认识FluidSIM-H软件

1.界面介绍

在程序／Festo Didactic目录下，启动FluidSIM－H软件。几秒钟后，FluidSIM－H软件的主窗口显示在屏幕上，如图3－46 FluidSIM－H软件工作界面所示。

图3－46　FluidSIM－H软件工作界面

窗口左边显示出FluidSIM－H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了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。

工具栏包括下列九组功能：

①工具栏中的四个按钮的功能分别为新建、浏览、打开和保存回路图。

②工具栏中的按钮功能为打印窗口内容，如打印回路图和元件图片。

③工具栏中的四个按钮对应编辑回路图中的撤销、剪切、复制、粘贴功能。

④工具栏中的按钮组的功能为调整元件位置。

⑤工具栏中的按钮的功能为显示网格或在主屏区显示或隐藏表格。

⑥工具栏中按钮的功能为缩放回路图、元件图片和其他窗口。

⑦工具栏中按钮的功能为回路图检查，检查通过后可直接进行仿真。

⑧工具栏中按钮用于仿真回路图及控制动画播放（基本功能）。

⑨工具栏中按钮用于仿真回路图及控制动画播放（辅助功能）。

对于一个指定回路图而言，通常仅使用上述几个功能。根据窗口内容、元件功能和相关属性（回路图设计、动画和回路图仿真），FluidSIM－H软件可以识别所属功能，未用工具按钮变灰。

大多数新版微软Windows应用软件中都可以使用快捷菜单。在应用软件窗口内，当用户单击鼠标右键时，快捷菜单就会出现。在FluidSIM－H软件中，快捷菜单适用于窗口内容。快捷菜单含有许多有用的功能，其为主菜单栏的子集。

状态栏位于窗口底部，用于显示操作FluidSIM－H软件期间的当前计算和活动信息。在编辑模式中，FluidSIM－H软件可以显示由鼠标指针选定的元件。

在FluidSIM－H软件中，操作按钮、滚动条和菜单栏与大多数微软Windows应用软件相类似。

2.现有回路图仿真

FluidSIM－H软件安装盘中含有许多回路图，作为演示和学习资料，在FluidSIMH软件中，这些回路图可按下列步骤打开和仿真：

①单击按钮或在“文件”菜单下执行“浏览”命令，弹出包含现有回路图的浏览窗口，如图3－47所示。

图3－47　元件库

浏览窗口显示现有回路图的目录，该目录按字母顺序排列。当前目录名显示在浏览窗口的标题栏上，FluidSIM－H软件中回路图文件的扩展名为ct。双击目录微缩图标，可进入各子目录。在当前子目录中，可以新建用于存放回路图的附加子目录，这些子目录自动由FluidSIM－H软件搜索，并可对其新建微缩目录图标。

②双击相应微缩图标，打开回路图（demo1.ct文件）。回路图也可以通过文件选择对话框打开。通过单击按钮或在“文件”菜单下执行“打开”命令，即可显示如图3－48所示回路图。

图3－48　回路图

③单击按钮或在“执行”菜单下执行“启动”命令，或按下功能键［F9］，执行仿真功能。FluidSIM－H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－H软件首先计算所有的电气参数，接着建立液压回路模型。基于所建模型，即可计算液压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，且液压缸活塞杆伸出，管路颜色含义如表3－4所示。

表3－4　管路颜色含义

④在需要打开文件时也可通过在文件选择对话框中双击文件图标打开，如图3－49所示。

图3－49　回路仿真图

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的匹配关系，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－H软件能够区别三种管路颜色浓度，其含义见表3－5。

表3－5　管路颜色浓度含义

压力值、流量值、电压值和电流值可在仪表上显示，即使没有仪表，用户也可获得回路图中全部或所选择的变量值。各变量值的计算是液压缸精确、实时比例动画播放的基础。实时比例可以保证下列性能：若一个液压缸比另一个液压缸运动速度快两倍，则这两个液压缸之间的关系可显示于动画中，即其实时关系保持不变。

⑤通过鼠标单击回路图中的手控阀和电气开关，可实现手动切换：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，则开关闭合，自动开始重新计算，接着显示新的压力和流量值，液压缸活塞返回至初始位置。

⑥只有当启动（）或暂停（）仿真时，才可能使元件切换。当用户仿真另一个回路图时，其可以不关闭当前回路图。FluidSIM－H软件允许用户同时打开几个回路图，也就是说，FluidSIM－H软件能够同时仿真几个回路图。

⑦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控制阀切换到静止位置时，液压缸活塞将回到上一个位置，且删除所有计算值。

⑧单击按钮或者在“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。

还有下列辅助功能：按钮行使复位和重新启动仿真功能；按钮行使按单步模式仿真功能；按钮行使仿真至系统状态变化，以便进行复位和重新启动仿真功能。

3.新回路设计与仿真

在FluidSIM－H软件中，仿真是以物理模型为基础，这些物理模型的建立是基于Festo Didactic GmbH＆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，在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和油液温度等因素造成的。(www.xing528.com)

新建如图3－50所示FliuidSIM－H新建窗口，且只能在编辑模式下新建或修改回路图。编辑模式由鼠标指针来指示。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建窗口的标题栏上。通过元件库右边的滚动条，用户可以浏览元件。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。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液压缸上），按下鼠标左键，则液压缸被选中，鼠标指针由箭头变为四方向箭头交叉形式，元件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，则液压缸就被拖至绘图区域，如图3－51所示。

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。为了简化新建回路图，元件自动在绘图区域中定位。

若有意将液压缸移至绘图区域外，如绘图窗口外，则鼠标指针会变为禁止符号，且不能放下元件。根据需要可将第二只液压缸拖至绘图区域。若要删除选定的第一只液压缸，只需通过单击按钮（剪切）或在“编辑”菜单下执行“删除”命令，或者按下［Del］键即可。“编辑”菜单中的命令只与所选元件有关。

