналу может быть использован любой (позиционный, П, ПИ, ПИД) закон.

Предложенная система управления смонтирована и запрограммирована на СК №6 АО "Сибирская сосна". Проведенные опытно-промышленные испытания показали работоспособность системы, качество регулирования удовлетворяет требованиям технологов и гарантирует реализацию заданного режима сушки. В МПР51 заложено необходимое количество программ, что позволяет легко реализовывать сушку различных пород древесины. Внедрение системы повысило качество стабилизации температурного режима, позволило освободить дежурный персонал от ручной смены уставок и обеспечило автоматическое ведение процесса сушки в выходные и праздничные дни.

Воронко А.В., Мясоедов А.Н., Тетерин Л.А., Хитров Б.В.