【文章內(nèi)容簡介】 aderborn大學(xué)聯(lián)合開發(fā)，專門用于液壓、氣壓傳動及電液壓、電氣動的教學(xué)培訓(xùn)軟件，F(xiàn)luidSIM分為FluidSIMH和FluidSIMP兩個軟件，其中FluidSIMH用于液壓傳動技術(shù)的模擬仿真與排障，而FluidSIMP用于氣壓傳動。FluidSIM軟件既可以與Festo Didactic GmbHamp。Co設(shè)備一起使用，也可以單獨(dú)使用。FluidSIM仿真軟件的特點(diǎn)(1)專業(yè)的繪圖功能FluidSIM軟件的CAI功能是和回路的仿真功能緊密聯(lián)系在一起，這是一般通用的計(jì)算機(jī)輔助繪圖軟件如AutoCAD等不具備的，該類通用軟件繪制專業(yè)圖形時往往效率不高。它的圖庫中有100多種標(biāo)準(zhǔn)液壓、電氣、啟動元件。在繪圖室可把圖庫中的元件直接拖到制圖區(qū)生成該元件的原理圖，各種元件接口間回路的鏈接，只需在兩個連接點(diǎn)之間按住鼠標(biāo)左鍵移動，即可生成所需的回路。該軟件的另一個有點(diǎn)是它的查錯功能，例如在繪圖過程中，F(xiàn)luidSIM軟件將檢查各元件之間的連接是否可行，較大地提高了繪制原理圖的工作效率。(2)系統(tǒng)的仿真功能FluidSIM軟件可以對繪制好的回路進(jìn)行仿真，通過強(qiáng)大的仿真功能可以實(shí)現(xiàn)顯示和控制回路的動作，因此可以及時發(fā)現(xiàn)涉及中存在的錯誤，幫助我們涉及出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、效率較高的最優(yōu)回路。在仿真中我們還可以觀察到各元件的物理量值，如液壓缸的運(yùn)動速度、輸出力、節(jié)流閥的開度等，這樣能夠預(yù)先了解回路的動態(tài)特性，從而正確的估計(jì)回路實(shí)際運(yùn)行時的工作狀態(tài)。另外該軟件在方針是還可顯示回路中關(guān)鍵元件的狀態(tài)量如液壓缸活塞桿的位置、換向閥的位置、壓力表的壓力、流量計(jì)的流量。這些參數(shù)對設(shè)計(jì)液壓電氣控制系統(tǒng)是非常重要的，從而充分發(fā)揮了時間在設(shè)計(jì)中的導(dǎo)向作用。(3)綜合演示功能FluidSIM軟件包含了豐富的教學(xué)資料，提供了各種液壓電氣元件的符號、實(shí)物圖片、工作原理剖視圖和詳細(xì)的功能描述。一些重要元器件的剖視圖可以進(jìn)行動畫播放，逼真地模擬這些原件工作過程及原理。該軟件還具有多個教學(xué)影片，講授了重要液壓電氣回路和液壓電氣元件的使用方法及應(yīng)用場合，有利與我們對液壓電氣技術(shù)的理解和掌握[9]。 液壓回路仿真、連接與調(diào)試 基本換向回路的連接與調(diào)試原理圖接線圖調(diào)試圖 二級減壓回路的連接與調(diào)試原理圖接線圖調(diào)試圖 兩種速度換接回路的連接與調(diào)試原理圖接線圖速度換接回路實(shí)物圖 順序動作回路的連接與調(diào)試原理圖接線圖調(diào)試圖 氣動回路仿真、連接與調(diào)試 基本換向回路的連接與調(diào)試用二位五通雙氣控?fù)Q向閥1V3控制氣缸1A1運(yùn)動，手動換向閥1S1和1S2控制1V3閥換位，氣缸運(yùn)動速度可用單向節(jié)流閥1V1和1V2調(diào)節(jié)?