山西职业技术学院电气工程与自动化系

1、变频器应用与实践自动控制教研室山西职业技术学院电气工程与自动化系目 录课程总体设计41课程总体设计思路42教学组织53学习领域教学方法说明6教学流程图7教学大纲81学习领域性质82学习领域设计思路83学习情境设计描述94核心知识点105项目考核评分表10实践指导书11学习情境1：变频器的操作与调速运行12任务1.1 变频器的结构认识13任务1.2 变频器的选用14学习情境2：电机拖动变频调速系统安装调试与运行16任务2.1变频器的面板操作与运行17任务2.2变频器的外部操作与运行19任务2.3变频器的模拟信号操作控制21任务2.4变频器的多段速运行操作23任务2.5变频器的PID控制运行操作2

2、5学习情境3：皮带运输变频调速系统安装调试与运行27学习情境4：恒压供水变频调速系统安装调试与运行30任务4.1 恒压供水系统认知31任务4.2 基于PLC模拟量方式的变频开环调速控制系统33任务4.3 基于PLC模拟量方式的变频闭环调速控制系统36任务4.4 基于PLC控制的恒压供水系统38实验实训实施方案40实施过程概述40学习情境1：变频器的操作与调速运行411.1 变频器的结构认识411.2 变频器的选用47学习情境2：电机拖动变频调速系统安装调试与运行522.1 变频器的面板操作与运行522.2 变频器的外部操作与运行602.3变频器的模拟信号操作控制652.4 变频器的多段速运行7

3、02.5 变频器的PID控制运行77学习情境3：基于变频控制的皮带运输系统运行84学习情境4：基于变频调速的恒压供水系统运行91任务4.1 恒压供水系统认知93任务4.2 基于PLC模拟量方式的变频开环调速控制系统98任务4.3 基于PLC模拟量方式的变频闭环调速控制系统1任务4.4 基于PLC控制的恒压供水系统4课程总体设计1课程总体设计思路“变频器应用与实践”是山西职业技术学院电气自动化专业的主干课程，本课程的核心在于理论与应用的关联。通过掌握“系统”个体的组成，扩展到“系统”综合应用，锻炼学生在实景应用中处理问题的能力。注重把理论课程的知识点与实际系统运用相联系，加深对课程知识的理解和扩

4、展。突出培养系统实践能力和创新意识。课程的设计理念，主要依据学生学习课程由浅入深的学习过程，通过四个划分的学习情境，让学生掌握和熟悉变频器的基础知识，通过对变频器的基本操作，熟练运用任务涉及的各功能模块，从而综合设计整个系统过程。设计理念如图1所示：安装员操作员工程师设计师项目设计硬件安装变频器的使用系统调试职业规划核心能力学习载体交流调速系统电动机拖动变频调速系统皮带运输变频调速系统恒压供水变频调速系统图1课程设计思路课程的四个学习情境设置，遵循从事变频技术工作的安装员（Installer）、操作员（Operator）、工程师（Engineers）、设计师（Designer）的岗位技术进程，

5、分别对应硬件安装、变频器使用、系统调试、项目应用等专业核心能力的培养。通过系列情境的学习，学生不但能够掌握变频器的运行原理、基本操作和变频系统综合应用等专业知识和工作岗位所需的专业技能，还能够全面培养其自学能力、分工协作、团队精神等综合素质。2教学组织通过对企业电气自动化专业所需岗位工作任务的大量调查研究，结合国家维修电工职业资格标准，以及本课程现有的师资设备，按照培养学生的专业能力、方法能力、社会能力及职业素养的目标要求，本课程的教学组织和安排如图2所示：图2教学实施3学习领域教学方法说明一、实境任务说明变频器控制实训分为四个情境十二个任务：初级阶段：第1-3项工作任务，学生对工作任务所必须

6、的相应理论知识、实践技能和工艺要求尚未具备，通过示范教学，引导学生适应以工作任务为导向的教学方法，初步熟悉工作任务的方法和步骤，为后续的教学奠定基础。实施效果：学生和教师的教学过程和工作过程结合，理论教学和工作任务实施溶于一体，突出学生主体，教师和学生共同参与，学生和教师之间、学生和学生之间交流互动性强，学生积极性高，在做中学，在学中做，技能容易掌握，理论易于理解。学生通过行动来学习，能力目标明确，综合素质得以养成。中级阶段：第4-10项工作任务是在第1-3项工作任务的基础上，已具备实施完成工作任务的一般方法和实践技能，已具备一定的自学能力和方法能力，能自己寻找工作任务所必须的理论知识。指导教

