環(huán)模顆粒機是飼料廠的關鍵設備，目前國內(nèi)的制粒機顆粒機大多采用人工控制，這種操作方法主要有以下三個方面的缺點：①顆粒飼料質(zhì)量不穩(wěn)定：人工操作制粒機顆粒機，在實際生產(chǎn)過程中不能實時、快速地監(jiān)控和調(diào)節(jié)喂料量、蒸汽添加量、液體添加量等影響顆粒質(zhì)量的關鍵因素，造成顆粒飼料的光潔度、色澤、粉化率、水中穩(wěn)定性等質(zhì)量指標不穩(wěn)定，質(zhì)量下降；②制粒機顆粒機產(chǎn)量低，單位制粒能耗大：在實際生產(chǎn)過程中，制粒機顆粒機操作工為了避免制粒機顆粒機環(huán)模堵塞、打滑和停機現(xiàn)象，通常使制粒機顆粒機主電機的實際工作電流遠小于其滿載負荷，以犧牲產(chǎn)量的代價來換取制粒機顆粒機長期安全、可靠的運行，這樣必然導致產(chǎn)量下降，單位能耗及成本增加。③需要人工守候操作，工作條件差、勞動強度大：制粒機顆粒機現(xiàn)場高溫、高噪聲，環(huán)境惡劣，工作過程中制粒機顆粒機操作工處于頻繁地取樣和調(diào)整設備的狀態(tài)，還需要解決制粒機顆粒機堵機、打滑等問題，勞動強度較大。
    制粒機顆粒機自動控制系統(tǒng)的主要優(yōu)點是：可實現(xiàn)無人守候操作，當生產(chǎn)過程中喂料量、蒸汽添加量、液體添加量受到各種因素擾動，實際控制值與預期設定值產(chǎn)生偏差時，智能自動控制系統(tǒng)能連續(xù)、快速地修正這些偏差，實現(xiàn)喂料量、蒸汽添加量、液體添加量以最佳配合模式進行生產(chǎn)，保證產(chǎn)品質(zhì)量，同時能有效地避免了堵機現(xiàn)象，讓制粒機顆粒機盡可能在滿負荷的工況下工作，保證制粒系統(tǒng)達到最佳的生產(chǎn)效益。
1、制粒機顆粒機自動控制系統(tǒng)的組成及控制原理

    如圖1所示，制粒機顆粒機自動控制系統(tǒng)主要由數(shù)字I/O接口21、模擬I/O接口22、控制器23、控制臺24、外部存儲設備25以及各種傳感器、控制閥組成，其中數(shù)字I/O接口21、模擬I/O接口22與控制器23可以由PLC控制中心代替�？刂破�23負責執(zhí)行程序，對來自數(shù)字I/O接口21、模擬I/O接口22的數(shù)據(jù)進行運算分析，并向其發(fā)送控制指令，數(shù)字I／0接口21負責數(shù)字量的輸入與輸出，模擬I/O接口22負責模擬量的輸入與輸出，傳感器負責向數(shù)字I／O接口21和模擬I/O接口22輸送數(shù)字或模擬信號，各種控制閥負責執(zhí)行來自數(shù)字I／0接口21或模擬I／0接口22的操作意圖，外部存儲設備2 5可實現(xiàn)外部數(shù)據(jù)與控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換，控制臺24通常包括一個顯示器和鍵盤，方便進行人機對話。
    制粒機顆粒機工作時，由操作員通過控制臺24輸入初始數(shù)據(jù)，發(fā)出開機命令，控制器開始執(zhí)行程序。程序一般先檢測料斗10是否有粉料11，該信號由數(shù)字I/O接口21通過料位傳感器1 3獲得，如果沒有，將由程序提醒操作員，如果有，系統(tǒng)將通過數(shù)字I／0接口21，按程序關閉卸料槽控制閥20，依次啟動制粒機顆粒機主電機2、調(diào)質(zhì)器電機7，然后按照程序設置的數(shù)據(jù)，由模擬I/O接口22輸出模擬信號執(zhí)行以下操作：①控制變頻器（圖中未標出）開啟喂料器電機9并逐步提高其轉(zhuǎn)速，增大喂料量。②開啟電動蒸汽流量控制閥15，逐步增加其開口度的大小，增加蒸汽添加量。③開啟電動液體流量控制閥1 6，逐步增加其開口度的大小，增加液體添加量，同時程序還將通過模擬I/O接口22實時監(jiān)控來自制粒機顆粒機主電機2交流電傳感器（圖中未標出）的電流信號和來自調(diào)質(zhì)器6出料口溫度傳感器18的溫度信號。