模块七FluidSIM软件应用.docx
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模块七FluidSIM软件应用.docx
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模块七FluidSIM软件应用
模块七FluidSIM软件应用
FluidSIM软件由德国Festo公司和Paderborn大学联合开发,是专门用于液压与气压传动的软件。
FluidSIM软件可设计液压回路相配套的电气控制回路图。
通过电气控制液压回路,能充分展现各种开关和阀的动作过程。
FluidSIM软件将CAD功能和仿真功能紧密联系在一起。
在绘图过程中,FluidSIM软件将检查各元件之间连接是否可行,可对基于元件物理模型的回路图进行实际仿真,观察到各元件的物理量值,如气缸的运动速度、输出力、节流阀的开度、气路的压力等,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。
这样就使回路图绘制和相应液压系统仿真相一致,从而能够在设计完回路后,验证设计的正确性,并演示回路动作过程。
7.1FluidSIM-P
7.1.1FluidSIM软件中的文件
FluidSIM软件的目录结构如图7-1所示。
aq目录包含FluidSIM软件的知识库。
bin目录包含FluidSIM软件的可执行文件以及附加库。
该目录还含有注册信息及卸载程序fduninst.exe。
bmp4目录包含元件图片,这些图片具有4个灰度,用于16色的MicrosoftWindows©操作系统。
bmp16目录也包含元件图片,些图片具有16个灰度,用于至少256色的MicrosoftWindows©操作系统。
bmp16c目录包含元件插图和教学资料。
ct目录包含FluidSIM软件中的回路图,其也为保存新建回路图的缺省目录。
在ct子目录中含有下列回路图。
tp101:
“气动技术基础TP101”工作手册中的回路图。
tp101_lb:
“气动技术基础TP101”教材中的回路图。
tp102:
“气动技术提高级TP102”工作手册中的回路图。
tp201:
“电气—气动技术基础TP201”工作手册中的回路图。
tp202:
电气—气动技术提高级TP202”工作手册中的回路图。
lib目录包含FluidSIM软件的整个元件库。
lib2目录包含FluidSIM软件2.x版的元件库。
misc目录包含FluidSIM软件的辅助文件和选项文件。
snd目录包含FluidSIM软件的声音文件。
sym目录以树形结构方式显示元件库。
在“插入”菜单中,该目录内容也以树形结构方式显示。
shw目录包含描述文件。
tmp目录包含预计算的回路模型以及FluidSIM软件新建的临时文件。
asksim:
与“ASKSIM2.0”仿真程序一起提供的回路图。
shows:
通过“教学”菜单以位图方式打开的回路图(见气动技术多媒体教学)。
图7-1FluidSIM软件的目录结构
7.1.2新建回路图
一、新建文件和元件
单击按钮
或在“文件”菜单下,执行“新键”命令,新建空白绘图区域,以打开一个新窗口如图7-2,每个新建绘图区域都自动含有一个文件名,且可按该文件名进行保存。
这个文件名显示在新窗口标题栏上。
通过元件库右边的滚动条,用户可以浏览元件。
窗口左边显示出FluidSIM软件的整个元件库,其包括新建回路图所需的气动元件和电气元件。
窗口顶部的菜单栏列出了仿真和创建回路图所需的功能,工具栏给出了常用菜单功能。
工具栏包括下列九组功能:
1.新建、浏览、打开和保存回路图
。
2.打印窗口内容,如回路图和元件图片
。
3.编辑回路图
。
4.调整元件位置
。
5.显示网格
。
6.缩放回路图、元件图片和其他窗口
。
7.回路图检查
。
8.仿真回路图,控制动画播放(基本功能)
。
9.仿真回路图,控制动画播放(辅助功能)
。
状态栏位于窗口底部,用于显示操作FluidSIM软件期间的当前计算和活动信息。
在编辑模式中,FluidSIM软件可以显示由鼠标指针所选定的元件。
