2010

年 10 月

第 38 卷 第 20 期

机床与液压

MACHINE TOOL ＆ HYDRAULICS

Oct. 2010

Vol. 38 No. 20

DOI

：

10． 3969 / j. issn. 1001 － 3881. 2010. 20. 028

收稿日期： 2009 － 09 － 25
基金项目： 广东省重大战略产业发展专项 （ GMTC074B065OFG233JO） ； 广州市科技攻关项目 （ 2006z2-D9071）
作者简介： 梁永忠 （ 1984—） ，男，硕士研究生，主要研究领域为计算机测控技术、嵌入式技术等。电话： 13710069552，

E － mail

： lyz15@ 126. com。

基于 LabVIEW 的直线电机监测系统设计

梁永忠，高军礼，邓则名

（ 广东工业大学自动化学院，广东广州 510006）

摘要： 对直线电机的位移和速度、绕组温度、电机推 /拉力进行有效监测是保障其正常工作的前提，为此自主研发基

于虚拟仪器技术的直线电机监测系统。其硬件主要采用增量式直线光栅尺、方波四倍频及鉴向电路、温度传感器、压力传
感器、研华 ADAM-4000 系列工控 I /O 模块、PCI-1780 多通道计数卡等实现信号的采集与处理； 系统人机界面和监测程序
设计则基于图形化编程软件 LabVIEW 8. 6。测试结果证明，该系统能准确、快速地监测出直线电机的上述参数。

关键词： 虚拟仪器； LabVIEW； 直线电机； 监测系统
中图分类号： TP274 + . 1

文献标识码： A

文章编号： 1001 － 3881 （ 2010） 20 － 080 － 3

Design of Linear Motor Supervisory System Based on LabVIEW

LIANG Yongzhong

，GAO Junli，DENG Zeming

（ Faculty of Automation，Guangdong University of Technology，Guangzhou Guangdong 510006，China）

Abstract

： Supervising the displacement，velocity，winding temperature，pushing and pulling force of linear motor are the pre-

conditions of linear motor working well． The linear motor supervisory system was developed independently based on virtual instrument

technology． The incremental linear encoder

，forth-time frequency and direction identification circuit of square wave，temperature sen-

sor

，press sensor，ADAM-4000 series industry control I /O modules and PCI-1780 multiple channel counter card were adopted to im-

plement signal acquisition and processing． The human machine interface and the supervisory program were developed based on Lab-

VIEW 8. 6． The test results demonstrate that the supervisory system can detect the parameters of linear motor mentioned above accu-

rately and quickly．

Keywords

： Virtual instrument； LabVIEW； Linear motor； Supervisory system

直线电动机是一种将电能直接转换成直线运动机

械能、而不需任何中间转换机构的传动装置

［1 － 2］

。

与

旋转电机相比，直线电机具有结构简单、定位精度
高、反应速 度 快、灵 敏 度 高、推 /拉 力 大 等 特 点

［3］

。

近年来世界许多国家都在研究、发展和应用直线电
机，使得直线电机广泛地应用于工业、民用、军事及
其他各种直线运动的场合

［4］

。

随着计算机技术的迅猛

发展，虚拟仪器技术在数据采集、自动测试和测量仪
器等领域得到广泛应用，促进和推动测试系统和测量
仪器的设计方法与实现技术发生了深刻的变化

［5］

。

虚

拟仪器，就是在以通用计算机为核心的硬件平台上，
由用户设计定义、具有虚拟面板、测试功能由测试软
件实现的一种计算机仪器系统

［6］

。

作者介绍的基于虚

拟仪器软件 LabVIEW 的直线电机监测系统能准确地
监测出直线电机的速度、位移、推 /拉力及其绕组的
多点温度值等重要参数。

1

系统硬件设计方案及原理

系统硬件设计方案如图 1 所示，主要由 3 部分组

成： 速度与位移监测部分、温度监测部分和推 /拉力监

图 1 系统硬件设计方案

测部分。

直线 电 机 绕 组

的温度由 K 形热电
偶将 其 转 换 为 模 拟
电压信号，工控 I /O

模块 ADAM-4018 +
将 K 型热电偶输入
的模 拟 电 压 信 号 转
换为 16 位的数字信号输出。直线电机的推 /拉力由压
力传感器 U9B 转换为模拟电压信号，经过压力信号
放大器 AE301 将信号放大再由 ADAM-4017 + 转换为

16

位的数字信号输出。由于 ADAM-4017 + 、ADAM-

4018 +

均采用 RS485 串行通讯总线传输数据，所以要

连接工控 I /O 模块 ADAM-4520，由 ADAM-4520 实现
RS485

到 RS232 总线的转换，从而实现与上位工控机

的数据通讯以及直线电机温度、推 /拉力等参数的实
时监测。直线电机的速度、位移、方向等参数的监
测，是由增量式直线光栅尺、方波四倍频及鉴向电路
将直线电机的位移和方向转换为脉冲和逻辑电平信