1 绪论

1.1 直线电机应用简述

   直线电机能够把电能转化为机械运动能的线性运动,不需要一切的中间转换机传输设备,这是一个非常简单的结构,没有接触行动，声音低，速度快和准确的精度高，电机的结合性相当的强,很容易控制,维修异常方便与可靠。目前, 各种线性驱动和系统运用了直线电机的技术,譬如高速磁悬浮列车、高速磁悬浮船,关于物流运输线的技术、各种自动化设备（如拉丝机,打印机,复印机,扫描仪）,各种居民使用和军事使用和军事装备等,尤其是直线电机的应用在产业和装备制造业,更加广泛和突出,特别是近年来，直线电机具有结构简单，无接触，速度快，控制方便，精度高等优点，更加促进了其在现场的开发和应用。

1.2 国内外直线电机的发展过程  

 从十九世纪40年代,惠斯登从直线电机并提交了实际直线电机制作及其专利。1945，研制的电机牵引电机子弹首次射出美国尼日亚电气公司。它是在电力线35千瓦7400公里，上升45至165米范围内，从加速到零。成功的测试、注意是必要的，使直线电机非常可靠。在这个阶段，驱动装置和高速列车、电气线路是基于先进国家获得的。在中国，浙江大学于1972、首届“线性感应电”、“科技出版公司”、“上海大学”、“上海电学”、“中国科学院”以及《线性电子图书翻译》的新闻翻译。近年来，浙江大学接连出版几本关于直线电机的书籍。国内许多研究机构越来越重视。

1.3 设计中需要完成的工作及要实现的功能

本课题的目的是开发一个学生数控直线电机实训平台，通过这一实践来实现综合性的学习，了解直线电机组件的原理、机械结构、运行方式、控制电路故障检测和排除。对于学生来说，以便让他们进入社会之前认识数控直线电机系统。本文研究了数控直线电机及其相关电器元件的组成。在完成论文的过程中，需要对人机界面进行建立，绘制此次设计的相关电路编写本次设计的PLC 程序梯形图。它可以手动控制直线电机的定位，并能自动定位多个位置。控制和限制控制，可以手动返回到零，可以在两个方向上调节电机的速度，可以显示人机界面的位置，可以在手动或者自动模式下进行回原点操作，确定并选择最佳的方向，可以查找出实训台的故障并进行复位，并能在人机界面上显示，使学生能通过解决问题解决问题并判断问题正确与错误。

2 直线电机的设计思想

2.1 直线电机实训台的功能及要求

直线电机实训台主体包括工作台，电气箱，人机交互界面。

2.1.1 主要规格及参数

表3-1 重要规格及参数表    

长*宽*高 900*500*1260 mm

额定推力 89N

最大推力 600N

额定速度 2.2m/sec

最高速度 5m/sec

人机界面为触摸屏样式

2.1.2 设计要求

在大部分数控机床中，直线电机是这些机床不可或缺的一部分，没有直线电机就完成不了部分加工操作。而本次设计的平板式直线电机的几个主要构成部分为：工作台，伺服电机，PLC，位置检测单元以及电气控制部分。

本次设计中的主要几个模块为设计电器控制部分、选择主模块、PLC的选择和分配PLC的地址。

2.1.3 平板式直线电机对技术的要求

1. 可以手动单步控制对直线电机进行定位，

2. 可以通过自动模式控制工件到达几个不相同的距离。

3. 可以在手动或者自动模式下进行回零点操作

4. 可以在手动模式下控制工件的左右前进方向

5. 可以在自动或者手动模式下设置电机带动的速度与加速度

6. 可以通过人机界面查询机床故障并可以通过复位处理来是直线电机达到正常工作状态，以达到培训学生的要求。