7、师可以通过一定的引导文，组织学生依据引导文逐步完成工作任务，进一步加强学生的独立工作能力。实施效果：引导文教学法的实施，进一步加强了学生的主体工作特点，进一步训练了学生的自学能力和实际操作能力，培养了学生团队协作精神，使学生初步具备普适性的工作方法，具备独立完成一般性工作任务的专业能力。学生普遍感到实际行动带来的学习乐趣，具备了很强的成就感，教学效果凸显。高级阶段：第11项工作任务是依据本学习领域的教学目标要求，训练学生能应对比较复杂、相对完整的应用性工作任务。以工厂现场实际应用案例为蓝本，设计学习性工作任务，训练学生的综合专业技能。实施效果：通过任务教学法的实施，加强了学生对实际应用系统工作

8、任务的实施能力，训练了学生的专业能力、方法能力、表达能力。学生在具有真实的工作环境中，实施工程实践，感受性强，目的明确。通过实施任务驱动教学，学生独立学习的能力得到显著提高，综合处理能力进一步提高，职业感受更加明显。综合训练阶段：第12项工作任务是通过完成来自真实现场的综合工作项目，训练学生综合应用电动机、变频器、PLC等工业设备的能力，实施工程项目，进一步强化学生的专业综合能力、工作方法能力、社会关键能力。实施效果：通过项目教学法实施真实的工程项目，加强了学生对复杂实际应用系统项目的实施能力，全面训练了学生的专业能力、方法能力、表达能力、检查评估能力、社会能力。学生在具有真实的工作环境中，实

9、施工程项目实践，为完成项目、学生的个人行为、团队行为和社会行为全面展开，学生专业水平和整体素质都得到显著提高。二、教学流程图3 教学流程图教学大纲1学习领域性质变频器实践与应用实践课程的建设是依据教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见（教高200616号）和教育部关于启动高等学校教学质量与教学改革工程精品课程建设工作的通知（教高20031号）精神而制作的。本学习领域是电气工程与自动化专业的专业学习领域，变频控制技术的实践课程，以国家最新的国家职业标准为依据，根据企业电气自动化专业对变频控制技术课程的基本要求，采取实景化教学手段，以四个实际情境为基本单元的十二个具体任务，适应实践教学的

10、各个环节。突出工艺要领和操作技能，主要培养学生的变频器的应用专业操作能力，以及自学、团队合作、交流等综合素质和能力。2学习领域设计思路变频器目前在工业自动化领域中应用很广泛，如电力、冶金、化工、轻工、建筑等。变频器调速技术是电气传动自动化中的一门核心技术，了解变频器、操作变频器、应用变频器已是现代电工必备技能之一。为此，我院自2005年在电气自动化专业中开设了变频器实践与应用课程。本课程实用性强、职业特色明显，它牵涉到的专业知识很多，要想将变频技术的原理讲深讲透，对职业院校的学生来说比较难，也没有必要。课程设计时以淡化理论、强调实践应用为原则，着重介绍如何操作变频器、如何应用变频器，对变频器原

11、理部分以“必需、够用”为度。变频器实践与应用课程教学环节包括课堂教学、实验实训，以及现场实景操作和参观等。本学习领域的学习情境是依据学生对变频器逐步认识到熟练应用过程的原则来设计的，依据学生对变频器的初步认知、基本操作、熟练运用及综合设计等几个知识点，采用教师示范、任务驱动、项目设计等教学方法，实现理论实践一体化的教学形式，由浅入深对应设计学习领域的四个教学情境：交流调速系统安装调试与运行、电机拖动变频调速系统安装调试与运行、皮带运输变频调速系统安装调试与运行、恒压供水变频调速系统安装调试与运行等四个环节。3学习情境设计描述学习情境名称学习情境说明学习单元地点方法1交流调速系统安装调试与运行以

12、对变频器和交流调速系统的认知为载体，引导和讲授相关的硬件结构、工作原理、行业应用，并通过实物安装，训练学生的调速系统硬件安装技能1.1交流电动机调速系统功能分析和硬件安装高级维修电工实训室引导文法，任务驱动1.2通用型变频器的选用高级维修电工实训室引导文法，任务驱动2电机拖动变频调速系统安装调试与运行以变频器的基本操作、设置及运行为载体，通过对变频器的电动机正反转、多种速度控制、模拟量调频等内容，训练学生对变频器硬件安装、电气布线、界面操作、功能参数设置、调试运行等能力2.1变频器的面板操作与运行高级维修电工实训室示范教学，任务驱动，分组操作，教师指导，过程考核2.2变频器的外部操作与运行2.

