4.基于FluidSIM_P软件的膨胀管开槽机气控系统设计_丁时锋

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基于FluidSIM—P软件的膨胀管开槽机气控系统设计

ＤｅｓｉｇｎｏｆＰｎｅｕｍａｔｉｃＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒＥｘｐａｎｓｉｏｎＰｉｐｅＧｒｏｏｖｉｎｇ
ＭａｃｈｉｎｅＢａｓｅｄｏｎＦｌｕｉｄＳＩＭ．Ｐ
ＤＩＮＧＳｈｉｆｅｎｇ，ＬＩＱｉｎｇｘｉａｎｇ，ＷＡＮＧＬｉｑｕｎ，ＨＡＮＺｅｄｏｎｇ，ＨＵＡＮＧＱｉａｎｇ（ＪｉｕｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＪｉｕｊｉａｎｇＪｉａｎｇｘｉ３３２００５，Ｃｈｉｎａ）
基于ＦｌΒιβλιοθήκη ｕｉｄＳＩＭ— Ｐ软件的膨胀管开槽机气控系统设计
丁时锋，李清香，王力群，韩泽东，黄强
（九江学院，江西九江３３２００５）
摘要：基于膨胀管开槽机的工作要求，对其气控系统进行了程序分析及校正，运用Ｘ — Ｄ图法设计了气控系统的标准程
２０１３年１１月
机床与液压
ＭＡＣＨＩＮＥＴ００Ｌ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ
ＮＯＶ．２０ｌ３Ｖｏ１．４１Ｎｏ．２２
第４ｌ卷第２２期
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—３８８１．２０１３．２２．０３７
ｏｎｉｔｓｗｏｒｋｉｎｇｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．ＴｈｅｓｔａｎｄａｒｄｐｒｏｃｅｄｕｒｅｏｆｐｎｅｕｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂｙｕｓｉｎｇＸ— Ｄｄｉａｒａｇｍ，ｔｈｅｓｉｇｎａｌｅｘ — ｐｒｅｓｓｉｏｎｓｏｆｔｈｅｃｙｌｉｎｄｅｒｍａｉｎｃｏｎｔｒｏｌｓｉｇｎａｌａｆｔｅｒｒｅｍｏｖｉｎｇｏｂｓｔａｃｌｅｓｗｅｒｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ．ＴｈｅｐｎｅｕｍａｔｉｃｃｉｒｃｕｉｔｏｆｔｈｅｅｘｐａｎｓｉｏｎｐｉｐｅｒｏｇｏｖｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗａｓｃｏｍｐｌｅｔｅｄｂａｓｅｄｏｎＦｌｕｉｄＳＩＭ— Ｐｓｏｆｔｗｒｅａ．Ｔｈｅａｃｔｕａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｎｅｕｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍａｃｈｉｅｖｅｄｇｏｏｄｒｅｓｕｈｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｇｒｏｏｖｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ；Ｅｘｐａｎｓｉｏｎｐｉｐｅ；Ｐｎｅｕｍａｔｉｃｓｙｓｔｅｍ；Ｘ・Ｄｄｉａｇｒａｍ；ＦｌｕｉｄＳＩＭ— Ｐ

基于FluidSIM-P软件的膨胀管开槽机气控系统设计

２０１３年１１月第４１卷第２２期机床与液压ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＮｏｖ２０１３Ｖｏｌ４１Ｎｏ２２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ１００１－３８８１２０１３２２０３７收稿日期：２０１２－１０－１７作者简介：丁时锋（１９７５—），男，硕士，副教授，主要从事机电系统控制及自动化方向的研究。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｓ＿ｆ＿ｄｉｎｇ７５０８０１＠１６３ｃｏｍ。

