真空包装机控制系统设计开题报告

毕业设计 (论文 )开题报告 题目： 真空包装机控制系统设计 院（系 ） 专 业 班 级 姓 名 学 号 导 师 2016 年 3 月 13 日 开题报告填写要求 1开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一 。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成。 2开题报告内容必须按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）填写并打印（禁止打印在其它纸上后剪贴），完成后应及时交给指导教师审阅。 3开题报告字数应在 1500 字以上，参考文献应不少于 15 篇（不包括辞典、手册，其中外文文献至少 3 篇），文中引用参考文献处应标出文献序号， “参考文献 ”应按附件中参考文献 “注释格式 ”的要求书写。 4 年、月、日的日期一律用阿拉伯数字书写，例： “2005 年 11 月 26 日 ”。 一、 毕业设计（论文） 综述（ 题目背景、研究意义及国内外相关研究 情况） 现代工业生产中，如食品、轻工、医药、化工、电子和国防等生产中，主要包括三大基本环节，即原料处理、中间加工、和产品包装，包装是工业生产中相当重要的环节。包装机械是使产品包装实现机械化、自动化的根本保证，因此包装机械在现代工业生产中起着相当重要的作用。 食品安全是关系国际民生的重大问题，与此息息相关的食品包装的重要性也就毋庸置疑。在满足中国 14 亿人口食用供应的背后，是庞大的食品包装机械市场。目前食品包装机械的研发正朝着高速、多功能化及控制智能化 的方向发展，以适应市场需求。但同时，消费者对食品及其包装要求正在不断提高，真空包装技术在近几十年来取得飞速的发展。 本次设计是对真空包装机控制 系统设计。 真空包装是将食品装入包装袋，抽出袋内的空气，达到预定真空度后，然后封口的工序。真空包装可减少或避免商品氧化变质，抑制食品中微生物的生长繁殖，从而提高食品的贮藏质量 ,延长食品的保质期，因此真空包装机在各种食品生产行业得到广泛的应用。目前国内使用的真空包装机大多采用继电器 电器工作可靠性不高，稳定性差。本题目要求选择新型的合适的控制器及相关外围 器件，设计真空包装机控制系统。要求系统控制准确，操作方便，可靠性高。 真空包装是近年来食品包装方面应用真空技术的一种新形式。主要用于袋装方便食品，特别是干性或半干性的袋装方便食品。袋装方便食品是一种预先配制、烹调再经消毒包装等、直接或间接（经贮藏） /供应市场的能够立即食用或稍加处理就能食用的食品。一般包装采用的是薄膜袋或多层复合薄膜带。产品分为冷藏和不需冷藏（常温贮藏）两种。 应用真空包装的袋装方便食品，在保持食品质量上具有显著效果。对于冷藏的袋装食品，真空和低温能够使食品较大限度减少 绿化变色、变味、营养损失，而且能有效地抑制微生物的繁殖，特别是好气性微生物。对于经过高压杀菌的能够常温存放的袋装食品，由于包装袋内含气量极微，包装袋与食品形成紧贴接触，杀菌时，热传导效率比较高，达到杀菌效果所需的时间减少。并且由于袋内空气稀薄，杀菌时对袋内空气受热膨胀产生的内压上升所造成鼓袋或破袋的现象具有抑制效果。对提高食品质量、产量都能取得良好的效果。 包装工业作为一门新兴工业，具有明显的时代特征。它既是配置工业，也是当今的主导产业之一。在日益发展的市场经济中，包装工业对其 他工业的发展起到了推动作用。主要表现在相关工业的发展方面：从所用包装材料看，它推动了造纸工业、塑料工业、冶金工业和化学工业等部门的发展；从包装技术方面看，它对机械工业、电子工业、印刷工业、新材料工业以及装潢设计等方面提出了更高的要求；从消费领域看，对食品、饮料、粮食、医药及日用化工品等，起到了重要的促进作用。 