秸秆成型过程中物料的特性是影响秸秆塑性、强度、耐磨性的重要原因之一，目前对秸秆原料的处理，多集中在秸秆湿度及物理特性（粉碎程度）上，对秸秆温度多未加以处理。调质室是秸秆立式环模成型颗粒机系统的一个重要组成部分，用以调节秸秆原料的温度，使物料特性处在有利成型状态。通过可编程逻辑控制器（programmable logic controller，PLC）及其中集成的PID控制器对检测温度与设定温度进行比较、运算，输出最佳控制信号，控制蒸汽比例调节阀开度控制蒸汽流量，以使调质温度最优化。使秸秆塑性、强度、耐磨性处在成型最优状态，以便成型。系统既克服人为动作带来的延迟和不准确性，也提高了系统的自动化程度。提高成型颗粒燃料质量和降低成型能耗，给秸秆成型产品的产业化发展提供了一定的帮助。
1、秸秆立式环模成型颗粒机工作原理秸秆立式环模成型颗粒机是模辊式成型颗粒机中的一种，其结构如图l。在通电状态下，主电机工作，皮带轮带动主轴上的压辊机构工作，物料进入到制粒器中，物料在压轮和物料间的挤压摩擦力作用下进入到模孔中，在模孔壁和物料间，压辊和物料间的力作用下形成一定的形状，在环模外部，利用切刀将成型后的物料切成理想长度得到成型颗粒燃料。
2、秸秆成型颗粒机温度控制系统设计
在秸秆成型过程中，影响物料的成型质量和系统能耗的原因很多，调质室温度是影响秸秆成型颗粒机成型颗粒燃料质量和工作效率主要原因之一。秸秆成型过程是秸秆物料受力发生弹、塑性变形的过程，适宜的温度可大大提高原料的塑性，有利于秸秆成型。过高的温度会降低秸秆的强度和耐磨性，温度过低使秸秆不能很好的成型，增大成型颗粒机的能耗。对调质室温度进行自动控制，可减少人为动作带来的误差，提高产品质量，降低能耗。
2.1硬件设计
依据物料调质室温度的变化范围（50～100℃），选择正温度系数的热敏铂电阻Pt100温度传感器来对调质室出口处的温度进行检测，具有测量误差小、反应迅速、抗震性和稳定性好。为消除引线线路带来的测量误差，传感器采用三线式连接。
控制系统选用西门子公司S7 -200继电器输出CPU226型PLC，它具有性能／价格比高，24/16点输入输出，可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点，并集成了PID控制器。
采用EM235模拟量扩展模块，实现4路模拟量输入或1路模拟量输出，用以转换温度传感器的模拟量信号。2路模拟量输扩展模块EM232进行模拟量输出，完成对PLC输出值的D/A转换。输入输出模块均采用PLC内部的DC 24V电源供电。为提高对调质室温度控制的精确性，克服手动带来的调节延迟，选择电动式DN15 -200常温型比例蒸汽调节阀，其工作原理为通过输入电流信号的大小来调节控制阀开度从而调节蒸汽流量，控制调质室温度。采用AC 220V电源供电。声光报警器用作温度过低或过高情况进行报警。图3为温度控制系统外部连接电路图。
2.2软件设计
运用西门子公司为S7 -200系列PLC开发的STEly7 -Micro/WIN编程软件来对PLC进行梯形图编程，同时此编程软件还具有PID自整定功能，可整定得出合理的PID参数，提高系统动作灵敏性、控制精度及减少静差。
一般情况下，调质室温度在80℃左右有利于物料的成型。在系统中，调质室温度主要跟蒸汽性质和喂料量有关，其中蒸汽由锅炉供给，蒸汽性质主要表现在蒸汽中参杂的矿物质杂质和水外，还与蒸汽存储的热量不同，蒸汽中的杂质通过蒸汽产生系统对水进行净化和对锅炉进行定时清洗来去除，温度控制回路中的负反馈调节可克服蒸汽携水量和储热量变化带来的干扰。在喂料量一定的情况下，设定温度比较值为80℃，设定78～82℃为调质室温度的变化范围，调节阀最大、最小开度温度设置为72℃和88℃。在工程过程控制中，比例调节阀的开度在20%～70%最为理想，正常工作状态下，调节阀的开度为50%左右，此处设定控制阀正常工作时开度为50%。
2.3实验结果分析
使用Visual Basic 6.0软件对软件系统进行设计，结合Access 2003数据库对采集到的数据进行实时显示及查询。对设计的控制系统进行仿真，仿真系统的功能是输人生物质的种类、含水率和成型后的密度，点击数值计算，系统将输出成型压力和成型温度值来对实验结果进行对比研究。
对仿真系统进行实验，实验原料选定含水率为18%的10 kg玉米秸秆，成型颗粒燃料密度设定为1.2g/cm3，分别对未加温度控制系统的成型设备和进行调质室温度控制系统的成型设备进行实验。
由表1中可以看出，在加温度控制情况下，成型颗粒燃料的密度和能耗均得到改善。成型能耗降低为原来的68.7%，成型设备的生产率提高了约36.8%。实验结果表明，对调质室温度进行控制有一定研究的价值。
3、结论
立式环模成型颗粒机温度控制系统可提高秸秆成型产品的质量和降低能耗。
3.1通过在调质室出口处4个方向上安装温度传感器来检测出口处的温度，Pt100将温度采样值输出给EM235模块，PLC编程对温度求取平均值，当温度在设定的最小开度值和最大开度值之外时，控制阀处在最小开度和最大开度状态同时声光报警器工作；温度在设定允许的变化范围时，调节阀处在半开状态；当温度在最小开度到允许控制下限或是允许控制上限到最大开度值之间时，检测到的温度平均值与设定温度值80℃的比较，形成偏差值，通过PID控制器计算输出来控制调节阀开度大小从而调节蒸汽流量，实现调质温度的调节。
3.2该系统对物料的调质室温度进行自动控制，实现了调质室温度的实时检测和控制。有效克服了人工调节温度带来的延迟、不准确性。将秸秆成型颗粒燃料生产率提高了36.8%，能耗降低为原来的68.7%。但由于系统工作的环境存在差异性，需要进行进一步的生产验证，对控制系统进行改进，得出更符合生产的温度控制系统。
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