【正文】 ......30桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 0 頁(yè) 共 37 頁(yè) 本章主要講述 BOPP 薄膜生產(chǎn)線的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀、本課題的主要內(nèi)容和課題的來(lái)源雙向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜具有質(zhì)輕、透明、無(wú)毒、防潮、透氣性低、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于食品、醫(yī)藥、日用輕工、香煙等產(chǎn)品的包裝，并大量用作復(fù)合膜的基材。自 1957年聚丙烯（PP）樹(shù)脂工業(yè)化生產(chǎn)后，世界各公司競(jìng)相開(kāi)發(fā) BOPP薄膜，1958 年意大利 Montecatini公司首創(chuàng) BOPP薄膜生產(chǎn)技術(shù)，1959 年和 1962年歐美及日本相繼開(kāi)始生產(chǎn)，目前全世界 BOPP薄膜年生產(chǎn)能力已達(dá) 282萬(wàn)噸，年產(chǎn)量超過(guò)155萬(wàn)噸，而且產(chǎn)量每年還在以 15％左右的速率遞增。目前，我國(guó)已經(jīng)引進(jìn)和自主研發(fā)了近百余條薄膜生產(chǎn)線，擁有近 50萬(wàn)噸的生產(chǎn)能力，可以生產(chǎn)多種質(zhì)量高，性能好的雙向拉伸塑料薄膜。1996 年，全世界 BOPP薄膜的產(chǎn)量超過(guò) 300萬(wàn)噸。 表 1 中國(guó)、日本的遠(yuǎn)東地區(qū)薄膜產(chǎn)量比較 地區(qū) 產(chǎn)量/萬(wàn)噸 所占比例% 地區(qū) 產(chǎn)量/萬(wàn)噸 所占比例%遠(yuǎn)東 非洲 2 1歐洲 31 中近東 美洲 目前，BOPP 薄膜的厚度最薄為 2um,最厚為 60um。最常用的電容器絕緣材料的厚度有以下幾種：115um。從國(guó)產(chǎn)的 BOPP薄膜生產(chǎn)量上來(lái)看，目前國(guó)產(chǎn)的薄膜不但可以滿足國(guó)內(nèi)的需要，而且還可以部分出口。從國(guó)產(chǎn)的 BOPP薄膜品種來(lái)看，主要用于包裝、X 光片、電氣絕緣、電容器等領(lǐng)域。我國(guó)的 BOPP薄膜生產(chǎn)線是在 1972~1973年間，由桂林電器科學(xué)研究所、嘉興絕緣材料廠、晨光化工研究所開(kāi)始試制的。隨著人民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國(guó)民生活程度日益進(jìn)步，國(guó)內(nèi)對(duì) BOPP薄膜的需求量也將不斷增加。2022 年國(guó)內(nèi)對(duì) BOPP薄膜的需求量進(jìn)一步進(jìn)步到 ～ 萬(wàn)噸，其中印刷復(fù)合用光膜 38～40 萬(wàn)噸，膠粘帶和 PVDC涂布用基膜 7萬(wàn)噸，珠光膜 ～7 萬(wàn)噸，煙膜8～ 萬(wàn)噸，電工膜 ～ 萬(wàn)噸，鍍鋁膜 2～ 萬(wàn)噸，其它專用膜 2～ 萬(wàn)噸。1998 年底，全國(guó)共有BOPP薄膜生產(chǎn)線 80條，年生產(chǎn)能力超過(guò) 45萬(wàn)噸，發(fā)展速度相當(dāng)快，其中 1995年～1996 年間就新增生產(chǎn)能力 16萬(wàn)噸，使當(dāng)時(shí)我國(guó) BOPP薄膜的生產(chǎn)能力猛增 1倍。目前，塑料薄膜已廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防及日常生活中，它已成為各個(gè)領(lǐng)域中不可缺少的一種材料。歸納一下主要有以下幾種方法：生產(chǎn)方法流延法壓延法平膜拉伸法管膜法真空濺射法溶液流延法熔融流延法單向拉伸法平面雙向拉伸法平面擴(kuò)展拉伸法吹塑法目前，使用最多的是用管膜法生產(chǎn)農(nóng)用薄膜、地膜及通用的包裝材料；用平面雙向拉伸法生產(chǎn)質(zhì)量高的性能好的包裝、磁帶、電工、膠片等薄膜；用擠出鑄膜法或單向拉伸法生產(chǎn)人造革、農(nóng)膜、地膜、包裝材料等。本課題的生產(chǎn)線采用平面雙向拉伸法。在設(shè)計(jì)中采用西門(mén)子 PLC和西門(mén)子變頻器實(shí)現(xiàn)控制，電機(jī)調(diào)速主要采用有速度傳感器的矢量控制。