第一章 绪论
1.1 课题来源
本课题来源于云南省科学技术厅创新引导与科技型企业培育计划-科研院所技术开发研究专项项目：试卷袋密封签定制印刷及自动贴封工艺集成与应用（2018DC019）。项目由云南省印刷技术研究所、昆明理工大学、云南新华印刷五厂联合组成项目研究组。
根据不完全统计，我国每年大约有 60 多种国家组织的考试，省市级和校级考试更是数不胜数，而每年大约有 3 亿国人参与这些考试。可以看出，考试是对我国人才进行进一步培养的主要选拔方式。
一场标准的考试中，需要印制大量的考试试卷以及配套答题卡。其中，考试试卷的纸卷和答题卡一般由相关招考单位组织专家进行编制。编制后由具有保密资质的印刷单位进行试卷和答题卡的印刷及密封，密封效果如图 1.1。完成印制的试卷会由招考单位联系安保人员进行保密运输，最终运输到各考点的试卷再进行一次试卷袋密封性检测，以保证考试内容的保密性。
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1.2试卷袋印刷和封口国内外发展现状
1.2.1保密印刷所涉及的领域
与其他行业相比，保密印刷是安全需求极高的特殊行业。保密印刷的目标一般为保密试卷、各种发票以及价值较高的图纸等。保密印刷工厂除了要在保密物品的印制中实施严密的安保措施外，还要在在保密印刷出的产品未解密前，进行严格的保密工作，以保证印刷产品的价值。
1.2.2试卷的保密特性
试卷属于高度保密的印刷制品，印制试卷的企业必须在严格保密的独立生产条件中进行印刷。根据试卷的时效性，相关企业必须在较短时间内完成试卷的排版、校对、印刷、包装密封等各个环节，并在规定时间将试卷送至指定区域。试卷的内容和印刷的试卷数量一定要保证极限精准，而试卷封入每个试卷袋的数量也一定要准确。在试卷袋的袋口和中线使用密封签进行密封，密封签上印制考试类型、考试人群和考试时间等信息。
1.2.3印刷企业在试卷印制中采取的保密措施
保密印刷企业的保密措施主要体现在两方面：印刷技术的保密和印刷过程的保密管理。在印刷技术上，整个生产过程采用先进的印刷封装技术，在生产中尽量减少可以直接接触试卷的人员。同时，试卷的生产中使用特种油墨进行印刷，保证试卷无法仿造。在印刷过程的保密管理上，印刷企业在生产中需要保证与外界的完全隔离，包括严格的安检措施，无死角的生产环境监控以及通信信号的屏蔽等。在生产开始到考试结束的过程中，所有参与生产的员工实行入围管理。
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第二章 论文研究的理论基础
2.1 TRIZ 设计理论
2.1.1 TRIZ 理论的来源
TRIZ 一词起源于俄罗斯。在 1946 年，前苏联教育学家阿奇舒勒所领导的研究团队通过对超过 200 万个专利进行分析，总结出了一种技术创新的方式，这种创新方式具有 40 种创新的原则，通过使用 40 种原则的总结，形成了系统的创新理论，这就是 TRIZ 理论[8]。
阿奇舒勒的理论中，任何的产品创新都与生物的生存类似，会经历产生、发展到最终灭亡的过程，而产品的创新过程中也会产生多种物理上或者技术上的矛盾。这些矛盾可以为 TRIZ 的不断完善发展带来无穷的活力。
2.1.2 TRIZ 理论的国内外发展现状
TRIZ 理论主要是从产品的功能需求上着手，通过对已有资源的分析得到解决问题的方案。它不仅可以解决当前的技术问题，还可以对未来的技术发展进行预测，进而侧面提高产品的开发效率。现在 TRIZ 已经形成了一套非常完善的创新系统，TRIZ 理论的具体的创新理论框架如图 2.1 所示。
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2.2 生产过程自动控制
自动控制，即是在没有操纵人员的进行直接操作的基础上，使用特定的控制中心，以控制相关对象（需要运行的各种设备，生产线，生产过程等）的某些运动状态，使其可以按照工作的实际要求运行。自动控制与人工控制相对，是现代控制最重要的研究方向。自动控制是以反馈为中心，利用反馈系统的反馈，对系统进行动态的调整，以使实际输出量达到理想输出量的范围。
支撑自动控制系统的主要数学理论基础为函数方法以及系统理论[10]。通过数学理论的运算分析，自动控制系统的动态稳定性，快速反应性，适应性等与传统控制系统比，都有很大的优势，因此，在现代的科学技术发展的各个领域，自动控制正在占有越来越重要的地位。
自动控制可以将人们从传统控制繁重复杂的工作中解放，大大提高了整个生产过程的效率，减少了工作人员在高危险、复杂的环境的工作，提高了生产中的安全系数。同时，自动控制也在人类对知识的探索，对整个世界的改造过程中起到了非常重要的作用。在社会的进步中，自动控制的广泛利用可以减少人工工作所需过程，提高生产效率，这也间接的减少了技术的研发周期。可以说，自动控制的发展和提高，对于人类的进步来说，是非常重大的推力。