這些信號數(shù)據(jù)經(jīng)過整理，在控制器23中與程序設定的原始數(shù)據(jù)進行比較分析，再生成新的反饋數(shù)據(jù)信息，來調(diào)整制粒機顆粒機l的工作狀態(tài)，比如當系統(tǒng)監(jiān)測到制粒機顆粒機主電機2的電流和調(diào)質(zhì)器6出料口調(diào)質(zhì)后粉料的溫度小于預先設定值，系統(tǒng)將通過模擬I／0接口22，繼續(xù)控制喂料器電機9和電動蒸汽流量控制閥15，分別增加喂料量和蒸汽添加量，反之則減少喂料量和蒸汽添加量；與此同時，根據(jù)喂料量增加或減少的比例來控制液體添加量增加或減少的幅度，直到喂料量、蒸汽添加量、液體添加量按程序設定的最佳配合模式進行生產(chǎn)，這一反饋控制程是通過控制器‘23執(zhí)行一種預先設計的質(zhì)詢程序?qū)崿F(xiàn)的。同樣道理，系統(tǒng)監(jiān)測制粒機顆粒機主電機2的電流狀況，通過控制器23執(zhí)行一種預先設計的二級中斷程序可以及時發(fā)現(xiàn)潛在的堵機可能，并作出控制反應，避免堵機、停機，讓制粒機顆粒機快速的恢復到正常生產(chǎn)狀態(tài)，從而實現(xiàn)了整個系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)、高效的生產(chǎn)目標。
2、主要控制程序算法
2.1質(zhì)詢程序算法
    質(zhì)詢程序的目的是調(diào)節(jié)合理的喂料量與蒸汽添加量，在保證制粒前粉料所需要的合理溫度的同時，盡量讓制粒機顆粒機主電機2在所設定的滿負荷范圍內(nèi)工作，從而使制粒機顆粒機保持較高的作業(yè)效率。

    在制粒生產(chǎn)工藝過程中，自動控制系統(tǒng)實時監(jiān)控制粒機顆粒機主電機電流和調(diào)質(zhì)后粉料的溫度，這兩個變量既相對獨立，又相互聯(lián)系，相互影響。在一定范圍內(nèi)，當溫度不變，制粒機顆粒機主電機電流產(chǎn)生偏差時，則調(diào)節(jié)喂料量；同樣，制粒機顆粒機主電機電流不變，溫度產(chǎn)生偏差時，則應調(diào)節(jié)蒸汽添加量。由于溫度在一定范圍內(nèi)的增加可以提高粉料的熟化度，粉料更加軟化，易于制粒，使制粒機顆粒機主電機電流減小；而喂料量的增加引起的制粒機顆粒機主電機電流的增加，同樣也會使溫度有所降低，反之亦然。根據(jù)制粒工藝的這些特點可設計質(zhì)詢程序，如圖2所示。質(zhì)詢程序主要由負荷閉環(huán)控制回路與溫度閉環(huán)控制回路組成，負荷閉環(huán)控制回路通過調(diào)節(jié)喂料器轉(zhuǎn)速實現(xiàn)，溫度閉環(huán)控制回路通過調(diào)節(jié)蒸汽添加量實現(xiàn)。當制粒機顆粒機主電機電流達到系統(tǒng)的設定值時，質(zhì)詢模式被開啟，第一次開啟質(zhì)詢模式時，檢查喂料器加速標志被清除，程序檢查當前溫度與制粒機顆粒機主電機電流是否在限定范圍內(nèi)，如果是，將繼續(xù)觀測當前溫度是否大于等于制粒設置的最佳溫度值，如果成立，說明制粒機顆粒機已經(jīng)達到預期狀態(tài)，程序結束質(zhì)詢模式返回；如果不成立，則按照程序設置的增溫量來增加蒸汽添加量，提高調(diào)質(zhì)溫度，并且設置檢測喂料器加速標志。由于提高了調(diào)質(zhì)溫度將使制粒機顆粒機主電機電流下降到設定值以下，設置檢測喂料器加速標志以后，方便下一次質(zhì)詢模式開啟后程序開始檢查喂料器加速情況。喂料器是按照程序設置的增量來提高其轉(zhuǎn)速、增加喂料量的，控制程序以喂料器是否完成其轉(zhuǎn)速增量為標準，來衡量喂料器是否充分加速，如果喂料器未完成其轉(zhuǎn)速增量，制粒機顆粒機主電機電流已經(jīng)上升到設定值，則確定喂料器未充分加速，程序取消質(zhì)詢模式返回，制粒機顆粒機達到預期狀態(tài)；如果喂料器完成其轉(zhuǎn)速增量，制粒機顆粒機主電機電流還未恢復到設定值，則確定喂料器已經(jīng)充分加速，程序清除檢測喂料器加速標志后返回，由于喂料量的增加將會使調(diào)質(zhì)器溫度下降到最佳溫度以下，此時制粒機顆粒機主電機電流還未恢復到設定值，檢測喂料器加速標志被清除，質(zhì)詢程序再次被開啟，又從檢查溫度開始，增加蒸汽添加量，重復進行循環(huán)，直到溫度上升到最佳溫度，制粒機顆粒機主電機電流在預期的范圍內(nèi)，不需要提高喂料器轉(zhuǎn)速、增加喂料量為止，這時制粒機顆粒機也就達到了預先設置的理想工作狀況。