基于ＦｌｕｉｄＳＩＭＰ软件的膨胀管开槽机气控系统设计丁时锋，李清香，王力群，韩泽东，黄强（九江学院，江西九江３３２００５）摘要：基于膨胀管开槽机的工作要求，对其气控系统进行了程序分析及校正，运用ＸＤ图法设计了气控系统的标准程序，给出了各气缸动作主控信号排除障碍后的执行信号表达式，完成了基于ＦｌｕｉｄＳＩＭＰ软件的膨胀管开槽机气控系统回路设计及模拟仿真。

该气控系统在实际运行中取得了良好效果。

关键词：开槽机；膨胀管；气控系统；ＸＤ图；ＦｌｕｉｄＳＩＭＰ中图分类号：ＴＨ１３７文献标识码：Ｂ文章编号：１００１－３８８１（２０１３）２２－１０３－３ＤｅｓｉｇｎｏｆＰｎｅｕｍａｔｉｃＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒＥｘｐａｎｓｉｏｎＰｉｐｅＧｒｏｏｖｉｎｇＭａｃｈｉｎｅＢａｓｅｄｏｎＦｌｕｉｄＳＩＭＰＤＩＮＧＳｈｉｆｅｎｇ，ＬＩＱｉｎｇｘｉａｎｇ，ＷＡＮＧＬｉｑｕｎ，ＨＡＮＺｅｄｏｎｇ，ＨＵＡＮＧＱｉａｎｇ（ＪｉｕｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＪｉｕｊｉａｎｇＪｉａｎｇｘｉ３３２００５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｒｏｇｒａｍａｂｏｕｔｔｈｅｐｎｅｕｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆｅｘｐａｎｓｉｏｎｐｉｐｅｇｒｏｏｖｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｗａｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｃｏｒｒｅｃｔｅｄｂａｓｅｄｏｎｉｔｓｗｏｒｋｉｎｇｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．ＴｈｅｓｔａｎｄａｒｄｐｒｏｃｅｄｕｒｅｏｆｐｎｅｕｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂｙｕｓｉｎｇＸＤｄｉａｇｒａｍ，ｔｈｅｓｉｇｎａｌｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓｏｆｔｈｅｃｙｌｉｎｄｅｒｍａｉｎｃｏｎｔｒｏｌｓｉｇｎａｌａｆｔｅｒｒｅｍｏｖｉｎｇｏｂｓｔａｃｌｅｓｗｅｒｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ．ＴｈｅｐｎｅｕｍａｔｉｃｃｉｒｃｕｉｔｏｆｔｈｅｅｘｐａｎｓｉｏｎｐｉｐｅｇｒｏｏｖｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗａｓｃｏｍｐｌｅｔｅｄｂａｓｅｄｏｎＦｌｕｉｄＳＩＭＰｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅａｃｔｕａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｎｅｕｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍａｃｈｉｅｖｅｄｇｏｏｄｒｅｓｕｌｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｇｒｏｏｖｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ；Ｅｘｐａｎｓｉｏｎｐｉｐｅ；Ｐｎｅｕｍａｔｉｃｓｙｓｔｅｍ；ＸＤｄｉａｇｒａｍ；ＦｌｕｉｄＳＩＭＰ气动技术具有节能、环保、低成本等优点，广泛应用于自动加工和装配设备及各种自动生产线上。

FluidSIM 软件在《液压传动与气动技术》教学中的应用

FluidSIM 软件在《液压传动与气动技术》教学中的应用王志华【摘要】FluidSIM软件在液压与气动技术教学中具有对回路进行设计和仿真的作用，可以将结构复杂、原理抽象的模型系统通过具体的元件图符和仿真展现出来，对于提高授课效率，加深学生理解，增强学生对液动和气动回路思维能力，激发学生学习兴趣有重要的意义。

