FluidSIM软件在液压与气压传动实训课教学中的应用

王钊

摘要：介绍了德国Festo公司FluidSIM软件的的电气控制液压及气压传动回路的绘图功能和仿真功能。结合实例说明了FuidSIM软件在液压与气压传动实训课教学中的应用。通过让学生在实训课上进行实物实训和使用软件进行液压与气压传动回路设计绘制和仿真相结合的教学，提高了学生学习的主动性，激发学习兴趣，提高了学习效果。

关键词：FluidSIM；液压与气压传动；绘图；仿真；设计

液压与气压传动实训课是我校机电一体化专业一门重要的实训课程，该课程包括液压实训和气动实训两部分。以往的课堂过程大都是教师给出液压与气压传动系统图，介绍系统图用到的液压与气动元器件，然后讲解系统图工作原理，指导学生选择合适的元器件进行液压与气动回路图连接。这种教学过程是按照教师的思路进行上课，学生的主观能动性没有得到较好的发挥，特别是在液压与气压系统图改进和设计方面几乎的空白的。所以，如何发挥学生的主观能动性进行上课一直是这门课程教学的难题之一。是自从在课堂上使用了FluidSIM软件进行液压与气动回路设计与仿真教学，提高了学生们的学习兴趣和学习效果，以上几个教学中的难题也很好地解决了。

一、FuidSIM软件介绍

FluidSIM软件是由德国Festo公司开发，是专门用于液压与气压传动的教学软件，FuidSIM软件分两个软件，其中FluidSIM-H用于液压传动教学，而FluidSIM-P用于气压传动教学。FluidSIM软件的主要特征是：

（1）绘图功能和仿真功能紧密联系在一起。FluidSIM软件里的液压气动元器件符号符合电气—液压（气压）回路图绘制标准，而且在绘图过程中，FluidSIM软件会自动检查各元件之间的连接是否可行，如果不符合实际要求的话连接不上。最重要的是可对基于元件物理模型的回路图进行实际仿真，并有元件的状态图显示，这样就使回路图绘制和相应液压（气压）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，并演示回路的动作过程

（2）可设计和液压气动回路相配套的电气控制回路。这个功能弥补了以前液压与气压教学中，学生只能见到液压（气压）回路，而见不到完整的电气回路，从而不明白各种开关和阀门动作过程的弊端。

二、FuidSIM软件在液压与气压传动实训课教学中的应用

1.绘制气压回路。由于FluidSIM-H和 FluidSIM-P用户界面完全一致，操作类似，因此以FluidSIM-P软件为例来介绍气压回路的设计和绘制。先看一下它的主界面，如下图所示。

我们可以看到界面非常直观，上面是功能菜单，可以根据需要去选择不同的菜单，下面分为两部分，左半部分是元件库，右半部分是设计界面，绘制气动原理图时，我们可以直接用鼠标从左边的元件库中拖拉气动元件放在右边的绘图区，放置后各元件的位置可以在绘图区域内任意移动，方向可以水平和竖直变换，而且换向阀的控制方式、有无弹簧复位、常态位置可以任意改变。把所有的元器件在绘图区域放置好之后就可以把各个元件连接起来就完成了系统图的设计和绘制了。

2.仿真气压回路。当绘制完气压回路之后，我们就可以对气压回路图进行仿真了。FluidSIM 软件切换到仿真模式时，启动回路图仿真。

在仿真前，可以对回路图上额气压元件和电控元件进行参数设置，比如气源的工作压力，气缸的最大行程和活塞位置，节流阀的开口度，延时继电器的延时时间都可以设置。不同参数设置表现出来的仿真现象也是不一样的，学生们可以通过仿真现象来了解参数的意义。

在仿真过程中，回路的运动仿真和元件状态的实时显示，能够清晰的反映各元件在回路的各个运动阶段的工作过程，加深学生对元件和回路原理的理解。

3.设计电气控制回路。FuidSIM－P软件有丰富的电控元件供选择，如：24V电源正负极、各种主令开关、接近开关、继电器线圈、各种触点等，能够设计和气压传动回路配套的电气控制回路，并能同时进行电气和气压的回路仿真。

在课堂上布置给学生设计任务，让他们自行选择合适的气动和电气控制元件，设计满足要求的电气控制气动回路，并通过仿真检验设计的可行性。比如笔者曾经布置给学生一道很有难度的设计题，题目要求是：气动控制回路，一个两位两通换向阀控制双作用气缸的伸出和返回，第一次按下带复位功能的两位两通换向阀并松开，双作用气缸伸出；第二次按下带复位功能的两位两通换向阀并松开，双作用气缸返回；再次操作，重复上述现象。在没用使用该软件进行仿真的时候，只能通过一步步去分析回路来判断是否正确可行，稍有考虑不到可能就会出现错误的判断。而采用了FuidSIM－P软件的仿真功能之后，很快就就判断出学生的设计是否可行，什么地方出现问题一目了然,方便改进。

三、结论

通过几学期在液压与气压传动实训课上尝试使用FuidSIM软件辅助教学。在指导学生液压气动回路课程设计时，用电脑演示各个学生的设计结果，现场分析优劣，对学生的思路有很大启发。而且课后和学生沟通，大部分学生都认为采用FuidSIM软件教学更加直观生动，教学内容易接受，学习效果好。

（作者单位：江苏省徐州技师学院机电工程系）