基于FluidSIM的汽车故障诊断与排除实验装置在教学中的应用*

2011-12-31胡允达

浙江工贸职业技术学院学报 2011年1期

胡允达

（浙江工贸职业技术学院汽车与机械工程学院，浙江温州 325003）

1.引言

随着工业现代化程度的提高，汽车零配件的制造成本大大降低，汽车修理从某种意义上来说，仅是一种更换汽车零配件的工作。如何查找电气故障部位、如何找到已损坏和需要更换的零件等技能，已成为汽车维修人员的核心能力。随着汽车品种不断增加，技术日新月异，对汽车进行故障诊断与排除也越来越困难，汽车故障诊断与排除能力的培养也成为汽车专业教学的难点。

目前，用于辅助汽车专业教学的主要设备包括演示教学设备、实物演示实验台等，虽然这些设备对汽车专业教学起了较大作用，但由于受到制造成本过高、难以实现实时通讯等因素的制约，一定程度上影响了教学效果。而基于仿真软件Fluid SIM上开发的汽车故障诊断与排除实验装置，其软件功能可对汽车各电气或液压系统进行仿真，演示系统的工作过程，并通过与实车之间的相互通讯，实现操作软件完成实车的控制，这种设备对降低教学难度，提高教学效果，具有较强的现实意义。

2.实验装置的软件功能

基于仿真软件Fluid SIM开发的汽车故障诊断与排除实验装置，具备较强的仿真功能，并可实现与实车之间的实时通讯。

实验装置可面向不同对象设置参数，学生可以很快地通过操作软件学会绘制电气—液压（气压）回路图，根据所设计的回路，在Fluid SIM元件库中找到所需要的元件，把它拖曳到作图区，连接成电气控制图，并对其进行仿真[1]。

实验装置的用户界面如图1所示，其中窗口左边显示出 Fluid SIM的整个元件库，其包括新建回路图所需的液压元件和电气元件。窗口顶部的菜单栏列出仿真和新建回路图所需的功能，工具栏给出了常用菜单功能。窗口右边为设计库，图框可根据需要进行调节[2]。

图1 用户界面

实验装置通过Fluid SIM软件和其它对象进行数据交换，它可与可编程序控制器（如PLC）结合[3]，借助两个DDE电气元件实现动态数据交换，每个DDE电气元件分别提供8个输入和8个输出，DDE输出口用于与其它应用对象进行通信。

3.实验装置在教学中的应用

基于仿真软件Fluid SIM开发的汽车故障诊断与排除实验装置，其仿真和控制功能实时显示与软件连接的实际控制，效果直观、逼真，拉近了课堂与现场的距离[4]，充分调动了学生的学习积极性，使学生在兴趣和乐趣中学习，取得更好的教学效果。

3.1 仿真功能在教学中的应用

以往，在汽车电动座椅电气控制的教学过程中，一般采用汽车电动座椅示教台来辅助教学。该类设备一般采用汽车驾驶侧电动座椅实物为基础，示教台面板上一般绘有电路图和工作原理示意图，可展示汽车电动座椅的组成结构和工作过程。但由于受到台套数或教学成本的限制，并不能让学生深入认识和分析汽车电动座椅的工作过程。

而采用本装置辅助教学，就可形象说明汽车电动座椅的电气控制情况。教学时，可打开实验装置的软件操作界面，调用相关电气元件，并将它们连接起来，得到图2所示的电气图。比如，为了能更好地理解驾驶员座椅前端调节，可按下座椅前端向后调节键，即驾驶员座椅调节开关“后”，驾驶员座椅前端就向后移动。此时，点击“后”按钮后，左前座椅靠背前后调节电动机工作，电路接通用红色显示。再按下左前腰部支撑电动机的“保持”，电动机马上接通，点击“放松”，该电机马上断电，如图3和图4所示。

图2 电动座椅控制电气图

图3 电动座椅控制“后”移

图4 电动座椅控制“保持”功能

通过电气回路绘图与仿真，可以让学生充分理解复杂回路的工作过程，对电气控制过程的认识更加深入。

该装置还可以仿真汽车其他液压和电气系统，大大降低了教学难度，提高了教学效果[5]。

3.2 软件控制功能在教学中的应用

Fluid SIM软件中有OPC/DDE选择框，具有OPC模式和DDE模式，如图5所示。DDE元件标签用于请求数据交换对象。

以汽车电动座椅为例，在汽车故障诊断与排除实验装置上设置座椅的电路（由PLC连接各电机和手动按钮），在Fluid SIM软件界面调用Fluid SIM In和Fluid SIM Out框，电机的接触器连接到Fluid SIM Out的8个输出端，另一端接地。各按钮连接24V电压并接入Fluid SIM In的8个输入端，如图6所示。连接到双击进行定义标签，图7为Fluid SIM Out框定义窗口。与PLC连接好后可得到DDE连接状态窗口，如图8所示。这样就可达到通过操作软件完成设备的控制。

此时，实验装置的按钮和接触器分别和Fluid SIM软件的输入和输出对应起来。在实训过程中，学生按下实验装置中的某一按钮，Fluid SIM相对应的按钮符号自动闭合。实验装置中相应的接触器闭合，同样Fluid SIM相对应的接触器符号接通，即显示红色，学生在操作过程中就可以看到相应电路图的变化过程。通过这种方法，学生可以绘制实车电气图，在实验装置中完成接线，接着完成两者通讯。这种方法，可以促进实物与教学的有效融合。