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1、仿真软件在电气动实训教学中的应用研究 摘要:本文通过教学实例简要介绍了FluidSIM-P仿真软件在机电类电气动实训中的教学组织和实施过程。并探讨了运用现代仿真软件技术后,其对电气动综合实训的教学效果的影响。 关键词:FluidSIM;电气动实训;教学 引言 随着计算机技术在教学中的应用,多媒体课件及图片和影像被用来呈现液压元件和液压回路的工作过程。这些方法的确提高了学生对该课程的学习爱好,但是这些多媒体课件都是老师课前打算好的,学生参加的设计互动沟通较少。这里介绍的FluidSIM-P软件可为更好的实现互动教学供应了技术支持。FluidSIM-P软件强大的仿真功能将机和电连接起来,实时显示电
2、气动系统的限制和动作。 1 FiuidSIM-P仿真软件的简介 FluidSIM软件是由德国Festo公司的产品,特地用于液压与气压传动的教学软件,该软件可以进行气动回路及其电气限制系统的学习、设计与仿真模拟。FiuidSIM分两个软件,其中FluidSIMH用于液压传动,而FluidSIMP用于气压传动。 1.1模块化的绘图功能 FluidSIM软件是专业的流体CAD软件,其用户界面友好易学。FluidSIM-P的主窗口,如图1所示。左边是FluidSIM的元件库,包含创建新的回路所需的气动和电气元件。右边是空白作图页面。顶端的 图1FluidSIM - P 的窗口 菜单栏列出了须要模拟和建
3、立回路的全部功能。 在编辑状态下,可以在作图页面上,建立和修改回路图。建立回路时只要用鼠标从元件库中把所需的元件拖到作图页面相应的位置释放,然后按须要连接回路即可,也可对该回路进行模拟,看其动作是否符合设计要求。元件库中有各种标准气动、电气元件,绘图时把它们干脆拖到制图区。各种元件间的接口连接,只需按住鼠标左键将两个连接点连接,生成所需的气路。气路的位置也可随意调整,避开了气路之间的相互重叠。自动查错功能是该软件的一大优点,软件可自动检查各元件之间的连接是否符合规范。由于该软件良好的人机交互实力,极大地提高了设计回路图的工作效率。 气动系统中的限位开关和接近开关的动作通过气动活塞杆的动作来完成
4、,在气缸上运用标尺来确定限位开关的位置。当标尺被拖曳落在气缸旁时,就会自动定位在气缸的上方或左边位置上,标尺通过标签和电气回路中的限位开关或接近开关建立相关联系。 在编辑方式下,可设置元件的参数,如模拟量压力传感器、空气压缩机压力、气缸活塞杆直径和行程、活塞杆位置等。 1.2先进的回路仿真功能 图2是建立好的气动回路。此回路是行限制的回路,按下二位三通手动换向阀1S1,然后松开1S1,使气动限制阀右移换向,气缸伸出。当气缸伸到位后,压下行程阀1S3 ,图2模拟气动回路 气动限制阀左移换向,气缸返回,实现气缸的单往复动作。假如用鼠标按下二位三通手动换向阀1S1不松开,则实现气缸的连续往复动作。
5、FluidSIM-P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出限制回路的动作,帮助我们发觉设计中的错误,刚好更改并设计出简洁牢靠的回路。仿真模拟时,可依据须要干脆在图上显示出各元件的物理量值,如各关键部位的压力、流速、节流阀的开度、输出力及运动速度。全部的计算由软件自动完成。该软件在仿真时可以插入状态图自动生成并显示气缸运动的位移随时间改变的曲线。还可显示回路中其它关键元件的状态量,如换向阀的位置、压力表的压力、流量计的流量等。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。将工作循环的各个阶段,各种动作和各种重要参数的改变过程真实的呈现在学生面
