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三、直线电机工作基本原理

直线电机不仅从结构上是从旋转电机演变 而来的，其工作原理也与旋转电机相似，遵 循电机学的一些基本电磁原理。这里直流永 磁直线电机为例子，说明一下直线电机的基本工作原理。

VLP是一款音圈电机，和直线 电机在某种程度上是一致的。区别在于，音 圈电机只有一个线圈，磁极一般不超过2对， 只被要求在一对磁极的范围里运动，也就不 需要换相了。当需要突破这种行程限制，就 必需要有更多的磁极，和更多的线圈来接力， 这就是直线电机。所以音圈电机也叫做无换 向直线电机。)

下图表示的是典型的平板直线电机的结构。图中的灰色的部分是底板， 黄色的方块为一块块的永磁体，黄色和灰色部分组成了直线电机的定子。相 邻两个永磁体的极性是相反的，所以磁力线的分布如图中所示。黄色的点表 示次级线圈中导线的横截面。

可以看到导线的方向基本垂直于磁力线的方向，当导线中通过电流时， 会产生安培力。由左手定则可以得知，根据导线中电流方向的不同，可以使 线圈产生向左或者向右的力。这个力就是使直线电机直接做直线运动的推力。 

直线电机绝大部分为直流永磁同步直线电机。其他种类 的直线电机，如交流永磁同步直线电机、交流感应直线电机、步进直线电机。这些电机工作的基本原理都是类似的。

位于磁场中的载流导体，该导体受到力的作用，力的方向可按左手定则确定。力的大小由下面公式确定： 

绕组形式：

交叉覆盖方式，三个线圈组合占一个极 距，空间利用率高，动子较短。线圈无 效的两边可排列在磁场外，可以增加散热效果。

非覆盖平铺方式，三个线圈占2个极距， 一般用于大推力电机，线圈的成型工艺 简单，但线圈中央必须留空，磁场利用率较低。

对于带铁芯直线电机通常需要采用消齿槽的工艺，斜槽一个方法，还有就是采用分数 槽，错开磁极和铁芯的整倍数关系。

四、直线电机

•小推力款型采用小极距设计（30mm），相同驱动下提高电流分辨率， 负面的影响是电机较宽

•线圈的有效长度比例增加，用于循环的无效长度比例减少，单位重量 的推力有所增大

•采用线圈定型工艺，终线圈排布**，控制精度高

•大推力款型X系列高于大部分竞争对手，如 kollmorgen 1600N，Hiwin1900N，Baldor 2300N，Accel 3000N9

•Hall 传感器采用分体可脱卸设计，增加可维护性,

•高导热树脂

五、直线电机参数

•极距（Electrical Cycle Length）

——一对磁极所占的长度，通常是N-N的距离，一般地推力大的电机， 极距也大，这和一对磁极间所能容纳的导线匝数和长度有关

•推力常数（Force Constant）

——每一安培电流所能产生的推力

•反电动势常数（Back EMF Constant）

——每1米/秒速度产生的反电势电压

•电机常数（Motor Constant）

——线圈产生的推力与消耗功率的比值

•持续电流（Continuous Current）

——线圈可以承受的连续通过的电流，持续通过这个电流时，线圈不会因为超过一定的 温度而有被损坏的危险

•持续推力（Continuous Force）

——当线圈通过负载率的持续电流时产生的推力

•峰值电流（Peak Current）

——线圈短时间内可以通过的大电流，一般峰值电流通过的时间不超过1秒

•峰值推力（Peak Force）)

——线圈的通过峰值电流时产生的推力

•线圈高温度（Maximum Winding Temperature）

——线圈可以承受的高温度

•电机电阻（Resistance 25°C, phase to phase）

——线圈在25°C时的相间电阻

•电机电感（Inductance, phase to phase）

——线圈的相间电感

Hall位置反馈

光栅位置反馈

霍尔效应传感器设在马达里被激活 的磁体的面上。在这些信号放大器 转换成适当的相电流。正弦换相是 使用线性编码器信号回到控制器。一个共同的技术是利用霍尔效应同步磁场位置，然后切换到正弦换相。在任何情况下，换相的速度并非是限制因素

西门子6ES7315-6TH13-0AB0型号规格

阀门定位器接受控制信号，经过电子控制单元处理，再经电气转换后驱动调节阀动作，根据阀杆的位置进行反馈，将控制信号与阀位比较，使阀位对应于控制信号，实现调节阀的正确定位，并改善阀杆行程的线性度，克服阀杆的各种附加摩擦力，消除被调介质在调节阀上产生的不平衡力的影响。

    智能阀门定位器电路部分采用了CPU运算处理器，将控制阀门开度的输入信号和反应阀门位置的反馈信号经过比较，得到的偏差值通过CPU微处理器处理后输出给压电阀，压电阀作为转换元件，在有偏差值时经过转换去驱动执行机构动作，消耗一定的电能，这样阀门定位器的耗能就比较低。

    这是西门子智能阀门定位器相对于其他类型定位器的优越性所在。当定位器初始化后，调节阀的慢步区、死区就确定下来，当偏差大于慢步区时，压电阀持续闭合，阀门动作快，在慢步区，压电阀接收信号小，阀门动作趋缓，在死区，压电阀没有得到信号，阀门不动作，这种工作特性符合工艺控制要求，避免了超调，提高了调节质量。

    智能阀门定位器可用于直行程和角行程的阀门。它的操作非常简单，可以在现场通过手动按键和LCD进行操作，也可以在控制室通过HART接口或PROHBUSPA协议选用SIMATICPDM过程设备管理软件对其进行操作，大大方便了使用和维护

