0引言
为了实现设备气动控制系统的可靠性设计，提高设计效率，应用相应的气动控制仿真软件是一种好的选择。目前较为流行的典型气动控制仿真软件有基于Windows平台的F1uidSIM-P软件，它将CAD功能与仿真功能紧密结合在一起，可对基于元件物理模型的回路图进行实际仿真[1.2]。
在工程检测领域中，传感器凭借其灵敏度高、非接触性及多样性等优势得到了广泛应用，它保证了检测设备在零件的检测中变得更加方便和可靠。这个对检测设备也提出了一些新得要求，但是目前检测设备在设计过程中仍存在一些影响检测性能的因素，主要涉及到设备的结构、动力传递和控制方法等[3]。
本检测设备采用了气动系统结合PLC控制，完成对加工零件的检测。本文提出了基于FluidSIM-P的气动控制的检测设备分析，并将其应用到汽车轮毅检测中，目前取得了很好的预期效果。
1检测设备的工作原理
该检测设备主要由气动系统和PLC控制系统组成，其中气动系统由工件提升气缸、注墨气缸、打标气缸等组成。工件提升气缸用来推动工件和工件放置台，把工件推到检测探头检测范围，注墨气缸将墨盒流入管子的墨水推出和打标气缸安装打标头，在一定要求下完成打标功能。控制系统由信号处理器、控制元件、PLC等组成，信号处理器对检测结果进行处理并发出相应的信号，控制元件和PLC用来控制气动系统按要求顺序工作。
该检测台的工作原理为:标准工件置于工件放置台，工件上升气缸将其升至探头附近指定位置信号处理器进行试验初始化设置。将待测工件置于工件放置台，工件升至测试位置并开始检测工件。若工件合格，信号处理器输出合格信号，工件放置台自动复位，注墨气缸注墨，打标系统在工件外圈打上标记，同时绿灯亮一定时间;若不合格，信号处理器输出不合格信号，打标气缸和注墨气缸不动作，红色指示灯亮，蜂鸣器发出声音，一定时间后自动停止。
2气动控制分析
FluidSIM-P软件的图库中有l00多种标准液压、气动、电气元件，绘图时可把它们直接拖到制图区，同时它具有查错功能，检查各元件之间连接是否可行，避免了气动回路绘制过程中各种低级错误的出现。该软件可设计气动回路的电气控制系统，使用时按自己所设计的电控系统在元件库中找出所需元件，拖曳到作图页面上，把这些电气元件按自己的设计连接成电气控制系统。
2.1气动回路设计
在FluidSIM-P软件中获取以下元件进行组合得到图2所示的气动回路结构图，它由气源、二联件、手阀、电磁阀、节流阀、单向节流阀、消声器和各类气缸组成。设置气源压力为Sbar，手阀控制气路的开和关。工件上升气缸设置标尺，定义一定距离模拟磁性开关的位置，节流阀或单向节流阀设置参数控制气流。本气动结构中设置有单电控双位5通阀和单电控两位3通阀，每个电磁阀的线圈做好标记以备PLC控制。每个气缸根据实际情况设置参数，比如气缸行程、输出力、活塞面积。
2.2PLC控制设计
本检测设备使用PLC控制各部分，其中输入信号有各气缸上的磁性开关和按钮。输出主要有电磁阀、蜂鸣器和指示灯。控制系统的结构图如图3所示，其中PLC接收信号处理器和省略的按钮信号，输出各种开关量信号。
以此为基础在FluidSIM-P软件建立如图4所示PLC输人输出框图。使用时电气元件和气动元件通过标签建立联系，气动系统中的位置传感器S1, S2和电控回路中的位置传感器S1, S2建立联系，从而把气动回路和电控系统连接起来。电磁阀Yl, Y2、Y3和电控回路中的Y 1, Y2、Y3建立联系。在动作过程中气动回路和电控系统中的通路用红线显示。FluidSIM-P软件一方面可以跟实际设备使用的PLC连接，直接由PLC控制仿真该模型，还有就是通过数字元件框图完成，模拟西门子的logo。该PLC内部控制程序可以简化为数字元件控制，如图5所示。
2.3气动控制的虚拟仿真
在FluidSIM-P设置好步长等后开始仿真，首先按下手阀开关，让气路接通状态，检测设备开始工作，磁性开关下位置信号和主机工作信号等亮。按启动按钮，工件上升气缸动作，工作状态灯亮。磁性开关上位置信号输出后探头检测工件，信号处理器得到输出信号，仿真过程中使用继电器手动控制。如果是合格信号，得到图6所示结果。即工件上升气缸活塞杆缩回，注墨气缸注墨，绿色指示灯亮，延时一定时间后打标气缸对工件打标。如果是不合格信号，则工件上升气缸缩回，红灯和蜂鸣器工作一定时间，如图7所示。以上输出结果符合设计要求。
3设备的实际应用
目前该检测设备已经投入到实际使用中，并取得了良好的检测效果。在实际使用过程中符合设想工作方式，气动控制仿真技术在该设备的设计中起到了一定的作用。图5为在工厂中使用的设备。
4结论
建立了检测台模型，在气动控制仿真软件F1uidSIM-P中创建气动回路和PLC电气回路的设计，利用PLC控制气动回路和指示灯，最后根据设想达到稳定性与高效性的目的。
该设备成功应用到了实际使用中，并取得了良好的效果。最后的气动控制效果与虚拟仿真结果相近，进一步说明虚拟仿真在产品设计中存在一定的使用价值，从而有利于节省设计时间，提高产品质量，为其它机电一体化设备开发提供了一种借鉴。
参考文献:
[1]杨存智.基于F1uidSIM Pneumatics软件的气动及机电一体 化设计[J].煤矿机械，2004(9):63-65.
[2]唐德栋，孔祥冰，韩桂华.F1uidSIM-P在液压与气动教学中的应用[J].机械设计与制造，2005(4):41-42.
[3]陈永清，吕原君.基于虚拟设计的硬度检测设备研制[[J].机械工程师，2007(6):50-51.
作者简介:刘健(1965一)，男，副教授，研究方向为机电工程。