13、3变频器的模拟信号操作控制2.4变频器的多段速运行操作2.5变频器的PID控制运行操作3皮带运输变频调速系统安 装调试与运行以变频器在皮带运输系统中的应用为载体，通过实施调速系统硬件安装、调试运行、故障维护等工作任务，训练学生对变频器实际综合运用能力皮带运输系统硬件安装、功能设置、控制程序设置、系统调试、运行维护高级维修电工实训室任务驱动，分组操作，教师指导，过程考核4恒压供水变频调速系统安装调试与运行以变频器在恒压供水系统中的应用为载体，通过实施供水系统硬件安装、功能参数设置、软件设计、调试运行、故障维护等工作任务，进一步强化训练学生对变频器实际综合运用能力恒压供水系统硬件安装、功能设置、控

14、制程序设置、系统调试、运行维护高级维修电工实训室任务驱动，分组操作，教师指导，过程考核4核心知识点1、变频器的基本原理及分类；2、变频器的基本结构及功能；3、变频器的控制方式；4、变频器的参数功能应用；5、变频系统的设计实现；6、变频器的安装与维护及故障诊断。5项目考核评分表评价项目评价成绩很好（90100）好（8089）一般（7079）很一般（5069）差（2149）很差（020）任务成果完整性（20）完成时间（5）分工与合作（10）行动方案计划合理性（10）成果的实际应用符合性（5）方案汇报完整性（10）语言表达（10）专业知识应用程度（20）工程工艺与操作规范性（5）安全意识（5）综合评

15、价实践指导书本课程采用学习情境教学方法，内容包括具体情境内容的组织与实施方法，包含情境学习目标、教学实施方案、所需设备对象及使用教学载体、工具，教学重点、考核与评价体系等内容。学习情境是以变频调速系统的安装、调试的工作过程为依据，在实训教学环境中，按照“六步法”展开教学，要求学生根据工作要求完成简易通用变频调速系统设备选型、安装、调试及运行，由学生主动获取信息、确定系统实施方案，制定实施计划、安装调试设备、运行系统、评价反思理论深化。具体情境指导分配如表1所示：表1情境分配表课程情境表 序号 情境名称 课时分配 1变频器的操作与调速运行 102电机拖动变频调速系统安装调试与运行203皮带运输变

16、频调速系统安装调试与运行124恒压供水变频调速系统安装调试与运行18总学时数 60学习情境1：变频器的操作与调速运行情境描述：近年来，随着电力电子、微电子和计算机等技术的发展，目前在调速传动领域交流电动机已有取代直流电动机的趋势。其中，变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、宽范围、高精度和节能等特点，被国内外公认为最有发展前途的调速方式。本项目中，以西门子MM440变频器为例，通过对变频器的选用、安装、调试及维护等任务的训练，形成对变频器和调试系统的初步认识。情境目标：1、通用变频器的基本结构，理解其工作原理。2、熟悉西门子变频器的选用、安装、调试。3、能进行变频器的日常维护和一般故障处

17、理。任务1.1 变频器的结构认识11变频器的结构认识学习情境名称交流调速系统安装调试与运行学时数4任务引入变频器是将固定频率的交流电转换成频率可调的交流装置。变频技术随着微电子技术、电力电子技术、计算机技术和自动控制理论等的不断发展而发展，变频器应用十分广泛。应用变频器首先应了解掌握变频器的结构与组成。学习目标1、认识变频器各部分结构；2、学会变频器拆装步骤。训练内容要求拆装变频器的面板和上盖，熟悉各部分的组成和名称。训练步骤1、变频器部件的认识；2、变频器拆装；3、检查设备安装情况，开展自评和互评，寻找错误和不足；4、整理和总结拆装经验和操作方法，做好工作记录；5、断开电源，恢复电气设备到初

