1、電機驅動與伺服控制課程標準課程編碼：05 03適用專業：機電一體化技術參考學時:64課程類別：技術平臺課程開設時間：第4學期學分：4一、課程定位和課程設計.課程定位本課程是機電一體化技術專業的一門技術平臺課程。通過本課程的理實一體化教 學，使學生學會通用變頻器的操作、變頻器主要參數的設定方法、變頻調速系統中簡單 故障的排除；學會通用變頻器的典型應用（含通用變頻器的主回路、控制回路的接線、 參數設定、變頻器與PLC的互連方法、不同負載特性的傳動系統的簡單組成）；通過PCB 板下載檢測線變頻器控制案例的講解進一步加深對變頻調速系統的認識；通過對步進電 動機、伺服電動機以及步進、伺服控制系統的工程實

2、踐學會位置控制系統的組成與互連 方法。為學生第一崗位使用變頻器控制系統及步進、伺服控制系統打下良好的應用基礎。 先修課程：電控與PLC控制技術、電工電子技術、電工實訓 后續課程：自動機裝調與維修、自動生產線運行與維護.課程設計思路圍繞構建理實一體化的課程建設理念，根據“國家職業教育機電一體化技術專業教 學資源庫建設”工程系統設計的課程體系賦予本課程的教學目標，彰顯機電一體化技術 專業特色，精選機電一體化技術專業畢業生就業崗位上具有普適性的工作工程，兼顧行 業與區域特色的具體工作工程，融合企業成功應用案例，如自動輸送線（變頻調速控制）、 自動立體倉庫堆垛機（變頻調速控制）、桁架機器人（伺服控制）

3、、各類生產線等，實現 教學內容選擇理實一體化、教學環境理實一體化、教學過程理實一體化和課程考核理實 一體化，形成“基礎+應用”的課程教學內容。通過理實一體化授課、任務完成過程監控、 報告撰寫、功能演示、典型組別演講、技能測試、開卷理論測試到有針對性的教學競賽 組織等環節，充分調動學生的學習積極性與主動學習參與度。本課程所有的教學單元的 應用案例均來自具體工程實踐的提煉。根據工作過程導向的課程開發思路，針對工作崗位選擇的學習單元名稱及相應的三菱通用變頻器FR-A700使用手冊三菱電氣(FRENIC5000G11S/P11S變頻器使用手冊富士電機LXMO5A中文版用戶手冊施耐德電氣(Varispe

4、ed G7使用說明書安川電機(MICROMASTER 420通用型變頻器西門子公司(MICROMASTER 440通用型變頻器西門子公司TD2100系列供水專用變頻器用戶手冊周寶廷主編交流調速王君艷編著一北京：高等教育出版社，2003.8；交流調速系統宋書中主編一北京：機械工業出版社，1999.5；現代交流調速技術胡祟岳主編一北京：機械工業出版社，1998.9；PWM變頻調速技術陳國呈編著一北京：機械工業出版社，1998. 7；交流調速控制系統李華德主編一北京：電子工業出版計，2003.3；交流調速原理及應用張少軍、杜金城編著一北京：中國電力出版社，2003(2)教材編寫原那么與要求。在系統闡

5、述本課程知識點的基礎上，精選企業應用案例進行教學提煉成教學工程， 注重技術應用的關聯度。精選局部工程實際案例，供讀者模仿學習，提高讀者解決實際 問題的能力，可供讀者進行工程移植。(3)教材、教學參考資料使用建議。教材和教學參考資料作為課程教學實施、學生學習的知識與技能體系架構以及相 關知識與技能的系統闡述、技術參考，是課程教學與課程學習的基本依據。但考慮各地 區、各院校技術應用的個性差異，可進行類似教材的選用與輔教、輔學。.教學方法建議本課程建議采用理實一體教學，注重學生實踐能力的培養，具體教學方法與手段按 本課程各單元內容的特點進行合理應用，詳見“教學單元設計”。.教學評價本課程采用理實一體

