生物質成型燃料是實現生物質能源化最直接和簡便的方法。成型設備是實現生物質成型的關鍵。設備的自動控制對提高成型燃料的產品質量和提高生產率有極其重要的意義。本文將工業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方式轉變為可編程的自動控制方式，實現了生產過程的自動化，降低了勞動強度、提高了生產率。
1、系統概述
1.1生物質塊狀燃料常溫成型機液壓系統簡介
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。提供壓力和實現生物質成型的各個動作是由液壓執行元件（液壓油缸、液壓馬達等）來完成的。成型機的液壓系統主要由液壓泵站、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圖。壓制生物質成型燃料塊的作業順序為：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行第二個循環。第一個循環成型的塊狀燃料是在后一個循環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。要實現機器的自動運行，就必須使控制液壓執行元件的電磁閥按上述循環實現通、斷電。
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1.2控制系統總體設計思路
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。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。在此系統中，每個油缸由一個電磁閥控制。具體表現為電磁閥的哪一側通電，決定該油缸向哪一側運動。
1.3控制系統的功能及要求
控制系統的主要功能是實現生物質燃料成型機作業狀況的信息采集、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、監控數據。成型機系統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，最后經換位油缸推或拉動主成型倉換位，在下一個循環，主壓油缸成型時由出料推桿將前一個循環已成型的燃料塊推出成型倉。
系統除了可以實現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，能根據現場的具體要求進行靈活擴展。
2、系統硬件設計
2.1設備選型
2.1.1壓力傳感器
根據液壓系統的壓力要求，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據的采集工具。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的機型I在工藝過程比較固定、環境條件較好的場合，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器、高速輸出、PID控制器、RS-485通信編程接口、PPI通信協議。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
為實現系統的控制要求，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個數字量I/O點，可連接7個擴展模塊，最大擴展至168路數字量I/O點或35路模擬量I/O點l 16K字節程序和數據存儲空間；6個獨立的30kHz高速計數器、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通訊協議、MPI通訊協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，通過現有的接口傳送到此機中進行數據的比較分析，從而發出指令信號。
3、系統軟件設計
使用STEP7-Micro/WIN編程軟件對系統控制過程進行編程。
按上述流程圖實現系統的自動控制。按下啟動按鈕SB1和SB3后，系統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，新一輪的循環開始。
當按下開關SB4時，系統處于手動控制狀態。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，尤其在批量生產成型燃料時，更突顯其提高生產效率的優勢。由于使用PLC作為本系統控制器的核心，系統編程簡單、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，增強了系統的自動化程度，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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