本站原创
摘 要：
《液压与气动》是机电一体化专业的核心课程，具有通用性、交互性和拓展性特点，为此引入了Automation Studio软件系统，将信息技术嵌入到《液压与气动》的教学中去，开拓了从基础实验、技能实训到综合拓展的情境式教学方式，取得了良好的效果。
关键词：
Automation Studio；机电一体化；教学
16723198（2013）10013902
1 概述
Automation Studio是一种创新型的机电一体化设计仿真软件，具有回路设计、系统分析、情境演示和动态仿真等功能。Automation Studio由液压、气动、plc、比例伺服、电机拖动与电气控制等多个标准模块构成，这些模块也被称为工作室编辑器。
软件采用人性化设计，每个系统都提供快速启动指南，帮助用户熟悉系统的相关信息和操作方法。元件库采用国际标准化元件，包含数千个SO、JIC、IEC和NEMA通用元件，用户可根据需要进行选用或添加。操作时，可将元件直接拖放到工作平台，进行实验、设计、测试和分析，然后通过模拟仿真，修改或完善设计不足。
Automation Studio具有以下特点：
一是采用图形化编程语言，用元件图标代替文本，通过图标输入编辑器，实现模型构建、动态演示和数据采集等多种功能。
二是把液压、气动、PLC、电气控制、CAD绘图和模拟仿真等操作都汇集到一个工作平台，利用这个工作平台，灵活地进行机电一体化系统的创新设计和实验研究。
三是界面友好，兼容性强，可直接将回路设计和图表复制下来，在Word文本上粘贴，极大地方便了用户需求。
四是技术分析能力强，广泛地应用于机电液气控制系统的研究中，为系统结构分析、动静态性能测试、元件负载特性研究和技术数据采集，提供了良好的实施工具。
机电系统的设计建模，主要分为两类：一是系统只有电气元件的电控回路，采用基于SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）的平台，如Multisim、Protel等，进行电路级的物理建模，适合电气自动化设计仿真。
二是系统中含有液压、气动、PLC、电机拖动和电气控制等多种机电设备，通常采用Automation Studio、FluidSIM平台，进行机电一体化系统级的物理建模，适合机电一体化设计仿真。
（1）时间程序控制。
通常指各执行元件的动作顺序，按时间顺序进行的一种自动控制方式。时间信号通过控制器，按一定的时间间隔分配给相应的执行元件，令其产生有顺序的动作，是一种开环控制系统。
（2）行程程序控制。
通常是指前一个执行元件动作完成并发出信号后，才允许下一个动作进行的一种自动控制方式。行程程序控制系统包括：行程发信装置、执行元件、程序控制回路和动力源等部分，是一种闭环控制系统。
（3）混合程序控制。
通常在行程程序控制系统中包含了某些时间信号，混合程序控制实质上是把时间信号作为行程信号来处理的一种行程程序控制。
动作流程：按下启动按钮，A缸前进，到达终点后，B缸前进，到达终点后，B缸后退，回原位后，A缸再退回原位，动作顺序：A+B+B-A-。
4.2 电气控制选取IEC标准元件，按梯形图模式设计。设计的关键是：继电器线圈与常开/常闭触点的链接、电磁阀线圈与电磁阀触点的链接、传感器与传感器触点的链接。电气控制回路，如图5所示。
图6 机电一体化控制回路
采用Automation Studio教学，必须转变传统教学观念，以课程资源为载体，以信息技术为手段，打造学习工场，模拟工艺流程，让学生置身于职场环境中，在项目构思、设计和实施中完成学习。
参考文献
段玉生.PLC控制的自动化系统—仿真与实现[M].北京：清华大学出版社，2012，（4）：109.
曹贺.Automation Studio在液压系统设计中的应用[J].机床与液压，2010，（18）：5360.
[3]郑东旭.结合FluidSIM软件的液压传动教学[J].装备制造技术，2010，（1）：198.
