Automation-Studio-实训指导书.doc

常州轻工职业技术学院 Automation Studio实训指导书谢宝智 主编机械工程系机械制造教研室2012年8月Automation Studio 常州轻工职业技术学院一、Automation Studio软件使用指导1 简介Automation Studio是一个具有设计和动态模拟功能的软件工具。它是为了满足自动化工业的需要建立起来的，尤其可以完成工程类训练以及试验的要求。软件的工作单元反映着当前在工业中通用的用法。它所具有的模拟功能使Automation Studio软件成为一种有效液压系统仿真的工具。2 软件启动在电脑的桌面上双击图标，就可以直接进入Automation Studio软件的主窗口，如图1所示。图1 Automation Studio软件的主窗口3 图形编辑器这部分主要介绍的是Automation Studio软件的主窗口的各个组成部分。将主窗口中的各项分成两类：静态的和动态的。如图2所示。A、标题栏（静态）；B、菜单栏（静态）；C、工具栏（静态）；D、库管理器（动态）；E、项目管理器（动态）；F、弹出菜单（动态）。图2 图形编辑器3.1 标题栏在Automation Studio软件打开状态下，图形编辑器的标题栏显示的默认值为“Automation StudioProjet1：Diagram”。当第一次保存或者打开已存在的项目时，标题栏显示当前项目的文件名。Automation Studio软件打开时的标题栏如图3所示。图3 标题栏3.2 菜单栏图形编辑器的菜单栏包含九个子菜单，每个子菜单都含有自己相应的内容，标题栏的样式如图4所示。在这里不对菜单栏的每一项作具体介绍。图4 标题栏3.3 工具栏3.3.1 项目工具栏在图形编辑器中的项目工具栏如图5所示，项目工具栏包含的命令如表1所示。图5 项目工具栏表1 项目工具栏所包含命令序号命令注释A新建项目创建一个新的项目。B打开打开一个已存在的项目。C保存保存当前项目。D打印启动打印功能，并按顺序打印。E新建图形创建一个新的图形（标准）。F新建报告创建一个材料单或者文件报告。G新建SFC创建一个新的SFC。H项目管理器打开或关闭项目管理器窗口。I库管理器打开或关闭库管理器窗口。J变量管理器打开或关闭变量管理器窗口。3.3.2 编辑工具栏在图形编辑器中的编辑工具栏如图6所示，编辑工具栏包含的命令如表2所示。 图6 编辑工具栏表2 编辑工具栏所包含命令序号命令注释A剪切移动选择的内容，并储存到剪贴板上。B复制复制选择的内容，并储存到剪贴板上。C粘贴将剪贴板上的内容添加到图形上。D撤销撤销上次执行的动作。E恢复恢复上次撤销的命令。F属性显示元件属性对话框。3.3.3 模拟工具栏在图形编辑器中的模拟工具栏如图7所示，模拟工具栏包含的命令如表3所示。 图7 模拟工具栏表3 模拟工具栏所包含命令序号命令注释A正常执行在正常速度下模拟回路。B按部执行鼠标每点一次就进行一部模拟循环。C慢速执行在最慢速度下模拟回路。D暂停暂时停止模拟。E停止停止模拟。F项目模拟选择所有当前项目的图形模拟。G文件模拟选择当前图形模拟。H选择模拟选择被选项模拟。I分项模拟打开图形对会框，在当前项目中模拟。J曲线绘制器打开或关闭曲线绘制器窗口。3.3.4 视图工具栏在图形编辑器中的视图工具栏如图8所示，视图工具栏包含的命令如表4所示。 图8 视图工具栏表4 视图工具栏所包含命令序号命令注释A百分比缩放下拉菜单中可以选择图像的预定缩放百分比。B放大增加图形的显示比例（最大可达到800）。C缩小减小图形的显示比例（最大可达到25）。D窗口放大使用者选择相应的区域，增大选择区域的显示比例。E按页放大显示屏幕上的所有图形。F按所有元件缩放显示包含在工作区域的所有项。G按页宽缩放显示页宽方式。H鼠标拖动模式进入鼠标拖动模式。3.3.5 插入工具栏在图形编辑器中的插入工具栏如图9所示，插入工具栏包含的命令如表5所示。 图9 插入工具栏表5 插入工具栏所包含命令序号命令注释A选择可以在工作区域中选择某个项目。B连接建立连接。C直线画直线。表5（续）序号命令注释D矩形画矩形。