王釗

摘要：介紹了德國Festo公司FluidSIM軟件的的電氣控制液壓及氣壓傳動回路的繪圖功能和仿真功能。結(jié)合實(shí)例說明了FuidSIM軟件在液壓與氣壓傳動實(shí)訓(xùn)課教學(xué)中的應(yīng)用。通過讓學(xué)生在實(shí)訓(xùn)課上進(jìn)行實(shí)物實(shí)訓(xùn)和使用軟件進(jìn)行液壓與氣壓傳動回路設(shè)計(jì)繪制和仿真相結(jié)合的教學(xué)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)習(xí)效果。

關(guān)鍵詞：FluidSIM；液壓與氣壓傳動；繪圖；仿真；設(shè)計(jì)

液壓與氣壓傳動實(shí)訓(xùn)課是我校機(jī)電一體化專業(yè)一門重要的實(shí)訓(xùn)課程，該課程包括液壓實(shí)訓(xùn)和氣動實(shí)訓(xùn)兩部分。以往的課堂過程大都是教師給出液壓與氣壓傳動系統(tǒng)圖，介紹系統(tǒng)圖用到的液壓與氣動元器件，然后講解系統(tǒng)圖工作原理，指導(dǎo)學(xué)生選擇合適的元器件進(jìn)行液壓與氣動回路圖連接。這種教學(xué)過程是按照教師的思路進(jìn)行上課，學(xué)生的主觀能動性沒有得到較好的發(fā)揮，特別是在液壓與氣壓系統(tǒng)圖改進(jìn)和設(shè)計(jì)方面幾乎的空白的。所以，如何發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性進(jìn)行上課一直是這門課程教學(xué)的難題之一。是自從在課堂上使用了FluidSIM軟件進(jìn)行液壓與氣動回路設(shè)計(jì)與仿真教學(xué)，提高了學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果，以上幾個教學(xué)中的難題也很好地解決了。

一、FuidSIM軟件介紹

FluidSIM軟件是由德國Festo公司開發(fā)，是專門用于液壓與氣壓傳動的教學(xué)軟件，F(xiàn)uidSIM軟件分兩個軟件，其中FluidSIM-H用于液壓傳動教學(xué)，而FluidSIM-P用于氣壓傳動教學(xué)。FluidSIM軟件的主要特征是：

（1）繪圖功能和仿真功能緊密聯(lián)系在一起。FluidSIM軟件里的液壓氣動元器件符號符合電氣—液壓（氣壓）回路圖繪制標(biāo)準(zhǔn)，而且在繪圖過程中，F(xiàn)luidSIM軟件會自動檢查各元件之間的連接是否可行，如果不符合實(shí)際要求的話連接不上。最重要的是可對基于元件物理模型的回路圖進(jìn)行實(shí)際仿真，并有元件的狀態(tài)圖顯示，這樣就使回路圖繪制和相應(yīng)液壓（氣壓）系統(tǒng)仿真相一致，從而能夠在設(shè)計(jì)完回路后，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性，并演示回路的動作過程

（2）可設(shè)計(jì)和液壓氣動回路相配套的電氣控制回路。這個功能彌補(bǔ)了以前液壓與氣壓教學(xué)中，學(xué)生只能見到液壓（氣壓）回路，而見不到完整的電氣回路，從而不明白各種開關(guān)和閥門動作過程的弊端。

二、FuidSIM軟件在液壓與氣壓傳動實(shí)訓(xùn)課教學(xué)中的應(yīng)用

1.繪制氣壓回路。由于FluidSIM-H和 FluidSIM-P用戶界面完全一致，操作類似，因此以FluidSIM-P軟件為例來介紹氣壓回路的設(shè)計(jì)和繪制。先看一下它的主界面，如下圖所示。

我們可以看到界面非常直觀，上面是功能菜單，可以根據(jù)需要去選擇不同的菜單，下面分為兩部分，左半部分是元件庫，右半部分是設(shè)計(jì)界面，繪制氣動原理圖時，我們可以直接用鼠標(biāo)從左邊的元件庫中拖拉氣動元件放在右邊的繪圖區(qū)，放置后各元件的位置可以在繪圖區(qū)域內(nèi)任意移動，方向可以水平和豎直變換，而且換向閥的控制方式、有無彈簧復(fù)位、常態(tài)位置可以任意改變。把所有的元器件在繪圖區(qū)域放置好之后就可以把各個元件連接起來就完成了系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì)和繪制了。

2.仿真氣壓回路。當(dāng)繪制完氣壓回路之后，我們就可以對氣壓回路圖進(jìn)行仿真了。FluidSIM 軟件切換到仿真模式時，啟動回路圖仿真。

在仿真前，可以對回路圖上額氣壓元件和電控元件進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，比如氣源的工作壓力，氣缸的最大行程和活塞位置，節(jié)流閥的開口度，延時繼電器的延時時間都可以設(shè)置。不同參數(shù)設(shè)置表現(xiàn)出來的仿真現(xiàn)象也是不一樣的，學(xué)生們可以通過仿真現(xiàn)象來了解參數(shù)的意義。

在仿真過程中，回路的運(yùn)動仿真和元件狀態(tài)的實(shí)時顯示，能夠清晰的反映各元件在回路的各個運(yùn)動階段的工作過程，加深學(xué)生對元件和回路原理的理解。

3.設(shè)計(jì)電氣控制回路。FuidSIM－P軟件有豐富的電控元件供選擇，如：24V電源正負(fù)極、各種主令開關(guān)、接近開關(guān)、繼電器線圈、各種觸點(diǎn)等，能夠設(shè)計(jì)和氣壓傳動回路配套的電氣控制回路，并能同時進(jìn)行電氣和氣壓的回路仿真。

在課堂上布置給學(xué)生設(shè)計(jì)任務(wù)，讓他們自行選擇合適的氣動和電氣控制元件，設(shè)計(jì)滿足要求的電氣控制氣動回路，并通過仿真檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的可行性。比如筆者曾經(jīng)布置給學(xué)生一道很有難度的設(shè)計(jì)題，題目要求是：氣動控制回路，一個兩位兩通換向閥控制雙作用氣缸的伸出和返回，第一次按下帶復(fù)位功能的兩位兩通換向閥并松開，雙作用氣缸伸出；第二次按下帶復(fù)位功能的兩位兩通換向閥并松開，雙作用氣缸返回；再次操作，重復(fù)上述現(xiàn)象。在沒用使用該軟件進(jìn)行仿真的時候，只能通過一步步去分析回路來判斷是否正確可行，稍有考慮不到可能就會出現(xiàn)錯誤的判斷。而采用了FuidSIM－P軟件的仿真功能之后，很快就就判斷出學(xué)生的設(shè)計(jì)是否可行，什么地方出現(xiàn)問題一目了然,方便改進(jìn)。

三、結(jié)論

通過幾學(xué)期在液壓與氣壓傳動實(shí)訓(xùn)課上嘗試使用FuidSIM軟件輔助教學(xué)。在指導(dǎo)學(xué)生液壓氣動回路課程設(shè)計(jì)時，用電腦演示各個學(xué)生的設(shè)計(jì)結(jié)果，現(xiàn)場分析優(yōu)劣，對學(xué)生的思路有很大啟發(fā)。而且課后和學(xué)生溝通，大部分學(xué)生都認(rèn)為采用FuidSIM軟件教學(xué)更加直觀生動，教學(xué)內(nèi)容易接受，學(xué)習(xí)效果好。

（作者單位：江蘇省徐州技師學(xué)院機(jī)電工程系）