6、化的教學評價方式，推行過程考核和工程任務綜合考核，盡可 能地采用多種評價手段，如技能測試、模擬測試、實物制作、專題報告、口頭與書面問 答等。10本課程的評價體系主要由以下三局部組成:(1)物化成果評價：物化成果評價包含合作意識、完成任務的主動性、物化成果的功能展示、學生自評互 評及教師評價等。由于完成任務內容是集體協作的結果，因此這局部評價只能反映 小組的學習情況。技能測試：在技能測試中，由學生單獨完成相應的基本操作技能任務，按照任務完成的情況當 場打分。理論知識測試：主要通過專題報告、口頭辯論以及書面問答的方法考察學生對必須的理論知識掌握 程度。成績評定學生學期總成績由各工程平均成績、期末理

7、論考試成績、期末技能考試成績三局部組成, 每局部成績均采用百分制。具體評分結構為:成績評定結構表測試成績 (%)各局部成績比例(%)各工程平均成績技能測試理論知識測試學習態度10040252510.課程資源開發與利用(1)學習資料資源：實訓指導書、學習指南、課程案例、企業解決方案等。(2)信息化教學資源：微課、操作視頻、多媒體課件、多媒體素材、圖片、圖形、電子教材、企業網站、 動畫、仿真軟件等。(3)課程資源的開發建議應撰寫學習指南和實訓指導書，幫助學生明確學習目標和進度，指導學生的學習方 法、實訓任務的實際操作步驟，常見問題的解決方法等。充分開發和利用網絡課程資源， 充分利用諸如多媒體課件、

8、教學視頻、教學案例、學習論壇、在線答疑、在線測試等資 源，使教學從單一媒體向多種媒體轉變；教學活動從信息的單向傳遞向雙向交換轉變;11學生學習從個人單獨學習向合作學習轉變。(4)課程資源的使用建議各種教學資源作為配合課程教學使用的助教、助學資源。可以數字化教材為學習綱 要，根據數字化教材的引領，選用相關資源進行輔教、輔學，教師教學中要合理選用相 關資源，不能過分依賴數字化資源，還是要形成自己的教學思路、教學方法。五、其它說明無。12課時分配如下表所示。電機驅動與伺服控制課程學習單元安排表序號學習單元名稱課時分配1認識電動機及其調速方法102簡易型通用變頻器調速系統安裝與調試263步進電動機控制

9、系統安裝與調試運行84伺服電動機控制系統安裝與調試125綜合控制系統安裝與調試8總學時數64二、課程目標.知識目標(1)知道各種調速系統的優缺點及組成方法。(2)掌握簡易通用變頻調速系統的設備選型方法。(3)熟悉簡易通用變頻器的功能、使用方法、典型應用的實現。(4)掌握簡易通用變頻調速系統的安裝、調試及運行的方法。了解矢量控制及其實現方法。了解步進、伺服等位置控制系統的組成以及功能實現。(7)掌握步進驅動器的接線與控制方法，根據步進電機步距角和脈沖頻率計算轉速和 位移的方法，定長剪切等典型步進控制系統程序設計與調試、運行方法。(8)掌握伺服驅動控制器的選擇和控制方法，二軸桁架機器人等典型伺服控

10、制系統程 序設計與調試、運行方法。.職業能力目標(1)能對簡易變頻調速系統、高性能變頻調速系統、步進、伺服控制系統進行按圖施工。(2)能根據具體的要求，對簡單運動控制系統進行工藝要求分析并設計相關圖紙、(3)能對各種運動控制系統進行參數設定、帶負載調試并運行。(4)能根據交流調速設備的報警信息進行故障排除。.職業素質養成目標(1)通過學習養成積極思考問題、主動學習的習慣，具備電機控制系統工程實施的基本 職業規范與職業素養。(2)通過學習養成良好的團隊合作精神，具備善于與人合作的能力。(3)培養學生認真負責的工作態度和嚴謹細致的工作作風，養成平安、規范、嚴謹的工 程習慣。三、課程內容與要求3項