　在如今工业生产中，只要涉及控制的地方，都离不开plc，PLC柜的布置与设计，是制作PLC柜的基础与关键。
　　1、柜型的选择
　　适用于装PLC的柜型，通常选用固定柜，且门板为整门的柜型，如KB柜、九折柜和十六折柜等，不宜选GGD柜、固定分割柜、抽屉柜。因为PLC柜内元件基本上为整板安装，如果采用了柜门分割的柜型，不便于安装和调试。对于GGD柜如果必须选用时，需做一下非标设计，将仪表门、前门和下通风门合并成一个整门，且柜体框架上取消前后横梁，以便于安装和维护。
　　2、柜体通风系统设计
　　柜体通风方案，采用前门下进风上出风的形式，后门不加进出风孔。进、出风口分别装1个通风过滤器来防尘，外形尺寸320mm×320mm，进出风面积约008平米。由于PLC柜内的元件发出的热量较少，采用自然对流的方式即可，如果要加快风速，可在门板上半部的出口过滤器上，加装1个轴流风机，向外排风，柜体的顶盖没有通风孔，装无孔顶盖。

　　3、行线槽规格的选择
　　行线槽的规格有很多，常用的行线槽宽度为25mm、40mm、60mm、80mm、100mm，高度为40mm、60mm、80mm、100mm，颜色灰色。
　　选择行线槽的原则通常是根据经过此线槽的线的体积之和（含绝缘层）为线槽容量的80%左右，来选择线槽的规格，余下的空间便于线的散热。计算时可以用截面的关系，即线的截面之和（含绝缘层）为线槽截面的80%左右。
　　通常大于6平方的线缆，不宜用行线槽来管理线束，但有时为了柜内布置整齐美观，对于特殊的线缆，如网线、元器件的预制电缆等，也放进了行线槽，在装配设计时要特殊考虑，根据线径以及弯曲半径来选择线槽，将电缆整齐的放进线槽内。如图1所示。
　　4、元器件布置的原则
　　柜内元器件布置，一般是从上到下，从左向右。便于操作与维护，经常操作或维护的元器件应安装在较容易触及到的位置，从高度上讲，尽量安装在离地面400mm至1800mm的高度范围内。如果元器件较多，可考虑将不常操作的元器件（如直流电源）安装在柜体高度2000mm左右的位置上，底部元件安装位置不能低于离地面200mm，否则现场无法接线。布置时避免线在线槽内反复绕，注意节约成本。
　　4.1稳压电源布置
　　稳压电源不需要经常维护，且是发热器件，布置在柜内上部，便于散热。接线少，线槽选用40mm宽即可，线槽深度要整柜考虑，与走线量大的线槽统一（线槽深度选择下同）。稳压电源边缘与线槽之间的净距是30mm左右。
　　4.2PLC及各单元布置
　　与CPU单元相邻的单元，好是特殊单元和输入单元等干扰产生少的单元。外部电路的电磁接触器及继电器类，其线圈及接点即干扰发生源，因此应与PLC分开配置。（大致在100mm以上）
　　此外模块是PLC系统的主要部件，需经常进行调试维护，应安装在方便操作的位置。安装模块时自左向右排布，便于扩展。信号线较多，通常选用80mm宽的线槽，机架上端与线槽的净距在30mm左右，机架下端与线槽的净距在80mm左右。
　　4.3断路器的布置
　　安装高度以方便操作为宜，周围不要有妨碍操作的器件。通常选用60mm宽的线槽，断路器的上下边缘与线槽的净距在40mm左右。安装时自左侧开始排布，便于扩展。
　　4.4继电器、端子排的布置
　　继电器和端子排一般布置在柜前下部或柜后，端子排优先采用纵向排列，内部线和外部线的线槽要尽量分开，如图2所示。考虑到接线习惯（左手持线，右手拿工具），一般端子左侧的线槽留给客户，便于外部线接入，右侧的线槽用于内部线管理。如果空间紧张，也可以两列端子共用一个内部槽或共用一个外部槽，尽量不要内外部共用一个线槽（有串线情况除外），否则不便管理。线槽的宽度根据继电器和端子的数量合理选择，对于外部线，由于现场的进线一般含有备用
　　芯、屏蔽层等，线径较粗，外部走线槽要选的尽量大一
　　4.5交换机和光纤盒的布置
　　交换机和光纤盒一般布置在柜体下部，预留的走线空间，应充分考虑网线和光纤的打弯半径，尽量大些，方便现场网线和光纤的接入。
　　4.6柜内照明
　　柜内顶部装照明灯，由门控开关控制。单面布置的装1套，前后双面布置的装2套。开门时灯亮，关门时灯灭。
　　4.7接地系统
　　4.7.1接地母排
　　在PLC系统内，所有装有PLC设备的控制柜，均应设置PE保护接地母排和TE防干扰接地母排。PE保护接地母排用于连接机架、电源等设备的PE接地点，与柜体直接连接。TE防干扰接地母排与柜体绝缘安装，用于外部信号电缆的屏蔽接地。
　　4.7.2柜体接地
　　安装元器件的安装板等结构件与柜体框架要可靠固定，所用连接件要垫上爪型弹垫，从安装板底部用黄绿导线引至PE排上。柜体旋转部件的接地，应使用铜编织带连接到柜体框架上。
　　4.7.3机架的接地
　　机架上有专门用于连接PE的接地螺栓，将机架连接到PE母排上。连接PE母排导线的小截面为2mm2。
　　5、柜内布置及结构设计
　　根据以上布置原则，结合原理图和分柜清单，绘制柜内布置图。无论是柜体、元器件还是线槽等辅料，都必须采用大外形尺寸，按照1∶1的比例进行绘制。布置图绘制完成后，根据元器件的位置及安装方式，进行安装板的结构设计，安装板的材质通常选用敷铝锌板，厚度在2.0mm～3.0mm。