塑料薄膜双向拉伸机组纵向拉伸机控制装置的研制毕业论文.docx

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1、塑料薄膜双向拉伸机组纵向拉伸机控制装置的研制毕业论文1 .课题背景2 .双向塑料薄膜双向拉伸机组工作方式简介.2.1 双向拉伸薄膜生产线的工艺流程2.2 平面双向拉伸聚丙烯薄膜的生产设备.2.2. 12.2.22.2.32.2.42.2.52.2.6干燥挤出机挤出机机头冷却装置.纵向拉伸机2. 2. 7横向拉伸机2. 2. 8废料回收2.3双相拉伸塑料薄膜生产线拉伸方法2. 4交流变频调速1.1.1 1交流调速系统的发展1.1.2 变频调速的现实意义1.1.3 变频器的结构和工作原理2.5变频调速的基本控制方式2. 5. 2转差频率控制2 5 3 PWM 加* 由I;卜2.6 PROF I B

2、US工业总线10 1 13 .纵拉部分设计及实现3.1 纵拉部分工作原理3.2 PLC控制接线图133.3 纵拉机设备选择153. 4导线选择163. 5平面双向拉伸聚薄膜生产线纵拉部分电气原理图设计及实现173.6 PLC控制系统设计173. 6. 1 PLC控制系统设计的原则173. 6.2选用PLC的依据173. 6.3 PLC控制系统的设计步躲183. 7软件设计193.8 PLC 编程软件 STEP7193.9代表机架的组态表203. 10组态的步骤213. 11站窗口的布局223. 12 PLC 程序234.上位机监控系统244. 1硬件配置244. 2软件配置244. 3主要特点

3、245. 4人机对话界面概述26265 .总结282930参考文献附录一桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸第5页共37页1 .课题背景本章主要讲述BOPP薄膜生产线的国内外现状、本课题的主要内容和课题的来源双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜具有质轻、透明、无毒、防潮、透气性低、机械强度高等优点，广泛用于食品、医药、日用轻工、香烟等产品的包装，并大量用作复合膜的基材。自1957年聚丙烯（PP）树脂工业化生产后，世界各公司竞相开发BOPP薄膜，1958年意大利Montecatini公司首创BOPP薄膜生产技术，1959年和1962年欧美及日本相继开始生产，目前全世界BOPP薄膜年生产能力已达28

4、2万吨，年产量超过155万吨，而且产量每年还在以15%左右的速率递增。近30年以来，随着高分子树脂及塑料成型技术的飞跃发展，双向拉伸塑料薄膜已成为国民经济和人民生活不可或缺的一种材料。目前，我国已经引进和自主研发了近百余条薄膜生产线，拥有近50万吨的生产能力，可以生产多种质量高，性能好的双向拉伸塑料薄膜。BOPP薄膜从1962年以后，其年增长率保持在12%15虬1996年，全世界BOPP薄膜的产量超过300万吨。其中已中国、日本的远东地区增长最快。表1中国、日本的远东地区薄膜产量比较地区产量/万吨所占比例%地区产量/万吨所占比例外远东80.240.2非洲21欧洲61.7531中近东1. 10.

5、 55美洲53. 4327.3目前，BOPP薄膜的厚度最薄为2um,最厚为60um。最大幅宽超过10m,最高生产速率已高达350m/min。最常用的电容器绝缘材料的厚度有以下儿种：2、4、5、6、7、8、9、10、12、15umo包装用的BOPP薄膜的厚度为16飞Oum。从国产的BOPP薄膜生产量上来看，目前国产的薄膜不但可以满足国内的需要，而且还可以部分出口。从质量上来看，国产薄膜的质量已经达到国外同类产品的水平。从国产的BOPP薄膜品种来看，主要用于包装、X光片、电气绝缘、电容器等领域。除了磁盘芯片、高级磁带带基以及少数特殊薄膜任需要进口外，绝大多数的产品都可以生产。我国的BOPP薄膜生产