PID 程序的循環(huán)運(yùn)行是通過(guò) OB35的定時(shí)中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 雙向拉伸薄膜生產(chǎn)線的工藝流程圖 1雙向拉伸薄膜生產(chǎn)線的工藝流程雙向拉伸聚丙烯薄膜生產(chǎn)線主要由擠出機(jī)、鑄片機(jī)控制、縱拉機(jī)控制、橫拉機(jī)控制、牽引機(jī)控制、收卷機(jī)控制組成。即原料經(jīng)過(guò)干燥擠出鑄片縱向拉伸、熱處理收卷等生產(chǎn)過(guò)程。一般使用一臺(tái)立式或臥式氣流干燥器。然而，粉碎回收料的密度與新料有很大的區(qū)別，完全靠自重加料是不行的。為了提高擠出機(jī)的下料能力，擠出機(jī)的加料段使用開(kāi)槽機(jī)筒。為了能夠一機(jī)多用，可以生產(chǎn)多種薄膜，大多數(shù)的 BOPP薄膜生產(chǎn)廠都使用三臺(tái)擠出機(jī)。為了保證擠出質(zhì)量又有很大的擠出量，目前主要從增大螺桿直徑入手。擠出機(jī)的形式根據(jù)生產(chǎn)能力進(jìn)行選擇。 過(guò)濾器 在 BOPP生產(chǎn)線上，粗過(guò)濾一般是使用 60～80um 的不銹鋼網(wǎng)，精過(guò)濾器已柱式過(guò)濾器為主，每個(gè)濾芯都有一套組合不銹鋼網(wǎng)。對(duì)于共擠機(jī)頭，一般使用熔融物料在機(jī)頭內(nèi)匯合的形式。一種是組合式多個(gè)冷卻轉(zhuǎn)鼓；一種是一個(gè)大直徑的冷卻轉(zhuǎn)鼓和冷卻水槽的組合裝置。BOPP薄膜一般選用小間隙單點(diǎn)拉伸法，在高速生產(chǎn)條件下則選用小間隙兩點(diǎn)拉伸法，生產(chǎn)時(shí)不需要其他的輔助加熱裝置。 橫向拉伸機(jī) BOPP薄膜拉幅機(jī)沒(méi)有預(yù)熱段，拉伸段、定型段、冷卻段。因此，BOPP 橫向拉伸機(jī)就不設(shè)緩沖段。 廢料回收 BOPP薄膜在線廢邊經(jīng)過(guò)粉碎，直接送到擠出機(jī)的加料斗，然后與新料混合，加入主擠出機(jī)。 雙相拉伸塑料薄膜生產(chǎn)線拉伸方法雙相拉伸塑料薄膜簡(jiǎn)稱 BOPF。管膜法是在吹塑泡管的同時(shí)，將薄膜進(jìn)行縱橫雙向拉伸；平面拉伸法則是將高分子聚合物的熔體或溶液首先通過(guò)狹長(zhǎng)機(jī)頭制成片材或厚膜，然后在專用的拉伸機(jī)內(nèi)，在一定的溫度下和設(shè)定的速度下，同時(shí)或分步在垂直的兩個(gè)方向上進(jìn)行拉伸，并經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)睦鋮s和熱處理或特殊的加工制成的薄膜。材料片材的拉伸取向，分為單向拉伸與雙向拉伸兩大類。平面雙向拉伸的方法種類又有很多，主要是逐次拉伸法也叫二次拉伸法和同時(shí)雙向拉伸法也叫一次拉伸法。逐次拉伸法的縱向拉伸（簡(jiǎn)稱 MDO）?？v向拉伸可以分為大間隙單點(diǎn)拉伸，兩點(diǎn)拉伸和小間隙單點(diǎn)、兩點(diǎn)、多點(diǎn)拉伸三種類型?？v向拉伸機(jī)主要是由多個(gè)加熱、冷卻滾筒，滾筒的傳動(dòng)系統(tǒng)，穿片裝置，張力，溫度，速度等控制裝置組成的。用水進(jìn)行加熱的優(yōu)點(diǎn)在于：軟水容易得，成本低，安全，檢修方便，清潔。其缺點(diǎn)是當(dāng)縱向拉伸溫度需要高于 100攝氏度時(shí)，循環(huán)水必須使用加壓水，水壓高達(dá) ，此時(shí)，加熱系統(tǒng)就要改進(jìn)，滾筒要采取密封損耗大。循環(huán)泵的壓力不需要很高，循環(huán)系統(tǒng)得到簡(jiǎn)化，但油的泄露會(huì)污染環(huán)境和設(shè)備，而且使用時(shí)也要注意安桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 5 頁(yè) 共 37 頁(yè)全，特別是要注意防火。 交流變頻調(diào)速 交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展在現(xiàn)代工業(yè)和經(jīng)濟(jì)生活中，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)作為高新技術(shù)、節(jié)能技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。