18、始状态，归还和整理工具，清洁卫生。具备知识能力1、了解变频器原理及分类方法、熟悉变频器结构；2、电工工具使用方法；3、电工安全知识；4、电工基本技能；安装和操作技能。学习资料1、学习任务书；2、评价表；3、变频器系统手册；4、变频器应用手册。训练工具、材料和设备西门子MM440变频器或自定、通用电工工具1套。巩固练习认识其它类型（富士、ABB）变频器结构及拆装。技能考核项目与要求序号考核项目考核要求评分标准配分扣分得分1部件认识要求正确熟悉变频器各部分功能认识错一处扣10分302拆装步骤掌握变频器的使用场合步骤错误一步扣10分403安全文明生产能保证人身和设备的安全1)经提示后能规范操作2)不

19、能文明生产，不符合操作规范30任务1.2 变频器的选用12变频器的选用学习情境名称交流调速系统安装调试与运行学时数6任务引入市场上各个厂家的变频器种类繁多，合适的变频器能使得机械设备电控系统既能长期正常、安全可靠地运行，又能实现最佳性价比，变频器的正确选用是使用好变频器的重要前提。学习目标1、掌握变频器的选择方法；2、掌握变频器容量的计算。训练内容要求某一恒定转矩连续运行设备，笼型交流异步电动机的主要参数如下：额定功率：22kW；额定电压：380V；额定电流：42A；额定转速：1470r/min；额定频率：50Hz。试选用合适容量的变频器。训练步骤1、根据负载选型变频器（是恒转矩负载？恒功率？

20、二次方负载？）；2、根据电动机额定电流和运行情况等计算变频器的容量；3、选择、安装电动机和负载；3、检查电源接入情况，给电动机试通电； 4、检查线路，接通电动机，运行系统；5、检查设备安装和运行情况，开展自评和互评，寻找错误和不足；6、整理和总结安装经验和操作方法，做好工作记录；7、断开电源，恢复电气设备到初始状态，归还和整理工具，清洁卫生。具备知识能力1、了解负载类型、熟悉变频器选型原则；2、电工工具使用方法；3、电工安全知识；4、电工基本技能；电动机安装和操作技能；5、电气识图绘图能力。学习资料1、学习任务书；2、评价表；3、变频器系统手册；4、变频器应用手册。训练工具、材料和设备西门子M

21、M440变频器或自定、通用电工工具1套。巩固练习1、某塑料薄膜卷绕机，薄膜数据：=0.1m；=1m；电动机数据：额定功率3.0kW；额定转速960r/min；额定电流7.2A ；传动比：10；通过查找资料选择合适的变频器。2、某加热炉鼓风机数据：55kW、1480r/min、102.5A，工频运行时的实际工作电流96A。选择合适的变频器。技能考核项目与要求序号考核项目考核要求评分标准配分扣分得分1负载分析要求正确熟悉负载的类型与输出计算负载输出计算错误扣10分102类型选择要求熟知不同类型变频器的使用场合选择错误扣30303容量计算能正确进行容量计算1)容量计算错误扣20分2)电流计算错误扣2

22、0分404安全文明生产能保证人身和设备的安全1)经提示后能规范操作2)不能文明生产，不符合操作规范20学习情境2：电机拖动变频调速系统安装调试与运行情境描述： 以变频器的基本操作、设置及运行为载体，指导学生熟练对变频器的电动机正反转、多种速度控制、模拟量调频等，训练学生对变频器硬件安装、电气布线、界面操作、功能参数设置、调试运行等能力。情境目标：1、电气布线技能；2、训练学生对变频器硬件安装；3、训练学生对变频器界面操作、功能参数设置；4、掌握MM440变频器基本参数的输入方法；5、熟练掌握MM440变频器的运行操作过程；6、掌握MM440变频器的模拟信号控制；7、掌握变频器多段速频率控制方式

23、；8、掌握面板设定目标值的接线方法及参数设置；9、掌握端子设定多个目标值的接线方法及参数设置；10、熟悉PID参数调试方法。任务2.1变频器的面板操作与运行21变频器的面板操作与运行学习情境名称电机拖动变频调速系统安装调试与运行学时数4任务引入变频器MM440系列（MicroMaster440）是德国西门子公司产品，广泛应用于工业场合的多功能标准变频器。采用高性能的矢量控制技术，提供低速高转矩输出和良好的动态特性，具备超强的过载能力，应用场合广泛。对于变频器的应用，必须首先熟练对变频器的基本操作，以及根据实际应用，对变频器的各种功能参数进行设置。学习目标1、熟悉变频器的面板操作方法；2、熟练变