6、线是在19721973年间，由桂林电器科学研究所、嘉兴绝缘材料厂、晨光化工研究所开始试制的。90年代以后，国内BOPP薄膜发展更快，到1997年底,我国共引进63条BOPP生产线，总生产能力达到32万吨。随着人民经济的不断发展，国民生活程度日益进步，国内对BOPP薄膜的需求量也将不断增加。2000年，我国BOPP薄膜的需求量为49. 1-51. 7万吨,其中印刷复合用光膜需求量为2930万吨，胶粘带和PVDC涂布用基膜5-5. 5万吨，珠光膜4. 55万吨,烟膜77.5万吨，电工膜1.1L2万吨，镀铝膜1.5万吨，其它专用膜1万吨。2005年国内对BOPP薄膜的需求量进一步进步到64. 9-6

7、8. 7万吨，其中印刷复合用光膜3840万吨，胶粘带和PVDC涂布用基膜7万吨，珠光膜6. 57万吨，烟膜88. 5万吨，电工膜L 41.5万吨，镀铝膜22. 5万吨，其它专用膜22. 2万吨。随着我国国民经济的高速发展，社会需求的增长刺激了 BOPP薄膜的迅速发展，国内许多企业相继从国外引进BOPP薄膜生产线，以满足市场需求。1998年底，全国共有BOPP薄膜生产线80条，年生产能力超过45万吨，发展速度相当快，其中1995年1996年间就新增生产能力16万吨，使当时我国BOPP薄膜的生产能力猛增1倍。BOPP薄膜工业的迅速发展，对包装、电子电器、石油化工等行业的发展起到了积极的促进作用。目

8、前，塑料薄膜已广泛用于工业、农业、国防及日常生活中，它已成为各个领域中不可缺少的一种材料当然，由于塑料的原材料不同，产品的用途也不相同，产品的质量要求不同，其生产的方法也各不相同。归纳一下主要有以下几种方法：生产方法流延法平膜拉伸法V压延法管膜法溶液流延法熔融流延法单向拉伸法平面双向拉仰法平面扩展拉伸法吹塑法真空溅射法目前，使用最多的是用管膜法生产农用薄膜、地膜及通用的包装材料；用平面双向拉伸法生产质量高的性能好的包装、磁带、电工、胶片等薄膜；用挤出铸膜法或单向拉伸法生产人造革、农膜、地膜、包装材料等。本课题的题目是桂林电器科学研究所提出的。本课题的生产线采用平面双向拉伸法。本课题的内容就是在

9、了解薄膜生产线的整个工艺流程后，对薄膜生产线纵拉部分电气系统设计，主要包括电气部分原理图的绘制，PLC硬件组态，PLC程序的编写，以及上位机WINCC监控软件的编写。在设计中采用西门子PLC和西门子变频器实现控制，电机调速主要采用有速度传感器的矢量控制。结合薄膜生产工艺的特点，本课题温度控制方案采用断续PID调温原理，即在一个采样周期中，热电阻输出的温度信号直接送入到闭环控制模块SM355,在SM355中将读取的温度值进行PID运算，将其转变为温度的数字值并顺序存入数据块中。PID程序的循环运行是通过0B35的定时中断来实现的。2.双向塑料薄膜双向拉伸机组工作方式简介本章主要讲述POPP薄膜生

10、产线的工艺流程，介绍薄膜生产线的生产过程，简述电动机的变频调速控制方式，以及对PROF I BUS工业总线的概述。2.1 双向拉伸薄膜生产线的工艺流程图1双向拉伸薄膜生产线的工艺流程双向拉伸聚丙烯薄膜生产线主要由挤出机、铸片机控制、纵拉机控制、横拉机控制、牵引机控制、收卷机控制组成。2. 2平面双向拉伸聚丙烯薄膜的生产设备大多数的双向拉伸聚丙烯薄膜是采用通用的挤出、逐次双向拉伸法制成的。即原料经过干燥-挤出-铸片-纵向拉伸、热处理-收卷等生产过程。2.2. 1干燥聚丙烯树脂水降解性不如聚酰胺、聚酯类敏感，干燥设备比较简单。一般使用一台立式或卧式气流干燥器。2.2.2挤出机在BOPP生产线中，粉