图3－50　FliuidSIM－H新建窗口

图3－51　拖放液压缸符号

按要求将n位四通换向阀、液压源和油箱拖至绘图区域，并按下列方式排列元件，如图3－52所示。

图3－52　拖放换向阀、油箱、液压源

现为确定换向阀驱动方式，双击换向阀，弹出“控制阀结构”对话框，如图3－53所示。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“手控”“机控”“液控／电控”或“气控／电控”。单击驱动方式下拉菜单右边的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。此外，对于换向阀的每一端驱动，都可以设置为“弹簧复位”或“先导式”。

图3－53　“控制阀结构”对话框

换向阀名称的设置：在图3－53所示对话框上侧键入换向阀名称，该名称可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的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”选项用于定义换向阀的静止位置（有时也称为中位）。静止位置是指换向阀不受任何驱动的工作位置（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“手控”方式，换向阀右端选择“弹簧复位”，单击“可以”按钮，关闭对话框。此时经过设置后的换向阀如图3－54所示。

图3－54

液压管路连接：将鼠标指针移至液压缸右油口上。在编辑模式下，当将鼠标指针移至液压缸右油口上时，其形状变为十字线圆点形式，按下鼠标左键，并移动鼠标指针，此时鼠标指针形状变为十字线圆点箭头形式。保持鼠标左键不放，将鼠标指针移动到换向阀A口上，鼠标指针形状变为十字线圆点箭头向内形式。释放鼠标左键，则在两个选定油口之间立即显示出液压管路，如图3－55所示。

图3－55　连接元件油路

通过FluidSIM－H软件可在两个选定的油口之间自动绘制液压管路。当在两个油口之间不能绘制液压管路时，鼠标指针形状变为禁止符号。在编辑模式下，当鼠标指针位于液压管路之上时，其形状变为选定液压管路符号。按下鼠标左键向左移动，选定液压管路符号，然后释放鼠标左键会立即重新绘制液压管路，如图3－56所示。

在编辑模式下可以选择或移动元件和管路。在“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。

继续连接其他元件，则回路如图3－57所示。

图3－56　移动管路位置

图3－57　回路图绘制完成

现在回路图已被完整绘制，准备对其进行仿真。单击按钮或在“执行”菜单下执行“启动”命令，或者使用功能键［F9］，启动仿真。仿真期间，可以计算所有压力和流量，所有管路都被着色，液压缸活塞杆伸出，如图3－58所示。

图3－58　回路仿真

在液压缸活塞杆伸出以后，无杆腔压力不可避免地会升高，FluidSIM－H软件可以识别这种情况，并重新计算参数。液压源出口压力可增至安全阀设定压力，为使工作压力不超过最大值，液压源出口处应安装溢流阀。单击按钮或在“执行”菜单下执行“停止”命令，或者使用功能键［F5］激活编辑模式，将溢流阀和油箱拖至窗口内。实际上，为了将元件与现有管路连接，常需要一个T形接头。当绘制油口与现有管路之间的管路时，FluidSIM－H软件可以自动创建T形接头。按住鼠标左键移动，在释放鼠标左键处的管路上会出现T形接头。采用十字线圆点箭头形式指针绘制液压源出口管路与溢流阀进口之间的管路，此时将油箱与溢流阀出口连接起来，如图3－59所示。

图3－59　增加溢流阀

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，则FluidSIM－H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。单击按钮，启动仿真，液压缸活塞杆将伸出，只要活塞杆完全伸出，系统状态就会发生变化，该状态由Fluid⁃SIM－H软件识别，并进行重新计算。此时溢流阀打开，显示压力分布。图3－60所示为液压回路仿真。

在状态转换期间，FluidSIM－H软件不仅可对元件实现手动动画，而且可提供多种元件状态图。如图3－61所示的溢流阀开关状态图展示了处于打开和关闭位置的溢流阀。

图3－60　液压回路仿真

图3－61　溢流阀开关状态图

在仿真模式下，单击鼠标可以切换手动阀和开关：将鼠标指针放在换向阀左端上，鼠标指针形状由手形变为手指形，这表明换向阀可被切换。单击换向阀左端，并保持鼠标按键不放，即可仿真其实际性能。在本例中，当换向阀换向时，FluidSIM－H软件可以自动开始重新计算，结果溢流阀关闭，液压缸活塞杆回缩。一旦液压缸活塞杆完全回缩，则溢流阀再次开启。对于不能锁定切换状态的元件，只有保持按下鼠标左键，其才能处于工作状态。停止仿真，用户处于编辑模式，这样用户可以从元件库中选择状态图，并将其拖至绘图区域。

状态图记录了关键元件的状态量，并将其绘制成曲线，将状态图移至绘图区域中的空位置，拖动液压缸，将其放在状态图上，启动仿真，观察状态图，如图3－62所示。

图3－62　使用仿真状态图

注意：在相同回路图中，可以使用几个状态图，且不同元件也可以共享同一个状态图。一旦把元件放在状态图上，其就包含在状态图中，若再次将元件放在状态图上，则状态图不接受。在状态图中可以记录和显示各元件的状态量，并记录状态图中的状态量。在FluidSIM－H软件中，元件库中的每个元件都对应一个物理模型，基于这些模型，FluidSIM－H软件首先创建整个系统模型，然后在仿真期间对其进行处理。气动回路的仿真与液压回路的仿真基本一致，其中气动元件管路颜色含义如表3－6所示。

表3－6　管路颜色含义