饮料瓶喷码系统整体设计

1、计算机控制技术课程设计课题题目：饮料瓶喷码系统整体设计学生姓名： 学号：学院：目录第一章 绪论21.1 课题的设计背景及意义21.1.1 设计背景21.1.2 设计意义21.2 国内技术现状31.2.1 喷码机的分类31.2.2 喷码机的型号、种类和作用31.2.3 国内喷码机现状31.3 设计内容3第二章 系统整体设计52.1 喷码器工作物品简介52.1.1 物品种类52.1.2 产品喷码要求与喷码机要求52.2 系统整体结构及工作原理62.2.1 结构框图62.2.2 工作原理62.2.3 各主要部件作用6第三章 系统硬件设计83.1 上位计算机的选型83.2 控制器选型83.2.1 模拟量输入/输出板卡的选择83.2.2 开关量输入/输出板卡的选择83.2.3 传感器的选择83.3 检测控制电路设计93.3.1 模数转换模块选择93.3.2 喷码机喷嘴工作运行设计10第四章 系统软件设计114.1 软件总体设计114.1.1 软件需求114.1.2 软件基本结构114.2 软件设计整体过程114.2.1 组态王的通讯设置如下图 4-2-1：114.2.2 主程序设计124.2.3

2、 应用程序设计144.3 软件设计的作用14第五章 分析总结15参考文献159第一章 绪论1.1 课题的设计背景及意义1.1.1 设计背景随着现代工业的飞速发展，包装设备自动化程度的提高，产品对其包装与标识的要求越 来越复杂，尤其是食品、饮料、烟酒、药品及化妆品等包装印刷企业需要频繁或高速地将数 字、条形码、图案或文字喷印于外包装或其他物品上，用户需要根据自己的要求随时随地编 辑、设置以及改变喷印的内容，这些印刷上的各种码就成了物品的“身份证”，这就促成了 喷码技术的形成和发展。大多数喷码机焗油以下优点：(1)字迹清晰持久：电脑控制，准确地喷印出所要求的数字、文字。图案和条形码等。(2)自动化程度高：自动实现日期。批次和编号的变更，实现喷印过程的无人操作。(3)应用领域广泛：能与任何生产线匹配。可在塑料、玻璃、纸张、木材、橡胶、金属 等多种材料、不同形体的表面喷印商标，出厂日期、说明、批号等。(4)编程迅速方便：通过电脑或编辑机输入所要求的数字、文字、图案和行数等信息， 修改打印信息，只按数键便可完成。(5)字符大小可调：字体宽度、高度均有合适的范围可调节，也可任意加粗字体。(6)喷印

3、行数可调：喷印行数在 114 行可调，并可任意搭配。(7)喷印速度极快：最快可喷印 1950 字符/秒或 45 米/分。正是因为这些优点，喷码机应用前景十分广泛，并深受各种厂家的喜爱！1.1.2 设计意义饮料瓶喷码机对大多数人可能只有一个大概的概念，却并没有深入的去发现喷码机的存 在意义。大家可能都知道喷码机无非就是在商品上面进行标识的一个设备。不过，正是由于 喷码机让商品具备了标示性，所以能够让企业的产品品牌得到很好的宣传，要知道标识就代 表着一个企业的诚信度，而一个企业的形象好坏，与它的诚信度有很大的关系。中国饮料市场已成为中国食品行业中发展最快的市场之一，在商品经济当中喷码机的作用是不可限量的，通过喷码机制作出来的喷码，消费者能够清楚的了解企业商品的诸多信息， 这样就能够更好地建立消费者对于企业以及商品的忠诚度。相信很多人在购买商品的时候非常重视商品的品牌，而喷码机的存在意义就是在于让大家了解商品的信息，增强消费者对于企业以及商品的信赖度。喷码机通过对商品的外包装进行生产日期、生产厂家等信息进行标识，从而让消费者能够更加放心的去进行购买。这样一方面能够避免消费者买到过期商品的可能