%Software of FluidSIM has a role for the design and simulation in the teaching of the hydraulic and pneumatic technolo‐gy .Complicated structure ,principle of abstract model system can be showed through the concrete component glyphs and simu‐lation .It has an important significance in improving the efficiency of teaching ,deepening students'understanding ,enhancing the hydraulic and pneumatic thinking ability of students ,and arousing students'interest in learning .【期刊名称】《杨凌职业技术学院学报》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】3页(P56-57,64)【关键词】FluidSIM软件;设计;仿真【作者】王志华【作者单位】杨凌职业技术学院，陕西杨凌712100【正文语种】中文【中图分类】TH137《液压传动与气动技术》课程是机电一体化技术专业的专业核心课。

但液压与气动元件内部结构复杂，系统过程抽象，空间动作难以想象，仅仅以文字表述、多媒体课件及图例方法提高教学效果，很难使学生理解其原理和动作特点，不能充分增强学生的思维能力、激发学生学习兴趣。

基于FluidSIM-P软件的气动单轨吊气控系统设计

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｎｅｕｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆｐｎｅｕｍａｔｉｃｍｏｎｏｒａｉｌｉｓｍａｉｎｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｒｕｎｔｉｍｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｏｎｏｒａｉｌ，ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｆｏｔｈｅｂｒａｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｎｄｏｖｅｒａｌｌｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ．Ｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｆｏｐｎｅｕｍａｔｉｃｍｏｎｏｒａｉｌ，ｓｐｎｅｕｍａｔｉｃ
关键词：气动单轨吊；气控单元；ＦｌｕｉｄＳＩＭ— Ｐ；气控系统仿真
中图分类号：ＴＤ５２４文献标识码：Ａ文章编号：１６７１～０９５９（２０１５）０７４３１０４－０３
ＤｅｓｉｇｎｏｎＰｎｅｕｍａｔｉｃＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒｎｅＰｕｍａｔｉｃＭｏｎｏｒａｉｌＢａｓｅｄｏｎＦｌｌｌｉｄＳＩＭ —Ｐ
Ｙｕｅ。，ＬＩＵＪｉａｎ—ｇｕａｎｇ。ＳＵＮＳｈｉ —ｇｕｏ，ＳＨＩＹａｎ。，ＰＡＮ
（１．ＸｉｎｓａｎＣｏａｌＭｉｎｅ，￣ｚｈｏｎｇＥｎｅｒｇｙＦｅｎｇｆｅｎｇＧｒｏｕｐ，Ｈａｎｄａｎ０５６２００，Ｃｈｉｎａ；

FluidSIM在气动装置设计中的应用

要的应用价值。文中以气动机械手设计为例，分析了ＦｕｄＩ软件在气动回路和控制回路设计中作用。经ｌｉＳＭ
ＦｉＩｌｄＭ仿真分析设计的机械手，ｕＳ在生产现场进行了试运行，其各种动作准确可靠，运行效果良好，设计达到
预计的目标。
开发的世界著名的工程系统高级建模与仿真平台，它提供了一个系统级工程设计的完整平台，得用户可使以在单一的平台上建立复杂的一维多学科领域的机电液一体化系统模型，在此基础上进行仿真计算和深并
术回路，括液压、动、包气电路控制、编程逻辑控制可
压和气动装置三种形式。其中，由于气动系统具有结
构简单、量轻、重动作迅速、工作可靠、节能和环保等优点而被广泛应用于气动机械手。
器、序功能图以及其它多项技术。顺
统的可靠性设计，高设计效率，用现代仿真技术是提应
解决这一问题的有效途径。１气动系统仿真软件概述目前具有代表性的液压气动仿真软件有德国的
从事制造业自动化研究工作。
１００
液压与气动
２１０２年第８期
随着制造业自动化需求的日趋增加，机械手在工
业生产中得到越来越广泛的应用，大减轻了劳动者大的劳动强度，提高了劳动生产率。为实现机械手各个自由度的运动，常用的机械手其动力来源有电动机、液

基于FluidSIM Pneumatics软件的气动及机电一体化设计

基于FluidSIM Pneumatics软件的气动及机电一体化设计杨存智
【期刊名称】《煤矿机械》
【年(卷),期】2004()9
【摘要】气压传动及机电一体化系统设计在现代机械设计中占有很重要的地位。