11、目認 識 電 機 及 調 速 方 式 10任務1任務名1稱認識直流電動機(含緒論)和直流電動機的電力拖動學時學習目標(1)認識直流電動機的特點、用途、主要技術參數；(2)熟掌握悉電力拖動系統的運動方程，負載轉矩特性；(3)掌握他勵直流電動機的機械特性。2教學單元認識直流電動機(含緒論)和直流電動機的電力拖動相關知識(1)直流電動機的特點、用途、主要技術參數； (2)電力拖動系統的運動方程，負載轉矩特性； (3)他勵直流電動機的機械特性。相關技能任務2任務名稱認識直流調速系統的組成和工作原理2學習目標(1)掌握直流電機常用調速方法(三種)；(2)掌握雙閉環可逆直流脈寬調速系統的組成、原理及各主

12、要單元部件的工作原理；(3)會雙閉環可逆直流脈寬調速系統的調試步驟、方法及參 數的整定。教學單元認識直流調速系統的組成和工作原理相關知識(1)直流電機常用調速方法(三種)；(2)雙閉環可逆直流脈寬調速系統的組成、原理及各主要單 元部件的工作原理。相關技能會雙閉環可逆直流脈寬調速系統的調試步驟、方法及參數的 整定任務3任務名稱認識三相異步電動機和三相異步電動機的電力拖動2學習目標(1)熟悉三相異步電動機的組成結構、原理及特性；(2)掌握三相異步電動機的機械特性；(3)掌握三相異步電動機的啟動、制動、調速原理。教學單元認識三相異步電動機和三相異步電動機的電力拖動相關知識(1)三相異步電動機的組成結

13、構、原理及特性；(2)三相異步電動機的機械特性；(3)三相異步電動機的啟動、制動、調速原理。相關技能任務4任務名稱認識交流調速系統的組成和工作原理2學習目標(1)掌握交流調速系統的組成和工作原理；(2)熟悉各種調速方式的優缺點；(3)會各種調速方式的具體應用。教學單元認識交流調速系統的組成和工作原理相關知識(1)交流調速系統的組成和工作原理； (2)各種調速方式的優缺點。相關技能會各種調速方式的具體應用任務5任務名稱認識實物電動機(智能工廠)2學習目標會識別交流調速的各種電動機含普通異步電動機、變頻調速 專用異步電動機、電磁調速電機、力矩電動機教學單元認識實物電動機(智能工廠)相關知識相關技能

14、會識別交流調速的各種電動機含普通異步電動機、變頻調速 專用異步電動機、電磁調速電機、力矩電動機4項 目簡 易 通 用 型 變 頻 器 調 速 系 統 安 裝 與 調 試 26任務1任務名稱認識異步電動機的變頻調速學時學習目標掌握變頻器的U/F恒壓頻比控制。2教學單元認識異步電動機的變頻調速相關知識變頻器的U/F恒壓頻比控制。相關技能任務2任務名稱認識SPWM調制技術及SPWM逆變器2學習目標(1)掌握電力電子器件(MOS管、IGBT管及IPM)及SPWM調 制技術；(2)會識別IGBT管、IPM以及測試是否完好。教學單元認識SPWM調制技術及SPWM逆變器相關知識電力電子器件(MOS管、IGB

15、T管及IPM)及SPWM調制技術相關技能會識別IGBT管、IPM以及測試是否完好。任務3任務名稱熟悉通用變頻器功能2學習目標(1)熟悉通用變頻器的型號規格(西門子、施耐德等)；(2)會通用變頻器的簡單操作方法；(3)會通用變頻器的數字操作面板及使用。教學單元熟悉通用變頻器功能相關知識通用變頻器的型號規格(西門子、施耐德等)相關技能(1)會通用變頻器的簡單操作方法；(2)會通用變頻器的數字操作面板及使用。任務4任務名稱通用變頻器主電路、控制電路及變頻器的給定功能2學習目標(1)掌握通用變頻器的主回路及控制回路電路；(2)會正確繪制變頻器的主回路圖及控制電路回路。教學單元通用變頻器主電路、控制電路