24、频器的功能基本参数设置。训练内容1、MM440变频器面板操作控制线路接线安装；2、变频器的面板操作；3、变频器工厂默认值恢复；4、变频器的快速调试；5、电动机参数设置；6、通过变频器操作面板对电动机的启动、正反转、点动、调速控制。训练步骤1、按系统电气图布局硬件，并接线；2、安装电动机和负载；3、检查电源接入情况，给电动机试通电； 4、检查线路，接通电动机，运行系统；5、通过操作面板正反转、点动运行电动机；6、检查设备安装和运行情况，开展自评和互评，寻找错误和不足；7、整理和总结安装经验和操作方法，做好工作记录；8、断开电源，恢复电气设备到初始状态，归还和整理工具，清洁卫生。具备知识能力1、变

25、频调速系统电气图；2、变频器操作面板构成、按键功能；3、用基本操作面板(BOP)可以修改任何一个参数；4、三相异步电动机的正反转、点动和调速方法；5、变频器基本功能和参数。学习资料1、学习任务书；2、评价表；3、变频器系统手册；4、变频器应用手册。训练工具、材料和设备西门子MM440变频器（1台）小型三相异步电动机（1台）电气控制柜（1台）电工工具（1套）连接导线若干等巩固练习1、怎样利用变频器操作面板对电动机进行预定时间的启动和停止？2、怎样设置变频器的最大和最小运行频率？技能考核项目与要求序号主要内容考核要求评分标准配分扣分得分1接线能正确使用工具和仪表，按照电路图正确接线1.接线按照不规

26、范，每处扣5-10分2.接线错误，扣20分302参数设置能根据任务要求正确设置变频器参数1.参数设置不全，每处扣5分2.参数设置错误，每处扣5分303操作调试操作调试过程正确1.变频器操作错误，扣10分2.调试失败，扣20分204安全文明生产操作安全规范、环境整洁违反安全文明生产规程，扣5-10分20任务2.2变频器的外部操作与运行22变频器的外部操作与运行学习情境名称电机拖动变频调速系统安装调试与运行学时数4任务引入在机床等实际使用中，电动机经常要根据机械的状态而进行正转、反转、点动等运行，变频器的给定频率信号、电动机的起动信号等都是通过变频器控制外部运行操作端子实现，可大大提高了生产过程的

27、自动化程度。掌握变频器的外部运行操作相关知识与技能是学习基本要求。学习目标1、掌握MM440变频器基本参数的输入方法；2、掌握MM440变频器输入端子的操作控制方式；3、熟练掌握MM440变频器的运行操作过程。训练内容用自锁按钮SB1和SB2，外部线路控制MM440变频器的运行，实现电动机正转和反转控制。训练步骤1、按系统绘制电气图布局图、接线图，并接线；2、安装电动机和负载；3、检查电源接入情况，给电动机试通电； 4、通过操作按钮，正反转、点动运行电动机；5、检查设备安装和运行情况，开展自评和互评，寻找错误和不足；6、整理和总结安装经验和操作方法，做好工作记录；7、收集和整理各种技术说明书；

28、8、工作结束后，断开电源，整理环境，梳理各种接线，恢复各电气设备到初始状态，归还和整理工具，清洁工作点卫生。具备知识能力1、MM440变频器的数字输入端口定义；2、数字输入端口功能。学习资料1、学习任务书；2、评价表；3、变频器系统手册；4、变频器应用手册。训练工具、材料和设备西门子MM440变频器一台三相异步电动机一台断路器一个、熔断器三个、自锁按钮二个导线若干、通用电工工具一套等。巩固练习1、电动机正转运行控制，要求稳定运行频率为40Hz，DIN3端口设为在正转控制。画出变频器外部接线图，并进行参数设置、操作调试。2、利用变频器外部端子实现电动机正转、反转和点动的功能，电动机加减速时间为4

29、s，点动频率为10Hz。 DIN5端口设为正转控制，DIN6端口设为反转控制，进行参数设置、操作调试。技能考核项目与要求序号主要内容考核要求评分标准配分扣分得分1接线能正确使用工具和仪表，按照电路图正确接线1.接线按照不规范，每处扣5-10分2.接线错误，扣20分302参数设置能根据任务要求正确设置变频器参数1.参数设置不全，每处扣5分2.参数设置错误，每处扣5分303操作调试操作调试过程正确1.变频器操作错误，扣10分2.调试失败，扣20分204安全文明生产操作安全规范、环境整洁违反安全文明生产规程，扣5-10分20任务2.3变频器的模拟信号操作控制23变频器的模拟信号操作控制学习情境名称电