介绍德国FESTO公司开发的FluidSIMPneumatics软件。

对该软件的主要技术要求、功能以及气压传动与机电一体化系统的设计方法作了详细的介绍。

它为学习者和工程技术人员提供了分析、研究、设计。

【总页数】3页(P63-65)
【关键词】F1uidSIM;Pneumatics;电控系统;机电一体化;设计
【作者】杨存智
【作者单位】徐州师范大学
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.FluidSIM软件在液压气动系统设计中的应用 [J], 薛梅
2.基于FluidSIM-P软件的气动单轨吊气控系统设计 [J], 孙世国;石岩;潘越;刘建广
3.FluidSIM软件在气动系统设计中的应用 [J], 余金伟;廖友军
4.基于FluidSIM-Pneumatics的检测设备气动控制分析 [J], 刘健;吕原君
5.基于FluidSIM-Pneumatics的检测设备气动控制分析 [J], 刘健;吕原君
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基于FluidSIM的铁钻工控制系统的建模及仿真

基于FluidSIM的铁钻工控制系统的建模及仿真崔志诚【摘要】由于铁钻工的液压比例系统参数变化程度较大且有负载干扰,性能要求无法通过一般控制方法得到全部满足.PID控制方法算法简单、鲁棒性高、可靠性好.设计PID控制器,使PID参数自适应变化,省去繁琐的参数调试过程.利用FluidSIM 进行仿真,分析电液比例系统在PID控制下的控制效果,发现系统的非线性和负载干扰等影响均能被PID控制器较好地克服,使系统的稳定性和动态性能得到提高.【期刊名称】《现代计算机（专业版）》【年(卷),期】2017(000)034【总页数】3页(P42-44)【关键词】铁钻工;PID控制;电液比例系统;仿真【作者】崔志诚【作者单位】西安石油大学,西安 710065【正文语种】中文0 引言铁钻工是钻机在自动化钻井过程中的配套设备，能在完成钻具高效率地上扣、卸扣及紧扣、冲扣等工作的同时保证工人的安全。

铁钻工控制系统的自动化程度会影响到其操作的方便程度，工人的劳动强度及工作效率等性能[1]。

目前，铁钻工的液压控制系统多数是电液比例控制系统，即通过控制滑阀的开度来实现对液压系统的控制[2]。

针对这种情况，提出采用PID控制，PID控制器具有参数在线整定的功能，利用这一功能进行对电液比例系统的PID控制。

首先建立系统的数学模型，然后利用FluidSIM软件进行仿真，从而分析电液比例压力系统的PID控制效果。

1 铁钻工电液比例控制系统的组成铁钻工主要由底座、运移装置、钳体（旋扣钳、扣钳、背钳）及夹紧油缸、冲扣油缸、旋扣马达等组成的，是一个多液压缸电液比例压力控制系统[3]。

由于每一个液压缸都是一个独立的压力控制系统，所以本文只选择其中一个液压缸的压力控制进行研究，对该液压缸系统进行数学建模，然后再进行仿真分析。

电液比例压力控制系统的原理如图1所示。

图1 压力控制系统原理框图系统收到指令装置给定的一个电压信号ur，此时液压缸的输出压力为Fg，压力传感器在测到该压力后，将其转换为电压信号uf并将其反馈到输入端。

FluidSIM仿真软件在《液压与气动技术》实践教学中的应用

FluidSIM仿真软件在《液压与气动技术》实践教学中的应用一、FluidSIM仿真软件简介FluidSIM是由德国Festo Didactic公司开发的一款液压与气动仿真软件，它可以模拟和调试液压与气动系统，并提供了丰富的元件库和仿真环境，可以方便地进行系统设计和性能分析。