E椭圆画椭圆。F弧画圆弧。G多边形画多边形。H文本插入文本框。I图像插入图像。J域插入一个域。3.3.6 布局工具栏在图形编辑器中的布局工具栏如图10所示，布局工具栏包含的命令如表6所示。 图10 布局工具栏表6 布局工具栏所包含命令序号命令注释A左旋90将选择物逆时针旋转90。B右旋90将选择物顺时针旋转90。C自由旋转使用者可以手动自由旋转。D垂直镜像使选择物沿竖直轴镜像。E水平镜像使选择物沿水平轴镜像。F移至首层使选择物移至图形首层。G移至末层使选择物移至图形末层。H组合组合所有选择元素。I取消组合撤销已组合的元素。J直接连接取消在一个连接线上所有分离项。K打破连接将一个连接线分为两段或多段。L转换连接将一个连接变为两个断点。3.3.7 格式工具栏在图形编辑器中的格式工具栏如图11所示，格式工具栏包含的命令如表7所示。 图11 格式工具栏表7 格式工具栏所包含命令序号命令注释A颜色允许使用者改变选择图形和文本的颜色。B线宽允许使用者改变选择图形上的线宽。C线形允许使用者改变选择图形上的线形。D是否可见使用者可以改变选择图形是否可见。3.4 曲线绘制器曲线绘制器的作用是可以让使用者观察到系统模拟过程中相应参数随时间的变化情况。图12所表示的就是曲线绘制器的窗口。 图12 曲线绘制器曲线绘制器添加参数的过程如下： 点击模拟工具栏中的图标，打开曲线绘制器。 在元件布置区，将所选元件拖到曲线绘制器窗口中，就会出现如图13所示的元件参数选择对话框。 图13 元件参数选择对话框 按照要求选择需要观察的参数曲线（最多为五条）。 点击“OK”确定。3.5 库管理器 图14 库管理器的窗口 图15 库管理器打开窗口 图16 库管理器常用库窗口库管理器包含许多液压、气动以及电控方面的元件。在使用者创建功能回路时，可以从库管理器中选择需要的元件。库管理器还支持使用者按照自己的要求创建、管理新库和新元件。在刚打开Automation Studio软件时，库管理器的窗口如图14所示。用鼠标单击库管理器中的图标，就会出现如图15所示的对话框，单击对话框中的“打开”按钮，就可以打开库管理器中的常用库，如图16所示。库管理器所组成的各部分如表8所示。表8 库管理器各部分组成序号命令注释A标签显示库管理器中所使用库的名称。B工具栏点击相应的命令进行库和元件的管理、选择和建立。C库窗口显示可以选择的专业库，如液压库、电控库等。D元件窗口使用者可以从元件窗口中选择需要的元件创建回路图形。下面主要介绍两个在液压系统设计中经常使用的专业库： Hydraulic液压库 Electrical Control（IEC Standard）电控库（国际电器委员会标准）3.5.1 液压库液压库中所包含的主要是常用的液压元件，使用者可以通过该库查找液压系统回路中使用的液压元件，并用鼠标将元件从库管理器的元件窗口中拖出，建立液压系统图。液压库所显示的元件类型如图17所示。具体含义见表9。 图17 液压库包含元件类型的窗口表9 液压库元件类别含义表英文标识含义Pumps and Power Units泵和能量元Flow Lines and Connections管路和接头Accumulators蓄能器Actuators执行机构（如马达、液压缸等）Directional Valves方向控制阀Flow Controls流量控制阀Pressure Controls压力控制阀Sensors传感器（如行程开关、压力继电器等）Fluid Conditioning油液的条件控制（如过滤器、加热器、制冷器等）Measuring Instruments测量仪器（如压力表、流量计等）Cartridge valves插装阀Symbols with Cross-Section View带有截面显示的元件3.5.2 电控库电控库中所包含的主要是常用的电控元件，使用者可以通过该库查找电控系统回路中使用的电控元件，并用鼠标将元件从库管理器的元件窗口中拖出，建立电控系统图。电控库所显示的元件类型如图18所示。具体含义见表10。 