专利名称：一种板材含水率在线检测及板材分选装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种板材含水率在线检测及板材分选装置，属于制材领域。
背景技术：
板材含水率是检测板材质量的重要指标之一，对板材的物理、力学性质具有重要影响，板材含水率是对板材进行分选的重要依据。测定板材的含水率，尤其是制材生产线原木加工成的板材含水率在线检测及分选是合理利用板材、节约板材的重要技术措施，是制材加工生产中的重要工序。板材含水率在线检测的准确程度直接影响后续板材干燥的质量、出材率，干燥及加工过程中的生产成本，生产效率等；实现制材生产线板材含水率在线检测及分选的自动化和可视化，为后续的板材分级干燥，达到节能降耗、提高干燥质量和生产效率奠定了基础，为合理、节约利用我国有限的森林资源，保持生态平衡，实现可持续发展具有非常重要的意义。目前，检测板材含水率的测量方法很多，主要有称重法、电阻法、电容法、红外光谱法、射线法、超声波法等，实际生产中大多采用电阻法。但是，电阻法一般在6% 30%之间时比较精确，当板材含水率超过30 %时，导电性变化很小，所以无法实现在高含水率下的含水率连续在线检测。

发明内容
本发明目的是为了解决目前无法实现在高含水率下的板材含水率连续在线检测的问题，提供了一种板材含水率在线检测及板材分选装置。本发明所述一种板材含水率在线检测及板材分选装置，它包括PLC控制器、板材状态检测单元、板材含水率检测单元、信号处理器、计数器、工控机、驱动电路、分选踢腿单元和传送机构单元，板材状态检测单元的板材进入检测区信号输出端与PLC控制器的板材进入检测区信号输入端相连；板材含水率检测单兀的板材含水率信号输出端与信号处理器的输入端相连，信号处理器的输出端与计数器的输入端相连，计数器的输出端与PLC控制器的板材含水率信号输入端相连；PLC控制器的分选命令输出端与驱动电路的输入端相连，驱动电路的分选信号输出端与分选踢腿单元的输入端相连，驱动电路的传送命令输出端与传送机构单元的输入端相连；PLC控制器的数据输入输出端与工控机的输入输出端相连。本发明的优点本发明所述板材含水率在线检测装置是有效解决了影响板材含水率的主要因
素-板材的介电常数板材含水率之间的对应关系。克服了电阻法只能用于板材含水
率在30%以下的局限性以及不能对板材进行在线无接触的检测的缺陷。本发明采用单一平面电容传感器为检测核心，结合PLC S7-200作为主控单元，实现了对含水率在纤维饱和点以上的高含水率板材进行在线检测，为后续的板材干燥降低了生产成本，提高了生产效率， 有利于生产过程中的节能降耗，提高了板材的干燥质量以及出材率。


图I是本发明所述板材含水率在线检测装置的结构示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一下面结合图I说明本实施方式，本实施方式所述一种板材含水率在线检测及板材分选装置，它包括PLC控制器I、板材状态检测单元2、板材含水率检测单元3、信号处理器4、计数器5、工控机8、驱动电路9、分选踢腿单元10和传送机构单元11，板材状态检测单元2的板材进入检测区信号输出端与PLC控制器I的板材进入检测区信号输入端相连；板材含水率检测单元3的板材含水率信号输出端与信号处理器4的输入端相连， 信号处理器4的输出端与计数器5的输入端相连，计数器5的输出端与PLC控制器I的板材含水率信号输入端相连；PLC控制器I的分选命令输出端与驱动电路9的输入端相连，驱动电路9的分选信号输出端与分选踢腿单元10的输入端相连，驱动电路9的传送命令输出端与传送机构单元 11的输入端相连；PLC控制器I的数据输入输出端与工控机8的输入输出端相连。PLC控制器I选择型号为PLC S7-200的控制器来实现。板材状态检测单元2采用欧姆龙公司E3Z-R61型光电传感器来实现。板材含水率检测单元3采用单一平面电容传感器来实现。 信号处理器4采用AD654压频转换器来实现，计数器5的型号为HSCl，且信号处理器4和计数器5为PLC控制器I的扩展单元。