FluidSIM具有直观的界面和强大的仿真功能，广泛应用于工程教育和工程设计领域。

二、FluidSIM在实践教学中的应用1. 液压与气动系统的设计与优化传统的液压与气动系统设计通常需要大量的实验和调试工作，成本高、效率低。

而使用FluidSIM可以在电脑上直接进行系统设计和仿真，快速验证设计方案的可行性，并对系统性能进行优化。

学生可以通过仿真软件设计各种不同的液压与气动系统方案，并比较它们的性能差异，从而培养学生的系统设计与优化能力。

2. 实验教学的补充与延伸由于受制于实验室设备、安全性和成本等方面的限制，传统的实验教学难以满足学生的需求。

而FluidSIM可以作为实验教学的补充与延伸，为学生提供更加直观、生动、灵活的实验环境。

学生可以在仿真软件中操作和调试液压与气动系统，观察系统运行状态、性能参数以及故障分析等，从而加深对液压与气动技术的理解。

液压与气动控制系统是比较复杂的动态控制系统，传统的调试方法较为繁琐，且不易观察系统的动态响应。

而FluidSIM可以实现对控制系统的建模、仿真和调试，学生可以通过软件进行控制策略的设计与调试，并直观地观察系统的动态响应，加深对控制原理和方法的理解。

4. 实践案例教学教师们可以结合实际工程案例，设计一些液压与气动系统的实践案例，让学生通过使用FluidSIM进行仿真分析，并解决实际工程问题。

设计一个自动化生产线的气动控制系统，或者是一个液压传动系统的故障诊断与维修等。

通过实践案例教学，学生可以将所学理论知识与实际应用相结合，提高解决问题的能力。

三、教学案例与思考1. 案例一：基于FluidSIM的液压传动系统设计与仿真2. 案例二：气动控制系统的调试与优化在实践教学中使用FluidSIM软件，不仅可以补充和延伸传统的实验教学内容，而且能够提高学生的实际操作能力和创新意识。

基于卡诺图法的机械手气动回路设计与仿真

基于卡诺图法的机械手气动回路设计与仿真刘文婷;黄贤广;李秋霞【摘要】根据工业需求,设计了一套能够按照一定轨迹自动搬运工件的机械手气控回路,并系统阐述了气动机械手的设计过程.首先分析机械手工作要求确定工作程序;然后利用卡诺图法进行逻辑处理,并绘制逻辑原理图和气控回路图;最后通过FluidSIM软件进行仿真分析,验证了设计的正确性.【期刊名称】《液压与气动》【年(卷),期】2015(000)010【总页数】4页(P44-47)【关键词】FluidSIM仿真;气动回路;卡诺图法;机械手【作者】刘文婷;黄贤广;李秋霞【作者单位】聊城大学机械与汽车工程学院,山东聊城252059;聊城大学机械与汽车工程学院,山东聊城252059;聊城大学机械与汽车工程学院,山东聊城252059【正文语种】中文【中图分类】TH138引言在高温、多尘等恶劣环境下为实现不需人力操作的自动搬运工作，可利用行程程序控制方法设计一套机械手气控回路以按照一定轨迹或程序自动搬运工件，来保障人身安全，减轻劳动强度，提高劳动生产率，降低生产成本。

