FluidSIM在教学中的应用分析

摘 要：针对高职院校理工科专业课程的特点及存在的问题，以双缸顺序动作回路为例，将FluidSIM软件引入到课程教学，激发学生对相关课程的学习兴趣，提高了教学效率和教学质量。将多门课程综合在一起的“混合式”教学模式，大大地激发了学生的主观能动性和创造性，同时为同类课程的教学改革提供了参考。

关键词：FluidSIM；传动；顺序控制；PLC

中图分类号：TB 文献标识码：A doi：10.19311/j.cnki.16723198.2019.31.096

0 引言

近年来，我国机电工程行业飞速发展，液压与气压传动技术、电气控制技术、PLC技术等课程作为该行业中重要组成部分，一直是高职院校机电专业实践性较强的课程。传统的教学模式是通过板书、多媒体课件等方法来授课，学生在学习过程中，普遍感到内容枯燥、理论抽象难懂，特别是系统的工作过程，仅仅通过想象很难掌握。采用理实一体的教学模式，可以使学生在“做中学，学中做”，充分提高学生的学习兴趣和技能。但对于多数职业院校来说，实训条件有限，实验设备匮乏，学生没有实训的场地或者需要多人共同使用一台设备，在实训的过程通常还会花费大量时间来调试。这些诸多不利的因素，就会影响学生的学习积极性和学习效果。

组态软件是数据采集与过程控制的专用软件，而采用组态软件技术是解决教学实施过程中矛盾的很好方法，可以将传统的教学变抽象为形象，变枯燥为有趣，创造一个以学生为主体、“教、学、做”一体化的互动教学环境，从而激发学生在课堂上的学习兴趣。

1 教学实施过程中存在的问题

以往的教学多以任务导入、新课教学、课堂练习、知识小结和课后作业等几个环节。理工科专业的教学内容，大部分是以抽象、枯燥的形式呈现在学生的面前，学生只能被动的去接受，容易萌生难学、厌倦的心理，特别是在学习一些抽象的原理、分析复杂装备时，学生常常无从下手、不知所措。同时新技术、新知识不断的涌现，为了更好地服务于经济社会的发展和顺应时代的潮流，势必要求教学要与时俱进，不断补给新的知识理论，而传统的教学模式在这方面明显力所不及。

2 引入FluidSIM软件的教学实施

2.1 FluidSIM软件介绍

FluidSlM软件是由德国著名的元器件生产厂商费斯托公司的Didactic教學部门和Paderbom大学联合开发，是一款专门用于液压与气压传动的教学软件。FuidSIM软件分FluidSIM-P和FluidSIM-H两个模块，其中FluidSIM-P用于气压传动，而FluidSIM-H用于液压传动技术的模拟仿真与排障。软件可以方便形象地仿真液压与气压传动技术中的基本回路、典型的液气压传动系统，同时还提供了电气元件、模块和通讯用的控制接口，可以帮助学生有效的学习电气控制系统方面的知识。

2.2 FluidSIM软件在教学中的应用

FluidSIM软件功能强大，简单易学。创建回路时，只需鼠标从元件库中点取所需的元器件，通过拖拽，释放到作图页面中相应的位置，通过连线即可完成相应回路的设计，同时根据工况条件，可以对元器件的参数进行设置。另外可以对设计的回路进行模拟仿真，查看其动作是否符合设计要求。

2.2.1 液压回路的设计

本文以双缸顺序动作回路为例，如图1所示，电磁铁1YA通电，左侧电磁换向阀在左位工作，液压泵中的高压油压入左侧液压缸的左侧，推动活塞右移，实现动作：①当活塞杆上的挡块触碰到行程开关S2时，使2YA通电，则右侧电磁换向阀在左位工作，使右侧的液压缸右移，实现动作；②直到触碰到行程开关S4，使1YA掉电，左侧的液压缸左移复位，实现动作；③之后缩回到S1位置处时，使2YA掉电，右侧液压缸左移复位，完成动作；④双缸全部恢复到初始状态，然后重复以上的动作。

2.2.2 电气回路的设计

FluidSIM软件具有丰富的电控元件可供选择，如各种主令开关、接近开关、继电器线圈、传感器、电源等，能够根据相应的回路设计出与之配套的电气控制回路，如图2所示为双缸顺序动作回路的电气控制图，在FluidSIM软件中可以在线运行仿真。对于电气控制技术来说，让学生完全掌握这些元器件的内部结构及工作原理，相对难度较大。而将FluidSIM软件引入，可使机械、电气、流体技术进行有机的结合，使学生掌握传感器、控制器和执行元件等器件相关的应用知识点，提高了学生的综合能力。

2.2.3 PLC程序设计、服务器的搭建及仿真

PLC技术是机电一体化、电气自动化专业的一门主干课，是培养学生强电控制能力的核心课程，对于多数学生来说，学习指令简单，灵活系统地应用于实践却很难。FluidSIM软件除了可以设计液压气动回路及与之相配套的电气控制回路外，还可以通过组态技术，利用OPC（OLE for Process Control）接口，实现PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）软件和FluidSIM软件间的通讯。

本文以双缸顺序动作回路为例，采用三菱公司的PLC编写相应的控制程序如图3所示。打开三菱服务器MX OPC Server，在地址空间栏新建一个装置，选择PCside I/F属性GX Simulator，CPU类型选FX2N（C），其他默认确定。然后在Dev01下，新建三个组，分别为D、M和Y，再在D栏上右击新建数据标签，分别命名为D0和D1。同理在M栏和Y栏下面，分别新建M中间继电器和输出继电器Y。如图4所示，完成服务器的配置。

按下启动开关Q，系统进入运行状态，双缸顺序动作回路中各电磁铁及行程开关相继有序的动作，两液压缸即按预定设置的模式工作。

3 结束语

引入FluidSIM软件的“混合式”课堂教学，可以将传统的教学变抽象为形象，变枯燥为有趣，创造一个以学生为主体、“教、学、做”一体化的互动教学环境，从而激发学生在课堂上的学习兴趣和学习效果。

参考文献

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