板材状态检测单元2用于检测板材是否在线，判别板材是否在检测区内。当板材进入检测区，光电传感器的输出状态由I变0，此时板材含水率检测单元3开始检测板材的含水率；当板材离开检测区，光电传感器输出由O变为I，板材含水率检测单元3结束检测。该光电传感器的光源采用红色发光二极管作为检测光线，工作原理与LED位移传感器相似。检测距离可达400mm，最大反应时间lms。通过其所带的线缆，检测信号可以直接输入主控单元PLC S7-200的I/O端，由PLC查询状态，从而准确地测试板材试件进入检测区， 运行在检测区内和离开检测区的三种状态。板材含水率检测单元3用于检测板材含水率，是整个检测装置的核心部分。其原理是在一定的条件下板材的介电常数可以被它的含水率惟一确定，并且介电常数和含水率的对应关系也是一一对应的，所以当其它条件不改变时，可以利用单一平面电容传感器先测量出板材的介电常数，再根据介电常数和含水率的对应关系得到板材的含水率。单一平面电容传感器产生一个双频电磁场，当被测板材通过传感器单一平面电极上方表面时，引起传感器电容量的变化，根据测得的这个变化，可以计算出被测板材的含水率。该传感器在工作时与被测板材完全无接触，工作时要求板材要在传感器上侧外表面30mm距离处通过，该传感器可以保证高效、高速、连续无接触地测量板材含水率。单一平面电容器传感器产生的为电压信号，不能被PLC控制器I直接识别。所以需将电压信号通过计数器5转换成PLC控制器I可以识别的脉冲频率信号。分选踢腿单元10将具有相同区段含水率的板材分选出来，为下一步板材的分级
干燥奠定基础。板材的传送机构单元11采用交流电动机作为动力源，带动传送带，输送板材。传送带的进给速度通过变频调速来控制。信号处理单元4的功能是对板材含水率检测单元3输出的信号进行放大、压频转换，然后经过PLC控制器I分析，发出控制信号，经驱动电路9后，对执行元件进行动作控制，所述执行元件包括分选踢腿单元10的执行元件和传送机构单元11的执行元件交流电动机。本实施方式中作为下位机的PLC控制器I采用PLC S7-200,主要功能是负责现场高速数据的采集含水率信号，实现逻辑、定时、对比等功能，通过串行通讯口向工控机8和计算机传送PLC工作状态及有关数据，同时工控机8接收指令，向驱动电路9和外围设备发出指令，控制分选系统动作。PLC S7-200扩展了 AD654V/F压频转换器，一个高速计数器HSC I和一个多功能通讯单元。单一平面电容器传感器产生的为电压信号，不能被PLC控制器I直接识别。所以需将电压信号转换成高速计数器可以识别的脉冲频率信号。本实施方式中采用美国模拟器件公司生产的一种低成本，8脚封装的电压频率V/F转换器AD654，它由低漂移输入放大电路、精密振荡器系统和输出驱动级组成，使用时只需一个RC网络，即可构成应用电路。 AD654既可以使用单电源供电，也可以使用双电源供电，且工作电压范围很宽。输出为频率受控于输入电压的方波。可以用于信号源、信号调制、解调和A/D变换等。单一平面电容传感器发射的信号经过压频转换为脉冲频率信号后，可以被直接传输到高速计数器5中进行控制处理，并保存在指定的储存单元中，等待计算调用。上位机采用计算机对PLC所采集的数据进行实时显示以及设置分选踢腿动作，并通过RS-485通讯协议进行串行通讯，方便操作员在不改动PLC程序的情况下对工艺参数进行修改，从而实现人机交流。工控机8对采集的各种信号进行分析处理和现实输出。采用PLC S7-200作为检测控制的核心，，同时，通过RS485通讯协议向计算机(上位机)传输数据，以待进一步处理。计算机(上位机)的主要功能为监控、显示，打印、更改被踢阈值参数。被踢阈值的设置规则具体的阈值要根据板材的树种来设定，不同的树种所设定的被踢阈值也有所不同。例如，米用树种为红松，被踢阈值设定为45%,板材含水率大于等于45 %，踢出，通过传送带送出堆料，该含水率不合格的板材被淘汰；若板材含水率低于 45%时，通过，分选踢腿单元10落下，把板材按堆分类送到下一传送带。分选踢腿单元10具有将一定范围内含水率的板材分选出来的功能，即板材被分成多堆，每堆板材的含水率相差不大，一般以含水率相差15%为界，进行分类堆躲，例含水率在0% 15%的板材被分到一堆,含水率为15% 30%的板材被分成一堆,为下一步板材的分级干燥奠定基础。被踢落的板材可以进一步进行二次分选或三次分选，分选方法与上述第一次分选方案相同，这里不再赘述。被踢阈值及分堆的规则由计算机(上位机)根据树种不同等实际情况进行实时修改。