行程程序控制是气动控制中一种应用较广的回路设计方法，这种控制方法可分为两大类：直观组合法与逻辑设计法。

前者适用于较简单的回路设计。

对于较复杂或含有多往复动作的回路，通常采用逻辑设计法。

常用的逻辑设计法有X-D线图法，逻辑运算法和卡诺图法等。

其中X-D线图法直观性强，但处理过程较繁琐；逻辑运算法太抽象；卡诺图法直观且处理规则性较强[1，2]。

因此，详细介绍卡诺图法机械手的设计步骤。

1 行程程序输入如图1所示为可用于高温、噪声及粉尘等环境恶劣场合的气控机械手结构图，由夹紧缸A、伸缩缸B、升降缸C和回转缸D组成[3，4]。

图1 气控机械手结构示意图该机械手按预先给定的程序，可从第一个动作连续运转到最后一个动作，把其右下方的工件搬到左上方的位置上去。

动作程序为：压下开关q立柱下降C0→伸臂B1→夹紧工件A0→缩臂B0→立柱左回转D1→立柱上升C1→放开工件A1→立柱右回转D0。

基于PCS7对膨胀机控制系统进行改进的应用

基于PCS7对膨胀机控制系统进行改进的应用【摘要】本文针对透平膨胀机运行过程中出现的问题，通过SIMATIC PCS7软件对CFC程序连锁逻辑进行分析，结合膨胀机操作流程及设备特性对CFC程序进行完善，通过对连锁逻辑关系进行改进和增加功能块，防止操作过程中的膨胀机非正常停车，避免干扰信号引起的跳车，同时提高了操作和维护的效率。