在巨大電能轉(zhuǎn)換的功率部分要解決高電壓、大電流的技術(shù)問(wèn)題及新型電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)問(wèn)題，而在信息的收集、變換和傳輸?shù)目刂撇糠?，則主要解決控制的硬件、軟件問(wèn)題。（2）開(kāi)發(fā)清潔電能的交流器隨著變頻技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題的重視，不斷減少變頻器對(duì)環(huán)境的影響已經(jīng)是大勢(shì)所趨。（3）結(jié)構(gòu)小型化緊湊型的變頻系統(tǒng)要求功率和控制原件具有高的集成度。（4）高集成化提高集成電路技術(shù)機(jī)采用表面貼片技術(shù)，使裝置的容量體積比得到進(jìn)一步的提高。（2）能夠大大減少小生產(chǎn)機(jī)械的體積和質(zhì)量，減少金屬耗用量。變頻調(diào)速技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和日常生活中占有十分重要的地位，變頻調(diào)速技術(shù)使頻率變?yōu)榭沙浞掷玫馁Y源。 變頻器的結(jié)構(gòu)和工作原理桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 6 頁(yè) 共 37 頁(yè)圖 3變頻器的基本構(gòu)成一般的三相變頻器的整流電路由三相全波整流橋構(gòu)成。整流電路按其控制方式可以是直流電壓源也可以是直流電流源。逆變電路是變頻器最主要的部分之一，它的主要作用是在控制電路的控制下將平滑電路輸出的直流電源轉(zhuǎn)換為頻率和電壓都任意可調(diào)的交流電源。變頻器的控制電路包括主控制電路，信號(hào)檢測(cè)電路，門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路，外部接口電路和保護(hù)電路等幾個(gè)部分組成，也是變頻器的核心部分之一。控制電路的主要作用是將檢測(cè)電路得到的各種信號(hào)送至運(yùn)算電路，使運(yùn)算電路能夠根據(jù)需要為變頻器提供必要的門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并對(duì)變頻器和異步電動(dòng)機(jī)提供必要的保護(hù)。變頻器按主電路工作形式可以分為電壓型和電流型。整流回路和直流中間回路起直流電壓源的作用。在電流型變頻器中，整流回路給出直流電流，并通過(guò)中間回路的電抗器將電流進(jìn)行平滑后輸出。 變頻調(diào)速的基本控制方式 V/F 控制方式磁通是定子和轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)合成產(chǎn)生的，在變頻調(diào)速過(guò)程中，保持磁通恒定是非常重要的。當(dāng)定子頻率 f1調(diào)節(jié)時(shí)，必須按恒定的電動(dòng)勢(shì)頻率比的控制方式同時(shí)調(diào)節(jié) Eg，即Eg/ f1=常數(shù)圖 4異步電動(dòng)機(jī)等效電路當(dāng)電動(dòng)勢(shì) Eg較高時(shí)，定子繞組阻抗壓降可以忽略不計(jì)，使定子相電壓 U1與電動(dòng)勢(shì) Eg相平衡，即U1≈Eg （）既有Eg/ f1 = U1/ f1 = 常數(shù) （）在頻率 f1 較高時(shí)，只要保持電壓 U1與頻率 f1同步變化，就可以近似代替反電動(dòng)勢(shì) Eg與頻率 f1 同步變化，從而確保在調(diào)速過(guò)程中，主磁通 Φm 和電磁力矩不變。 轉(zhuǎn)差頻率控制 由圖 4可得定義轉(zhuǎn)差頻率 fs為 fs=sf輸出轉(zhuǎn)矩可得（）222(/)()EIRsfl???桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 8 頁(yè) 共 37 頁(yè)當(dāng)轉(zhuǎn)差頻率 fs較小時(shí)，如果 E/f=常數(shù)，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩就基本上與轉(zhuǎn)差 fs成正比。 PWM 控制PWM控制是脈沖寬度控制的簡(jiǎn)稱。在這種控制方式中，以較高頻率對(duì)你便變了的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件進(jìn)行開(kāi)閉，并通過(guò)改變輸出脈沖的寬度來(lái)達(dá)到控制電壓或電流的目的。圖示為采用矩形波圖 5 PWM電動(dòng)機(jī)控制電路的 PWM控制方式。 