温度监测模块主要由 K 型热电偶和 ADAM-4018 +

组成。温度传感器采用 K 型热电偶的一个主要原因
是热电偶有体积小、测温范围宽、稳定性好、响应快
等优点

［12］

。

图 4 是温度监测核心程序。

程序主要调用了串口写操作函数、串口读操作函

数、连接字符串函数、搜索替换字符串函数、匹配模
式函数、延时函数和属性节点等。程序中，在调用串
口读操作函数之前用到了一个延时函数，虽然影响了
程序的执行效率，但这是必须的，因为下位工控 I /O
模块 ADAM-4018 + 在接收到命令后要用一定的时间
将温度值的模拟电压信号转换为数字信号输出，若在
A / D

转换完成前调用了串口读操作函数读取其数据

将会导致 ADAM-4018 + 发生故障。属性节点可以取
得下位工控 I /O 模块反馈回来的数据的字节数，然后
由串口读操作函数读取指定字节的数据，它在这里的
作用是防止程序长时间地读取空数据而处于 “假死”
状态，保证监测程序高效运行。下位工控 I /O 模块
ADAM-4018 +

接收到命令后反馈回来的是 8 个通道

的温度值，匹配模式函数在这里的作用是将每一通道
的温度值分离并显示。

2. 4

推 / 拉力监测程序设计

推 /拉力监测模块由压力传感器 U9B、压力信号

放大器 AE301 和 ADAM-4017 + 组成，AE301 输出量
程为－ 10 ～ + 10 V，对应着直线电机的推 /拉力范围

－ 20 kN ～ + 20 kN

，推 /拉力的计算公式如式（ 2）

F = 20 000U /10 = 2 000U

（ 2）

式中： U 为 AE301 输出的电压值，以 V 为单位，F
为推 /拉力数值，单位为 N。图 5 是推 /拉力监测核心
程序，其串口读写操作原理与温度监测程序中的基本
相同，程序中的扫描字符串函数的作用是将串口读操
作函数输出字符串格式的数据转换为数值，再计算出
推 /拉力数值。

图 5 推 /拉力监测核心程序

测试结果

在工控机上运行该监测程序，不断地改变直线电

机的运行速度及方向以检验该监测系统。图 6 是直线
电机监测系统运行时的一个人机界面。

从图中可以直观地看到直线电机正向运行时的速

度、位移、方向、推 /拉力及其绕组温度等数据，温

度监测模块中暂时只用了其中的两个通道，经过分
析，图中数据与前面的理论分析一致。

图 6 直线电机监测系统人机界面

结论

能准确地检测出直线电机的各项相关参数，保证

其质量是直线电机进一步应用的前提条件。作者立足
于直线电机的应用，基于虚拟仪器软件 LabVIEW，
利用其提供的丰富的信号处理函数和设备驱动程序，
成功地开发出直线电机监测系统。实践表明，将虚拟
仪器技术应用于测控领域，能缩短项目开发周期，提
高效率。

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机床与液压

第 38 卷