图18 电控库包含元件类型的窗口表10电控库元件类别含义表英文标识含义Lines and Connections线路和接头Power Sources动力源Output Components输出元件（如电磁线圈、延迟线圈等）Contacts触点Switches开关Counters计数器Plc CardsPlc卡3.6 项目管理器项目管理器的功能是管理已打开的项目及其文件。项目管理器的窗口如图19所示。 图19 项目管理器窗口4 创建回路图形这部分主要描述的是在图形编辑器中图形是如何建立的。它包括元件的插入和连接、元件属性修改以及图形仿真。4.1 元件的插入和连接4.1.1 元件的插入在建立的图形中插入某一元件的过程如下： 如果库管理器未打开，可以在键盘上按“F9”或用鼠标点击图标打开库管理器。 点击库管理器工具栏上的图标，打开“main”库。 用鼠标点击库窗口中所要使用的专业库（如hydraulic液压库）前的“”，就会出现下拉菜单。 用鼠标点击具体的归类元件，就会总在元件窗口中看到使用者所需要的一类元件。 在元件窗口中选择要使用的元件图标，按住鼠标左键，将它拖至元件布置区的合适位置，放开鼠标左键，该元件图标就插入回路图中。4.1.2 元件的连接所谓元件的连接就是将液压图或电控图中的元件用相应的管路线或电线连接起来。连接的过程如下： 将鼠标指针放在元件图标的某一连接口上。鼠标指针图标为。 为了避免与其它元件的连接线重复，可在连线时单击不同的位置，形成曲线。此时，鼠标指针图标为。鼠标滑过的轨迹就是连接线。 鼠标指针到达第二个连接口并再次出现时，放开鼠标按钮，这样就完成了两个元件之间的连接。 重复步骤1步骤3，连接使用者所需要的元件，无需重新选择连接工具。 在元件布置区，单击鼠标右键，就可以停止元件连接。鼠标指针恢复原始图标。4.2 元件属性修改在“main”库中的每一个图标都代表一个元件，每个元件都有不同的原始属性。Automation Studio软件支持属性修改，下面以变量泵为例，说明元件属性修改大体由哪几部分构成。在进行元件属性修改时，首先应用鼠标双击系统图中的元件图标，屏幕上就会出现元件属性对话框。 点击对话框左侧的“Technical Data”，屏幕上就会出现图20所示的对话框。在这个对话框中，使用者可以根据仿真需要改变元件的基本技术参数。 图20 元件技术参数对话框 点击对话框左侧的“Characteristic Curves”，屏幕上就会出现图21所示的对话框。在这个对话框中，使用者可以根据系统需要自定义特征参数的变化情况。 图21 元件特征曲线对话框 点击对话框左侧的“Catalog Information”，屏幕上就会出现图22所示的对话框。在这个对话框中，使用者可以注明元件主要的目录信息，如元件的生产厂家、发明编号、价格等。 图22 元件目录信息对话框 点击对话框左侧的“Displayed Information”，屏幕上就会出现图23所示的对话框。在这个对话框中，使用者可以根据需要在系统图中显示出元件的基本属性。 图23 元件显示信息对话框4.3 系统模拟进行系统模拟是研究问题的主要目的，它可以用系统图来测试、观察、诊断模型。模拟所包括的内容： 根据模拟模式：项目模拟、文件模拟、选择模拟、分项模拟。 根据模拟速度：常速模拟、单步模拟、慢速模拟、暂停模拟、停止模拟。在前面的3.3.3中已经说明了模拟工具栏中各个图标命令的功能，这里就不在重复给出。三、实训1Hydraulic-1-Building first circuit1. 教学目的：2. 教学手段：3. 教学资料：教学视频（1-Hydraulic - Starting .exe）、学生任务书（实训1.doc）4. 学生任务：共5分1) 跟练：根据视频中的步骤，逐步完成，保存。满分2分，需交原文件2) 翻译：a) 借助工具与自己的理解，请将视频中的英文翻译成中文（英文与中文对照，英文可截图）b) 要求语句通顺、翻译准确，满分1分c) 需交word文档3) 应用与思考：a) 根据如图1所示的磨床工作台液压系统工作原理图和图形符号图，在AS中建立仿真回路，并保存。0.5分，需交原文件。b) 思考回答以下问题：1分i. 