Automation studio实例分析.docx

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Automationstudio实例分析

三、AutomationStudio™实例分析

任何软件都需要反复的使用才能熟练的掌握其使用的方法。

上一章简单的介绍了AutomationStudio™软件的基本操作，这一章就是通过实例分析的方法加深理解，熟记操作方法，掌握软件应用的核心，为以后创造性的设计打下基础。

3.1实例一：

搭建一个回路，并设置变量。

双击AutomationStudio™软件图标，打开软件。

界面如图3.1所示。

首先先找到位于工具栏右下角的视图工具栏，调节百分比大小为100%，使工作空间布满整个视图。

ZwY28。

图3.1AutomationStudio™操作界面

在工作空间中空白处右击，选取DocumentProperties选项，出现图3.2所示菜单，可以对设计工作空间做出大小调整。

具体大小的选取还是以设计尺寸为准。

从上到下依次是标准A5到标准A0图纸。

再往下是英制的图纸，做某些英制标准设计时可以选用。

现在我们选取“ISOA3,297X420MM”选项。

tsTbx。

图3.2在Documentproperties中调整工作空间的尺寸大小

工作空间设置完毕之后，我们就可以在其中进行模拟建模的步骤了。

在项目工具栏中找到

图标，点击之后将会出现库资源管理器，如图3.3。

我们选用GOtuI。

图3.3库资源管理器图3.4拖动定量泵到工作空间

液压系统回路作为一个基本案例。

点击Hydraulic>PumpsandPowerUnits>UnidirectionalFixedDisplacement库，在库中选取FixedDisplacementPump，点击鼠标左键拖动到工作空间之中松开（图3.4）。

在工作空间中，所选元件还可以随意拖动（图3.4蓝虚线框中为所选元器件）。

uVCes。

接着在Hydraulic>Reservoirs库中拖选HydrostaticReservoir到工作空间（图3.5）。

xLSl6。

图3.5拖选油箱

第三步，进入Hydraulic>PressureValves>PressureReliefValves库，拖选ReliefValve（溢流阀）进入工作空间（图3.6）。

izVTY。

图3.6拖选溢流阀

第四步，进入Hydraulic>DirectionalValves>SimplifiedModeling>4/3-WayValves库，拖选4/3-WayNCValve（4位3通机械换向阀）进入工作空间（图3.7）。

09WmJ。

图3.7拖选换向阀

第五步，进入Hydraulic>Actuators>Double-ActingCylinders库，拖选Double-actingCylinder进入工作空间（图3.8）。

9bO4O。

图3.8拖选双作用液压缸

第六步，进入Hydraulic>MeasuringInstruments>Others库，拖选Flowmeter表进入工作空间（图3.9）。

kJr8T。

图3.9拖选流量计

第七步，进入Hydraulic>MeasuringInstruments>Others库，拖选PressureGauge进入工作空间（图3.10）Jbv8N。

图3.10拖选压力表

第八步，进入Hydraulic>FluidConditioning>Filters库，拖选Filter进入工作空间（图3.11）。

Wto5F。

图3.11拖选过滤器

第九步，在Hydraulic>FlowValves>Restrictors>CurveModelingRestrictors库中拖选VariableThrottleValve到工作空间（图3.12）7c5mb。

图3.12拖选可变节流阀

现在工作空间中已经有了基本回路的所有元器件。

在工作空间中，我们按照方便管路连接的方式安置它们的位置。

在AutomationStudio™软件的菜单栏里点击View（视图），在下拉菜单中的Gird选项前打勾，这时工作空间中将会出现网格。

网格可以帮助我们定位每个元器件的位置，是一个实用的操作方法。

接下来，左键点击散布在工作空间中的元器件的红色触头，可以拉伸出管路，当两个连接触头正确连接在一起时，触头颜色会变暗。

本液压系统的总体布局图如图3.13所示。

在连接管路的时候，en9ni。

回油管路我们用虚线表示。

操作过程为点选回油路，

鼠标右击，在菜单栏中的Drainline前打勾。

图3.13液压系统总体布局图

接下来我们将要对每个元器件的参数进行设置，以达到我们设计的目的要求。

我们先进行溢流阀的参数设置。

双击溢流阀的图标，出现参数设置对话框（图3.14）。

在本例中我们设置溢流阀的调定压力为1350Psi。

在参数设置的对话框里单位也可以进行设置，可以选择的单位有Pa（帕斯卡）、bar（巴）、psi（磅每平方英寸）、atm（工程大气压）、MPa（兆帕）、KPa（千帕）、GPa（G帕）、kgf/cm2（公斤力平方厘米）。