基于轉(zhuǎn)差頻率控制的的矢量控制矢量控制的基本原則是通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)定子電流的幅值和相位，來(lái)分別對(duì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩電流特性的目的。基本控制思想是分別對(duì)作為基本控制量的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行檢測(cè)，并通過(guò)控制（）2224()smpEfrTfrL????桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 9 頁(yè) 共 37 頁(yè)電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓的頻率使勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流的指令值和檢測(cè)值達(dá)到一致，從而實(shí)現(xiàn)矢量控制。PROFIBUS 通訊的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，傳輸速度很高且穩(wěn)定，非常適合 PLC與現(xiàn)場(chǎng)分散的 I/O設(shè)備之間的通信。PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線按“主/從令牌通信”訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)，只有主動(dòng)節(jié)點(diǎn)才有接受訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)利，通過(guò)從一個(gè)主站將令牌傳輸?shù)较乱粋€(gè)主站來(lái)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)。DP的通信速度為 —12Mbit/s,通常默認(rèn)的設(shè)置為 ,通信數(shù)據(jù)包為 244B。其符合分別為 RxD/TxDP和RxD/TxDN,接頭并帶有終端電阻。通信方式PROFIBUS通信方式有多種，如 FMS，F(xiàn)DL，DP 和與 PA的通信等。通過(guò)建立 FMS連接，可以讀寫(xiě)和廣播發(fā)送 FMS變量，主要用于連接 S5系列和非西門(mén)子的支持 FMS協(xié)議的控制器。FDL 屬于ＯＳＩ參考模型和第二層即數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議，故可以和支持第二層協(xié)議的設(shè)備通信，也可以實(shí)現(xiàn)ＤＰ主站間的通信。典型的 DP配置是單主站結(jié)構(gòu)。由于 PROFIBUSDP只使用ISO模型中的第一層和第二層以及用戶接口層，第三層到第七層都未使用，故可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚傩?。利?STEP7 完成 PLC 的硬件組態(tài)，軟件設(shè)計(jì)。各部分電機(jī)由變頻器驅(qū)動(dòng)，個(gè)變頻器以及上位機(jī)之間采用 PROFIBUS工業(yè)總線相連接，當(dāng)上位機(jī)發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)給各個(gè)變頻器，各個(gè)變頻器按照所驅(qū)動(dòng)的電機(jī)參數(shù)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)?？v拉慢拉伸調(diào)速系統(tǒng)中還要安裝制動(dòng)單元，防止縱拉快傳動(dòng)電機(jī)速度過(guò)高時(shí)，使慢傳動(dòng)電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，各個(gè)變頻器處在等待運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)上位機(jī)發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)過(guò)來(lái)時(shí)各個(gè)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。薄膜拉伸生產(chǎn)線縱拉部分入口和出口都安裝又張力傳感器，張力傳感器 2對(duì)，顯示薄