随着市场经济的发展和国内的设备制造商在技术水平上的提高，食品真空包装机械必将走向国际化。而我们更是希望能够进一步的优化技术，从而才能提高效率、产品的安全性、经抗性，使生产的产品在利润上能够达到最大化值 。现在不管是食品真空包装机械，还是其他的机械设备，只有做到最好，做到精，才能都在上升，而这样也带动了食品真空机等设备迅速发展起来。 现阶段，我国本土真空包装机械还处于低水平状态，大多数真空包装机械都还存在生产效率低、能耗高、可靠性和稳定性差，产品形态落后等等现象，这也是国内包装机械设备与国际技术的差距。无法与发达国家真空包装机械相比，因此我们更要加大投资力度。现在其实真空包装机械行业在我国的包装市场上还有很大的发展空间，国内的包装机厂家一直在不断的寻找差距，不断的学习新技术，生产出自动化程度高、可靠性好以及 灵活性强，最重要的还要出产速度快、技术含量高等等特点的真空包装机械。 近十年来，国际包装界十分重视提高包装机械及整个包装系统的通用能力和多功能集成能力，为市场开拓日新月异的多样化商品提供及时灵活应变的生产手段。同时基于合理简化包装和优选包装工艺方法的实际需要，不断探索，明显地加快了自身技术革新的步伐。面对大量的市场需求，国内真空包装机械厂家的日益增多，真空包装机械在性能、技术、价格上的竞争也变得愈发的激烈，企业想要获得发展就必须选择正确的发展道路，并向多功能化、控制智能化等方向发展。 国外包装机械工业的发展 趋势为：重点发展食品包装机械；在系统优化设计的基础上，包装单机向高速化方向发展；一方面为满足现代商品包装多样化的需求，发展适应多品种、小批量的通用包装技术及装备；同时又紧跟当代高新技术的发展步伐，不断研究和开发现代的先进包装技术，发展应用高新技术的现代化专用型包装机械。 二、本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施 真空包装可采用的方案主要有三种形式：机械挤压式、插管式、腔室式。 （） 包装带填充结束后，在其两侧用海绵等弹性物 品将袋内的空气排除，然后进行封口的包装方式，称为机械挤压式。这种方法简单，但真空度低，用于真空度不高的场合。 （） 从袋的开口处插入排气管，开启阀门，真空泵进行抽真空，达到预定真空度后进行封口的包装方式称为插管式真空包装。这种结构紧凑，操作方便，速度快，但真空度低。 （） 腔式可分为单室、双室和多室等。除填充物外，整个包装过程均在腔室内进行。包装时，装有包装物品的包装袋放入腔室内，合盖后抽真空，达到预定的真空度后，热封口将袋口封住。这种方法真空度高，操作简单。 由以上三种真空包装方式比较，从可靠性和易操作性方面考虑，选 择第三种方案，即腔室真空包装。 对于腔室真空包装方式，其腔室可分为单室、双室和多室等。考虑到效率和经济性两方面，本设计采用的是双室结构。 1、 真空包装机结构原理及工作流程 上图为通用型真空包装机真空系统示意图。真空工作室为箱式结构，分为封盖和底盘两部分。封盖与水平面可作 38 度的上下开闭。盖口设有密封圈，其顶部设有上热封头和平整机构等部件。底盘底部通过滤网与真空管道相联。 （ 1）了解 真空包装机工艺流程及控制原理，进行系统总体方案设计，并进行论证。 （ 2）进行控制器选择及系统相关硬件选型，设计出系统硬件原理图，用制硬件原理图。（真空度测量范围 0，测量精度 2 托。） （ 3）设计满足控制要求的测量和控制软件并编写程序。 （ 4）真空包装机机机械部分设计，翻译与课题相关的英文技术资料一篇。（参数：包装袋最大长度 750最大宽度 350度 80封盖打开最大角度 38 度。） （ 5）绘制一张 0#图纸并写出机械设计说明书。 