[4]许福玲.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2009，（8）：242245.
《液压与气动》是机电一体化专业的核心课程，具有通用性、交互性和拓展性特点，为此引入了Automation Studio软件系统，将信息技术嵌入到《液压与气动》的教学中去，开拓了从基础实验、技能实训到综合拓展的情境式教学方式，取得了良好的效果。
关键词：
Automation Studio；机电一体化；教学
16723198（2013）10013902
1 概述
Automation Studio是一种创新型的机电一体化设计仿真软件，具有回路设计、系统分析、情境演示和动态仿真等功能。Automation Studio由液压、气动、plc、比例伺服、电机拖动与电气控制等多个标准模块构成，这些模块也被称为工作室编辑器。
软件采用人性化设计，每个系统都提供快速启动指南，帮助用户熟悉系统的相关信息和操作方法。元件库采用国际标准化元件，包含数千个SO、JIC、IEC和NEMA通用元件，用户可根据需要进行选用或添加。操作时，可将元件直接拖放到工作平台，进行实验、设计、测试和分析，然后通过模拟仿真，修改或完善设计不足。
Automation Studio具有以下特点：
一是采用图形化编程语言，用元件图标代替文本，通过图标输入编辑器，实现模型构建、动态演示和数据采集等多种功能。
二是把液压、气动、PLC、电气控制、CAD绘图和模拟仿真等操作都汇集到一个工作平台，利用这个工作平台，灵活地进行机电一体化系统的创新设计和实验研究。
三是界面友好，兼容性强，可直接将回路设计和图表复制下来，在Word文本上粘贴，极大地方便了用户需求。
四是技术分析能力强，广泛地应用于机电液气控制系统的研究中，为系统结构分析、动静态性能测试、元件负载特性研究和技术数据采集，提供了良好的实施工具。
2 机电一体化系统构成
2.1 系统构成
一个完整的机电一体化系统主要由三部分构成：第一是检测单元，主要由传感器和各种开关构成。传感器又分为光电式、电磁式、电容式和机械式等结构，能将非电信号转换为电信号，用来获取被控量的输出，并与给定值进行比较，将比较结果输送到控制器。第二是控制单元，主要是由PLC、单片机和工控机组成，用来监控执行器的动作。第三是执行单元，主要是由电机、执行器和机械装置构成，用来执行控制单元发出的指令，使输出值达到给定的目标值。2.2 控制过程
传感器把检测到的信号传输给控制器，控制器则进行程序运算和逻辑比较，并将运算结果传输给执行器，执行控制指令。整个系统的控制管理、通讯检测和诊断优化等工作，全部由控制单元完成。机电系统的设计建模，主要分为两类：一是系统只有电气元件的电控回路，采用基于SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）的平台，如Multisim、Protel等，进行电路级的物理建模，适合电气自动化设计仿真。
二是系统中含有液压、气动、PLC、电机拖动和电气控制等多种机电设备，通常采用Automation Studio、FluidSIM平台，进行机电一体化系统级的物理建模，适合机电一体化设计仿真。
2.3 程序控制
各种机电设备或自动生产线大多是程序控制的。所谓程序控制，是指根据生产过程的要求使被控执行元件，按预摘自：本科生毕业论文范文www.udooo.com
先规定的顺序协调动作的一种自动控制方式。程序控制又分为时间程序控制、行程程序控制和混合程序控制三种。（1）时间程序控制。
通常指各执行元件的动作顺序，按时间顺序进行的一种自动控制方式。时间信号通过控制器，按一定的时间间隔分配给相应的执行元件，令其产生有顺序的动作，是一种开环控制系统。
（2）行程程序控制。
通常是指前一个执行元件动作完成并发出信号后，才允许下一个动作进行的一种自动控制方式。行程程序控制系统包括：行程发信装置、执行元件、程序控制回路和动力源等部分，是一种闭环控制系统。