每个单位的具体含义与换算关系，可以参考《液压与气压传动》这本书。

zeDg9。

图3.14设置溢流阀调定压力

设置完调定压力，我们点击左下方对话框里的选项DisplayedInformation。

在新弹出的设置对话框里找到CrackingPressure选项，在其前面的小方框里打勾（图3.15）。

完毕之后点击Apply，再点击Close。

溢流阀的参数设置完毕。

KIQjo。

之后对液压缸参数进行设置。

双击液压缸图标，在左侧的明细栏中选取TechnicalData，在右侧的BasicData中修改参数，这里的BasicData中包含的参数有PistonDiameter（柱塞直径）、RodDiameter（柱塞杆直径）、Stroke（冲程）、Extension（伸长率）、Inclination（倾斜角度）、ExternalLoad（外部载荷）、PushExternalForce（外推力）、PullExternalForce（拉外力）。

在此例中我们仅仅设置冲程为15in。

并且点击More按钮，在高级设置中清空DynamicPistonFriction

图3.15溢流阀的设置QCVhj。

的数值。

因为这是简单的模拟，所以我们暂时不考虑活塞动作时摩擦力变化情况的影响（图3.16）。

图3.16液压缸参数设置

上一步骤的基本设置完成之后，点击Apply，使设置生效。

接着在左侧明细栏中找到Builder，在Builder界面下可以设置液压缸的外形尺寸、活塞类型等等，建立实际中的液压缸模型。

在相同的基本设置情况下，不同的活塞形状、缓冲设计都会对液压缸的性能产生不一样的影响。

在本例中，我们的设置情况如图3.17。

pbXzX。

图3.17液压缸建模

设置完参数之后点击Apply与Close关闭对话框。

因为液压缸外形尺寸的变化，原先连接好的管路可能需要重新排列。

读者可自行进行一系列调整。

k1QzK。

为了方便读数的显示，流速表、压力表、溢流阀的调定压力显示值的字体小大与颜色都可以改变。

选中这些读数，双击就可以打开了。

本例中，设置字体大小都是四号，流速表选用橘黄色，压力表选用蓝色，溢流阀调定压力选用红色。

28kMV。

接下来设置液压泵的工作参数。

双击液压泵打开参数设置对话框，在BasicData中设置Displacement值为8in3/rev。

注意在这里单位也是可以改变的，不同的单位对应的排量值是需要经过换算的。

在做别的设计的时候要仔细考虑一开始设计所选用的单位，以免因为单位造成结果的变化。

基本参数修改完之后点击Apply，在左侧明细栏中选择DisplayedInformation，检查RatedFlow前是否有打勾，如果没有就打上。

然后点击应用关闭。

这样我们液压泵的设置就完成了。

K3CbM。

再接着按住Shift键，双选两个可变节流阀，双击打开参数设置对话框，在TechnicalData中改变Opening的值，本例中两个节流阀的开口大小都是100%。

设置完成。

到现在，所有的设置都已经完成（图3.18），准备开始模拟仿真。

4CT3U。

图3.18所有元器件参数设置完成

首先AutomationStudio™是一个仿真软件，作为一个系统的仿真，首要就是确认仿真的目的。

虽然之前的模型搭建环节中似乎没有考虑这个问题的必要，但是一旦模型搭建完毕，就要好好考虑是什么目的驱使一个设计人员进行仿真，仿真完毕之后是希望得到怎么样的一个结果？

其实这个问题才是开始一个项目的核心问题，贯穿着整个建模到仿真到数据分析的始终。

正因为这个核心的问题，各种各样的建模结果才变得可能，各种各样的数据才有意义。

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本例，我们希望得到液压缸在系统工作的时候液压杆伸缩的曲线，以及液压杆伸缩时速度变化的情况。

在仿真阶段，我们需要使用到模拟工具栏。

首先，在模拟工具栏中点击

会出现绘图仪界面（图3.19），然后点击液压缸将其拖入绘图仪之中，这时会弹出对话框（图3.20），在LinearSpeed与LinearPosition前打勾，点击0K。