简述建立液压回路的基本步骤？ii. Psi是什么的单位？与Pa的关系？；Gpm是什么单位？与L/min的关系？c) 满分1.5分，需交word文档与原文件 4) 小结（150字以上）：总结一天的学习，收获与不足等，满分0.5分，需交word文档四、实训2Hydraulic-2-Simulating features and options1. 教学目的：2. 教学手段：3. 教学资料：教学视频（2-Hydraulic Simulation.exe）、学生任务书（实训2.doc）4. 学生任务：共5分1) 跟练：根据视频中的步骤，逐步完成，保存。满分2分，需交原文件2) 翻译：a) 借助工具与自己的理解，请将视频中的英文翻译成中文（英文与中文对照，英文可截图）b) 要求语句通顺、翻译准确，满分1分c) 需交word文档3) 应用与思考：a) 仿真上次课建立的磨床工作台液压回路，检验其是否正确，工作台能否运动？控制阀是不是可以控制工作台的运动？并保存。0.5分，需交原文件。b) 思考回答以下问题：1分如下图所示，改变泵参数的时，当Displacement=6.00(in3/rev)，流量计的读数为什么是30.47，请详细解释。c) 满分1.5分，需交word文档与原文件4) 小结（150字以上）：总结一天的学习，如：收获、不足、出现的问题等，满分0.5分，需交word文档五、实训3Hydraulic-3-Dynamic measuring instruments1. 教学目的：2. 教学手段：3. 教学资料：教学视频（3-Hydraulic - Dynamic measuring.exe）、学生任务书（实训3.doc）4. 学生任务：共5分1) 跟练：根据视频中的步骤，逐步完成，保存。满分2分，需交原文件2) 翻译：a) 借助工具与自己的理解，请将视频中的英文翻译成中文（英文与中文对照，英文可截图）b) 要求语句通顺、翻译准确，满分1分c) 需交word文档3) 应用与思考：a) 给第一次课建立的磨床工作台液压回路，增加压力表、流量计等测量元件，仿真运行观察，工作台向左、向右时泵的压力与流量，并保存。0.5分，需交原文件。b) 思考回答以下问题：1分如下图所示，过滤网进出口的压力差在缸运动过程中，不断变化，请问共有几个值？分别是在什么情况下？为什么？c) 满分1.5分，需交word文档与原文件4) 小结（150字以上）：总结一天的学习，如：收获、不足、出现的问题等，满分0.5分，需交word文档六、实训4Hydraulic-4-Component properties1. 教学目的：2. 教学手段：3. 教学资料：教学视频（4-Hydraulic - Component Properties.exe）、学生任务书（实训4.doc）4. 学生任务：共5分1) 跟练：根据视频中的步骤，逐步完成，保存。满分2分，需交原文件2) 翻译：a) 借助工具与自己的理解，请将视频中的英文翻译成中文（英文与中文对照，英文可截图）b) 要求语句通顺、翻译准确，满分1分c) 需交word文档3) 应用与思考：a) 在上次课建立的磨床工作台液压回路中，修改液压缸元件参数D，使其增大一倍，仿真运行观察记录，压力、流量、速度有什么变化？为什么？并保存。0.5分，需交原文件。b) 思考回答以下问题：1分如何通过修改液压缸的参数给液压缸增加阻力？试设定磨床工作台向左运动的阻力为1000N，观察压力、流量、速度的变化？为什么？并保存。c) 满分1.5分，需交word文档与原文件4) 小结（150字以上）：总结一天的学习，如：收获、不足、出现的问题等，满分0.5分，需交word文档七、实训5Hydraulic-5-Technical data1. 教学目的：2. 教学手段：3. 教学资料：教学视频（5-Hydraulic - Technical Data.exe）、学生任务书（实训5.doc）4. 学生任务：共5分1) 跟练：根据视频中的步骤，逐步完成，保存。