浅谈组态技术在气动仿真实验中的应用研究

摘要：随着工业生产的发展，气动技术的应用领域也迅速扩大。我系气动实验室采用的FluidSIM-P软件只能对基于继电器的气动自动化控制系统进行仿真测试，而利用组态软件内的元件组成接近实际工业应用的界面，自己编制控制程序，发挥了学生的创造性思维和动手能力，解决了高职院校开设的气动实验课单一、乏味的问题，大大提高了学生的学习兴趣，从而提高教学质量、强化教学效果。

关键词： 组态软件；气动技术教学

中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）06-0240-01

1 气动技术课程的重要性

将地球上任何地方都能无限量获取的空气转变为能源，作为动力使用的“气动技术”。很久以前人类就一直尝试着利用气动技术，而基本理论的建立却是17世纪的帕斯卡，到了19世纪，由英国人发明了用于挖掘煤炭的空气钻，第一次将气动技术实用化，20世纪初叶，在日本的机车上也采用了空气刹车装置，进入20世纪五十年代后，也在机械装置的自动化领域被采用，从此随着工业生产的发展，气动技术的应用领域也迅速扩大。现在在自动化生产等方面，被广泛的利用，使用气动技术即安全又对周围环境无污染，即使在很小的空间里，也可以实现细小的动作。气动技术应用的最典型的代表是工业机器人，代替人类的手腕、手以及手指能正确并迅速的做抓取或放开等细微的动作，如果尺寸相同，其功率能超过电气。对于一个企业来讲，提高生产效率与降低成本，是个永恒的话题，气动技术＋电子技术使我们能有效的实现人类的细微动作的功能性。因此，作为培养气动所需人才的高职院校来讲，气动技术课程的重要性不言而喻。

2 组态软件的优点

组态软件是80年代初兴起的，随着我国工业的发展和计算机技术的进步，在自动化企业里应用越来越广泛。组态软件主要有几大优点：①延续性和可扩充性，如果设备需要发生改变时只需要更新软件就可以了；②封装性，用户不要掌握太多的编程语言就能很好地完成一个复杂工程的需要；③通用性，每个用户根据工程实际情况，利用通用组态软件的底层设备就能完成一个具有动画效果、实时数据处理等多媒体功能和网络功能的工程，且不受行业限制。

3 气动仿真软件的缺点

由于气压传动技术在工业自动化中的重要地位，因此现在高职高专院校都开设了气压传动方面的课程，而气压传动主要作为执行件，要真正掌握气压传动技术，必须结合控制技术，将设计的气动回路真正动起来，所以其实践性非常强，学校的实验环节至关重要，只有通过一系列的实验进行操作，学生才可能掌握到其中的精髓。为了实现对气动自动化系统的可靠性设计，我系气动实验室采用了德国Festo公司开发的基于Windows平台的FluidSIM-P软件。FluidSIM软件是由德国FESTO公司和Paderborn大学联合开发，专门用于液压、气压传动及电液压、电气动的教学培训软件。这种仿真软件的主要特征就是将CAD功能和仿真功能紧密联系在一起，这样就使回路图绘制和相应气动系统仿真相一致。但是，该软件也存在不足之处，如：只能对基于继电器的气动自动化控制系统进行仿真测试。

通过搜集了大量的文献资料和网络资源，走访已经具备成熟实验设备的兄弟院校，调研大量接受我校毕业生的相关自动化生产企业，获取大量的相关信息后发现，现在大部分的自动化设备都采用PLC或者单片机对气动元件进行动作控制，并通过触摸屏对设备进行可视动作控制和数据显示，而触摸屏的功能需要通过PLC拓展并利用组态软件进行数据的实时采集，组态图形界面上任何对象都可以随过程参数的改变而变换状态，从而产生动画效果，对整个动作过程进行仿真，通过对组态软件的技术特点及可行性进行分析，提出将组态软件应用于气动实验的仿真测试中，可以解决现有气动实验室的Festo气动仿真软件对所设计的控制程序进行仿真测试的问题，具有一定的工程应用价值。

4 目前学校教学设备的不足

企业对人才的需要和学校的教学之间存在矛盾，企业需要的是能够解决实际问题的综合性的人才，需要能够将学到的知识进行综合的运用，而学校的许多客观条件又限制了对这样人才的培养，例如学校的教学条件，不允许根据企业的需要不停地购买实验设备，特别是目前自动化控制在飞速发展，学校没法及时进行更新；学校缺乏对实际企业自动化控制的了解，实验教学的针对性不强，虽然我们给学生开设了气动、PLC、传感器（包含组态）等课程，但由于课程分开独立，学生难于将它们结合在一起，虽然我们学院也开设了MPS这类的综合课程，但由于设备有限等原因，也不允许学生进行拆装，只是通过PLC编程来实现机械搬运手的连贯动作，最后学生还只是巩固复习的PLC程序编程，也就是说学生只能进行验证性实验，没有条件进行设备的连接和控制。

在传感器实验课程中运用到组态软件，只是对传感器采集的数据进行的仿真，没有和执行动作的气缸等结合，学生只能在电脑上“仿”，而看不到实际的“真”。气动实验课程中能锻炼到学生动手能力，接线更接近于实际自动化企业电气的连接方式，但由于Festo仿真软件的局限，无法实现实时仿真，通过对将组态软件应用到装有PLC的气动实验台上的实验的开发研究，增强学生的综合运用能力，将前面学过的PLC、传感器等课程有机结合起来，并且给学生留有足够的发挥空间，学生可以利用气动元件搭建实物平台，利用组态软件内的元件组成接近实际工业应用的界面，自己编制控制程序，发挥了学生的创造性思维和动手能力，一举多得，解决了高职院校开设的气动实验课单一、乏味的问题，大大提高了学生的学习兴趣，从而完善教学方法、改善教学手段、提高教学质量、强化教学效果。

参考文献：

[1]匡宇国.MCGS组态软件技术在PLC教学中的交互应用研究[J].MCGS组态软件技术在PLC教学中的交互应用研究.教育探索，2007，（12）.

[2]孙兵，赵斌.组态软件在气动自动化仿真测试中的应用[J].南通纺织职业技术学院学报（综合版），2006，（6）.