30、机拖动变频调速系统安装调试与运行学时数4任务引入MM440变频器可通过基本操作板,按频率调节按键可增加和减少输出频率,也可以由模拟输入端控制电动机转速的大小。本任务是通过模拟输入端的模拟量控制变频器频率，实现风机调速的目的。学习目标1、掌握MM440变频器的模拟信号控制；2、掌握MM440变频器基本参数的输入方法；3、熟练掌握MM440变频器的运行操作过程。训练内容用自锁按钮SB1控制实现电动机起停功能，由模拟输入端控制电动机转速的大小。训练步骤1、按系统绘制电气布局图、接线图，并接线；2、安装电动机和负载；3、检查电源接入情况，给电动机试通电； 4、检查设备安装和运行情况，开展自评和互评，寻

31、找错误和不足；5、整理和总结安装经验和操作方法，做好工作记录；6、断开电源，恢复电气设备到初始状态，归还和整理工具，清洁卫生。学习资料1、学习任务书；2、评价表；3、变频器系统手册；4、变频器应用手册。具备知识能力1、了解MM440变频器的模拟输入接口功能；2、掌握MM440变频器的模拟输入接口功能参数设置。训练工具、材料和设备西门子MM440变频器一台三相异步电动机电位器一个、断路器一个、熔断器三个、自锁按钮二个通用电工工具一套、导线若干等。巩固练习通过模拟输入端口“10”、“11”，利用外部接入的电位器，控制电动机转速的大小。连接线路，设置端口功能参数值。技能考核项目与要求序号主要内容考核

32、要求评分标准配分扣分得分1接线能正确使用工具和仪表，按照电路图正确接线1)接线按照不规范，每处扣5-10分2)接线错误，扣20分302参数设置能根据任务要求正确设置变频器参数1)参数设置不全，每处扣5分2)参数设置错误，每处扣5分303操作调试操作调试过程正确1)变频器操作错误，扣10分2)调试失败，扣20分204安全文明生产操作安全规范、环境整洁违反安全文明生产规程，扣5-10分20任务2.4变频器的多段速运行操作24变频器的多段速运行操作学习情境名称电机拖动变频调速系统安装调试与运行学时数4任务引入厂矿企业天车应用十分广泛，由于工艺上的要求，生产机械要求在不同的转速下运行。为方便实现对这种

33、负载的控制，大多数变频器提供了多挡频率控制功能。用户可以通过几个开关的通、断组合来选择不同的运行频率，实现不同转速下运行的目的。学习目标1、掌握变频器多段速频率控制方式；2、熟练掌握变频器的多段速运行操作过程。训练内容实现3段固定频率控制，连接线路，设置功能参数，操作三段固定速度运行。训练步骤1、按系统绘制电气图布局图、接线图，并接线；2、安装电动机和负载；3、检查电源接入情况，给电动机试通电； 4、检查设备安装和运行情况，开展自评和互评，寻找错误和不足；5、整理和总结安装经验和操作方法，做好工作记录；6、断开电源，恢复电气设备到初始状态，归还和整理工具，清洁卫生。学习资料1、学习任务书；2、

34、评价表；3、变频器系统手册；4、变频器应用手册。具备知识能力MM440变频器的多段速控制功能及参数设置1、直接选择；2、直接选择 + ON 命令；3、二进制编码选择 + ON 命令。训练工具、材料和设备西门子MM440变频器一台三相异步电动机电位器一个、断路器一个、熔断器三个、自锁按钮二个通用电工工具一套、导线若干等。巩固练习用自锁按钮控制变频器实现电动机12段速频率运转。12段速设置分别为：第1段输出频率为5Hz；第2段输出频率为10Hz；第3段输出频率为15Hz；第4段输出频率为-15Hz；第5段输出频率为-5Hz；第6段输出频率为-20Hz；第7段输出频率为25Hz；第8段输出频率为40

