论文导读:：在世界各地得到广泛应用。液压气动仿真软件应用研究。
论文关键词：FluidSIM，液压气动传动，仿真软件，应用
1FluidSIM液压气动仿真软件的特点
FluidSIM软件是由德国Festo公司Didactic教学部门和Paderborn大学联合开发，专门用于液压与气压传动的教学软件，FluidSIM分两个软件，其中FluidSIM-H用于液压传动教学，而FluidSIM-P用于气压传动教学。
FluidSIM软件的主要特征是：
（1）CAD功能和仿真功能紧密联系在一起。FluidSIM软件符合DIN电气―液压（气压）回路图绘制标准，CAD功能是针对流体而专门设计的，例如在绘图过程中，FluidSIM软件将检查各元件之间的连接是否可行。最重要的是可对基于元件物理模型的回路图进行实际仿真，并有元件的状态图显示，这样就使回路图绘制和相应液压（气压）系统仿真相一致，从而能够在设计完回路后，验证设计的正确性，并演示其动作过程。
（2）系统学习的概念。FluidSIM软件可用于自学和教学。液压（气压）元件可以通过文本说明、图形以及介绍其工作原理的动画来描述，各种练习和教学影片则讲授了重要回路和液压（气压）元件的使用方法。
（3）可设计和液压气动回路相配套的电气控制回路。弥补了以前液压与气压教学中，学生只见液压（气压）回路不见电气回路期刊网，从而不明白各种开关和阀门动作过程的弊病。电气-液压（气压）回路设计与仿真同时进行，可以提高学生对电气动图、电液压的认识和实际应用能力。
2FluidSIM液压气动仿真软件的主要功能
2.1方便快捷的绘图功能
一般绘制液压气动原理图大多采用通用计算机辅助绘图软件，由于该类软件具有一定的通用性，绘制专业图形时往往效率不高。FluidSIM软件的绘图功能是专门针对流体设计的，用户界面直观，易于学习。它的图库中有多种标准液压、气动、电气元件，绘图时可把它们直接拖到制图区，各种元件油口间油路的连接，只需在两个连接点之间按住鼠标左键移动，即可自动生成所需的油路，并且可根据需要自由调节已生成油路的位置，避免了油路之间的相互交叉。该软件的另一个优点是它的查错功能，在绘图过程中，软件将检查各元件之间的连接是否可行，避免了回路绘制过程中，各种低级错误的出现。由于该软件具备了上述优点，较大地提高了绘制原理图的工作效率。
2.2先进的回路仿真功能
可以对绘制好的回路进行仿真，通过强大的仿真功能可以实时显示和控制回路的动作，因此可以及时发现设计中存在的错误，帮助我们设计出结构简单、工作可靠、效率较高的最优路。在仿真中我们还可以观察到各元件的物理量值如油缸的运动速度、输出力、节流阀的开度、油口的压力等，这样我们就能够预先了解回路的动态特性，从而正确的估计回路实际运行时的工作状态。另外该软件在仿真时还可显示回路中关键元件的状态量，如液压缸杆的位置、换向阀的位置、压力表的压力、流量计的流量。这些参数对设计的液压气动系统是非常重要的。
2.3丰富的多媒体教学资料
FluidSIM软件包含了大量的教学资料，提供了各种液压与气动元件的符号、实物图片、工作原理剖视图和详细的功能描述。某些重要元件剖视图可以进行动画播放，逼真地模拟这些元件的工作过程及原理。该软件还具有多个教学影片，讲授了重要回路和液压气动元件的使用方法及应用场合。
FluidSIM软件用户界面直观，采用类似画图软件似的图形操作界面，拖拉图标进行设计，面向对象设置参数，易于学习，用户可以很快地学会绘制电气-液压（气压）回路图期刊网，并对其进行仿真。
3FluidSIM液压气动仿真软件多媒体教学应用
3.1设计和仿真液压（气压）回路
FluidSIM-H和FluidSIM-P用户界面完全一致，操作类似，因此以FluidSIM-P软件为例来介绍。FluidSIM界面非常直观，如图1所示。元件库在左半部分，设计界面在右半部分，左右两部分大小可根据需要进行调整。在设计时可以直接用鼠标从左边的元件库中拖拉气动元件放在右边的设计区进行设计。图1中设计界面为数字逻辑模块控制的两个气缸顺序动作的仿真截图。