具体实施方式
二 本实施方式对实施方式一进一步说明，它还包括显示屏6，PLC 控制器I的显示输出端与显示屏6的输入端相连。显示屏6用于显示板材在线状态及板材的含水率数据。
具体实施方式
三本实施方式对实施方式一进一步说明，它还包括存储器7，PLC 控制器I的存储输出端与存储器7的输入端相连。存储器7用于存储板材的含水率数据。
权利要求
1.一种板材含水率在线检测及板材分选装置，其特征在于，它包括PLC控制器(I)、板材状态检测单元(2)、板材含水率检测单元(3)、信号处理器(4)、计数器(5)、工控机(8)、驱动电路(9)、分选踢腿单元(10)和传送机构单元(11)，板材状态检测单元(2)的板材进入检测区信号输出端与PLC控制器(I)的板材进入检测区信号输入端相连；板材含水率检测单元(3)的板材含水率信号输出端与信号处理器(4)的输入端相连， 信号处理器⑷的输出端与计数器(5)的输入端相连，计数器(5)的输出端与PLC控制器(I)的板材含水率信号输入端相连；PLC控制器⑴的分选命令输出端与驱动电路(9)的输入端相连，驱动电路(9)的分选信号输出端与分选踢腿单元(10)的输入端相连，驱动电路(9)的传送命令输出端与传送机构单元(11)的输入端相连；PLC控制器(I)的数据输入输出端与工控机(8)的输入输出端相连。
2.根据权利要求I所述一种板材含水率在线检测及板材分选装置，其特征在于，它还包括显示屏(6)，PLC控制器(I)的显示输出端与显示屏(6)的输入端相连。
3.根据权利要求I所述一种板材含水率在线检测及板材分选装置，其特征在于，它还包括存储器(7)，PLC控制器(I)的存储输出端与存储器(7)的输入端相连。
4.根据权利要求I所述一种板材含水率在线检测及板材分选装置，其特征在于，PLC控制器(I)选择型号为PLC S7-200的控制器来实现。
5.根据权利要求I所述一种板材含水率在线检测及板材分选装置，其特征在于，板材状态检测单元(2)采用欧姆龙公司E3Z-R61型光电传感器来实现。
6.根据权利要求I所述一种板材含水率在线检测及板材分选装置，其特征在于，板材含水率检测单元(3)采用单一平面电容传感器来实现。
7.根据权利要求I所述一种板材含水率在线检测及板材分选装置，其特征在于，信号处理器(4)采用AD654压频转换器来实现，计数器(5)的型号为HSCl，且信号处理器(4)和计数器(5)为PLC控制器(I)的扩展单元。
全文摘要
一种板材含水率在线检测及板材分选装置，属于制材领域，本发明为解决目前无法实现在高含水率下的含水率连续在线检测的问题。本发明所述一种板材含水率在线检测及板材分选装置，它包括PLC控制器、板材状态检测单元、板材含水率检测单元、信号处理器、计数器、工控机、驱动电路、分选踢腿单元和传送机构单元，板材状态检测单元检测板材是否进入检测区，板材含水率检测单元检测板材的含水率，经过信号处理器处理后的信号通过计数器输出给PLC控制器，由PLC控制器通过驱动电路控制分选踢腿单元和传送机构单元进行分选和传送，PLC控制器将数据上传给上位机，由上位机控制设置踢腿阈值。
文档编号G01N27/22GK102590293SQ201210028060
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月7日 优先权日2012年2月7日
发明者付煜, 张怡卓, 花军 申请人:东北林业大学, 张怡卓, 花军