满分2分，需交原文件2) 翻译：a) 借助工具与自己的理解，请将视频中的英文翻译成中文（英文与中文对照，英文可截图）b) 要求语句通顺、翻译准确，满分1分，需交word文档3) 应用与思考：满分1.5分，需交word文档与原文件如图所示的液压系统，两液压缸的有效面积A1=A2=100cm2，缸负载F=35000N，缸运动时负载为零。不计摩擦阻力、惯性力和管路损失，溢流阀、顺序阀和减压阀的调定压力分别为4MPa、3MPa和2MPa。求在下列三种情况下，A、B和C处的压力。1）液压泵起动后，两换向阀处于中位；答： PA=PB=4 MPa PC=2 Mpa2）1Y通电，液压缸1活塞移动时及活塞运动到终点时；答：液压缸1活塞移动时 PA=PB=3.5 MPa PC=2 Mpa 液压缸1活塞运动到终点时，PA=PB=4 MPa PC=2 MPa3）1Y断电，2Y通电，液压缸2活塞运动时及活塞碰到固定挡块时。答：液压缸2活塞运动时，PA=PB= PC=0 Mpa 液压缸2活塞碰到固定挡块时，PA=PB=4 MPa PC=2 MPa4) 小结（150字以上）：总结一天的学习，如：收获、不足、出现的问题等，满分0.5分，需交word文档八、实训6Hydraulic-6-Simulation curves on the Plotter1. 教学目的：2. 教学手段：3. 教学资料：教学视频（6-Hydraulic - plotter.exe、7-Hydraulic - plotter Excel.exe）、学生任务书（实训6.doc）4. 学生任务：共5分1) 跟练：根据视频中的步骤，逐步完成，保存。满分2分，需交原文件2) 翻译：a) 借助工具与自己的理解，请将视频中的英文翻译成中文（英文与中文对照，英文可截图）b) 要求语句通顺、翻译准确，满分1分，需交word文档3) 应用与思考：满分1.5分，需交word文档与原文件a) 解释左图中曲线代表的含义；b) 右图中曲线发生了变化，为什么？表示什么含义？c) 试用曲线记录一下，两个缸的速度（m/s），并保存为EXCEL文件，在其中用图表表示。 4) 小结（150字以上）：总结一天的学习，如：收获、不足、出现的问题等，满分0.5分，需交word文档九、实训7Hydraulic-7-Configuration of components curves1. 教学目的：2. 教学手段：3. 教学资料：教学视频（8-Hydraulic - Curves.exe）、学生任务书（实训7.doc）4. 学生任务：共5分1) 跟练：根据视频中的步骤，逐步完成，保存。满分2分，需交原文件2) 翻译：a) 借助工具与自己的理解，请将视频中的英文翻译成中文（英文与中文对照，英文可截图）b) 要求语句通顺、翻译准确，满分1分，需交word文档3) 应用与思考：满分1.5分，需交word文档与原文件a) 修改缸的resistive force curve，使得两缸在缩回时，先共同运动；当缸1缩回到50%行程时，缸2继续、缸1停止；只到缸2到达最左端后，缸1继续缩回。保存原文件，并用Plotter记录两缸的时间位移变化曲线。b) 通过一个例子来解释，液压缸driving force curve的作用。记录你修改后的driving force curve图，以及改变前后的不同。4) 小结（150字以上）：总结一天的学习，如：收获、不足、出现的问题等，满分0.5分，需交word文档十、实训8Hydraulic-8-Cylinder & valve builder1. 教学目的：2. 教学手段：3. 教学资料：教学视频（9-Hydraulic - Builders.exe）、学生任务书（实训8.doc）4. 学生任务：共5分1) 跟练：根据视频中的步骤，逐步完成，保存。满分2分，需交原文件2) 翻译：a) 借助工具与自己的理解，请将视频中的英文翻译成中文（英文与中文对照，英文可截图）b) 要求语句通顺、翻译准确，满分1分，需交word文档3) 应用与思考：满分1.5分，需交word文档与原文件如图所示，已知两液压缸的活塞面积相同，液压缸无杆腔面积A1=20104m2，但负载分别为F18000N，F2=400ON，如溢流阀的调整压力为4.5Mpa，试分析减压阀压力调整值分别为1MFa、2MPa、4MPa时,两液液压缸的动作情况。