[發明專利]BOPP薄膜厚度模糊控制系統

有效

• 申請號: 201710429681.7
• 申請日: 2017-05-28
• 公開（公告）號: CN107175807B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 鄒細勇;夏浩;陳利紅
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: B29C48/92
• 分類號: B29C48/92;B29C48/31;B29L7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種BOPP薄膜厚度模糊控制系統，內部的監測控制單元中有膜厚數據采集模塊、數據處理模塊、控制模塊、模頭調節器和變頻器。數據處理模塊從采集模塊所采集的薄膜厚度信息中提取出標記有模頭螺栓位置的薄膜剖面厚度值集合，基于該數值集合，控制模塊中的第二控制器根據當前螺栓及其左右臨近螺栓位置的厚度偏差，經模糊推理計算出控制量并經模頭調節器對該螺栓進行溫度控制，同時第一控制器通過PID控制調節變頻器轉速?；谀ｎ^唇口開度控制的專家操作經驗，本發明通過模糊控制解決模頭相鄰螺栓之間的解耦，實現了薄膜橫向厚度均勻，同時通過擠出速度的調節使薄膜縱向厚度保持一致。

技術領域

本發明涉及薄膜制造技術領域，具體涉及一種BOPP薄膜厚度模糊控制系統。

背景技術

BOPP薄膜即雙向拉伸聚丙烯薄膜是由雙向拉伸所制得的，它是經過物理、化學和機械等手段特殊成型加工而成的塑料產品。BOPP生產線是一個非線性、時變、大延遲的復雜系統。其工藝流程主要包括：原料熔融、擠出、冷卻成型、縱向拉伸、橫向拉伸、切邊、電暈處理、卷取等。

作為BOPP薄膜產品質量指標的物理機械性能如拉伸強度、斷裂伸長率、濁度、光澤等，因主要決定于材料本身的屬性，所以都易達到要求。而作為再加工性和使用性能的主要控制指標，即薄膜厚度偏差和薄膜平均厚度偏差，則主要決定于薄膜的制造過程。即使制造過程中薄膜厚度控制在在標準允許的偏差范圍內，但經數千層膜收卷累計后，厚度偏差大的位置上就可能形成箍、暴筋或凹溝等不良缺陷，這些缺陷直接影響到用戶的再加工使用，如彩印套色錯位或涂膠不勻起皺等現象，使其降低或失去使用價值，所以BOPP 薄膜生產中最關鍵的質量間題是如何提高和穩定薄膜厚度精度。

薄膜厚度的控制基于紅外線、X射線、β射線等厚度檢測技術。如申請號為2014201577223的中國專利通過X射線掃描獲得薄膜厚度后，分別采用兩個PID調節器來進行薄膜橫向和縱向厚度的控制。申請號為2007201517097 的中國專利也采用了類似的方法，其同時指出，為了得到厚度均勻的薄膜，必須要實現厚度測量值和測量位置精確定位。申請號為2015102638543的中國專利則通過對測得的厚度值與預先設定的厚度值進行對比分析，調節擠出機模頭處的擠出量，來實現擠出復合膜縱向厚度的均勻度調節。

目前BOPP薄膜制造的厚度控制多是基于生產線中的離散控制系統來實現的，往往采用傳統的PID控制方式。但是，經過長期操作實踐發現，一方面由于BOPP在生產過程中的拉伸并非均勻，使得螺栓定位位置與實際位置之間存在誤差；另外一方面，相鄰螺栓之間存在耦合性，調節單個螺栓將引起其他位置厚度的變化，而且，隨著擠出機使用時間的推移，機構本身的微小變動將加重這些問題。因此，傳統的PID控制難以獲得理想的厚度均勻度。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于通過對擠出機模頭唇口開度控制規律的觀察分析，提供一種能利用專家操作經驗的模糊控制系統，將薄膜剖面厚度被控量本身所對應螺栓及其左右臨近螺栓的厚度偏差組合為數組作為輸入量，經模糊推理計算獲得輸出量并經模頭調節器來對螺栓進行溫度控制，以獲得薄膜橫向厚度的均勻，同時對薄膜縱向厚度進行跟蹤和調節。

本發明的技術解決方案是，提供一種以下結構的BOPP薄膜厚度模糊控制系統，其包括擠出單元、冷卻成型單元、拉伸單元、測厚單元、監測控制單元和收卷單元，所述擠出單元包括擠出機和模頭，所述拉伸單元包括縱拉模塊和橫拉模塊，所述測厚單元對薄膜進行厚度檢測，其特征在于：

所述監測控制單元包括膜厚數據采集模塊、數據處理模塊、控制模塊、模頭調節器和變頻器；所述膜厚數據采集模塊采集測厚單元生成的薄膜厚度信息后傳送給數據處理模塊，所述控制模塊接收數據處理模塊輸出的膜厚數據集，由其內部的第二控制器對螺栓計算其所對應位置的厚度偏差及其左右臨近螺栓所對應位置的厚度偏差均值，經模糊推理計算獲得該螺栓所對應的控制量并經模頭調節器對該螺栓進行溫度控制，同時由第一控制器依據所述膜厚數據集跟蹤薄膜剖面平均厚度隨時間的變化，經PID控制計算獲得與擠出機相連的變頻器的控制量，通過變頻器控制擠出機轉速。