生物質成型燃料是實現(xiàn)生物質能源化最直接和簡便的方法。成型設備是實現(xiàn)生物質成型的關鍵。設備的自動控制對提高成型燃料的產(chǎn)品質量和提高生產(chǎn)率有極其重要的意義。本文將工業(yè)控制中應用最廣泛的方法——可編程邏輯控制(PLC)技術應用到實驗樣機中，將目前的液壓手動控制作業(yè)方式轉變?yōu)榭删幊痰淖詣涌刂品绞剑瑢崿F(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動化，降低了勞動強度、提高了生產(chǎn)率。
1、系統(tǒng)概述
1.1生物質塊狀燃料常溫成型機液壓系統(tǒng)簡介
生物質塊狀燃料常溫成型機是利用對生物質散體原料通過加壓使其“原料相互交錯、咬合”而成型。提供壓力和實現(xiàn)生物質成型的各個動作是由液壓執(zhí)行元件（液壓油缸、液壓馬達等）來完成的。成型機的液壓系統(tǒng)主要由液壓泵站、控制電磁閥、各種液壓油缸、液壓馬達和連接管路等組成。圖l所示是成型機手動控制的液壓系統(tǒng)圖。壓制生物質成型燃料塊的作業(yè)順序為：進料（液壓馬達驅動螺旋送料器）一預壓（預壓油缸將進入預壓倉的原料初步壓實）一主成型壓（主壓油缸將在預壓倉內壓實的原料推入主壓倉內進一步加壓成型）一主壓油缸回位一預壓油缸回位一主成型倉換位一進料執(zhí)行第二個循環(huán)。第一個循環(huán)成型的塊狀燃料是在后一個循環(huán)成型燃料塊時被一根安裝在主壓軸兩側的出料桿推出成型機的。要實現(xiàn)機器的自動運行，就必須使控制液壓執(zhí)行元件的電磁閥按上述循環(huán)實現(xiàn)通、斷電。
富通新能源生產(chǎn)銷售的
秸稈壓塊機、
木屑顆粒機專業(yè)壓制生物質成型顆粒燃料。
1.2控制系統(tǒng)總體設計思路
首先在PC機上安裝PLC的編程軟件，進行程序的編制和調試。然后通過PPI電纜與PLC的CPU進行通訊，將程序下載到PLC的程序存儲單元中。同時，各液壓傳感器將采集到的電壓信號送入模擬量擴展模塊進行A/D轉換后，再送入CPU中，為程序的運行提供實時參數(shù)。當閉合啟動按鈕，程序自動運行，同時將運行結果送到輸出端口，控制電磁閥的運動。在此系統(tǒng)中，每個油缸由一個電磁閥控制。具體表現(xiàn)為電磁閥的哪一側通電，決定該油缸向哪一側運動。
1.3控制系統(tǒng)的功能及要求
控制系統(tǒng)的主要功能是實現(xiàn)生物質燃料成型機作業(yè)狀況的信息采集、信息處理和實時控制。控制過程分手動和自動兩種方式。手動控制是應用按鈕開關人為地操作機器的每一步動作；自動控制是在打開系統(tǒng)啟動按鈕，無人干預的情況下，自動完成一個周期的動作，并可由工作人員任意改動參數(shù)、監(jiān)控數(shù)據(jù)。成型機系統(tǒng)要完成的動作及順序為：液壓馬達帶動螺旋進料桿旋轉進料后，由預壓油缸壓縮物料；隨后由主壓油缸進一步壓縮物料，使其成型，最后經(jīng)換位油缸推或拉動主成型倉換位，在下一個循環(huán)，主壓油缸成型時由出料推桿將前一個循環(huán)已成型的燃料塊推出成型倉。
系統(tǒng)除了可以實現(xiàn)控制器的基本功能外，還應滿足以下條件：(1)可靠性高、抗干擾能力強．(2)系統(tǒng)設計具有良好的人機界面，操作簡便易于維護，(3)具有良好的實時性；(4)通用性好，能根據(jù)現(xiàn)場的具體要求進行靈活擴展。
2、系統(tǒng)硬件設計
2.1設備選型
2.1.1壓力傳感器
根據(jù)液壓系統(tǒng)的壓力要求，選定HSLT-P系列壓力變送器作為主壓油缸和預壓油缸壓力數(shù)據(jù)的采集工具。此變送器本身帶有變送／放大電路，使其具有電壓標準信號輸出，可直接與A/D采集系統(tǒng)連接。變送器的電路部分具有反向極性保護，并采用旁路電容濾波和屏蔽措施，使變送器具有防電磁／射頻干擾功能。其接口是標準的螺紋接口，具有直接電纜引出形式和航空插頭、GDM接插件連接方式，便于現(xiàn)場的安裝和使用。
2 .1.2可編程邏輯控制器
