秸稈成型過程中物料的特性是影響秸稈塑性、強度、耐磨性的重要原因之一，目前對秸稈原料的處理，多集中在秸稈濕度及物理特性（粉碎程度）上，對秸稈溫度多未加以處理。調質室是秸稈立式環模成型顆粒機系統的一個重要組成部分，用以調節秸稈原料的溫度，使物料特性處在有利成型狀態。通過可編程邏輯控制器（programmable logic controller，PLC）及其中集成的PID控制器對檢測溫度與設定溫度進行比較、運算，輸出最佳控制信號，控制蒸汽比例調節閥開度控制蒸汽流量，以使調質溫度最優化。使秸稈塑性、強度、耐磨性處在成型最優狀態，以便成型。系統既克服人為動作帶來的延遲和不準確性，也提高了系統的自動化程度。提高成型顆粒燃料質量和降低成型能耗，給秸稈成型產品的產業化發展提供了一定的幫助。
1、秸稈立式環模成型顆粒機工作原理秸稈立式環模成型顆粒機是模輥式成型顆粒機中的一種，其結構如圖l。在通電狀態下，主電機工作，皮帶輪帶動主軸上的壓輥機構工作，物料進入到制粒器中，物料在壓輪和物料間的擠壓摩擦力作用下進入到模孔中，在模孔壁和物料間，壓輥和物料間的力作用下形成一定的形狀，在環模外部，利用切刀將成型后的物料切成理想長度得到成型顆粒燃料。
2、秸稈成型顆粒機溫度控制系統設計
在秸稈成型過程中，影響物料的成型質量和系統能耗的原因很多，調質室溫度是影響秸稈成型顆粒機成型顆粒燃料質量和工作效率主要原因之一。秸稈成型過程是秸稈物料受力發生彈、塑性變形的過程，適宜的溫度可大大提高原料的塑性，有利于秸稈成型。過高的溫度會降低秸稈的強度和耐磨性，溫度過低使秸稈不能很好的成型，增大成型顆粒機的能耗。對調質室溫度進行自動控制，可減少人為動作帶來的誤差，提高產品質量，降低能耗。
2.1硬件設計
依據物料調質室溫度的變化范圍（50～100℃），選擇正溫度系數的熱敏鉑電阻Pt100溫度傳感器來對調質室出口處的溫度進行檢測，具有測量誤差小、反應迅速、抗震性和穩定性好。為消除引線線路帶來的測量誤差，傳感器采用三線式連接。
控制系統選用西門子公司S7 -200繼電器輸出CPU226型PLC，它具有性能／價格比高，24/16點輸入輸出，可連接7個擴展模塊，最大擴展至248路數字量I/O點或35路模擬量I/O點，并集成了PID控制器。
采用EM235模擬量擴展模塊，實現4路模擬量輸入或1路模擬量輸出，用以轉換溫度傳感器的模擬量信號。2路模擬量輸擴展模塊EM232進行模擬量輸出，完成對PLC輸出值的D/A轉換。輸入輸出模塊均采用PLC內部的DC 24V電源供電。為提高對調質室溫度控制的精確性，克服手動帶來的調節延遲，選擇電動式DN15 -200常溫型比例蒸汽調節閥，其工作原理為通過輸入電流信號的大小來調節控制閥開度從而調節蒸汽流量，控制調質室溫度。采用AC 220V電源供電。聲光報警器用作溫度過低或過高情況進行報警。圖3為溫度控制系統外部連接電路圖。
2.2軟件設計
運用西門子公司為S7 -200系列PLC開發的STEly7 -Micro/WIN編程軟件來對PLC進行梯形圖編程，同時此編程軟件還具有PID自整定功能，可整定得出合理的PID參數，提高系統動作靈敏性、控制精度及減少靜差。
一般情況下，調質室溫度在80℃左右有利于物料的成型。在系統中，調質室溫度主要跟蒸汽性質和喂料量有關，其中蒸汽由鍋爐供給，蒸汽性質主要表現在蒸汽中參雜的礦物質雜質和水外，還與蒸汽存儲的熱量不同，蒸汽中的雜質通過蒸汽產生系統對水進行凈化和對鍋爐進行定時清洗來去除，溫度控制回路中的負反饋調節可克服蒸汽攜水量和儲熱量變化帶來的干擾。在喂料量一定的情況下，設定溫度比較值為80℃，設定78～82℃為調質室溫度的變化范圍，調節閥最大、最小開度溫度設置為72℃和88℃。在工程過程控制中，比例調節閥的開度在20%～70%最為理想，正常工作狀態下，調節閥的開度為50%左右，此處設定控制閥正常工作時開度為50%。
2.3實驗結果分析
使用Visual Basic 6.0軟件對軟件系統進行設計，結合Access 2003數據庫對采集到的數據進行實時顯示及查詢。對設計的控制系統進行仿真，仿真系統的功能是輸人生物質的種類、含水率和成型后的密度，點擊數值計算，系統將輸出成型壓力和成型溫度值來對實驗結果進行對比研究。
對仿真系統進行實驗，實驗原料選定含水率為18%的10 kg玉米秸稈，成型顆粒燃料密度設定為1.2g/cm3，分別對未加溫度控制系統的成型設備和進行調質室溫度控制系統的成型設備進行實驗。
由表1中可以看出，在加溫度控制情況下，成型顆粒燃料的密度和能耗均得到改善。成型能耗降低為原來的68.7%，成型設備的生產率提高了約36.8%。實驗結果表明，對調質室溫度進行控制有一定研究的價值。
3、結論
立式環模成型顆粒機溫度控制系統可提高秸稈成型產品的質量和降低能耗。
3.1通過在調質室出口處4個方向上安裝溫度傳感器來檢測出口處的溫度，Pt100將溫度采樣值輸出給EM235模塊，PLC編程對溫度求取平均值，當溫度在設定的最小開度值和最大開度值之外時，控制閥處在最小開度和最大開度狀態同時聲光報警器工作；溫度在設定允許的變化范圍時，調節閥處在半開狀態；當溫度在最小開度到允許控制下限或是允許控制上限到最大開度值之間時，檢測到的溫度平均值與設定溫度值80℃的比較，形成偏差值，通過PID控制器計算輸出來控制調節閥開度大小從而調節蒸汽流量，實現調質溫度的調節。
3.2該系統對物料的調質室溫度進行自動控制，實現了調質室溫度的實時檢測和控制。有效克服了人工調節溫度帶來的延遲、不準確性。將秸稈成型顆粒燃料生產率提高了36.8%，能耗降低為原來的68.7%。但由于系統工作的環境存在差異性，需要進行進一步的生產驗證，對控制系統進行改進，得出更符合生產的溫度控制系統。
（轉載請注明：富通新能源顆粒機m.jiankongpf.cn）