16、及變頻器的給定功能相關知識通用變頻器的主回路及控制回路電路相關技能會正確繪制變頻器的主回路圖及控制電路回路任務任務名稱通用變頻器控制異步電動機正反轉45學習目標(1)熟悉變頻器的主電路；(2)熟悉通用變頻器控制電路接口；(3)熟悉通用變頻器的參數設定；(4)掌握載波頻率設定；(5)掌握.通用變頻器的控制方式；(6)掌握通用變頻器的頻率給定；(7)會連接通用變頻器控制異步電動機的主回路；(8)會用面板起動通用變頻器控制異步電動機；(9)會用變頻器外部端子控制方式起動異步電動機。教學單元通用變頻器控制異步電動機正反轉相關知識(1)變頻器的主電路；(2)通用變頻器控制電路接口；(3)通用變頻器的參數

17、設定；(4)載波頻率設定；(5)通用變頻器的控制方式；(6)通用變頻器的頻率給定。相關技能(1)會連接通用變頻器控制異步電動機的主回路；(2)會用面板起動通用變頻器控制異步電動機；(3)會用變頻器外部端子控制方式起動異步電動機。任務6任務名稱通用變頻器頻率給定方式與選擇8學習目標(1)掌握通用變頻器的頻率給定方式(面板操作給定、外部端 子給定)的相關概念；(2)會進行通用變頻器面板操作頻率給定方式的主電路接線 及變頻器參數設置；(3)理解通用變頻器的UP/DOWN原理及會進行硬件系統接線及 變頻器參數設置；(4)會通用變頻器多段速頻率給定方式的硬件電路接線及變 頻器參數的設置；(5)會通用變頻

18、器模擬量頻率給定方式的硬件電路接線及變 頻器參數的設置；(6)會通用變頻器通信方式頻率給定的硬件電路接線及變頻 器參數的設置。教學單元通用變頻器頻率給定方式與選擇相關知識(1)通用變頻器的面板操作頻率給定；(2)通用變頻器的UP/DOWN功能；(3)通用變頻器的多段速給定；(4)通用變頻器的模擬量輸入給定；(5)通用變頻器與上位機的通信。相關技能(1)會通用變頻器面板操作、UP/DOWN、多段速、模擬量輸入、 通信四種頻率給定方式的硬件接線；(2)會正確設定通用變頻器的各功能參數；(3)會用PLC控制變頻器的頻率輸出；(4)會用PLC和變頻器之間進行通信。任務7任務名稱變頻器的四象限運行及制動

19、2學習目標(1)掌握電動機的四象限運行；(2)掌握能耗制動；5(3)掌握直流制動；(4)掌握回饋制動；(5)掌握直流共母線系統；(6)會斜坡停車、直流制動停車、自由停車操作；(7)會選用制動電阻；(8)會識讀各種制動方式的電路圖，并會硬件接線。教學單元變頻器的四象限運行及制動相關知識(1)電動機的四象限運行；(2)能耗制動；(3)直流制動;(4)回饋制動；(5)直流共母線系統。相關技能(1)會斜坡停車、直流制動停車、自由停車操作；(2)會選用制動電阻；(3)會識讀各種制動方式的電路圖，并會硬件接線。任務8任務名稱通用變頻器的PID控制2學習目標(1)會PID控制系統硬件接線；(2)理解變頻器P

20、ID控制的相關參數概念；(3)會根據現場工作條件及電動機實際工作情況正確調節 PID參數。教學單元通用變頻器的PID控制相關知識(DPID控制原理；(2)變頻器PID控制相關參數；(3)PID控制硬件系統。相關技能(1)會通用變頻器PID控制系統的硬件連接； (2)會設定通用變頻器PID相關參數。任務9任務名稱通用變頻器的矢量控制2學習目標了解轉矩矢量控制型通用變頻器的基本功能；了解高性能變頻器的功能碼設定方法；(3)基本掌握高性能變頻器的應用宏的使用方法；(4)掌握高性能變頻器的電動機參數自整定方法。教學單元通用變頻器的矢量控制相關知識(1)轉矩矢量控制型通用變頻器的基本功能；(2)高性能變

21、頻器的功能碼設定方法；(3)高性能變頻器的應用宏的使用方法。相關技能會在高性能功能運行出現故障時進行故障原因判斷并排除。項任務任務名稱PLC控制步進電機運行學時目1學習目標(1)會步進電動機和步進驅動器的選型；467*（2）會根據步進電機步距角和脈沖頻率計算轉速和位移；步（3）會步進驅動器的接線與使用；進（4）會細分的設定。電教學單元PLC控制步進電機運行機相關知識（1）步進電動機的結構和工作原理；控（2）步進電動機步矩角和鉗制轉矩；制（3）步距角、分辨率與控制精度的關系；系（4）步進電動機的運行特性和影響因素及選用中應注意的統問題；安（5）步進驅動器的使用（細分）；裝（6）步進電機開環控制方