6、前。该软件模块化的设计使得气动回路的设计更加便利,而且可对建立起的回路进行仿真模拟,将静止、抽象的学问转变为生动形象的内容,易于学生对内容的理解和驾驭。 2在电气动综合实训教学中的应用 2.1 电气气动回路的设计 FluidSIM元件库中存有大量的电气元件,如电源、开关、继电器等传感器。依据自己所设计的电控系统要求,从元件库中将须要的电气元件模块用鼠标拖到作图页面上,然后把这些电气元件按自己的设计要求连接成电气限制系统。图3是用该软件设计的连续往复动作的气动回路及电气限制图,电气元件和气动元件之间通过标签建立联系。气动回路中的电磁阀1Y、2Y、3Y和电控回路中的1Y、2Y、3Y 建立联系;气动
7、系统中的位置传感器1S1、1S2、1B1、1B2和电控回路中的位置传感器1S1、1S2、1B1、1B2建立联系,从而把气动回路和电控系统连接起来。气缸活塞杆处于缩回状态,位置传感器1S1有信号,电控系统中的1S1闭合。电控系统中的继电器K1、K2、K3分别限制其上的1Y、2Y和3Y通断,即限制气动回路中的电磁线圈1Y、2Y和3Y的通电或断电。当按下手动按钮S时,气缸可按要求循环往复动作。在动作过程中气动回路和电控系统中的通路用红线显示,形象直观。自动生成的元件列表如图3右下方所示。仿真时两个气缸运动的位移可随时间改变的运动状态图如图3右上方所示。 图3 连续往复动作的电气动回路 2.2 教学实
8、施及效果 学生在电气动综合实训中每6-8人分为一组。该组同学共同完成该实训项目。学生在完成前期的小组探讨、设计和计算后,就利用FluidSIM-P软件在电脑上画出气动回路及限制系统并进行仿真。FluidSIM-P软件可使机械、电气、气动技术进行有机的结合,使学生体会传感器、限制器和执行元件等的实际应用。当一组同学全部完成电气动回路图的设计并仿真胜利后,将在实训工作台上进行实训操作。依据已设计完成的电气动回路图,将电气动回路构建起来并进行真实的运行。在实际运行过程中发觉问题并解决问题,尽可能达到最优的电气动设计回路。这样,有利于激发他们的学习热忱和创新意识,培育了学生全局构思实力,提高和熬炼了学
9、生的动手实力。 在实施中,指导老师只给出气动系统的限制要求,学生独立设计完成气动和电气的限制回路。在几个同学的不同设计方案中,他们经过探讨可以从中选取最优方案,使得他们的创建性和相互协作的团队精神得到培育。利用FluidSIM-P的仿真软件进行元器件的选择和接线工作,并利用其仿真功能刚好发觉设计中的错误,刚好修改模拟所设计的回路及有关参数,直至气动回路和电控系统达到最佳设计要求,设计出合理的电气动回路图,这样可以特别顺当地搭接出实际的电气动回路,削减了实际安装调试时间。利用FluidSIM-P软件的好处在于将以前在实际的电气动回路搭接时才能发觉的错误提前到设计电气动回路图时就可发觉并加以改正。
10、 3 结语 FluidSIM仿真软件包含有气液压传动技术、继电器限制技术、传感器技术、软件的运用操作技术、机械传动技术、自动限制技术等多学科的专业学问,所以对这些技术有肯定了解的同学才能娴熟地操作和运用它。FluidSIM-P软件已经用于机电专业的电气动综合实训中,取得了较好教学效果。运用FluidSIM仿真软件,学生可以更好的将专业理论和工程实践相结合,熬炼实际动手实力。利用仿真技术,学生可利用计算机先对工程实例进行仿真,削减在实训设备上的安装调试时间,提高实训设备的运用效益。FluidSIM仿真软件的运用可使学生熟识液压气动技术及其软件国内外发展。 参考文献: 1赵家文.液压与气压传动 M.苏州高校出版社,2022 2FESTO公司.FluidSIM Pneumatics 仿真设计软件 Z 3 王晓勇,丁加军,杨海波.综合实训过程中任务模块的结构化分析方法 J .南京工业职业技术学院学报, 2022, 6 (2) : 91 - 94. 4陆鑫盛,周洪.气动自动化系统的优化设计M.上海:上海科学技术文献出版社,2000. 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页