把已装袋的包装物放在工作室台板上 工作室封盖闭合 工作室和小气室抽气，平整压板下移 小气室进气，上热封口压下，封口 物品包装完毕 热封头失电，工作室放入大气，上热封头和平整压板复位 封盖开启 控制系统 优 点 缺 点 继电器 采用并行工作方式，无需硬件，不用编程，成本低 连线多且复杂、体积大、功耗大、不易改变功能、触电有限、灵活性和可扩展性受到极大限制、寿命短等等 单片机控制系统 经济实惠，成本相对较低，体积小、结构简单、理论上触电无穷大 抗干扰能力差，故障率高，不易扩展，对环境依赖性强，开发周期长 制系统 抗干扰能力强，故 障率低，易于设备的扩展，开发周期短 成本相对单片机高很多，不能做专用的控制器，自动化程度不及单片机 真空包装机是能够自动抽出包装袋内的空气，达到预先设定好的真空度后完成封口，或者再充入氮气或其他惰性气体，然后完成封口的工序的包装设备。有上述知，传统真空包装机的控制系统采用多个时间继电器组合或数字电路，体积大，且 实践证明，这种由集体管分立元件组成的控制电路，其工作可靠性易受外部因素影响，尤其是强电对弱电部分的干扰较大；而热封电路完全靠变压器短路电流延时加热，无温度控制回路。故将采 用单片机微机控制系统，将单片机应用到真空包装机中，对提高产品的性能和实现智能化都具有重要的意义。 压力传感器 温度传感器 开盖关盖电机 真空泵 放大滤波电路 放大滤波电路 驱动控制电路 驱动控制电路 采样电路 采样电路 放大电路 放大电路 单 片 机 加 热 带指示灯 真 空状 态指 示 灯 抽 气进 行 指 示 灯 封 口 进 行 指 示 灯 键 盘 电 路 显 示 电 路 （ 1） 压力传感器：将压力转换为电信号的传感器，一般由弹性敏感元件和位移敏感元件组成。在此主要负责检测真空度，以防不能到达预定要求。 （ 2） 温度传感器：利用物质各种物理性质随温度变化的规律，把温度转化为电量的传感器，在此主要负责热封口环节，为了防止温度不能达到要求或温度过高。 （ 3） 放大 滤波 电路：将传感器出来的信号进行有源滤波，去除噪声信号，这样可以防止后一级把无用的信号放大，传感器 输出信号为毫伏级的变化量，不能直接用作标准量进行 A/D 处理。 （ 4） A/D 转换电路：将传感器电路输出的模拟信号转换为数字信号。 （ 5） 单片机：将 A/D 转换电路输出的数字信号对单片机进行控制，实现相应功能。 （ 6） 微机控制系统：控制系统是机电一体化的中枢，其主要作用是按编制好的程序完成系统信息采集、加工处理、分析和判断，做出相应的调节和控制决策。 （） 显示接口，键盘接口：对真空度检测的结果进行监测，并且实现人机交互及预期功能 。 三、本课题的重难点 1） 必须熟悉工艺流程和控制原理，确保最佳设计方案。 2）原理图的设计，真空度 以及测量精度的 保证 。 3）设计满足要求的控制测量软件并编写软件流程完成调试。 四、课题的进度安排 周 调研、查阅相关文献 、 资料， 掌握 真空包装机工作 原理 。 周 制定出总体方案，并撰写开题报告 。 周 进行传感器 和电机 选型，然后设计检测系统硬件电路 。 周 用 制原理图 。 周 根据控制原理 ，编写检测软件流程 。 周 结合硬件电路和流程完成软件设计 及 调试 。 周 完成 真空包装机 机械设计 。 周 翻译外文文献，并撰写中期报告 。 周 整理资料，并撰写论文 ， 准备答辩。 五、参考文献 1乔光斌 J2001，（ 3）： 4445. 2许林成 J001,19(1):14. 3张聪 J2001， 20（ 1）：1618 4孙博，翁铁生，张世娴 J2001，（ 3）3840 5王林宽，钱存生，王海平，等 J000，（ 6）： 1113 6李应彪，徐小琳，陶义新 真空充气包装机 J1999，（ 3）： 1617 7王伟 J2002，（ 6）： 6667 8付志泉 C 控制 J1999， 20（ 2）：