；緭Q向原理圖基本換向?qū)嵨飯D 用行程閥的雙作用氣缸的自動往復(fù)氣動回路的連接與調(diào)試原理圖調(diào)試圖 氣動鉆床回路的設(shè)計(jì)、連接與調(diào)試氣動鉆床的簡圖氣動鉆床的工作過程信號—動作圖 氣動鉆床是一種采用氣動鉆削頭完成（主軸旋轉(zhuǎn)）、再由氣動滑臺提供進(jìn)給運(yùn)動的鉆床。本文介紹的氣動鉆床氣壓傳動系統(tǒng)，是用氣壓傳動實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動和送料、夾緊等輔助運(yùn)動。這個系統(tǒng)有三個氣缸，分別為：送料缸A、夾緊缸B和鉆削缸C。其動作如圖所示。信號—動作圖（X/D圖）邏輯原理圖根據(jù)圖2中執(zhí)行信號的邏輯表達(dá)式繪出邏輯原理圖，如圖3所示調(diào)試圖實(shí)物圖、連接與調(diào)試氣動機(jī)械手一個動作循環(huán)過程：上升→左行→下降→夾緊→上升→右行→ 下降→松開氣動機(jī)械手組成：水平缸、夾緊缸、垂直缸調(diào)試圖5 自動線MPS MPS功能我們本次實(shí)訓(xùn)的自動線MPS是企業(yè)里的自動線的縮小版。讓我們模擬下企業(yè)里的流程，讓我們熟悉企業(yè)中的自動線是怎么實(shí)現(xiàn)的。 MPS系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)成與控制方式機(jī)械本體系統(tǒng)：它是自動化設(shè)備及生產(chǎn)線的機(jī)械主體結(jié)構(gòu)和各功能系統(tǒng)的支撐部件。它是在原有機(jī)械產(chǎn)品中增加電子裝置，或用電子裝置取代原有機(jī)械部件構(gòu)成的。檢測傳感系統(tǒng)：獲取信息，對信號進(jìn)行放大、變換、顯示和記錄等。將獲取的信息或狀態(tài)參數(shù)反饋輸送至信號處理及控制系統(tǒng)。信號處理和控制系統(tǒng)：自動控制系統(tǒng)將檢測系統(tǒng)送來的信號進(jìn)行綜合處理或運(yùn)算，并與預(yù)先輸入的系統(tǒng)優(yōu)化指標(biāo)進(jìn)行比較，經(jīng)過分析和判斷后，發(fā)出執(zhí)行命令，驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作。使用的工業(yè)控制器：可編程序控制器執(zhí)行系統(tǒng)：執(zhí)行各種指令，完成預(yù)期的動作，由傳動機(jī)構(gòu)和執(zhí)行元件組成。本系統(tǒng)執(zhí)行部分有：普通直流電動機(jī)、直流伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、電磁閥、接觸器、指示燈等。動力源系統(tǒng)：向機(jī)電產(chǎn)品的各功能系統(tǒng)供應(yīng)能量，以驅(qū)動它們進(jìn)行各種運(yùn)動及操作。本系統(tǒng)的動力源為電力源和氣壓源。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及各站功能安 裝 站搬 運(yùn) 站加 工 站安裝搬運(yùn)站分 類 站上料檢測站154236各站功能第一站上料檢測站回傳上料臺將工件依次送到檢測工位提升裝置將工件提升并檢測工件顏色第二站搬運(yùn)站將工件從上站搬至下一站第三站加工站用回轉(zhuǎn)工作臺將工件在四個工位間轉(zhuǎn)換，鉆孔單元打孔，檢測打孔深度 第四站安裝站選擇要安裝工件的料倉將工件從料倉中推出將工件安裝到位 第五站安裝搬運(yùn)站將上站工件拿起放入安裝工位將裝好工件拿起放下站 第六站分類站按工件類型分類，將工件推入庫房 上料檢測站的程序設(shè)計(jì)與運(yùn)行調(diào)試 設(shè)備組成n 機(jī)械部分（1）井式儲存料倉：存儲待原料元件。 （2） 自動推料單元：采用直線氣缸完成推料動作，將工件由料倉送到傳送帶。（3） DC24V齒輪減速直流電機(jī)驅(qū)動的傳送帶傳送單元：通過輸送帶將工件傳送到傳送帶待搬運(yùn)位置。（4）原料檢測單元：包含攔截定位裝置與檢測系統(tǒng)，完成工件檢測與顏色辨別的光電傳感器。（5）出料定位單元：由傳感器完成工件定位檢測 。（6）報(bào)警蜂鳴裝置：區(qū)分不同顏色工件。n 控制部件（1）可編程序控制器CPU FX2N48MR：PLC程序的控制與功能實(shí)現(xiàn)。（2）FX2N485BD模塊及通訊電纜：完成整個MPS系統(tǒng)聯(lián)機(jī)工作。（3）帶短路保護(hù)的DC 24V開關(guān)電源：提供工作電源與保護(hù)。（4）按鈕控制面板如圖n 氣動元件? 氣源：氣源裝置通常包括空氣壓縮機(jī)、儲存裝置、冷卻裝置、凈化裝置等。氣源可以提供氣動系統(tǒng)所需的壓縮空氣，其中減壓閥用于調(diào)節(jié)工作壓力。實(shí)訓(xùn)裝置中將一體式壓縮機(jī)將壓縮空氣送到裝置上，裝置上通過一個氣動三聯(lián)件調(diào)整壓力和進(jìn)一步凈化壓縮空氣，供設(shè)備使用。? 圖3為三聯(lián)件外形圖，圖4為二聯(lián)件的外形圖。氣源三聯(lián)件，包含過濾器、減壓閥和油霧器。而二聯(lián)件沒有油霧器。二位五通換向閥；換向閥是利用閥芯的位置變動，改變閥體上各通口的通斷狀態(tài)，從而控制油路（或氣路）連通、斷開或改變介質(zhì)的流動方向?？呻娍鼗蚴謩涌刂?，以實(shí)現(xiàn)換向。本站的一個兩位五通雙電控電磁閥，用于驅(qū)動推出氣缸控制；一個兩位五通單電控電磁閥，用于驅(qū)動擋缸控制?？烧{(diào)單向節(jié)流閥:可調(diào)單向節(jié)流閥由單向閥和可調(diào)節(jié)流閥組成，單向閥在一個方向上可以阻止壓縮空氣流動，此時，壓縮空氣經(jīng)可調(diào)節(jié)流閥流出，調(diào)節(jié)螺釘可以調(diào)節(jié)節(jié)流面積。n 檢測元件 行程開關(guān)：一種無源開關(guān)，其工作不需要電源，但必須依靠外力，即在外力作用下使觸點(diǎn)發(fā)生變化，因此，這一類開關(guān)一般都是接觸式的。具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。但需要外力作用，觸點(diǎn)損耗大，壽命短。嚴(yán)格意義上，行程開關(guān)不屬于傳感器范疇 常用傳感器：電感接近開關(guān)、電容接近開關(guān)、舌簧管開關(guān)、光電開關(guān)等電感接近開關(guān)：利用電渦流原理制成的新型非接觸式開關(guān)元件。能檢測金屬物體，但有效檢測距離非常近。不同金屬的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率不同，因此，有效距離也不同。相同金屬的表面情況不一樣，有效距離也不同。 電容接近開關(guān)：利用變介電常數(shù)電容傳感器原理制成的非接觸式開關(guān)元件。能檢測固、液體物體，有效距離較電感式遠(yuǎn)。金屬有較的檢測距離，非金屬固體相對有效距離近。 干簧管式 ：又稱舌簧管開關(guān)，利用電磁力對電極吸引原理制成的非接觸式開關(guān)元件。