22、式；與（7）步進電動機的調速方法；調（8）失步與產生失步的原因；試相關技能掌握步進驅動器的接線。8任務名稱步進控制定長剪切機安裝、調試學習目標（1）會識讀定長剪切機電氣原理圖；（2）會正確接線；（3）會設計定長剪切機PLC控制程序及調試、運行。教學單元步進控制定長剪切機安裝、調試相關知識（1）關于步進控制的PLC算術運算指令；2、關于步進控制任務的PLC局部變量的定義與應用；42（2）關于步進控制的PLC子程序的建立及調用；（3）關于步進控制的PLC復雜程序的調試；（4）定長剪切機工作原理；（5）脈沖數與位移及脈沖頻率與速度的計算；（6）控制系統電氣原理圖；（7）定長剪切機步進系統程序設計。相

23、關技能掌握定長剪切機PLC控制程序及調試、運行。項任務名稱伺服電機控制系統安裝、調試與運行學時目學習目標會選擇與使用伺服驅動控制器；四教學單元伺服電機控制系統安裝、調試與運行伺（1）伺服控制系統技術概述；月艮（2）伺服電動機的結構；電任務相關知識（3）伺服驅動器工作原理；機1（4）伺服系統的工作模式；6控（5）伺服驅動器各端子的功能及控制電路設計；制（6）伺服系統的參數；系相關技能（1）會使用伺服驅動控制器；統（2）會設計伺服控制系統電路；安（3）根據不同控制方式設置伺服驅動器參數；裝任務名稱單軸伺服控制系統安裝、調試與運行與任務（1）會識讀單軸伺服控制系統電氣原理圖；6調2學習目標（2）會正

24、確接線；試（3）會進行單軸伺服控制系統程序設計與調試、運行。12教學單元單軸伺服控制系統安裝、調試與運行相關知識（1）脈沖輸出指令；（2）伺服電動機的速度控制案例；（3）伺服電動機的轉矩控制案例；（4）伺服電動機的位置控制案例；相關技能（1）會進行伺服電動機的速度控制程序設計與調試、運行。（2）會進行伺服電動機的轉矩控制（3）會進行伺服電動機的位置控制系統程序設計與調試、 運行。8項 目 五 綜 合 控 制 系 統 安 裝、 調 試 與 運 行8任務1任務名稱二軸桁架機器人控制系統安裝、調試與運行學時學習目標（1）會識讀二軸桁架機器人電氣原理圖；（2）會正確接線；（3）會進行二軸桁架機器人伺服

25、控制系統程序設計與調 試、運行。4教學單元二軸桁架機器人控制系統安裝、調試與運行相關知識（1）二軸桁架機器人控制原理；（2）控制系統原理圖；（3）電子齒輪的計算；（4）伺服驅動器參數的設置；（5）伺服系統電路接線；（6）二軸桁架機器人伺服電機控制系統的所有控制要求 （包括伺服電機零位控制、定位控制、復位回零位控制、速 度控制）；相關技能（1）會識讀二軸桁架機器人電氣原理圖；（2）會正確接線；（3）會進行二軸桁架機器人伺服控制系統程序設計與調 試、運行。任務2任務名稱PCB板下載檢測線控制系統的安裝與調試4學習目標（1）會PLC、變頻器和伺服伺服系統綜合控制系統（變頻 器、伺服系統、PLC）安裝接線；（2）會根據要求對變頻器的參數進行設定；（3）會根據要求對變頻器和伺服系統的參數進行設定；（4）會各種型號變頻器與小型PLC之間的互聯接線；（5）會各種型號伺服系統與小型PLC之間的互聯接線；（6）會PCB板下載檢測線控制系統安裝調試及運行中故障 排除;（7）會PLC、變頻器和伺服系統控制系統安裝調試及運