答：缸1压力是4Mpa, 缸2压力是2Mpa, 缸1三种情况下都能运动，当减压阀压力调整值为1MFa时缸2不能运动；当减压阀压力调整值为2MFa时缸2等速运动；当减压阀压力调整值为4MFa时缸2加速运。4) 小结（150字以上）：总结一天的学习，如：收获、不足、出现的问题等，满分0.5分，需交word文档十一、实训9Hydraulic-9-Component sizing module1. 教学目的：2. 教学手段：3. 教学资料：教学视频（10-Hydraulic - Sizing.exe）、学生任务书（实训9.doc）4. 学生任务：共5分1) 跟练：根据视频中的步骤，逐步完成，保存。满分2分，需交原文件2) 翻译：a) 借助工具与自己的理解，请将视频中的英文翻译成中文（英文与中文对照，英文可截图）b) 要求语句通顺、翻译准确，满分1分，需交word文档3) 应用与思考：满分1.5分，需交word文档与原文件修改缸Sizing parameters中除Extend time之外的一个参数，自动计算其他参数；并用Plotter验证变化前后的区别。4) 小结（150字以上）：总结一天的学习，如：收获、不足、出现的问题等，满分0.5分，需交word文档十二、实训10Hydraulic-10-Catalog and report information1. 教学目的：2. 教学手段：3. 教学资料：教学视频（11-Hydraulic - Catalog and Report Info.exe）、学生任务书（实训10.doc）4. 学生任务：共5分1) 跟练：根据视频中的步骤，逐步完成，保存。满分2分，需交原文件2) 翻译：a) 借助工具与自己的理解，请将视频中的英文翻译成中文（英文与中文对照，英文可截图）b) 要求语句通顺、翻译准确，满分1分，需交word文档3) 应用与思考：满分1.5分，需交word文档与原文件给第一次课做的磨床工作台液压系统，做一个如下图的report，包含系统的所有元件的名称、编号与数量。4) 小结（150字以上）：总结一天的学习，如：收获、不足、出现的问题等，满分0.5分，需交word文档十三、实训11Hydraulic-11-Bill of Material1. 教学目的：2. 教学手段：3. 教学资料：教学视频（12-Hydraulic - BOM.exe）、学生任务书（实训11.doc）4. 学生任务：共5分1) 跟练：根据视频中的步骤，逐步完成，保存。满分2分，需交原文件2) 翻译：a) 借助工具与自己的理解，请将视频中的英文翻译成中文（英文与中文对照，英文可截图）b) 要求语句通顺、翻译准确，满分1分，需交word文档3) 应用与思考：满分1.5分，需交word文档与原文件a) 建立上图所示的液压系统，建立BOMb) 进行系统分析填写电磁铁的动作顺序表c) 记录各个运动的速度值，选择一个速度值分析计算与仿真值进行比较4) 小结（150字以上）：总结一天的学习，如：收获、不足、出现的问题等，满分0.5分，需交word文档动作 电磁铁1YA2YA3YA速度快进工进快退停止十四、实训12Hydraulic-12-Inserting references on circuit1. 教学目的：2. 教学手段：3. 教学资料：教学视频（13-Hydraulic - BOM references.exe）、学生任务书（实训12.doc）4. 学生任务：共5分1) 跟练：根据视频中的步骤，逐步完成，保存。满分2分，需交原文件2) 翻译：a) 借助工具与自己的理解，请将视频中的英文翻译成中文（英文与中文对照，英文可截图）b) 要求语句通顺、翻译准确，满分1分，需交word文档3) 应用与思考：满分1.5分，需交word文档与原文件建立上图所示的液压系统、建立BOM并进行系统分析填写电磁铁的动作顺序表，记录各个运动的速度值，选择一个速度值分析计算与仿真值进行比较动 作循 环电磁铁动态1Y2Y3Y4Y5Y快 进中速进给慢速进给快 退停 止4)