能檢測強(qiáng)磁性物體，有效檢測距離較近，在液壓、氣壓缸上用于檢測活塞位置 。光電開關(guān)：投光器發(fā)出的光線被物體阻斷或反射，受光器根據(jù)是否能接受到光來判斷是否有物體。光電開關(guān)應(yīng)用最廣泛，具有有效距離遠(yuǎn)，靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。光纖式的光電開關(guān)具有安裝靈活，適宜復(fù)雜環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。但在灰塵多的環(huán)境，要保持投光器和受光器的潔凈 。有反射、對射兩大類。反射型光電開關(guān):反射鏡反射型光電開關(guān)采用較為方便的單側(cè)安裝方式，但需要調(diào)整反射鏡的角度以取得最佳的反射效果。反射鏡通常使用三角棱鏡，它對安裝角度的變化不太敏感，有的還采用偏光鏡，它能將光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)變成偏振光（波動方向嚴(yán)格一致的光）反射回去，提高抗干擾能力。 I/O配置n I/O元件的確定 確認(rèn)上料檢測站控制器件 ：PLC的輸入信號確認(rèn)上料檢測站被控器件 ：PLC的輸出信號n PLC的選型 原則：根據(jù)該系統(tǒng)輸入信號輸出信號的性質(zhì)、點(diǎn)數(shù)及驅(qū)動的輸出元件工作 電壓，考慮預(yù)留一定的冗余等，選用合適的PLC以能滿足系統(tǒng)要求。n I/O元件地址分配 輸入作用輸出作用X0檢測有無工件SQ0Y0電機(jī)KMX1顏色判定SQ1Y1蜂鳴器HAX2傳送帶末端有無工件SQ2Y2報(bào)警燈HL1X3氣缸1縮回到位SQ3Y3氣缸1伸出YA1X4氣缸1伸出到位SQ4Y4氣缸2伸出YA2X5氣缸2縮回到位SQ5Y5氣缸2縮回YA3X6氣缸2伸出到位SQ6Y10 開始燈HL10X10開始SB1Y11復(fù)位燈HL11X11復(fù)位SB2X12特殊功能按鈕SB3X13自動/手動SA4X14單站/聯(lián)網(wǎng)SA5X15停止SB6X16上電SB7n I/O端口接線圖 程序設(shè)計(jì) 動作流程分析根據(jù)任務(wù)一可知，該系統(tǒng)動作為一順序控制，對于順序控制流程，編程方法很多。常用方法為采用步進(jìn)梯形指令編程，或采用起、保、停法編程、或采用移位指令編程。 順序控制流程：根據(jù)工藝流程圖，將這個復(fù)雜的控制過程分解為若干個工序（工步），弄清各個工序的工作細(xì)節(jié)（工序成立的條件、工序轉(zhuǎn)移的條件和轉(zhuǎn)移的方向），每個工序定義一個狀態(tài)器或輔助繼電器，將各個工作狀態(tài)，按控制順序要求聯(lián)系起來，就形成了工作流程圖。 程序的設(shè)計(jì)與編寫梯形圖 指令表 程序的調(diào)試1．PLC與計(jì)算機(jī)的通訊連接與設(shè)置將PC機(jī)與PLC按正確方式連接，并設(shè)置通訊端口與通訊參數(shù)；2．程序的編輯、上傳、下載（1）將PLC的工作狀態(tài)開關(guān)放在“PROG”處。（2）啟動FXGPWIN軟件，用鼠標(biāo)單擊工具欄上的“新建”按鈕，選擇 所使用的PLC類型（FX2N），再單擊“確認(rèn)”按鈕。（3）完成程序的輸入與編輯；（4）程序的上傳或下載3．調(diào)試過程氣動回路操作遵守氣動安全操作規(guī)范情況下，打開氣源后，手動強(qiáng)制驅(qū)動電磁閥，即依次按下各換向閥的手動按鈕，確認(rèn)各氣缸動作符合要求，若不符合，作相應(yīng)的調(diào)整。