本文所涉及的支撐結(jié)構(gòu)是噴涂設(shè)備的重要組成部分之一，主要包括噴涂設(shè)備底座和由底座支撐的立柱。它支持固定設(shè)備垂直方向的機(jī)械系統(tǒng)，相當(dāng)于整個(gè)設(shè)備的“主干骨架”。同時(shí)，在保證結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度的前提下，希望支撐結(jié)構(gòu)盡可能輕。因此，相應(yīng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析也是關(guān)鍵。噴涂設(shè)備將利用ANSYS Workbench的拓?fù)鋬?yōu)化功能對(duì)主要支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，包括底座和立柱。所謂的機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化包括三種類型：形狀優(yōu)化、尺寸參數(shù)優(yōu)化和拓?fù)鋬?yōu)化。與其他兩種優(yōu)化方法相比，拓?fù)鋬?yōu)化方法更加靈活和全面。拓?fù)鋬?yōu)化的方法是在一定的負(fù)載和約束條件下，對(duì)模型材料在一定區(qū)域內(nèi)的分布進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，找出噴涂設(shè)備較佳的分布方案。噴涂設(shè)備立柱固定在底座上，主要用于定位安裝垂直導(dǎo)軌和同步驅(qū)動(dòng)滑輪的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。相對(duì)于設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)，垂直導(dǎo)軌的行程占很大比例，相應(yīng)立柱的高度相對(duì)較高。為了保證塔柱運(yùn)行的可靠性，節(jié)約材料，有必要對(duì)塔柱進(jìn)行力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

噴涂設(shè)備PLC可編程控制器是一種基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的新型控制裝置，主要應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。它的內(nèi)部存儲(chǔ)器可以完成邏輯、定時(shí)、算術(shù)等運(yùn)算，然后被編程成相應(yīng)的編程語言，以數(shù)字或模擬量的形式輸入和輸出。它可以輸出的指令信息來控制各種機(jī)械操作或生產(chǎn)過程。PLC自發(fā)明以來，以其可靠性、實(shí)用、功能強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展，噴涂設(shè)備PLC的功能越來越豐富和強(qiáng)大，從傳統(tǒng)的單臺(tái)計(jì)算機(jī)控制到多集控制，從簡單的邏輯控制到運(yùn)動(dòng)過程控制和數(shù)據(jù)處理。

其功能主要包括：

（1）開關(guān)噴涂設(shè)備邏輯控制，PLC本身具有較強(qiáng)的邏輯運(yùn)算能力，通過組合或不等邏輯指令，完成對(duì)串并聯(lián)開關(guān)的控制，可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)繼電器的控制功能，常用作替代；

（2）模擬控制，即PLC控制領(lǐng)域的需要。角色扮演系統(tǒng)和工業(yè)生產(chǎn)。所獲得的信息可視為模擬量。PLC提供的各種智能模塊經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入CPU。然后通過D/A轉(zhuǎn)換將結(jié)果轉(zhuǎn)換成模擬量，控制模擬量，從而完成對(duì)設(shè)備的連續(xù)控制。

（3）噴涂設(shè)備閉環(huán)控制系統(tǒng)，PLC的輸出值偏離期望值進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制；

（4）具有技術(shù)、定時(shí)、定位等控制功能，通過網(wǎng)絡(luò)通訊功能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程I/O控制，形成統(tǒng)一管理、分散控制的集散控制系統(tǒng)。（5）噴涂設(shè)備PLC具有數(shù)據(jù)的操作、傳輸、轉(zhuǎn)換和排序功能，能完成數(shù)據(jù)采集、分析和處理的過程。

目前，可編程邏輯控制器的型號(hào)很多。其中，西門子和三菱的PLC應(yīng)用最為廣泛。不同廠家不同型號(hào)的PLC有很大的差異。噴涂設(shè)備在選擇合適的PLC時(shí)，必須考慮控制系統(tǒng)的性能、指令和結(jié)構(gòu)。本設(shè)備的運(yùn)行屬于中小型控制系統(tǒng)。經(jīng)過各種比較考慮，選擇西門子S7-300系列PLC作為控制系統(tǒng)的核心部件。西門子S7-300 PLC的結(jié)構(gòu)和外觀如圖5-3所示。電源模塊、CPU模塊和輸入/輸出模塊都是獨(dú)立的硬件組件。每一個(gè)都有自己的總線連接器，可以通過U總線緊緊地固定在PLC的標(biāo)準(zhǔn)軌道上。安裝位置如下：電源模塊位于機(jī)架左側(cè)，電源模塊右側(cè)為CPU模塊。右邊是IM接口模塊。前連接器插入前車門后面的凹槽中，外部連接連接到前連接器的端子上。根據(jù)上述討論，控制系統(tǒng)的功能主要包括工件檢測(cè)、噴槍噴涂和控制其軌跡。噴涂設(shè)備控制系統(tǒng)啟動(dòng)后，編碼器測(cè)量接觸網(wǎng)的傳輸速度，并將信息傳輸?shù)絇LC。同時(shí)，光電傳感器檢測(cè)到工件后，PLC接收到接觸網(wǎng)傳輸速度信息，計(jì)算出工件到達(dá)起始位置所需的時(shí)間，并進(jìn)行相應(yīng)的處理。當(dāng)工件到達(dá)位置時(shí)，噴槍打開噴涂工作。整個(gè)噴涂設(shè)備噴槍運(yùn)動(dòng)過程包括水平和垂直運(yùn)動(dòng)直到噴涂結(jié)束，噴槍開始復(fù)位，噴槍復(fù)位后，進(jìn)行下一輪的檢查操作。