3 Wprowadzenie do budowy układów i ich symulacji
3.2 Tryby symulacji
3.2.1 Reset i ponowne rozpoczęcie pracy 19
Po kliknięciu na bądź wybraniu trwająca bądź wstrzymana symulacja może zostać uruchomiona ponownie.
3.2.2 Symulacja w trybie pojedynczych kroków
W trybie pojedynczych kroków symulacja zatrzymuje się po wykonaniu pojedynczego kroku. Po kliknięciu bądź wybraniu symulacja zostanie uruchomiona na krótki czas (około 0.01 – 0.1 sekundy) po czym nastąpi jej wstrzymanie ( ). W dowolnej chwili istnieje możliwość przełączenia symulacji w tryb pojedynczych kroków. Możliwe jest wtedy zwrócenie uwagi na sytuacje kluczowe dla istoty działania układu hydraulicznego.
3.2.3 Symulacja w trybie „do zmiany stanu”
Po kliknięciu na bądź wybraniu symulacja trwa aż do chwili, w której następuje „zmiana stanu”. Wtedy następuje wstrzymanie symulacji ( ). Przez „zmianę stanu” rozumiane jest sytuację polegającą na:
• zatrzymaniu ruchu tłoka siłownika,
• zmianie stanu rozdzielacza,
• zmianie stanu cewki (włączenie / wyłączenie),
• zmianie stanu styków.
W dowolnej chwili istnieje możliwość przejścia z trybu symulacji w tryb „do zmiany stanu”.
3.3 Tworzenie nowego diagramu układu
W tym podrozdziale zawarte są informacje dotyczące tworzenia nowych schematów hydraulicznych w oparciu o oprogramowanie FluidSIM-H.
→ Otwórz poprzez kliknięcie na bądź wybranie pusty schemat układu hydraulicznego.
Schemat hydrauliczny może być tworzony i zmieniany wyłącznie w trybie edycji. Tryb ten jest sygnalizowany m.in. przez kształt kursora myszy: .
Każdy, również nowo otwarty, schemat hydrauliczny automatycznie ma przypisywaną nazwę, pod jaką może byś zapisany. Nazwa ta jest widoczna na pasku tytułowym nowego okna.
W trybie podstawowym mona zobaczyć dostępne grupy z biblioteki elementów w widoku hierarchicznym. Listę elementów z grupy można obejrzeć przez kliknięcie na nią. Dla lepszej orientacji i komfortu pracy przez pojedyncze kliknięcie można również schować (zwinąć) niepotrzebną podgrupę. Grupy komponentów mogą zawierać wewnątrz siebie kolejne podgrupy, które również mogą być wyświetlone bądź ukryte.
W celu wyświetlenia spośród komponentów grupy wszystkich podgrup należy kliknąć na nazwę potrzebnej grupy po naciśnięciu klawisza Shift. Analogiczne działanie umożliwia ukrycie wszystkich niepotrzebnych podgrup.
→ Wciśnij i przytrzymaj klawisz Shift, i kliknij na grupę „Hydraulic”.
Cała grupa komponentów hydraulicznych zostanie wyświetlona. Przy pomocy suwaka można przeglądać bibliotekę komponentów.
Używając myszy można „przeciągnąć” elementy z okna biblioteki i „upuszczać” je w obszar tworzonego układu hydraulicznego (tzw. technika „drag and drop”):
→ Przesuń kursor myszy nad elementem w oknie biblioteki (np. nad siłownikiem dwustronnego działania z jednostronnym tłoczyskiem).
→ Wciśnij lewy przycisk myszy i przytrzymując go przesuń kursor myszy.
Siłownik zostanie podświetlony (zaznaczony), a kursor zmieni wygląd na . Symbol elementu będzie podążał za kursorem myszy.
→ Przesuń kursor myszy nad obszar schematu układu hydraulicznego i puść przycisk myszy. Spowoduje to umieszczenie siłownika w wybranym miejscu schematu układu hydraulicznego.
W ten sposób można „przeciągnąć” każdy z elementów znajdujących się w bibliotece i „upuścić” go w dowolnym miejscu schematu hydraulicznego. Można
również zmodyfikować ustawienie elementów umieszczonych już na schemacie hydraulicznym.
→ Przeciągnij siłownik w prawy górny róg schematu hydraulicznego.