4、，另一方面也可以杜绝假冒伪劣商品浑水摸鱼。可见喷码机对于一个品牌的建立是有多么重要的作用。我国饮料企业成本、区位优势明显，同时也存在技术落后，创新力不足，企业产品单一， 国际贸易能力差等问题。我国人民生活水平的快速发展给饮料企业带来了更加广阔的市场， 饮料企业应该加快技术升级和规模扩展以应对来自外资企业的竞争。饮料瓶计数技术系统是一种较为先进的控制技术，能够解放劳动生产力，提高计数的准确度，加快生产，降低成本。1.2 国内技术现状1.2.1 喷码机的分类一、按照原理分类连续喷墨技术按需喷墨技术：（1）压电式喷墨技术（2）压阀式喷墨技术（3）热发泡式喷墨技术 二、按照应用分类1、小字符喷码机2、大字符喷码机3、高解析喷码机4、激光喷码机5、热转印喷码机1.2.2 喷码机的型号、种类和作用A-300 塑料瓶喷码机可在玻璃瓶上标识喷码，喷码内容一般为生产日期，批次号，中英文等。塑料瓶喷码机进行标识玻璃瓶速度非常快，喷码效果，具有良好的附着力，耐刮性好。KINGLEE 潜利 Q560 小字符喷码机喷码机适用于各种应用场合，配备 RS232、RS485 通讯接口，可喷印可变条形码、二维码等信息。

5、其为功能定制型喷码机，可根据客户需求进 行功能定制。除了这两种喷码机外，还有许多型号的喷码机，它们形态各异，适用于不同场合，有着 不同的优缺点。1.2.3 国内喷码机现状基于国内包装工业的需求，国产喷码机应运而生，在 2005 年以前，国产喷码机企业只有少数几家，但是自从 2006 年起，喷码机企业如雨后春笋般降生，这些小型国产喷码机企业大多以赚钱为目的，研发实力都非常弱，生产的喷码机产品质量上参差不齐，喷码机市场也比较混乱。与国外厂商的技术相比，国内的产品除了具有价格优势外，技术上毫无竞争力， 所以，在喷码机控制技术上，国内还有很长的路要走。1.3 设计内容本设计理解分析饮料瓶喷码系统的组成和发展，通过文献查阅、调查研究等方法，以PC 为控制主要设备，组建成一个控制系统，根据控制被控对象及控制要求的不同，设计一套稳定的控制系统。用于工厂的自动化以及提高社会生产发展力。本论文共分为五章：第一章，介绍饮料瓶喷码系统的应用背景及设计意义，以及分析国内外发展现状。第二章，主要介绍了饮料瓶喷码系统的简单结构、测控要求及系统功能，以及工作元件 的作用。第三章，主要介绍了饮料瓶喷码机系统中的硬件选

6、择，并确定合适的芯片做为本控制系统的主要配件。第四章，主要介绍了饮料瓶喷码系统的软件设计过程，远程 I/0 模块的控制与喷码机的联系。第五章，总结分析本次饮料瓶喷码系统的设计过程及成果。第二章 系统整体设计2.1 喷码器工作物品简介2.1.1 物品种类喷码机只要应用予食品、饮料、农副产品、医药、日化、化妆品、建材等轻工产品；实 用予化工、造纸、冶金、钢铁工业产品喷印标识。2.1.2 产品喷码要求与喷码机要求产品喷码对喷码机的要求特别高，而食品饮料行业与其他行业有很大的不同，由于生产 环境和喷印材质等差异化也给喷码技术的行业出了很大的一个难题，尤其是饮料行业。1、食品饮料喷码机要求在不同对的材质上喷印。饮料的包装材质多种多样，如玻璃瓶、塑料瓶、复膜纸盒、易拉罐、可收缩塑料薄膜等 都是常见的包装。针对不同的材质，要求喷码机供应商能够提供相应的喷墨标码技术或者激 光标码技术解决方案，再加上品种丰富的油墨，可保证在各种材质上高质量标识的要求。2、喷码机的喷印质量。喷码机对产品进行生产日期、批号等内容的标识，获得清晰高品质的标识。喷印质量显 然是生产厂家关心的问题。如果采用喷墨标码技术进行标识，

