【摘 要】在本文通過介紹交流永磁直線同步電機與開放式數(shù)控系統(tǒng)的主要特點進行研究，最終以工業(yè)PC作為上位機，在該裝備的使用中，看主要利用的是PMAC運動控制卡和Copley伺服電機驅(qū)動器的使用功能，在該設(shè)備的使用中能夠同時控制兩臺直線電機，最終實現(xiàn)了工作臺上X/Y方向的聯(lián)合運動，在這種開放式數(shù)控工作臺中，根據(jù)設(shè)計工作臺的機械結(jié)構(gòu)，對主要的技術(shù)問題提出了解決的方法。

【關(guān)鍵詞】永磁直線 同步電機驅(qū)動 開放式 數(shù)控工作臺

在使用高性能直線電機工作中，該設(shè)備的在使用的過程中能夠被廣泛的應用，交流永磁直線同步電機中具有高速度、加速度以及高定位的精度，在這種系統(tǒng)中能夠加強電機進行直接帶動負載運動，這種系統(tǒng)直接的省去了中間的傳動環(huán)節(jié)，并且永磁直線同步電機驅(qū)動的開放式數(shù)控工作在工作原理中簡化了機床的機構(gòu)，提高了機床的動態(tài)和靜態(tài)鋼構(gòu)的使用情況。，在國內(nèi)外機床工作臺中已經(jīng)開始廣泛的推廣。

一、開放式數(shù)控工作臺

在開放式數(shù)控工作臺中，主要是以交流永磁直線同步電動機作為典型設(shè)備，在系統(tǒng)的工作中進行直接的驅(qū)動方式來取代了絲杠螺母副傳動，在開放式數(shù)控工作臺中可以將封閉式數(shù)控系統(tǒng)逐漸的向開放式數(shù)控系統(tǒng)進行發(fā)展，最終形成了高精度、高速的數(shù)控機床發(fā)展模式。

二、開放式數(shù)控工作臺的總體設(shè)計方案

在開放式數(shù)控工作臺中，其設(shè)計的方案主要的包括設(shè)計采用工控機、運動控制卡、電機驅(qū)動器、直線電機的控制方案，在這些元件中將光柵尺作為反饋和換向元件，這種開放式的數(shù)控工作臺最終將位置、速度與電流進行聯(lián)環(huán)控制，在運動中這種開放式的工作臺具有可靠性、運動精度高的特點，該設(shè)備主要應用的是TurboPMAC Clipper運動控制卡，該運動控卡中采用的80MHZ MotorlaDSP56303數(shù)字信號處理器作為主控芯片，它能夠同時控制4個軸進行直線運動，并且在軸道的接口處，促使一個包含有10Kv的模擬量以及脈沖能夠?qū)?shù)字量進行直接的輸出，在數(shù)據(jù)的輸出中可以采用編碼器來及時的傳輸標志信號，將這些數(shù)字在PID的模式下進行反饋波以及加速度等進行直線的控制，在參數(shù)的計算中最終形成了將直線、圓弧以及點對點進行插補，在具體的算法中能夠采用通信RS-232串口以及太網(wǎng)接口實現(xiàn)對通信的上位機的完成裝置，其主要的工作原理如圖1所示：

該總體設(shè)計原理中，主要采用的是CopleyXSL230-40驅(qū)動器，能夠?qū)⒔涣?00-240VAC進行開放式數(shù)控工作臺的正常供電該，在峰值得電流中達到了40A，并且配置有脈沖、10Kv模擬量、PWM＼ASCII指令，在工作臺中由主編碼器等多種控制的接口，其設(shè)計的原理最終在A/B正交編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器或者是模擬編碼器的使用中來及時的反饋信號，這種開放式的工作臺設(shè)計能夠在位置、速度、力矩中進行多種方式的控制。在總體工作臺中能夠?qū)MCF-M5系列的交流永磁同步直線電機連續(xù)進行推力和峰值推力，最終滿足了工作臺的設(shè)計和使用要求。

三、直線電機的驅(qū)動控制原理

在開放式數(shù)控工作臺的設(shè)計中，將工控機作為上位機向PMAC控制器發(fā)出指令，然后進行分析處理后，向XSL230-40驅(qū)動器發(fā)出脈沖位置信號中，在信號的發(fā)出中將脈沖位置作為控制信號來促進驅(qū)動直線電機帶動工作臺的移動，在隨著光柵尺將電機移動的位移中最終轉(zhuǎn)化為數(shù)字脈沖信號輸入給驅(qū)動器完成換向操作，在整個控制的過程中通過光電隔離反饋給運動控制卡，最終組成了位置全閉環(huán)系統(tǒng)，電機驅(qū)動器在自帶軟件輸入電機的類型和參數(shù)，來控制工作臺中規(guī)定電流、速度、以及限制速度，為電機的正常運動提供了安全的運行環(huán)境。

四、 電機工作臺機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計結(jié)構(gòu)

在使用永磁直線同步電機工作中將定子和動子之間產(chǎn)生的強大電磁推力來向驅(qū)動工作臺進行直線運動，這就大大的簡化的運行的結(jié)構(gòu)，省略了中間的環(huán)節(jié)，在安裝的過程中，機床采用的是平板型直線電機的安裝結(jié)構(gòu)，如圖2所示：

直線安裝結(jié)構(gòu)是將螺釘在電機的定子安裝在工作臺的底板上，并且要保持電機動子吊裝與滑板的下方與定子具有一定的相對距離，促使數(shù)控工作臺能夠承受的載重并且可以直接的向直線滾動導軌承受。因此在這種工作臺中經(jīng)常采用的是水平布局的方式來具體工作的。

五、系統(tǒng)設(shè)計軟件

在數(shù)控工作臺中，將永磁直線同步電機驅(qū)動的開放式設(shè)備進行設(shè)計，在使用中促進了數(shù)控系統(tǒng)的開放性和可擴展性，該軟件在設(shè)計中是將模塊化的工程思想，根據(jù)實時控制和非實時控制來具體進行的，最終將人機接口、通訊接口、參數(shù)輸入、數(shù)據(jù)處理以及人機界面進行處理，最終實現(xiàn)了人機界面的交流，提高了控制的效率。

六、總結(jié)

通過研究永磁直線同步電機以及在數(shù)控車床中的應用后，將直線開放式數(shù)控工作臺的設(shè)計作為直接驅(qū)動數(shù)控產(chǎn)品開發(fā)的重點，在設(shè)備的改進先進技術(shù)的應用中，開始對直線電機的控制算法以及機床的結(jié)構(gòu)進行詳細的設(shè)計，提高了永磁直線同步電機驅(qū)動的開放式數(shù)控工作臺設(shè)計。

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作者簡介：

喬琳，1983年11月，女，云南玉溪，碩士在讀，講師，機械電子，云南經(jīng)貿(mào)外事職業(yè)學院，云南省昆明市.