【关键词】膨胀机；转速；PCS7；联锁逻辑1 引言福建三安钢铁有限公司为配套新100万吨年生产能力，新建的1套20000Nm3/h等级的空气分离装置。

仪控系统采用SIMATIC PCS7过程控制系统。

配套硬件模块为SIMATIC S7-400系列。

空分装置采用常温分子筛吸附净化，增压透平膨胀机制冷；采用规整填料技术及全精馏无氢制氩的外压缩流程。

其中，膨胀机制冷量是维持空分工况稳定的重要保障。

因此确保增压透平膨胀机组的稳定运行是非常关键的。

2 膨胀机工艺流程简介膨胀机系统工艺流程图简图如图（1）所示。

ET401/402分别为A/B膨胀机；B401/402分别为A/B增压机。

以A台为例，V405A为紧急切断阀，HC406A为导叶控制调节阀，V404为增压机旁通阀。

当膨胀机启动准备完成后。

操作V405A 打开，膨胀空气通入机组，遥控HC406A调节增压空气流量，随着膨胀机转速上升带动B401工作。

再慢关V404A进行提速。

两台机组结构形式完全一致，互为备用。

A台切换到B台操作流程为：慢开V404A直至100%，降低A台转速。

手动操作V405B打开。

慢开HC406B对B台提速至11000rpm左右。

手动操作V405A关闭。

慢关V404B对B台进行提速。

增压机是由膨胀机直接带动，两者具有相同的功率、气量、转速。

超速运转易使膨胀机失控导致“飞车”。

而膨胀机失速时气量减少易使增压机进入喘振区导致“喘振”而损坏设备。

应避免在叶轮敏感区时间停留过久，还要对机组运行各参数进行实时监控设置连锁，防止超压、超速、超温运转，在发生异常工况时能连锁停机保证设备的的安全运行。

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2013 年 11 月第 41 卷第 22 期
机床与液压
MACHINE TOOL ＆ HYDＲAULICS
Nov. 2013 Vol. 41 No. 22
DOI： 10． 3969 / j. issn. 1001 － 3881. 2013. 22. 037
基于 FluidSIM-P 软件的膨胀管开槽机气控系统设计
第 22 期
丁时锋等：基于 FluidSIM-P 软件的膨胀管开槽机气控系统设计
·105·
排气节流的速度调节控制。 2. 3 气动控制仿真及结果分析
在仿真之前设定气源压力，设定各单向节流阀的开口参数，同时添加一个状态图，并在状态图上建立
各气缸的状态项，这样可以在仿真过程中观察各气缸的位置变化及动作顺序。参数设定好之后，点击开始仿真按钮就可以得到仿真结果，如图 4 为仿真时的气动控制仿真过程图，图 5 为各气缸的动作状态图。
围的变化，实现了开槽长度的自由调节要求。
【7】ZHANG Jianmin，YANG Qing，WANG Yurong，et al． Exper-
3 结束语
imental Investigation of Cavitation in a Sudden Expansion
将虚拟仿真成功后的膨胀管开槽机气动回路模型应用到实际生产，取得了良好效果。实践表明：基于 FluidSIM-P 软件的膨胀管开槽机气动回路设计系统，完全能够实现与真实系统控制运行相一致的效果。
1. 2 膨胀管开槽机气控程序分析及校正分析膨胀管开槽机主要动作 “送料—夹紧—割
槽—取出成品”，设计 4 个气缸 A、B、C、D 分别控制相关的动作。送料气缸 A：气缸活塞杆伸出时送料，送料完成后活塞杆缩回；工件夹紧气缸 B：气缸活塞杆伸出时夹紧工件，气缸活塞杆缩回时松开工件；刀具气缸 C：气缸活塞杆伸出时割槽，气缸活塞杆缩回时退刀；成品取出气缸 D：气缸活塞杆缩回时取出割槽完成后的工件成品。为了系统能够自动连续工作，设计系统的工作循环为：送料气缸 A 活塞杆伸出送料→送料气缸 A 活塞杆缩回→夹紧气缸 B 活塞杆伸出夹紧工件→刀具气缸 C 活塞杆伸出割槽→ 夹紧气缸 B 活塞杆缩回松开工件→成品取出气缸 D 活塞杆缩回取出工件成品→刀具气缸 C 活塞杆缩回退刀→成品取出气缸 D 活塞杆伸出复位，准备下一工作循环。由膨胀管开槽机工作循环可知此系统为时序逻辑气控系统，相应动作程序为［A1 A0 B1 C1 B0 D0 C0 D1 ］，程序中下标 1 表示相应气缸的活塞杆伸出动作，下标 0 表示相应气缸的活塞杆缩回动作。动作程序［A1 A0 B1 C1 B0 D0 C0 D1］的程序相位及信号关系如图 1 所示，从图 1 中可见有重复的信号组合控制不同的动作，这将产生二义性，因此动作
关键词：开槽机；膨胀管；气控系统； X-D 图； FluidSIM-P 中图分类号： TH137 文献标识码： B 文章编号： 1001 － 3881 （ 2013） 22 － 103 － 3
Design of Pneumatic Control System for Expansion Pipe Grooving Machine Based on FluidSIM-P
为了合理设计和实现所要求的动作顺序，根据 X-D 图设计列写出各动作主控信号排除障碍后的执行信号表达式，并考虑手动、启动、复位、调速、调夹紧力等设备工作要求，基于 FluidSIM-P 软件的膨胀管开槽机气动回路设计如图 3 所示。
图 3 基于 FluidSIM-P 软件的气动回路设计图该气动系统由气源、手阀、气控换向阀、行程的缸径值，同时每个气缸上设置标尺，定义一定距离阀、单向节流阀、消声器和气缸等组成，图中手阀为并与行程阀相关联，以便模拟行程阀的实际安装位系统启动控制阀。每个气缸根据实际情况设置参数，置。单向节流阀设置开口参数控制气流流量，实现对输出力体现实际承载能力，活塞面积间接决定了气缸气缸运动速度的控制，所有气缸都可实现进气节流和
