FluidSIM軟件在液壓與氣壓傳動實訓課教學中的應用

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。結合實例說明了FuidSIM軟件在液壓與氣壓傳動實訓課教學中的應用。通過讓學生在實訓課上進行實物實訓和使用軟件進行液壓與氣壓傳動回路設計繪制和仿真相結合的教學，提高了學生學習的主動性，激發(fā)學習興趣，提高了學習效果。

關鍵詞：FluidSIM；液壓與氣壓傳動；繪圖；仿真；設計

液壓與氣壓傳動實訓課是我校機電一體化專業(yè)一門重要的實訓課程，該課程包括液壓實訓和氣動實訓兩部分。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，指導學生選擇合適的元器件進行液壓與氣動回路圖連接。這種教學過程是按照教師的思路進行上課，學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)圖改進和設計方面幾乎的空白的。所以，如何發(fā)揮學生的主觀能動性進行上課一直是這門課程教學的難題之一。是自從在課堂上使用了FluidSIM軟件進行液壓與氣動回路設計與仿真教學，提高了學生們的學習興趣和學習效果，以上幾個教學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軟件，F(xiàn)uidSIM軟件分兩個軟件，其中FluidSIM-H用于液壓傳動教學，而FluidSIM-P用于氣壓傳動教學。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）回路圖繪制標準，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行實際仿真，并有元件的狀態(tài)圖顯示，這樣就使回路圖繪制和相應液壓（氣壓）系統(tǒng)仿真相一致，從而能夠在設計完回路后，驗證設計的正確性，并演示回路的動作過程

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

二、FuidSIM軟件在液壓與氣壓傳動實訓課教學中的應用

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計和繪制。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，右半部分是設計界面，繪制氣動原理圖時，我們可以直接用鼠標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)圖的設計和繪制了。

2.仿真氣壓回路。當繪制完氣壓回路之后，我們就可以對氣壓回路圖進行仿真了。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行參數(shù)設置，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置。不同參數(shù)設置表現(xiàn)出來的仿真現(xiàn)象也是不一樣的，學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，回路的運動仿真和元件狀態(tài)的實時顯示，能夠清晰的反映各元件在回路的各個運動階段的工作過程，加深學生對元件和回路原理的理解。

3.設計電氣控制回路。FuidSIM－P軟件有豐富的電控元件供選擇，如：24V電源正負極、各種主令開關、接近開關、繼電器線圈、各種觸點等，能夠設計和氣壓傳動回路配套的電氣控制回路，并能同時進行電氣和氣壓的回路仿真。

在課堂上布置給學生設計任務，讓他們自行選擇合適的氣動和電氣控制元件，設計滿足要求的電氣控制氣動回路，并通過仿真檢驗設計的可行性。比如筆者曾經(jīng)布置給學生一道很有難度的設計題，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，重復上述現(xiàn)象。在沒用使用該軟件進行仿真的時候，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，很快就就判斷出學生的設計是否可行，什么地方出現(xiàn)問題一目了然,方便改進。

三、結論

通過幾學期在液壓與氣壓傳動實訓課上嘗試使用FuidSIM軟件輔助教學。在指導學生液壓氣動回路課程設計時，用電腦演示各個學生的設計結果，現(xiàn)場分析優(yōu)劣，對學生的思路有很大啟發(fā)。而且課后和學生溝通，大部分學生都認為采用FuidSIM軟件教學更加直觀生動，教學內容易接受，學習效果好。

（作者單位：江蘇省徐州技師學院機電工程系）