3.2系统的补充液压知识
 FluidSIM软件本身自带和液压气动传动有关的多媒体教学资料，用右键点击元件库的两位五通换向阀，在右键菜单中选择“图片”，则可显示此元件的图片，如图2；在右键菜单中选择“插图”，则显示此元件的插图，如图3；在右键菜单中选择“元件说明”，则显示此元件的技术说明，如图4。此软件有配套的教学录像光碟，点击“教学”菜单选择“教学影片”，就可在讲课过程中播放配有中文讲解的教学录像。应用非常简单、直观、实用。
3.3设计电气控制回路
FuidSIM软件有丰富的电控元件供选择，如：24V电源正负极、各种主令开关、接近开关、继电器线圈、各种触点等，能够设计和液压传动回路配套的电气控制回路，并能同时进行电气和液压的回路仿真。
 4FluidSIM液压气动仿真软件气动回路设计仿真实例
4.1设计要求
设计由两个气缸组成的气动回路，要求工作开始一缸首先伸出，三秒钟后二缸接着伸出，然后一缸、二缸依次返回，并且一直循环下去。
4.2气动回路设计
本设计选取两个双作用气缸，为调节气缸行程，每个气缸设置了两个行程开关S1和S2；气路控制元件选取两个由电磁控制的两位五通阀，控制电磁铁分别为1Y1、1Y2、2Y1、2Y2。具体见图5。
4.3控制电路设计
本气动回路电气控制部分可用继电器和逻辑控制。
4.3.1继电器控制电路设计
在继电器控制回路中，K为总控制开关，按下后系统开始工作。四个行程开关1S1、1S2、2S1、2S2分别作为气缸换向的传感器，分别控制继电器四个电磁线圈1K1、1K2、2K1、2K2，两个两位五通阀的控制电磁铁1Y1、1Y2、2Y1、2Y2分别由继电器的常开触头1K1、1K2、2K1、2K2控制。为了达到延时的目的，在电磁铁2Y1前设置了延时继电器3K,完成延时三秒的任务。如图6所示。
4.3.2逻辑控制电路设计
  在逻辑控制的电气回路中期刊网，K仍为总控制开关，按下后系统开始工作。四个行程开关1S1、1S2、2S1、2S2分别作为气缸换向的传感器，分别作为逻辑控制模块的四个输入端口I0、I1、I2、I3,逻辑控制模块的四个输出端口Q0、Q1、Q2、Q3分别控制两个两位五通阀的四个控制电磁铁1K1、1K2、2K1、2K2，如图7所示。在逻辑控制模块logic module内部完全由数字逻辑关系构成输入输出之间的关系，如图8所示。
4.4气动回路仿真
气动回路和电气控制回路设计完成就可以进行仿真，如果设计、连接存在问题，启动仿真以后系统会指出，必须加以修改，否则仿真无法进行。仿真可以连续进行，也可以单步进行。继电器控制仿真过程截图如图9所示，逻辑控制仿真过程截图如图1所示。
5结论
FluidSIM是一款功能非常强大的液压气动传动多媒体教学、设计和仿真软件。它从基本元件认识、基本回路连接,到复杂回路联动，从液压（气动）回路的设计，到控制电路的设计，以及液(气)电联合仿真，每个环节可以反复练习、设计、修改和仿真，使用起来非常简单、方便和实用，是一款非常优秀的教学软件。
Fluid-SIM仿真软件是各种知识的综合应用,必须掌握气液压传动技术、继电器控制技术、传感器技术、软件的使用操作技术、机械传动技术、自动控制技术、PLC控制技术等多学科的专业知识,才能熟练地操作和使用它。
参考文献
[1]李湘伟．FluidSIM在液压与气压传动课程多媒体教学中的应用 [[J].装备制造技术， 2007, 3:108-110,
[2]唐德栋,孔祥冰,韩桂华．FluidSIM在液压与气动教学中的应用 [J]. 机械设计与制造，2005,4:41-42
[3]隋文臣,化雪荟,陈大力．浅谈FluidSIM液压(气动)仿真软件在教学中的应用 [J].液压与气动，2007,6:73-74
[4]李丽娜,柳洪义,孙一兰．一种基于LabVIEW及FluidSIM-H的PLC控制液压系统仿真方法 [J].机床与液压,2007,10:183-184
[5]张宏友．液压与气动技术[m]. 大连:大连理工大学出版社，2007
|