Dla wygody użytkownika, elementy po „upuszczeniu” na schemat hydrauliczny są automatycznie przyciągane do siatki.
→ Spróbuj przemieścić siłownik poza dozwolony obszar, np. poza okno.
Poza dozwolonym obszarem kursor myszy zmienia swój wygląd , a element hydrauliczny nie będzie mógł być „upuszczony”.
→ „Przeciągnij” drugi siłownik na schemat hydrauliczny (teraz on będzie podświetlony).
→ Podświetl (zaznacz) pierwszy z siłowników poprzez kliknięcie na nim.
→ Skasuj siłownik klikając na (cut), wybranie bądź wciskając klawisz .
Komendy z menu działają wyłącznie na zaznaczone wcześniej elementy układu hydraulicznego.
→ „Przeciągnij” na schemat hydrauliczny rozdzielacz czterodrogowy dwupołożeniowy (4/n-way valve), pompę (pump unit) i zbiornik (tank).
→ Rozmieść elementy hydrauliczne zgodnie z podanym powyżej rysunkiem:
Dwukrotnie kliknij na rozdzielacz, aby przypisać mu pożądane parametry. Powinno pojawić się okno dialogowe:
Wyjaśnienie parametrów okna dialogowego:
• Sterowanie lewostronne i prawostronne (Left/Right Actuation)
Dla każdej ze stron rozdzielacza można zdefiniować osobno sposób jego sterowania.
Można wybrać jedną bądź więcej kategorii sterowania: ręczną (Manually), mechaniczną (Mechanically) bądź elektrohydrauliczną (Hydraulically/electrically).
Sposób sterowania jest ustawiany przez kliknięcie w oknie kategorii i wybranie odpowiedniego symbolu. Wybranie pustego pola spowoduje wyłączenie określonej kategorii sterowania. Ponadto możliwe jest określenie czy na suwak rozdzielacza mają oddziaływać sprężyny – zaznaczenie pola (spring-returned) i czy rozdzielacz ma być elementem dwustopniowym (piloted).
• Opis (Description)
Można wpisać tu nazwę rozdzielacza. Nazwa ta będzie pojawiać się w opisie na diagramie stanów (state diagram) i na liście elementów (parts list).
• Wyróżnione połączenia (Valve Body)
Rozdzielacze mogą mieć do czterech położeń wyróżnionych. Dla każdego z nich możliwe jest indywidualne ustalenie połączeń. Stan wyróżniony ustala się przez wybranie go i kliknięcie lewym klawiszem myszy. Wybranie pustego pola spowoduje wyłączenie określonego połączenia. Można również zaznaczyć pole wyboru dwustronne działanie (Reversible) aby podkreślić brak wpływu kierunku przepływu cieczy na działanie rozdzielacza.
• Połączenie początkowe (Initial Position)
To pole umożliwia określenie pozycji początkowej (nazywanej również pozycją neutralną, bądź normalną) dla pracy rozdzielacza. Jest to pozycja ustalająca się w przypadku braku sygnału sterującego w momencie uruchomienia symulacji.
Wybór stanu początkowego nie może być w sprzeczności z ustawieniami, jakie wynikają z ustawień oddziaływania sprężyn.
• Sygnał dominujący (Dominant Signal)
Opcja ta jest dostępna tylko dla rozdzielaczy sterowanych hydraulicznie bądź wielostopniowych. Pole to umożliwia określenie, który sygnał będzie nadrzędny w przypadku równoczesnego wystąpienia sterujących sygnałów hydraulicznych po obu stronach rozdzielacza.
• Opór hydrauliczny (Hydraulic Resistance)
Tu można zdefiniować oporność hydrauliczną rozdzielacza
• Lustro (Mirror)
Tu można zmienić orientację rozdzielacza na schemacie hydraulicznym
→ Ustaw sterowanie z lewej strony jako ręczne, dźwignią, a z prawej strony uaktywnij działanie sprężyny. Zamknij okno dialogowe przyciskiem OK.
Rozdzielacz powinien wyglądać jak na rysunku:
→ Przemieść kursor myszy nad lewy króciec siłownika.
Nad króćcem przyłączeniowym kursor myszy zmienia swój wygląd na wskaźnik celownika .
→ Naciśnij lewy klawisz myszy, gdy będzie on nad króćcem siłownika i (trzymając go ciągle wciśniętym) przesuń mysz.
Kursor zmieni wygląd na wskaźnik celownika ze strzałkami na zewnątrz .