2.2中斷控制程序算法
    要使制粒機顆粒機高效運行，自動控制系統(tǒng)還必須能有效地避免制粒機顆粒機堵機、停機現(xiàn)象發(fā)生，這可以通過中斷控制程序來完成。中斷控制程序主要通過對制粒機顆粒機主電機電流的監(jiān)控，來判斷潛在的堵機威脅程度，從而讓控制系統(tǒng)啟動設計好的兩個級別的中斷程序來解決堵機問題。
    系統(tǒng)通過控制器的硬件中斷時鐘控制系統(tǒng)來決定中斷檢測是否開啟和關閉，然后由中斷標志來決定是否執(zhí)行中斷程序，如圖3所示。如果中斷檢測被開啟，且發(fā)現(xiàn)預期的堵機標志（當制粒機顆粒機主電機的瞬時電流、平均電流、平均電流偏差和瞬時電流偏差都超出設定值時，系統(tǒng)將確定有預期的堵機發(fā)生，設置堵機標志），程序首先關閉中斷檢測，以方便執(zhí)行以下不同的中斷任務后，在下一次程序流程執(zhí)行相應的中斷恢復程序，然后檢測制粒機顆粒機是否裝有卸料槽；如果發(fā)現(xiàn)制粒機顆粒機裝有卸料槽，且排除系統(tǒng)此時處在二級中斷發(fā)生的時間內(nèi)，程序?qū)��?zhí)行一級中斷程序，先打開卸料槽，將粉料分流到外面，減少進入環(huán)模和壓輥間被制粒的粉料流量，從而減小制粒機顆粒機主電機的負荷，避免堵機，隨后程序按照預先設定的數(shù)據(jù)分別減少喂料量、蒸汽添加量和液體添加量，并設置一級中斷恢復程序標志后返回，以便下一個程序流程執(zhí)行一級中斷恢復程序，使制粒機顆粒機快速恢復到正常生產(chǎn)狀態(tài)。這一級中斷處理程序避免直接關閉喂料器、調(diào)質(zhì)器等設備，相對于二級中斷處理程序減少了解決堵機問題的時間，提高了系統(tǒng)的效率。但是，如果制粒機顆粒機沒有安裝卸料槽或系統(tǒng)此時處在二級中斷發(fā)生的時間內(nèi)，控制系統(tǒng)將執(zhí)行二級中斷程序：關閉制粒機顆粒機主電機以外的所有設備，讓制粒機顆粒機環(huán)�？辙D(zhuǎn)，使制粒機顆粒機主電機負荷快速下降到空載負荷，以解決堵機問題，并且設置二級中斷恢復程序標志后返回，以便下一個程序流程執(zhí)行相應的二級中斷恢復程序，使制粒機顆粒機恢復到正常生產(chǎn)狀態(tài)。值得說明的是，有時控制系統(tǒng)執(zhí)行一級中斷處理程序及其中斷恢復程序，依然沒有解決堵機問題，將再執(zhí)行二級中斷處理程序，清除一級中斷恢復程序標志且設置二級中斷恢復程序標志后返回，在下一個程序流程將執(zhí)行二級中斷恢復程序，這屬于一級中斷恢復程序算法范疇，一、二級中斷恢復程序算法在此就不再闡述了。
    二級中斷處理程序分級處理了制粒機顆粒機潛在的堵機問題，為制粒機顆粒機堵機情況提供了實時的、最優(yōu)化的解決方案，保證了制粒機顆粒機可以長時間在設定的理想狀態(tài)下工作。
3、結束語
    本文介紹了木屑制粒機自動控制系統(tǒng)的組成與控制原理，以及主要控制程序算法，但由于制粒生產(chǎn)工藝本身比較復雜，在制粒機顆粒機控制過程中，需要調(diào)整的變量繁多，而且調(diào)節(jié)的喂料量、蒸汽添加量與其反饋信息（制粒機顆粒機主電機電流、調(diào)質(zhì)溫度）不是同步發(fā)生變化，不同的制粒系統(tǒng)有著不同的滯后時間，因此如何設計應用前景更廣泛的制粒機顆粒機自動控制系統(tǒng)和更合理、更優(yōu)化的控制程序，還有待于我們在實際生產(chǎn)過程中作進一步的研究探索。