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。