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熔喷模头温度及压力控制系统设计

摘要：熔喷模头是熔喷布的主要生产设备，由于生产工艺的特殊性，对温度和压力的要

求比拟严格。为了保证熔喷模头的稳定可靠运行，文章介绍了模头工作原理，设计了一套基

于可编程控制器PLC的熔喷模头温度和压力控制系统，以PLC为控制中心构建系统硬件结构，

并增加了触摸屏设计。该系统能够实现对模头温度和压力的精确控制，保证整个生产环节的

可靠运行。

关键词：熔喷模头；可编程控制器；控制

引言

在企业生产中，采用熔喷法生成的PP〔聚丙烯〕熔喷布是各类防护措施的关键原料，

随着国家的大力投入，尽管产量已经翻了几番，但在全国数以亿计的人民需求面前，供给能

力仍显得捉襟见肘。PP熔喷布是以聚丙烯为原料，采用熔喷模头借助高速热气流的喷吹下

形成超细纤维，并在气流作用下自身黏合形成的非纺织材料。由于工艺的特殊性，生产过程

中对温度和压力的要求比拟严格。为了保证熔喷模头的稳定可靠运行，设计了一套基于可编

程控制器PLC的熔喷模头温度和压力控制系统，以PLC为控制中心构建系统硬件结构，并增

加了触摸屏设计。本文的研究成果可以为生产优质熔喷布提供依据，对预防呼吸传染性疾病

具有非常重要的意义【1】。

1熔喷模头工作机理分析

螺杆挤出机在生产环节中，通过加热升高到指定温度，PP聚丙烯颗粒被高温融化成液

态。溶体经过计量泵定量及加压后流入熔喷模头内，随后从模头微孔压出，借助高速热气流

的喷吹下形成超细纤维。在整个环节中，测定熔体压力的传感器安装在连接模头的法兰处，

把采集的数据传给PLC，PLC通过加装的扩展模块实现模拟量的输出，以4～20mA电流来控

制变频器，到达调节计量泵电机转速的目的，从而调节内部溶体的压力。温度传感器安装在

熔喷模头上，把采集到的温度数据传给PLC，由PLC处理后输出，从而实现模头温度的闭环

自动反应控制【2】。

2控制系统总体设计

2.1控制系统硬件结构设计

熔喷模头温度和压力控制系统的构建是至关重要的，控制系统中硬件结构设计是否合理

对后期软件的编写具有很大的影响。根据设计要求，图1为该系统硬件结构图。该控制系统

主要以西门子S7-300PLC为核心，将其作为下位机控制，主要实现温度和压力数据的采集以

及各类外部设备的控制。本系统中上位机采用的是一体化触摸屏控制，型号为BT1936CX。

通过RS485/RS232数据线实现下位机和上位机之间的交流【3】。本文设计控制系统工作时，

首先PLC通过温度和压力传感器采集到相应的数据，内部处理器对数据进行处理，将处理的

数据反馈到触摸屏上显示。随后PLC比照设置的控制参数，检查数据是否在范围内，如果超

出或者低于指定的数值，采用PID算法计算出控制量，PLC输出控制外部的变频器、加热器

及其他辅助设备，将温度和压力的数值调整到允许范围内，这样就可以对整个熔喷模头温度

和压力数据的变化进行实时监控【4】。

2.2系统硬件的选取

1〕西门子PLC。本文使用西门子公司生产的S7-300PLC作为控制设备。2〕温度传感器。

本系统采用K型压簧式热电偶，其输出电流为4～20mA，测量温度范围在0～800℃，满足使

用要求。3〕压力传感器。本系统采用MIK-P300G压力传感器，其输出电流为4～20mA，测

量温度范围在-20～300℃，压力范围在0～1MPa满足使用要求。4〕触摸屏。本文采用BT1936CX

一体化触摸屏，与下位机PLC实现通信，可实现熔喷模头内部参数设置、数据的曲线展示以

及故障信息的体现，能够实时显示熔喷模头的各类运行情况。

3控制流程图设计

控制流程图是整个控制系统的核心元素，按照实际的生产流程，本文通过PLC梯形图程

序来实现控制系统中各类数字和模拟量的输入输出，图2为其设计的程序流程图。

4结语

随着人们生活质量的不断提高，有效的预防伎俩已成为人们关注的焦点，所以提高熔喷

布质量是有意义的。然而对模头温度和内部压力控制的好坏决定了产品的质量，因此设计温

度和压力控制系统是具有经济意义的。本文以熔喷模头为研究对象，结合PLC、触摸屏等对

温度和压力控制系统进行了设计研究，主要包括PLC软件设计、硬件的选取。本研究还存在

一定的缺陷，下一步需要在实际应用中来检验，进一步完善该控制系统。

参考文献

【1】张永胜.塑料挤出机温度的含糊PID控制.合