在FluidSIM软件中,操作按钮、滚动条和菜单栏与大多数MicrosoftWindows©应用软件相类似。
图7-2新建窗口
图7-3新建气缸元件
采用鼠标,用户可以从元件库中将元件“拖动”和“放置”在绘图区域上。
方法如下:
将鼠标指针移动到元件库中的元件上,这里将鼠标指针移动到气缸上。
按下鼠标左键。
在保持鼠标左键期间,移动鼠标指针。
则气缸被选中,鼠标指针由箭头
变为四方向箭头交叉
形式,元件外形随鼠标指针移动而移动。
将鼠标指针移动到绘图区域,释放鼠标左键,则气缸就被放到绘图区域里如图7-3新建气缸元件。
采用这种方法,可以从元件库中“拖动”每个元件,并将其放到绘图区域中的期望位置上。
按同样方法,也可以重新布置绘图区域中的元件。
拖动气缸至右上角。
为了简化新建回路图,元件自动在绘图区域中定位。
有意将气缸移至绘图区域外,如绘图窗口外,鼠标指针变为禁止符号
,且不能放下元件。
将第二只气缸拖至绘图区域上。
选定第一只气缸。
单击按钮
(剪切)或在“编辑”菜单下,执行“删除”命令,或者按下Del键删除第一只气缸。
二、换向阀参数设置
将n位三通换向阀和气源拖至绘图区域上。
为确定换向阀驱动方式,双击换向阀,弹出图7-4控制阀的参数设置对话框:
图7-4控制阀的参数设置对话框
◆左端、右端驱动
换向阀两端的驱动方式可以单独定义,其可以是一种驱动方式,也可以为多种驱动方式,如“手动”、“机控”或“气控/电控”。
单击驱动方式下拉菜单右边向下箭头可以设置驱动方式,若不希望选择驱动方式,则应直接从驱动方式下拉菜单中选择空白符号。
不过,对于换向阀的每一端,都可以设置为“弹簧复位”或“气控复位”。
◆描述
这里键入换向阀名称,该名称用于状态图和元件列表中。
◆阀体
换向阀最多具有四个工作位置,对每个工作位置来说,都可以单独选择。
单击阀体下拉菜单右边向下箭头并选择图形符号,就可以设置每个工作位置。
若不希望选择工作位置,则应直接从阀体下拉菜单中选择空白符号。
◆静止位置
该按钮用于定义换向阀的静止位置(有时也称之为中位),静止位置是指换向阀不受任何驱动的工作位置。
注意:
只有当静止位置与弹簧复位设置相一致时,静止位置定义才有效。
从左边下拉菜单中选择带锁定手控方式,换向阀右端选择“弹簧复位”,单击“确定”按钮,关闭对话框。
◆指定气接口3为排气口。
双击气接口“3”。
弹出一个对话框图7-5气接口对话框,单击气接口端部下拉菜单右边向下箭头,选择一个图形符号,从而确定气接口形式。
选择排气口符号(表示简单排气),关闭对话框。
三、元件连接
在编辑模式下,当将鼠标指针移至气缸接口上时,其形状变为十字线园点形式。
当将鼠标指针移动到气缸接口上时,按下鼠标左键,并移动鼠标指针。
注意:
鼠标指针形状变为十字线园点箭头形式
。
保持鼠标左键,将鼠标指针
移动到换向图7-5气接口对话框
阀2口上。
注意:
鼠标指针形状变为十字线园点箭头向内形式
。
释放鼠标左键。
图7-6元件管路连接
在两个选定气接口之间,立即就显示出气管路如图7-6元件管路连接。
FluidSIM软件在两个选定的气接口之间自动绘制气管路。
当在两个气接口之间不能绘制气管路时,鼠标指针形状变为禁止符号
图7-7元件管路的重新设置
将鼠标指针移至气管路上。
在编辑模式下,当鼠标指针位于气管路之上时,其形状变为选定气管路符号
。
按下鼠标左键,向左移动选定气管路符号
,然后释放鼠标左键。
立即重新绘制气管路如图7-7元件管路的重新设置。
在编辑模式下,可以选择或移动元件和管路。
在单击“编辑”菜单下,执行“删除”命令,或按下Del键,可以删除元件和管路。
连接其它元件。
则回路图如图7-8气动回路所示:
回路图已被完整绘制,现准备对其进行仿真。
图7-8气动回路
7.1.3气动回路的仿真
单击按钮
或在“执行”菜单下,执行“启动”命令,或按下功能键F9。
FluidSIM软件切换到仿真模式时,启动回路图仿真。
当处于仿真模式时,鼠标指针形状变为手形
。
在仿真期间,FluidSIM软件首先计算所有的电气参数,接着建立气动回路模型。