35、Hz；第9段输出频率为50Hz；第10段输出频率为30Hz；第11段输出频率为-30Hz；第12段输出频率为60Hz。画出变频器外部接线图，写出参数设置。技能考核项目与要求序号主要内容考核要求评分标准配分扣分得分1接线能正确使用工具和仪表，按照电路图正确接线1)接线按照不规范，每处扣5-10分2)接线错误，扣20分302参数设置能根据任务要求正确设置变频器参数1)参数设置不全，每处扣5分2)参数设置错误，每处扣5分303操作调试操作调试过程正确1)变频器操作错误，扣10分2)调试失败，扣20分204安全文明生产操作安全规范、环境整洁违反安全文明生产规程，扣5-10分20任务2.5变频器的PID

36、控制运行操作25变频器的PID控制运行操作学习情境名称电机拖动变频调速系统安装调试与运行学时数4任务引入生活用水与老百姓生活息息相关，管网系统水压要求保持恒定，早午晚为用水高峰期，其余时段用水较少，管网在运行中不可避免出现波动，系统的运行失去平衡，出现震荡，和设定值存在偏差。对该偏差值，经过变频器的调节，可以迅速、准确地消除拖动系统的偏差，恢复到给定值。变频器调节利用内部PID功能。学习目标1、掌握面板设定目标值的接线方法及参数设置；2、掌握端子设定多个目标值的接线方法及参数设置；3、熟悉P、I、D参数调试方法。训练内容实现面板设定目标值的PID控制运行训练步骤1、按系统绘制电气图布局图、接线

37、图，并接线；2、安装电动机和负载；3、检查电源接入情况，给电动机试通电； 4、检查设备安装和运行情况，开展自评和互评，寻找错误和不足；5、整理和总结安装经验和操作方法，做好工作记录；6、断开电源，恢复电气设备到初始状态，归还和整理工具，清洁卫生。学习资料1、学习任务书；2、评价表；3、变频器系统手册；4、变频器应用手册。具备知识能力1、PID概念；2、PID常见调试方法。训练工具、材料和设备西门子MM440变频器一台三相异步电动机电位器一个、断路器一个、熔断器三个、自锁按钮二个通用电工工具一套、导线若干等。巩固练习1、通过调节不同的P、I、D参数，实现变频器的PID控制。2、引入实际系统的传感

38、器检测信号，调节设定值，观察变频器的运行情况。技能考核项目与要求序号主要内容考核要求评分标准配分扣分得分1接线能正确使用工具和仪表，按照电路图正确接线1)接线按照不规范，每处扣5-10分2)接线错误，扣20分302参数设置能根据任务要求正确设置变频器参数1)参数设置不全，每处扣5分2)参数设置错误，每处扣5分303操作调试操作调试过程正确1)变频器操作错误，扣10分2)调试失败，扣20分204安全文明生产操作安全规范、环境整洁违反安全文明生产规程，扣5-10分20学习情境3：皮带运输变频调速系统安装调试与运行情境描述：皮带运输变频调速系统是通过改变电源频率实现速度的调节，因其具有调速平稳、瞬态

39、稳定性高、节能等特性越来越被人们所重视。随着变频调速技术的不断成熟，在带式输送机的驱动上变频器将占主导地位。具有有以下四个特点：1、实现带式输送机系统的软起动。运用变频器的软起动功能，将电机的软起动和皮带机的软起动合二为一，通过电机的慢速起动，带动皮带机缓慢起动，将皮带内部贮存的能量缓慢释放，使皮带机在起动过程中形成的张力波极小，几乎对皮带不造成损害。2、皮带机多电机驱动时的功率平衡。应用变频器对皮带机进行驱动时，一般采用一拖一控制，当多电机驱动时，采用主从控制，实现功率平衡。3、降低皮带带强。采用变频器驱动之后，由于变频器的起动时间在1S3600S可调，通常皮带机起动时间在60S200S内根

40、据现场设定，皮带机的起动时间延长，大大降低对皮带带强的要求，降低设备初期投资。4、降低设备的维护量。变频器是一种电子器件的集成，它将机械的寿命转化为电子的寿命，寿命很长，大大降低设备维护量。同时，利用变频器的软起动功能实现带式输送机的软起动，起动过程中对机械基本无冲击，也大大减少了皮带机系统机械部份的检修量。5、启动平滑，转矩大，没有冲击电流，可实现重载启动。6、节能。在皮带机上采用变频驱动后的节能效果主要体现在系统功率因数和系统效率两个方面。情境目标：1、掌握传送带的输送特点及对变频器的要求；2、掌握PLC和变频器多段调速频率操作方法。皮带运输变频调速系统安装调试与运行学习情境名称皮带运输变