下一步打开Properties，将其中LinearPosition参数的ScaleMax改为16图（3.21）。

设置完毕之后，在模拟工具栏中点击

，开始仿真。

2XmrW。

图3.19绘图仪图3.20对话框

图3.21Y轴参数选择

开始仿真之后，绘图仪上开始出现速度与位移曲线，鼠标点击换向阀拨杆可以调节换向阀的工作位。

仿真结果如图3.22所示。

仿真过程如图3.23所示。

仿真结束之后点击

停止仿真过程。

绘图仪中的曲线可以作为结果输出。

f2Gap。

之后，我们将可变节流阀换成流量可调的止回节流阀。

在Hydraulic>FlowValves>Restrictors>WithCheckValve库中可以找到VariableNon-returnThrottleValve。

将它拖选到工作空间里图（3.24），替换原来可变节流阀所在的位置。

这两个止回节流阀的放置方法也有一定的讲究，对于位于左边的这个止回节流阀，FsXrv。

图3.22速度位移曲线图

图3.23仿真过程中

图3.24拖选流量可调的止回节流阀

点击右键，在弹出的列表中找到Transformation，在下一级的菜单里面依次点击VerticalFlip与HorizontalFlip，意为垂直翻转与水平翻转。

之后双选两个止回节流阀，双击打开参数设置对话框进行参数设置，将Diameter设置为0.5mm。

接着从Hydraulic>MeasuringInstruments>Others中拖选PressureIndicator（压力指示器）到工作空间，单位设置为Psi。

如图3.25。

开始仿真。

GDuMN。

图3.25使用止回节流阀的回路

本例详尽的阐述了AutomationStudio™软件的操作方法以及该软件的仿真方式。

剩下的就是读者对不同的元器件库的探索，了解不同的库对自身设计产品的帮助。

在机电液一体化设计中，熟练而高效的使用各种库才能做出简洁高效的产品。

qXoV6。

在AutomationStudio™软件课程中，我们出生于机械专业的读者不熟悉的是软件的操作方法，软件的建模方式以及软件的仿真手段。

但是需要牢记的是，任何软件其来源与基础即是实际生产上的需要，是对于现实生活的虚拟。

所以建议读者在使用软件的时候要勤查字典，对于元器件库中看不懂的英文要转换成中文来理解，会发现它其实就是我们业已掌握的元器件。

所以，各位学习机电的同学还是要扎实的回归到原有《液压与气压传动》、《机床传动》等专业课程之中，将专业课的课程与AutomationStudio™软件课程相互比对，交叉学习。

这样才能事半功倍的学好这门课。

ZQNiX。

接下来，再分析几个典型的实例，帮助同学更好的理解软件的操作与软件仿真的意义。

3.2实例二：

电控回路的搭建。

本例所设计的电控回路，主回路还是使用上例搭建好的液压回路。

为了实现电气控制，原有的机械换向阀要替换成电磁换向阀。

5QoAO。

双击打开三位四通机械换向阀参数设置界面（图3.26），首先点击图3.27中

图3.264/3换向阀元件参数界面EsuEZ。

红框标注的机械手柄，再用界面右上角的Delete键将其删除。

接下来双击图3.28中用红框标注出来的问号，会弹出一个元件库，其中可以根据不同的控制方式选3KBJd。

图3.27删除机械手柄

取控制手柄。

因为本例是使用电气控制的，所以要选用电磁换向阀，其图标如图3.29中红框标示。

选取之后，因为该位置太靠上，需要调整到与换向阀的下边齐8PWl8。

图3.28修改控制手柄

平。

这时可以点击参数修改界面的

图标，实现选取的零部件的上下左右移动。

图3.29各种可供选用的部件

这时，问号原来所处位置会出现一个新的问号图标，同样双击打开它，在部件库中找到SpringReturn，即是弹簧。

如图3.30中红框所标示。

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图3.30选取回复弹簧

了解电磁换向阀的同学知道它的结构特点，剩下的就是按上述操作过程，将换向阀的另一侧也设置成上述的情形。

最后的样子如图3.31所示。

449M6。

图3.31电磁换向阀设置完成

接下来我们将要拖选一系列元器件到工作空间，用以搭建控制回路。

进入Hydraulic>Sensors>Others库中拖选两个MechanicalPositionSensor到工作空间，会弹出图3.32所示对话框，在Tagname一栏中输入该行程开关的名字，本例中第一个行程开关使用WAYOUT的标签名，第二个行程开关使用WAYBACK的标签名。

在工作空间中的安放位置如图3.34所示。

haD99。

图3.32修改变量对话框

另注，刚拖选到工作空间里的机械位置传感器需要调整，留给读者自己完成。

接着进入ElectricalControl（JICStandard）>PowerSources库中，拖选PowerSupply24Volts和Common（0Volts）进入工作空间，安放位置如图3.34所示。

