胡允達(dá)

（浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車與機(jī)械工程學(xué)院，浙江 溫州 325003）

1.引言

隨著工業(yè)現(xiàn)代化程度的提高，汽車零配件的制造成本大大降低，汽車修理從某種意義上來說，僅是一種更換汽車零配件的工作。如何查找電氣故障部位、如何找到已損壞和需要更換的零件等技能，已成為汽車維修人員的核心能力。隨著汽車品種不斷增加，技術(shù)日新月異，對(duì)汽車進(jìn)行故障診斷與排除也越來越困難，汽車故障診斷與排除能力的培養(yǎng)也成為汽車專業(yè)教學(xué)的難點(diǎn)。

目前，用于輔助汽車專業(yè)教學(xué)的主要設(shè)備包括演示教學(xué)設(shè)備、實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)臺(tái)等，雖然這些設(shè)備對(duì)汽車專業(yè)教學(xué)起了較大作用，但由于受到制造成本過高、難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通訊等因素的制約，一定程度上影響了教學(xué)效果。而基于仿真軟件Fluid SIM上開發(fā)的汽車故障診斷與排除實(shí)驗(yàn)裝置，其軟件功能可對(duì)汽車各電氣或液壓系統(tǒng)進(jìn)行仿真，演示系統(tǒng)的工作過程，并通過與實(shí)車之間的相互通訊，實(shí)現(xiàn)操作軟件完成實(shí)車的控制，這種設(shè)備對(duì)降低教學(xué)難度，提高教學(xué)效果，具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

2.實(shí)驗(yàn)裝置的軟件功能

基于仿真軟件Fluid SIM開發(fā)的汽車故障診斷與排除實(shí)驗(yàn)裝置，具備較強(qiáng)的仿真功能，并可實(shí)現(xiàn)與實(shí)車之間的實(shí)時(shí)通訊。

實(shí)驗(yàn)裝置可面向不同對(duì)象設(shè)置參數(shù)，學(xué)生可以很快地通過操作軟件學(xué)會(huì)繪制電氣—液壓（氣壓）回路圖，根據(jù)所設(shè)計(jì)的回路，在Fluid SIM元件庫(kù)中找到所需要的元件，把它拖曳到作圖區(qū)，連接成電氣控制圖，并對(duì)其進(jìn)行仿真[1]。

實(shí)驗(yàn)裝置的用戶界面如圖1所示，其中窗口左邊顯示出 Fluid SIM的整個(gè)元件庫(kù)，其包括新建回路圖所需的液壓元件和電氣元件。窗口頂部的菜單欄列出仿真和新建回路圖所需的功能，工具欄給出了常用菜單功能。窗口右邊為設(shè)計(jì)庫(kù)，圖框可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)[2]。

圖1 用戶界面

實(shí)驗(yàn)裝置通過Fluid SIM軟件和其它對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，它可與可編程序控制器（如PLC）結(jié)合[3]，借助兩個(gè)DDE電氣元件實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換，每個(gè)DDE電氣元件分別提供8個(gè)輸入和8個(gè)輸出，DDE輸出口用于與其它應(yīng)用對(duì)象進(jìn)行通信。

3.實(shí)驗(yàn)裝置在教學(xué)中的應(yīng)用

基于仿真軟件Fluid SIM開發(fā)的汽車故障診斷與排除實(shí)驗(yàn)裝置，其仿真和控制功能實(shí)時(shí)顯示與軟件連接的實(shí)際控制，效果直觀、逼真，拉近了課堂與現(xiàn)場(chǎng)的距離[4]，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生在興趣和樂趣中學(xué)習(xí)，取得更好的教學(xué)效果。

3.1 仿真功能在教學(xué)中的應(yīng)用

以往，在汽車電動(dòng)座椅電氣控制的教學(xué)過程中，一般采用汽車電動(dòng)座椅示教臺(tái)來輔助教學(xué)。該類設(shè)備一般采用汽車駕駛側(cè)電動(dòng)座椅實(shí)物為基礎(chǔ)，示教臺(tái)面板上一般繪有電路圖和工作原理示意圖，可展示汽車電動(dòng)座椅的組成結(jié)構(gòu)和工作過程。但由于受到臺(tái)套數(shù)或教學(xué)成本的限制，并不能讓學(xué)生深入認(rèn)識(shí)和分析汽車電動(dòng)座椅的工作過程。