7、需要有适用于不同要求的一系 列的喷头型号，包括能够获得极高标识质量的小字符喷头。而若采用激光标码技术，则需选 择可进行对比度、清晰度、高度等多种调节，能获得精确高质标识效果的激光机。3、喷码机装瓶线速度快。饮料行业生产量大，尤其是一些啤酒饮料生产厂家拥有多条的高速灌装生产线，最高可 达 36000 瓶/小时的速度，喷码机要能够适应这些高速生产线。4、严峻的生产环境和严格的卫生要求。饮料生产厂家在选择喷码机的时候，必须要考虑严格的卫生条件以及生产流水线的减震性，有的还须考虑喷码机能够与生产设备及环境一起用水冲洗，喷码机的不锈钢构造和保护装置常常很有必要。还有就是耐高潮湿、高粉尘的性能，使喷码机即使在恶劣的生产环境中都能始终保持良好的运转和工作。而根据食品饮料行业的特点，决定了其对标识的特殊要求。 因此，安全可靠的油墨的提供也至关重要。5、瓶颈标码及回收/不回收玻璃瓶标码。饮料生产线的冷却灌装，使得瓶子表面总是附着一层水，玻璃瓶在此环境下喷码，且具有良好的附着力。有的玻璃瓶不需回收使用，油墨在瓶子上的标码须有良好的附着力。有的玻璃瓶需要回收，一旦这种空瓶在回收到厂里后，瓶颈上的油墨必须能清

8、洗干净。经过多年的不懈努力，一种特殊的快干、防刮、抗水凝结的可碱洗油墨被研制出来，在瓶装厂中得到普遍应用，空瓶回收后经标准工业用碱水清洗，则原有标记被全部洗去，可以再一次进行标识。 这种油墨已在许多地区的可乐瓶装厂获得极大的成功。综上所述：喷码机要求使用灵活、效率高、成本低的优点，可提高企业和产品的形象、 促进产品销售、提高工作效率、增加经济效益，因此喷码机在社会应用范围快速地发展，对墨水耗材的安全性和低污染性的要求也提高，尤其是要将条码直接喷印在一些更好物品上，无毒安全。提高条码印刷速度、效益。2.2 系统整体结构及工作原理2.2.1 结构框图本设计流程是工厂中整套流程的简略过程。系统框架结构如图 2-1 所示，主要由传感器、检测电路、喷头、电磁阀、输入装置、输出装置和计算机等部分组成。根据流程可分为两个部分。一部分为实体工作部分，及由传感器、检测电路、喷头、电磁阀组成，主要是感应物品，并进行信号的传递。另一部分为输入装置、输出装置、计算机组成，主要是进行程序的进行，将整个流程变成自动化的过程。2.2.2 工作原理图 2-1 系统框架结构饮料瓶数字喷码控制系统主要由传感器、检测电路、

9、喷头、电磁阀、输入装置、输出装 置和计算机等部分组成。其中传感器可采用电容式接近开关。工作状态如下:当饮料瓶接近传感器时，开关响应，检测电路将输出开关信号，再通过输入装置，给计算机信号。计算机技术控制程序运行，同时发出控制指令，通过输出装置， 控制电磁阀打开。此时饮料瓶正好移动在喷头下方，喷头内部墨水在压力作用下在瓶盖上被喷出所需要的字形。喷完之后电磁阀迅速关闭。2.2.3 各主要部件作用饮料瓶数字喷码控制系统主要由传感器、检测电路、喷头、电磁阀、输入装置、输出装 置和计算机组成1、 传感器传感器是把非电物理量（或化学量，下同）转换成电量的电子元器件或部件。其作用是 把非电物理量转换成电量，以便于后续用电子电路、计算机等处理，相当于电子设备的“感觉器官”，并且电量的数值跟被感知的物理量成一定的函数关系。本流程的传感器用于检测 饮料瓶信号量，并将其转换为非电量。2、 检测电路本设计的检测电路用于补偿某些参数、实现某种控制和处理，对所监控工作环境进行精 确检测是非常必要的，尤其是一些对环境检测精度要求很高的控制系统更是如此。而相对不 完善的电路设计将给系统留下极大的安全隐患，对系统的正常工作产生非常不利的影响。3、 喷头油墨加压后被送至喷嘴，形成了一个月 20m/s 的墨流。喷嘴后有一个压电装置，加上电压，装置会产生位移，这种位移对墨流产生

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