生产过程的自动控制系统，是指可以控制整个工作状态以完成所需的工作任务的操作系统。一般来说，自动化控制系统可以由五个部分组成：1.执行元件 2.被控对象 3.比较机构 4.测量元件 5.放大机构。除了以上的五个基本部分，为了提高整个系统的动态能力以及自动控制的静态能力，一般还会有进行系统校正的装置。
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3.1 舌口横向涂胶机构创新设计 .......................................................15
3.1.1 舌口横向涂胶机构设计方案的分析 .................................15
3.1.2 基于 TRIZ 理论对舌口横向涂胶机构创新设计 ..............17
第四章 基于 PLC 的试卷袋密封和自动施胶机构控制研究 ............... 37
4.1 试卷袋密封和自动施胶机构控制需求分析 ...............................37
4.2 试卷袋密封和自动施胶的过程控制方案 ...................................37
第五章 结论与展望 ................................. 73
5.1 结论 ................................. 73
5.2 展望 ............................... 73
第四章 基于 PLC 的试卷袋密封和自动施胶机构控制研究
4.1 试卷袋密封和自动施胶机构控制需求分析
试卷袋密封和自动施胶设备的控制需求分析是在生产工艺需求的基础上，分析创新设计的机构各部分的控制需求和需要检测参数，在进行需求分析后，方可开始控制方案的设计。控制方案设计中，不仅要满足控制需求和参数的检测，还需要保证整个系统的可靠性和稳定性，实现运输不同尺寸的试卷，调节设备的不同运转速度，灵活改变施胶长度以及产品是否符合标准的检测。具体的功能控制需求如下：
（1）舌口横向涂胶及传送带机构：
实际工作中，将未封口的试卷袋放置于在传送带上，将传送带上的试卷袋传送到舌口横向涂胶机构，当试卷袋接近涂胶喷嘴时，喷嘴上的传感器收到信号，对试卷袋的舌头进行涂胶，感应到试卷袋到位后进行涂胶，试卷袋离开停止。
为了满足实际工作的所有需求，需要在机构中添加点动，连续运动两种形式。为了保持机构运作安全，在启动连续运动后，不可以直接进行机构的运作，需要有 3 秒左右时间，起到对周围人群进行预警的作用。除却 3 秒的预热预警，还需要具有急停的功能，以保证特殊情况机械和人身的安全。同时为了方便机械的维护，除了正常运转，机械需要满足反转的功能。
由于安全考虑，需加入机构开始运作前的安全指示装置，本次设计拟在传送带两端加上警示灯，开始工作时需要亮 1-2 下，以起到安全警示的作用。
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第五章 结论与展望
5.1 结论
本课题根据现有手工工艺，进行试卷袋封口工艺研究。再根据生产工艺需求使用 TRIZ 理论对关键部位进行创新设计，得出试卷密封和自动施胶机构方案。根据设计的机械结构和生产工艺，对机构的启动急停功能、转速的调节、涂胶机构的精确涂胶、涂胶机构的位置调节、试卷袋的计数、压合充分性的检测等方面探究，设计出具有良好的稳定性、安全性和实用性的控制方案。
具体工作如下：
1.工艺体系的提炼。本次设计首先对整个保密印刷行业进行调研，发现保密印刷行业基本以机械印刷，人工封口为主，需要大量人力进行封口工作，效率较低，因此针对手工生产过程，提炼出以机械为主的自动化生产工艺体系。
2.关键部分基于 TRIZ 理论的创新设计。选择 TRIZ 理论作为本次创新设计的的理论基础，结合生产工艺需求对舌口横向涂胶机构、折舌机构、压合机构和试卷袋纵向涂胶机构等关键部分进行创新设计。
3.控制方案的制定。对创新设计的机构进行机械控制需求分析，得到控制需求。进行控制方案的选择，选择 PLC 控制为整个设备的控制方式。再根据实际工况进行控制系统的硬件选型。通过对系统各部分的动作控制需求研究，得出 PLC的 I/O 接口分配以及接线方案。使用三菱 GX Work2 编程软件进行程序编写并进行仿真。根据控制需求设计出符合要求的触摸屏，进行触摸屏和 PLC 的通信。最终得出试卷袋密封及自动施胶设备控制方案。
本论文产生的实际意义有如下三点：1.运用 TRIZ 理论进行创新设计，得到符合生产工艺需求的试卷袋密封和自动施胶机构控制方案。2.对于类似的结构给出了可行的解决方法，填补了国内保密文件封口设备的空白。3.为后续试卷袋密封签定制印刷的设计铺平了道路。
参考文献（略）