PLC機型選擇的基本原則：在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護使用最方便以及性能價格比最優(yōu)的機型I在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好的場合，選用整體式結構的PLC。因此，選用西門子公司的SIMATIC S7-200系列小型可編程控制器。CPU選用的是CPU224CN。因為其具有內置高速計數(shù)器、高速輸出、PID控制器、RS-485通信編程接口、PPI通信協(xié)議。模擬量擴展模塊選擇了西門子的EM231CN，它可直接與傳感器和執(zhí)行器相連，適用于復雜的控制場合。
2.2 PLC的I/O端子分配表
為實現(xiàn)系統(tǒng)的控制要求，列出I/O端子分配表2所示：
2.3 PLC接線圈
圖3是整個系統(tǒng)的接線圖，從中可以清楚地知道限位開關、電磁閥、繼電器的連接方式。
本機集成14輸入／10輸出共24個數(shù)字量I/O點，可連接7個擴展模塊，最大擴展至168路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點l 16K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間；6個獨立的30kHz高速計數(shù)器、2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1個RS485通訊／編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。
左邊的so均為行程開關，通過其打開、閉合來控制右邊的電磁閥或電動機的動作。供電電源是家用的220V交流電，方便可靠。通電后，左下角會有一個24V的直流輸出，行程開關可直接接在此輸出電壓上，而不需要另外添加電源，從而簡化系統(tǒng)連線。
程序運行過程中，還要借助于模擬量擴展模塊采集傳感器的電壓值，通過現(xiàn)有的接口傳送到此機中進行數(shù)據(jù)的比較分析，從而發(fā)出指令信號。
3、系統(tǒng)軟件設計
使用STEP7-Micro/WIN編程軟件對系統(tǒng)控制過程進行編程。
按上述流程圖實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制。按下啟動按鈕SB1和SB3后，系統(tǒng)檢查各油缸是否處于原位。如是，則液壓馬達開始供料，QO.O有輸出，相應的電機動作，若不是，相應油缸的電磁閥起作用，使沒有回位的油缸回位，即Qo.1，00.2，Q0.3有輸出，之后可進行供料動作。供料時間由定時器T37控制，設定為5s。時間到后，預壓油缸開始推進，Qo．5有輸出。此時傳感器將采集到的電壓信號送入模擬量擴展模塊內部進行A／D轉換，并輸入到PLC的CPU中進行實時計算。當預壓缸內部的壓力達到設定值后，預壓油缸停止動作，主壓油缸推進，即Q0.6有輸出，同時檢查主壓缸內部壓力。若壓力達到設定值，則主壓油缸回位；若壓力沒有達到設定值，則要啟動增壓油缸繼續(xù)加壓，直到達到預期的壓力為止。主壓油缸回位碰到行程開關后，預壓油缸開始回位，當其也碰到行程開關時，換位油缸換位，將成型的燃料棒塊通過導軌送出。與此同時，液壓馬達又開始供料，新一輪的循環(huán)開始。
當按下開關SB4時，系統(tǒng)處于手動控制狀態(tài)。由手動按鈕開關手動控制油缸每一步的動作。
4、結論
應用可編程控制器PLC對生物質燃料成型機進行自動控制，其效果要比手動控制好得多，尤其在批量生產(chǎn)成型燃料時，更突顯其提高生產(chǎn)效率的優(yōu)勢。由于使用PLC作為本系統(tǒng)控制器的核心，系統(tǒng)編程簡單、操作方便，并且在硬件選型和軟件程序設計上可靠合理，使得整體布局緊湊、穩(wěn)定性好，具有較豐富的自診斷和報警功能。
利用PLC與傳感器技術相結合，改善了原始的手動控制成型機系統(tǒng)，增強了系統(tǒng)的自動化程度，減少了勞動成本和勞動時間，具有廣闊的實際應用前景。
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