（3）混合程序控制。
通常在行程程序控制系统中包含了某些时间信号，混合程序控制实质上是把时间信号作为行程信号来处理的一种行程程序控制。
3 电气-液压控制
3.1 液压回路
创建一个液压回路，方法是：打开元件库，单击Hydraulic指令，从元件库中选取液压缸、电磁阀、溢流阀和液压泵等器件，并将其拖放到主窗口平台上，然后连接管线，完成液压回路设计，如图1所示。回路设计完毕，进行仿真演示，检查设计正确性，如图2所示。3.2 电气控制
打开元件库，单击Electrical Control（IEC标准）指令，选取24V、0V电源、按钮开关、继电器、常开触点和电磁阀线圈等元件，并将其拖放到主窗口平台上，按设计连线。电气—液压控制回路，如图3所示。回路设计的关键是电液元件的链接，链接是通过元件标签实现的。4 电气-气动控制
4.1 气动回路
创建一个气动回路，方法是：打开元件库，单击Pneumatic指令，从元件库中选取气源、单向节流阀阀、电磁阀、旋钮阀和传感器等器件，并将其拖放到主窗口平台上，然后连接管线，完成气动回路设计，如图4所示。动作流程：按下启动按钮，A缸前进，到达终点后，B缸前进，到达终点后，B缸后退，回原位后，A缸再退回原位，动作顺序：A+B+B-A-。
4.2 电气控制选取IEC标准元件，按梯形图模式设计。设计的关键是：继电器线圈与常开/常闭触点的链接、电磁阀线圈与电磁阀触点的链接、传感器与传感器触点的链接。电气控制回路，如图5所示。
5 机电一体化系统控制
自动生产线传动装置是典型机电一体化控制系统，通常采用plc控制的单缸延时自动往返回路设计。5.1 模板/端子板
打开元件库，单击JIC Standard/PLC Cards指令，选取输入和输出端子板。再单击Ladder for AB PLC/Rung指令，选取PLC模板。模板放在主窗口平台中间，输入端子板放在模板左侧，输出端子板放在模板右侧。5.2 电控元件
选取JIC标准输入源于：毕业论文致谢范文www.udooo.com
/输出元件，选取按钮开关、传感器触点等元件与输入端子板连接；选取24V/0V电源、电磁阀线圈等元件与输出端子板连接。5.3 PLC编程
单击Ladder for AB PLC，显示出各种梯形图位指令。选取常开、常闭、线圈和定时器等位指令，进行梯形图编程设计，并做好位地址链接。5.4 气动元件
单击Pneumatic指令，选取双作用气缸、电磁阀和气源气动等元件，拖放到主窗口平台，进行布局接管。接近开关要摆放到气缸前端，标签设定为A，再与控制电路的接近开关触点链接，构成机电一体化控制回路，如图6所示。图6 机电一体化控制回路
6 结束语
在《液压与气动》整体教学设计时，对Automation Studio系统进行了分析与评估。由于该软件具有图形化编程语言、生动逼真的仿真效果、功能强大的设计能力，以及易学易用等特点，非常适合技能教学需要，能够启发学生的创意思维和学习情趣。学生每完成一个设计仿真，都有一种成就感。特别是元件结构、工作原理和回路分析等难度较大环节，教学效果较好。采用Automation Studio教学，必须转变传统教学观念，以课程资源为载体，以信息技术为手段，打造学习工场，模拟工艺流程，让学生置身于职场环境中，在项目构思、设计和实施中完成学习。
参考文献
段玉生.PLC控制的自动化系统—仿真与实现[M].北京：清华大学出版社，2012，（4）：109.
曹贺.Automation Studio在液压系统设计中的应用[J].机床与液压，2010，（18）：5360.
[3]郑东旭.结合FluidSIM软件的液压传动教学[J].装备制造技术，2010，（1）：198.
[4]许福玲.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2009，（8）：242245.