而采用本裝置輔助教學(xué)，就可形象說明汽車電動(dòng)座椅的電氣控制情況。教學(xué)時(shí)，可打開實(shí)驗(yàn)裝置的軟件操作界面，調(diào)用相關(guān)電氣元件，并將它們連接起來，得到圖2所示的電氣圖。比如，為了能更好地理解駕駛員座椅前端調(diào)節(jié)，可按下座椅前端向后調(diào)節(jié)鍵，即駕駛員座椅調(diào)節(jié)開關(guān)“后”，駕駛員座椅前端就向后移動(dòng)。此時(shí)，點(diǎn)擊“后”按鈕后，左前座椅靠背前后調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)工作，電路接通用紅色顯示。再按下左前腰部支撐電動(dòng)機(jī)的“保持”，電動(dòng)機(jī)馬上接通，點(diǎn)擊“放松”，該電機(jī)馬上斷電，如圖3和圖4所示。

圖2 電動(dòng)座椅控制電氣圖

圖3 電動(dòng)座椅控制“后”移

圖4 電動(dòng)座椅控制“保持”功能

通過電氣回路繪圖與仿真，可以讓學(xué)生充分理解復(fù)雜回路的工作過程，對(duì)電氣控制過程的認(rèn)識(shí)更加深入。

該裝置還可以仿真汽車其他液壓和電氣系統(tǒng)，大大降低了教學(xué)難度，提高了教學(xué)效果[5]。

3.2 軟件控制功能在教學(xué)中的應(yīng)用

Fluid SIM軟件中有OPC/DDE選擇框，具有OPC模式和DDE模式，如圖5所示。DDE元件標(biāo)簽用于請(qǐng)求數(shù)據(jù)交換對(duì)象。

以汽車電動(dòng)座椅為例，在汽車故障診斷與排除實(shí)驗(yàn)裝置上設(shè)置座椅的電路（由PLC連接各電機(jī)和手動(dòng)按鈕），在Fluid SIM軟件界面調(diào)用Fluid SIM In和Fluid SIM Out框，電機(jī)的接觸器連接到Fluid SIM Out的8個(gè)輸出端，另一端接地。各按鈕連接24V電壓并接入Fluid SIM In的8個(gè)輸入端，如圖6所示。連接到雙擊進(jìn)行定義標(biāo)簽，圖7為Fluid SIM Out框定義窗口。與PLC連接好后可得到DDE連接狀態(tài)窗口，如圖8所示。這樣就可達(dá)到通過操作軟件完成設(shè)備的控制。

此時(shí)，實(shí)驗(yàn)裝置的按鈕和接觸器分別和Fluid SIM軟件的輸入和輸出對(duì)應(yīng)起來。在實(shí)訓(xùn)過程中，學(xué)生按下實(shí)驗(yàn)裝置中的某一按鈕，F(xiàn)luid SIM相對(duì)應(yīng)的按鈕符號(hào)自動(dòng)閉合。實(shí)驗(yàn)裝置中相應(yīng)的接觸器閉合，同樣Fluid SIM相對(duì)應(yīng)的接觸器符號(hào)接通，即顯示紅色，學(xué)生在操作過程中就可以看到相應(yīng)電路圖的變化過程。通過這種方法，學(xué)生可以繪制實(shí)車電氣圖，在實(shí)驗(yàn)裝置中完成接線，接著完成兩者通訊。這種方法，可以促進(jìn)實(shí)物與教學(xué)的有效融合。

圖5 OPC/DDE 選擇框

圖6 座椅輸入輸出接線圖

圖7 Fluid SIM Out框的定義

4.結(jié)論

基于Fluid SIM開發(fā)的汽車故障診斷與排除實(shí)驗(yàn)裝置，軟件用戶界面直觀，教學(xué)資料豐富，并可實(shí)時(shí)仿真；通過軟件與實(shí)車之間的數(shù)據(jù)通訊，實(shí)現(xiàn)了實(shí)物控制；該實(shí)驗(yàn)裝置可以很好地應(yīng)用到汽車專業(yè)教學(xué)中：

圖8 DDE連接狀態(tài)窗口

（1）通過對(duì)電氣回路的繪圖與仿真，可以讓學(xué)生充分理解并分析復(fù)雜回路的工作過程，以提高教學(xué)效果。

（2）可以繪制實(shí)車電氣圖，在實(shí)驗(yàn)裝置中完成接線，通過兩者通訊，實(shí)現(xiàn)軟件對(duì)實(shí)車的控制。

[1]楊存智.基于Fluid SIM Pneumatics軟件的氣動(dòng)及機(jī)電一體化設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械,2004（9）：63－63.

[2]隋文臣,化雪薈,陳大力.淺談Fluid SIM 液壓（氣動(dòng)）仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用[J].液壓與氣動(dòng),2007（6）：73-7

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[4]孫樹文，楊建武，張慧慧，李 屹.Fluid SIM仿真軟件在機(jī)電一體化教學(xué)中的應(yīng)用[J]，中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2008（05）：94～95.

[5]唐德棟,孔祥冰,韓桂華.Fluid SIM2P在液壓與氣動(dòng)教學(xué)中的應(yīng)用[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2005（4）：41-42..