→ Przemieść kursor myszy (trzymając ciągle wciśnięty lewy przycisk) nad króciec (A) rozdzielacza.
Kursor zmieni wygląd na wskaźnik celownika ze strzałkami w środku .
→ Puść lewy przycisk myszy.
FluidSIM-H automatycznie narysuje linię łączącą dwa wybrane króćce. W przypadku, gdy nie będzie możliwe połączenie dwóch króćcy kursor myszy zmieni swój wygląd na znak zakazu.
→ Przemieść kursor myszy nad linię jak to przedstawia poniższy rysunek.
Kursor zmieni wygląd na wskaźnik umożliwiający zaznaczenie linii .
→ Wciśnij lewy przycisk myszy i przesuń kursor myszy w lewo. Następnie puść przycisk myszy.
Linia zostanie przesunięta.
W trybie edycji można elementy układu i linie łączące zaznaczać, przesuwać i kasować wybierając bądź klawiszem .
→ Połącz elementy układu w sposób zbliżony do przedstawionego:
Po narysowaniu układu hydraulicznego można przystąpić do symulowania jego pracy.
→ Rozpocznij symulację działania układu klikając na (lub wybierając bądź klawiszem ).
W czasie symulacji wszystkie ciśnienia i natężenia przepływu cieczy są wyliczane, linie są odpowiednio kolorowane a tłoczysko wysuwa się z cylindra siłownika.
Po wysunięciu się tłoczyska ciśnienie w lewej komorze siłownika musi wzrosnąć.
Sytuacja ta jest rozpoznawana przez FluidSIM-H i parametry opisujące ten proces są właściwie wyliczane. Ciśnienie w linii ciśnieniowej wzrasta do wartości zadeklaro-wanej we właściwościach pompy (pump unit).
Utrzymanie maksymalnej wartości ciśnienia na niższym poziomie niż zapewnia to pompa jest możliwe dzięki wyposażeniu układu w zawór przelewowy.
Aby tego dokonać:
→ Uaktywnij tryb edycji klikając na (lub wybierając bądź klawiszem )
→ „Przeciągnij” na schemat hydrauliczny zawór przelewowy (pressure relief valve) i drugi zbiornik (tank).
W rzeczywistych rozwiązaniach do podłączenia do istniejącej linii dodatkowego elementu konieczne jest użycie trójnika. Dlatego gdy rysowana jest linia łącząca króciec elementu z istniejącą już linią FluidSIM-H automatycznie dodaje w miejscu połączenia trójnik.
→ Przy pomocy myszy poprowadź nową linię łączącą króciec (P) zaworu przelewowego z istniejącą już linią łączącą pompę i rozdzielacz.
W trakcie wykonywania tych czynności kursor myszy zmieni wygląd z na .
Trójnik pojawił się na istniejącej linii łączącej w miejscu, w którym znajdował się kursor myszy, gdy puszczony został lewy przycisk myszy. Następnie:
→ Podłącz zbiornik do króćca wyjściowego (T) zaworu przelewowego.
W trakcie rysowania schematu układu hydraulicznego należy dołożyć starań, aby układ był możliwie przejrzysty.
Schemat hydrauliczny powinien wyglądać w sposób zbliżony do poniższego:
→ Zapisz schemat hydrauliczny klikając na bądź wybierając . FluidSIM-H automatycznie otworzy okno dialogowe służące do wyboru nazwy pliku do zapisu. Jeśli będzie to nowa nazwa należy w tym momencie ją wprowadzić.
→ Rozpocznij symulację klikając .
Tłoczysko siłownika będzie się wysuwało. Gdy osiągnie ono położenie końcowe nastąpi otwarcie zaworu przelewowego i zmiana rozkładu ciśnień:
Poza animacją działania elementów sterowanych ręcznie FluidSIM-H umożliwia rów-nież symulowanie innych elementów wielostanowych.
Rysunki przedstawiające zawór przelewowy w stanie zamkniętym i otwartym:
W trybie symulacji można klikając myszą na ręcznie sterowane rozdzielacze i prze-łączniki zmieniać ich stan (przełączać je):
→ Przesuń kursor nad lewą stronę rozdzielacza.
Kursor myszy zmieni swój wygląd na , co oznacza, że rozdzielacz może być przesterowany ręcznie.