電氣操作遵守電氣安全操作規(guī)范情況下，檢查到位信號的狀態(tài)是否正常，PLC能否正常采集；若不正常，調(diào)整元器件位置或做其它檢查。 整體調(diào)試（1）將PLC的工作狀態(tài)開關(guān)放在“RUN”處，程序切換至監(jiān)控狀態(tài)；（2）解除急停按鈕，按下上電按鈕，上電按鈕指示燈亮，復(fù)位燈閃爍，按下復(fù)位按鈕，系統(tǒng)復(fù)位 ……，按任務(wù)一的流程操作相應(yīng)按鈕，觀察系統(tǒng)能否按要求正常動作，若出現(xiàn)問題，檢查程序監(jiān)控狀態(tài)及工作站的元件運(yùn)行狀態(tài)是否吻合，根據(jù)實(shí)際情況分析、判斷問題的原因，并作相應(yīng)的調(diào)整。 搬運(yùn)站的程序設(shè)計(jì)與運(yùn)行調(diào)試 設(shè)備組成n 機(jī)械部分（1）小型氣動機(jī)械手：抓取工件。 （2）氣動直線伸縮機(jī)構(gòu)：采用直線氣缸完成水平方向和垂直方向機(jī)械手伸縮定位。（3）直流伺服定位單元：通過直流伺服減速機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)Z軸轉(zhuǎn)動定位。n 檢測部分（1）Z軸轉(zhuǎn)動定位開關(guān)：電感式接近開關(guān)，確定Z軸轉(zhuǎn)動位置。（2）活塞桿伸縮位置檢測開關(guān)：活塞桿伸縮位置檢測。（3） Z軸轉(zhuǎn)動方向限位開關(guān)：Z軸轉(zhuǎn)動限位。n 控制部件（1）可編程序控制器CPU FX2N48MT：PLC程序的控制與功能實(shí)現(xiàn)。（2）FX2N485BD模塊及通訊電纜：完成整個MPS系統(tǒng)聯(lián)機(jī)工作。（3）帶短路保護(hù)的DC 24V開關(guān)電源：提供工作電源與保護(hù)。（4）按鈕控制面板如圖n 氣動元件? 氣源：氣源裝置通常包括空氣壓縮機(jī)、儲存裝置、冷卻裝置、凈化裝置等。氣源可以提供氣動系統(tǒng)所需的壓縮空氣，其中減壓閥用于調(diào)節(jié)工作壓力。實(shí)訓(xùn)裝置中將一體式壓縮機(jī)將壓縮空氣送到裝置上，裝置上通過一個氣動三聯(lián)件調(diào)整壓力和進(jìn)一步凈化壓縮空氣，供設(shè)備使用。? 圖5為三聯(lián)件外形圖，圖6二聯(lián)件的外形圖。氣源三聯(lián)件，包含過濾器、減壓閥和油霧器。而二聯(lián)件沒有油霧器。二位五通換向閥；換向閥是利用閥芯的位置變動，改變閥體上各通口的通斷狀態(tài)，從而控制油路（或氣路）連通、斷開或改變介質(zhì)的流動方向。可電控或手動控制，以實(shí)現(xiàn)換向。本站的二個兩位五通雙電控電磁閥，用于驅(qū)動水平缸的伸出與縮回，及夾抓缸的夾緊與放松；一個兩位五通單電控電磁閥，用于驅(qū)動升降缸控制?？烧{(diào)單向節(jié)流閥:可調(diào)單向節(jié)流閥由單向閥和可調(diào)節(jié)流閥組成，單向閥在一個方向上可以阻止壓縮空氣流動，此時，壓縮空氣經(jīng)可調(diào)節(jié)流閥流出，調(diào)節(jié)螺釘可以調(diào)節(jié)節(jié)流面積。檢測元件常用傳感器：電感式、電容式、光電式接近開關(guān)、干簧管式接近開關(guān)、微動開關(guān)電容接近開關(guān)：利用變介電常數(shù)電容傳感器原理制成的非接觸式開關(guān)元件。能檢測固、