收稿日期： 2012 － 10 － 17 作者简介：丁时锋（ 1975—），男，硕士，副教授，主要从事机电系统控制及自动化方向的研究。E － mail： s_f_ding750801
@ 163. com。
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机床与液压
第 41 卷
程序［A1 A0 B1 C1 B0 D0 C0 D1］为非标准程序，该非标准程序需要校正为标准程序。程序的校正可在适当位置插入一对记忆元件 E1 E0 来消除重复小项，破坏其二义性，校正后标准程序为［A1 E1 A0 B1 C1 B0 D0 E0 C0 D1 ］。
【2】刘健，吕原君．基于 FluidSIM-Pneumatics 的检测设备气
图 5 各气缸的动作状态图仿真结果分析：从仿真过程中可直接动态观察到各气缸动作顺序，也可从图 5 分析各气缸的位移得出各气缸动作顺序为 A1 —A0 —B1 —C1 —B0 —D0 —C0 — D1 ，结果符合设计动作要求。通过改变单向节流阀开口大小，可观察到气缸的速度变化，实现了速度调节目标。通过控制气源压力大小，可观察到气缸输出力大小变化，实现了夹紧力调节目标。仿真时通过改变与行程阀相关联气缸活塞标尺的位置距离定义来模拟行程阀的实际安装位置，可观察到刀具气缸移动范
图 4 气动控制仿真过程图
FluidSIM-P 软件为从事气动系统研究和设计的工作者
提供了一个良好的开发平台，在设计过程中能及时发
现设计缺陷，提高产品质量，节省设计时间，有效降ຫໍສະໝຸດ 低设计成本。参考文献：
【1】杨存智．基于 FluidSIM Pneumatics 软件的气动及机电一
体化设计［J］．煤矿机械，2004（ 9）： 63 － 65．
图 1 程序相位及信号关系
1. 3 用 X-D 图法设计膨胀管开槽机气控系统的标准程序
图 2 行程程序 X-D 图
X-D 图法是信号－动作状态图法的简称［8］，它是依据行程程序的工作程序将各执行动作和信号在整个循环过程中的状态用相应的图线表示在 X-D 图中，并从该图中找出和排除障碍，求出被控程序动作的执行信号。根据膨胀管开槽机校正后标准程序［A1 E1 A0 B1 C1 B0 D0 E0 C0 D1］设计的 X-D 图如图 2 所示，信号 q 为手动输入启动信号，由 X-D 图可设计列写出各动作主控信号排除障碍后的执行信号表达式。 2 基于 FluidSIM-P 软件的膨胀管开槽机气控系统设计及仿真 2. 1 FluidSIM-P 软件特点
Keywords： Grooving machine； Expansion pipe； Pneumatic system； X-D diagram； FluidSIM-P
气动技术具有节能、环保、低成本等优点，广泛应用于自动加工和装配设备及各种自动生产线上。为了实现气动控制系统的可靠性设计及提高设计效率，应用相应的气动控制仿真软件是一种很好的选择。目前较为流行的典型气动控制仿真软件有德国研发的 FluidSIM-P 软件，FluidSIM-P 软件将 CAD 功能和仿真功能紧密联系在一起，可对基于元件物理模型的回路图进行实际仿真［1 －3］。阐述了基于 FluidSIM-P 软件的膨胀管开槽机气控系统设计，并将其应用到某企业的膨胀管十字槽开口工艺加工设备上，该设备操作简单、加工速度快、精度高，取得了良好效果。 1 膨胀管开槽机气控系统程序设计 1. 1 膨胀管开槽机气控系统工作要求
动控制分析［J］．制造业自动化，2008，30（ 5）： 18 － 20．【3】邓朴树，李自光．当前液压系统仿真技术发展现状及趋
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DING Shifeng，LI Qingxiang，WANG Liqun，HAN Zedong，HUANG Qiang （ Jiujiang University，Jiujiang Jiangxi 332005，China）
Abstract： The program about the pneumatic control system of expansion pipe grooving machine was analyzed and corrected based on its working requirements． The standard procedure of pneumatic control system was designed by using X-D diagram，the signal expressions of the cylinder main control signal after removing obstacles were implemented． The pneumatic circuit of the expansion pipe grooving machine was designed and the simulation was completed based on FluidSIM-P software． The actual operation of the pneumatic control system achieved good results．
膨胀螺丝广泛应用于防护栏、雨蓬等在水泥及砖等材料上的紧固，膨胀螺丝一般由螺杆和膨胀管等部件组成。膨胀管一端有若干切口，膨胀管开槽机就是用于膨胀管的自动切口工艺，通过改变不同形式的刀具一次性可开成 4 个口（十字槽）或其他形式的多个口［4 －7］。膨胀管开槽机主要动作为：送料—夹紧— 割槽—取出成品。根据不同材质、不同壁厚的实际膨胀管，工作过程中要求速度可调，夹紧力和开槽长度也能够自由调节。