11、碎的回收料是可以掺入新料中使用的。然而，粉碎回收料的密度与新料有很大的区别，完全靠自重加料是不行的。此时，挤出机的下料口就需要使用螺旋强制加料器。为了提高挤出机的下料能力，挤出机的加料段使用开槽机筒。生产BOPP薄膜的挤出机一般都使用单螺杆挤出机。为了能够一机多用，可以生产多种薄膜，大多数的BOPP薄膜生产厂都使用三台挤出机。BOPP薄膜挤出机在满足挤出量的同时 还必须满足挤出的熔体挤出量均匀，温度湿度，塑化均匀，具有低温混炼的特点和排除气泡的能力。为了保证挤出质量又有很大的挤出量，目前主要从增大螺杆直径入手。生产BOPP薄膜的挤出机螺杆结构，已经由单一的分离型螺杆或单一的屏障螺杆、销钉螺杆向

12、这些形式组合螺杆发展。挤出机的形式根据生产能力进行选择。当挤出量在小于lOOOkg/h Hl,采用挤出机-计量泵的形式较好；当挤出量大于1000kg/h时，使用两台挤出机串联的形式较好。2 . 2.3过滤器在BOPP生产线上，粗过滤一般是使用6080uni的不锈钢网，精过滤器已柱式过滤器为主，每个滤芯都有一套组合不锈钢网。3 .2.4挤出机机头BOPP薄膜生产线所使用的机头大多是T型渐缩支管式衣架机头。对于共挤机头，一般使用熔融物料在机头内汇合的形式。4 .2.5冷却装置BOPP薄膜生产线常用的冷却装置有两种结构。一种是组合式多个冷却转鼓；一种是一个大直径的冷却转鼓和冷却水槽的组合装置。5 .

13、2.6纵向拉伸机在生产共挤出热封型薄膜时，由于面层聚丙烯共聚物的熔点较低，这种片材预热后,表层材料容易粘附在预热辑筒的辑面，要喷涂聚四氟乙烯，防止共聚物粘辑。BOPP薄膜一般选用小间隙单点拉伸法，在高速生产条件下则选用小间隙两点拉伸法，生产时不需要其他的辅助加热装置。在纵向拉伸机的预热、拉伸、定型幅上都装有压辐，在它的进出口都要装张力调节辑，控制两端片材的张紧程度。6 . 2. 7横向拉伸机BOPP薄膜拉幅机没有预热段，拉伸段、定型段、冷却段。由于BOPP薄膜横向拉伸温度与定型温度相差不大。因此，BOPP横向拉伸机就不设缓冲段。各段的加热温度均不高于190摄氏度。7 . 2. 8废料回收BOP

14、P薄膜在线废边经过粉碎，直接送到挤出机的加料斗，然后与新料混合，加入主挤出机。其余废料粉碎后送往回收挤出造粒机或团粒机造成粒料。2. 3双相拉伸塑料薄膜生产线拉伸方法双相拉伸塑料薄膜简称BOPF。这种薄膜可以采用管膜拉伸法生产，也可以使用平面双向拉伸法生产。管膜法是在吹塑泡管的同时，将薄膜进行纵横双向拉伸；平面拉伸法则是将高分子聚合物的熔体或溶液首先通过狭长机头制成片材或厚膜，然后在专用的拉伸机内，在一定的温度下和设定的速度下，同时或分步在垂直的两个方向上进行拉伸，并经过适当的冷却和热处理或特殊的加工制成的薄膜。用熔融铸片的方法制得的片材，无论是物理性能还是机械性能都不能充分发挥材料应有的性能，往往都要进行拉伸取向处理。材料片材的拉伸取向，分为单向拉伸与双向拉伸两大类。在实际中多采用双向拉伸。平面双向拉伸的方法种类又有很多，主要是逐次拉伸法也叫二次拉伸法和同时双向拉伸法也叫一次拉伸法。逐次拉伸法又包括纵向拉伸和横向拉伸。逐次拉伸法的纵向拉伸（简称MDO）。纵向拉伸是将挤出的厚片，经过多个精度金属辐筒进行加热，并在一定的速度梯度下，将片材纵向拉长，使聚合物分子进行纵向