值得注意的是ElectricalControl（JICStandard）是一个新的库，括号里的意思是该库中的元器件图标使用美国标准。

而位于其下方还有一个ElectricalControl（IECStandard），其意为使用国际标准的元器件库。

首先这两个库都是用作电气控制的库，涉及到电路设计，继电器选用的都需要进入这个库中寻找。

跟涉及液压系统设计都需要使用液压库相仿。

该库本书并未作出详细的介绍，但是根据原先液压库的介绍和使用方法，读者应该可以掌握本库的操作方法。

至于其库中不同项目的含义以及其包括的元器件种类，读者可以勤查字典做深入了解，培养自身的自学能力。

目前我们只对于本例使用到的元器件做一个解释与翻译。

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刚刚我们拖选的PowerSupply24Volts是24V电源，Common（0Volts）为公共端，相对电势零点。

j2n1T。

进入ElectricalControl（JICStandard）>Switches库中，拖选两个NormallyOpenPush-button到工作空间，依次输入Tagname为START和STOP。

NormallyOpenPush-button意为常开开关。

摆放位置如图3.34所示。

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进入ElectricalControl（JICStandard）>OutputComponents库，拖选两个Coil进入工作空间，依次输入Tagname为CR1和CR2。

Coil意为线圈。

摆放如图3.34。

367ZS。

进入ElectricalControl（JICStandard）>OutputComponents库，拖选两个SolenoidDC/AC进入工作空间，依次输入Tagname为SOL1和SOL2。

SolenoidDC/AC意为交直流螺线管。

摆放如图3.34。

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进入ElectricalControl（JICStandard）>Contacts库，拖选四个NormallyOpenContact和一个NormallyClosedContact进入工作空间，NormallyOpenContact意为常开接触器，NormallyClosedContact意为常闭接触器。

摆放位置如图3.34。

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进入ElectricalControl（JICStandard）>Contacts库，拖选Push-buttonAuxilContact,NormallyOpen与Push-buttonAuxilContact,NormallyClosed进入工作空间。

Push-buttonAuxilContact,NormallyOpen意为连杆控制的常开按钮接触器，Push-buttonAuxilContact,NormallyClosed意味连杆控制的常闭按钮接触器。

YZDcC。

进入ElectricalControl（JICStandard）>SensorSwitches库，拖选一个NormallyOpenLimitSwitch和一个NormallyCloesdLimitSwitch进入工作空间。

NormallyOpenLimitSwitch意为常开限位开关，NormallyCloesdLimitSwitch意为常闭限位开关。

这两个开关因为位于SensorSwitches库即传感器开关库，所以是需要跟一开始拖选的两个机械位置传感器做连接使用的，双击打开常开限位开关的参数修改界面（图3.33），在InternalLinks中点选WAYOUT传感器，点击变亮的Link按

XYGpX。

图3.33链接限位开关到位置传感器

钮，完成链接。

类似的打开常闭限位开关的参数修改界面，在InternalLinks中点选WAYBACK传感器，完成链接。

1ZmHs。

刚刚前面拖选到工作空间的四个接触器还没有进行参数设置，现在双击常开接触器打开，因为接触器是要和线圈一一对应的，所以在InternalLinks中分别选取CR1和CR2点击Link完成链接。

其中两个常开接触器链接到CR1，两个常开接触器链接到CR2。

剩下的一个常闭接触器与CR2形成链接。

Zis3w。

Push-buttonAuxilContact,NormallyOpen也需要进行链接操作，双击打开之后将它与START完成链接，Push-buttonAuxilContact,NormallyClosed与STOP完成链接。

2haxn。

现在完成线路的连接，最后的连接图由图3.34所示。

最后还剩下电磁换向阀两侧还有两个问号，这时双击电磁换向阀，弹出图3.35所示的链接对话框，将图3.35中黑色所示的两元器件完成链接。

将剩下的两个元器件也完成链接。

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之后就可以进行仿真了（图3.36）。

图3.34控制回路接线图

图3.35电磁换向阀的电路链接

图3.36仿真过程中

仿真开始之后，点击START液压缸开始自动动作，按下STOP即可让系统停止。

在仿真过程中，点击节流阀还可以调节液流的大小，控制液压缸伸缩的快慢。

通过这个系统的实践，读者还可以在其之上进行改进深入，以达到更好的学习效果。

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