基于所建模型,就可计算气动回路中压力和流量分布。
根据回路复杂性和计算机能力,回路图仿真也许要花费大量时间。
只要计算出结果,管路就用颜色表示,且气缸活塞杆伸出,如图7-9仿真回路。
电缆和气管路的颜色具有下列含义:
颜色含义
◆暗兰色气管路中有压力
◆淡兰色气管路中无压力
◆淡红色电缆,有电流流动
图7-9仿真回路
在“选项”菜单下,执行“仿真”命令,用户可以定义颜色与状态值之间匹配关系,暗兰色管路的颜色浓度与压力相对应,其与最大压力有关。
FluidSIM软件能够区别两种管路颜色浓度:
压力低于最大压力;
最大压力。
在FluidSIM软件中,仿真是以物理模型为基础,这些物理模型建立是基于FestoDidacticGmbH&Co实验设备上的元件,因此,计算值应与测量值相一致。
实际上,当比较计算值和测量值时,测量值常具有较大波动,这主要是由于元件制造误差、气管长度和空气温度等因素造成的。
通过鼠标单击回路图中的手控换向阀和开关,可实现其手动切换:
将鼠标指针移到左边开关上。
当鼠标指针变为手指形
,此时表明该开关可以被操作。
当用户单击手动开关时,就可以仿真回路图实际性能。
在本例中,一旦单击该开关,开关就闭合,自动开始重新计算,接着,气缸活塞返回至初始位置。
用户仿真另一个回路图时,其可以不关闭当前回路图。
FluidSIM软件允许用户同时打开几个回路图,也就是说,FluidSIM软件能够同时仿真几个回路图。
单击按钮
或者在“执行”菜单下,执行“停止”命令,可以将当前回路图由仿真模式切换到编辑模式。
将回路图由仿真模式切换到编辑模式时,所有元件都将被置回“初始状态”。
特别是,当将开关置成初始位置以及将换向阀切换到静止位置时,气缸活塞将回到上一个位置,且删除所有计算值。
单击按钮
(另一种方法是:
在“执行”菜单下,执行“暂停”命令或按功能键F8),用户可以将编辑状态切换为仿真状态,但并不启动仿真。
在启动仿真之前,若设置元件,则这个特征是有用的。
辅助仿真功能:
复位和重新启动仿真
按单步模式仿真
仿真至系统状态变化
7.2FluidSIM-H
FluidSIM-H的软件操作与FluidSIM-P的操作基本相同。
设计一双作用油缸电控自动往复运动的电气液压回路图。
一、新建文件
单击按钮
或在“文件”菜单下,执行“新键”命令,新建空白绘图区域,以打开一个新窗口,并将所用液压元件“放置”在绘图区域上,同时设置液压控制阀的结构等信息,如图7-10所示。
图7-10新建液压回路图文件
二、液压回路的完成与仿真
将图7-10所示的液压元件利用“油管”连接起来,软件会自动布置线路。
在工具栏中单击按钮
或在“执行”菜单下,执行“启动”命令,或按下功能键F9。
进行液压回路的仿真运行,以检查液压回路是否正确。
如图7-11为正确的液压回路仿真运行图。
图7-11液压回路仿真运行图
电缆和液压管路的颜色具有下列含义:
颜色含义
◆暗红色液压管路:
压力大于或等于最大压力的50%
◆黄褐色液压管路:
压力小于最大压力的50%
◆淡红色电缆:
有电流流动
在“选项”菜单下,执行“仿真”命令,用户可以定义颜色与状态值之间匹配关系,暗红色管路的颜色浓度与压力相对应,其与最大压力有关。
FluidSIM软件能够区别三种管路颜色浓度:
颜色浓度含义
压力大于或等于最大压力的50%,但小于最大压力的75%
压力大于或等于最大压力的75%,但小于最大压力的90%
压力大于或等于最大压力的90%压力值、流量值、电压值和电流值可在仪表上显示。
三、电气回路的设计与仿真
电气元件的使用与液压元件的使用方法相同,但需要了解电气元件的符号。
软件中的符号与电气课程的符号基本一致,连接方式与气动和液压元件的连接方式一致。
在绘图区域布置电气元件与液压元件,并进行仿真运行,如图7-12。
图7-12自动往复液压回路
四、文件的保存
单击按钮
或在“文件”菜单下,执行“保存”命令,保存回路图。
如果是新建回路图,那么FluidSIM软件会自动打开文件选择对话框,以便用户可定义回路图名。
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