→ Kliknij na lewą stronę rozdzielacza lewym klawiszem myszy i przytrzymaj przycisk wciśnięty.
Po kliknięciu na rozdzielacz następuje zasymulowanie jego zachowania.
W omawianym przypadku rozdzielacz zostanie przełączony w położenie, w którym połączenia są w układzie krzyżowym. W rezultacie zawór przelewowy zostanie
zamknięty, a tłoczysko siłownika zacznie się wsuwać. Po osiągnięciu przez tłoczysko skrajnego, lewego położenia zawór przelewowy ponownie się otworzy.
Elementy układu, których stan po przełączeniu nie jest blokowany są tak długo przesterowane jak długo wciśnięty będzie klawisz myszy.
→ Zatrzymaj symulację.
Spowoduje to jednocześnie przejście w tryb edycji.
→ Wybierz z biblioteki elementów diagram stanów (state diagram) i umieść go na schemacie hydraulicznym.
Diagram stanów umożliwia zarejestrowanie zachowania (stanu) istotnych elementów układu i wykreślenie tych stanów w formie graficznej.
→ Przesuń diagram stanów na wolną powierzchnię schematu hydraulicznego.
→ Przeciągnij siłownik i upuść go nad diagramem stanu.
Otwarte zostanie okno dialogowe, w którym można określić, jakie wartości mają zostać wyświetlone. W tym konkretnym przypadku potrzebne jest tylko wskazanie położenia, więc można zaakceptować domyślne ustawienia klikając przycisk OK.
→ Uruchom symulację i obserwuj diagram stanu.
→ Zatrzymaj symulację (tryb Pause) i przemieść kursor myszy nad narysowany wykres.
Po zatrzymaniu kursora nad wykresem przez około sekundę pojawi się okienko wyświetlające informację o czasie trwania symulacji i powiązaną z tą chwilą wartości badanego parametru. Informacja ta będzie uaktualniana w trakcie przemieszczania kursora myszy w obrębie wykresu.
Możliwe jest zarówno umieszczenie kilku diagramów stanu w jednym układzie hydraulicznym jak i umieszczenie kilku elementów na tym samym diagramie stanów.
Kolejne komponenty mogą być dodawane do diagramu stanu przez upuszczanie ich w jego obrębie. Pojawi się wtedy okno dialogowe, umożliwiające wybór pożądanego parametru związanego z komponentem i określenie koloru. Jeśli jakiś element zostanie dwukrotnie upuszczony w obrębie diagramu stanu umożliwi to zmianę przyjętych wcześniej parametrów / kolorów, zaś odznaczenie wszystkich parametrów spowoduje usunięcie tego komponentu z diagramu stanu. Na diagramie stanów można umieszczać i rejestrować zachowanie wielu elementów. Dodatkowe informacje i wskazówki dotyczące symulacji znajdują się w rozdziale (4.8).
Natomiast spis wszystkich zmiennych jakie można rejestrować na diagramie stanów zawiera poniższa tabela.
Element układu Stan
Siłownik (Cylinder)
Położenie (Position), Prędkość (Velocity),
Przyspieszenie (Acceleration), Siła (Force)
Rozdzielacz (Way valve) Położenie (Position) Manometr (Presure meter),
Akumulator (Accumulator) Ciśnienie (Pressure) Zawory odcinające (Shutoff valve),
Zawory dławiące (Throttle valve)
Stopień otwarcia (Opening level)
Pompa (Pump), silnik (Motor) Obr/min (Rpm) Aktuatory o ograniczonym zakresie ruchu
(Semi-rotary actuator) Pozycja (Position)
Zawór dławiący (Flow control valve) Natężenie przepływu (Flow) Przepływomierz (Flow meter) Natężenie przepływu (Flow),
Objętość (Volume) Zawór ciśnieniowy lub przełączający (Pressure
valve, Switching valve)
Stan (State),
Ciśnienie (Pressure)
Przełącznik (Swich) Stan (State) Cewka (Relay), cewka rozdzielacza (Valve
solenoid) Stan (State)
Żarówka (Light), brzęczyk (Buzzer), dioda
hydrauliczna (Pressure indicator) Stan (State)
Licznik (Counter) Stan (State),wartość licznika (Counter value)
Generator (Function generator), woltomierz
(Voltmeter) Napięcie (Voltage)
Regulator zmiennych stanu (Status
controller), Regulator PID (PID-controller) Napięcie (Voltage)