41、频调速系统安装调试与运行学时数12任务引入在很多的生产线中，都需要用到皮带传送机，它可以快速的传送生产过程中的产品和配件等，能够使产量和生产效率大为提高。例如在自动化生产线中的分拣单元结构中，传送带是不可或缺的部分。通过设定变频器的频率，可控制传送带生产线的速度，从而达到了提高生产率达目的。学习目标1、了解传送带的输送特点及对变频器的要求；2、掌握PLC和变频器多段调速频率联机操作方法；3、掌握变频器在分拣和传送机构上的应用。训练内容当启动按钮时按下，PLC输出信号，启动变频器，当光电传感器检测到物料到来信号时，PLC跟据输入按钮的情况在主程序中对输出端口信号做出调整。变频器根据的不同组合来选

42、择事先确定的不同的运行频率，低速为15HZ，中速为25HZ，高速为40HZ，当按下停止按钮，传送带停止。训练步骤1、了解任务内容（项目内容、相关知识点、所用设备相关知识）；2、按系统绘制电气图布局图、接线图；3、电路接线，安装电动机和负载；4、检查电源接入情况，给电动机试通电；5、变频器参数设置参数号设置值说明P00031设用户访问级为标准级P00047命令和数字I/OP07002命令源选择由端子排输入P07011ON接通正转，OFF接通反转P070217选择固定频率P070317选择固定频率6、PLC功能定义输入信号输出信号名称地址编号说明名称地址编号说明SB0I0.1停止按钮KM1Q0.0

43、1#工频接触器SB1I0.0启动按钮KM2Q0.11#变频接触器7、通过操作按钮，正反转、点动运行电动机；8、检查设备安装和运行情况，开展自评和互评，寻找错误和不足；9、整理和总结安装经验和操作方法，做好工作记录；10、断开电源，恢复电气设备到初始状态，归还和整理工具，清洁卫生。学习资料1、学习任务书；2、评价表；3、变频器系统手册；4、变频器应用手册。具备知识能力1、了解传送带方式与工艺流程；2、光电传感器3、MM440变频器的数字输入端口定义； 4、数字输入端口功能。训练工具、材料和设备可编程控制器（PLCS7-200）西门子MM440变频器电动机（额定容量5.5KW，额定转速为960r/

44、min）传送带控制按钮光电传感器电工通用工具、镊子、MF47型万用表巩固练习1、若要使传送带上能够实现10段速频率运转应如何设计？2、传送带上的频率能够用按键进行任意加减调速如何设计？技能考核项目与要求序号主要内容考核要求评分标准配分扣分得分1接线能正确使用工具和仪表，按照电路图正确接线1)接线按照不规范，每处扣5-10分2)接线错误，扣20分302参数设置能根据任务要求正确设置变频器参数1)参数设置不全，每处扣5分2)参数设置错误，每处扣5分303操作调试操作调试过程正确1)变频器操作错误，扣10分2)调试失败，扣20分204安全文明生产操作安全规范、环境整洁违反安全文明生产规程，扣5-10

45、分20学习情境4：恒压供水变频调速系统安装调试与运行情境描述： 城市规模的不断扩大，高层建筑的不断增长，城市供水的公用管网的压力已远远不能满足用户的要求，对供水的二次加压已被广泛采用。其中变频恒压供水由于自动化程度高，维护方便、具有节能功能，成为主要的二次加压方式。变频器是恒压供水系统的核心部件，水泵电动机为输出执行装置。所谓“恒压”，就是指不管用户端用水的大小，总保持管网中水压基本恒定，这样既可满足用户对供水的需要，又不使电动机空转而造成电能浪费。为实现上述目标，需要变频器根据给定压力信号和反馈压力信号来调节水泵转速。控制器综合给定信号与反馈信号后，进过PID调节，向变频器输出运转频率指令。

46、压力传感器检测出管网的实时出水压力，并将其转变为控制器可接受的模拟信号（即反馈信号）。这样就构成了一个闭环实时控制系统。情境目标：1、训练学生对变频器硬件安装、电气布线技能；2、训练学生对变频器界面操作、功能参数设置、电动机变频调速运行能力；3、熟练掌握恒压供水系统的设计方法和步骤；4、熟悉应用PLC模拟量控制方法及PID调节指令；5、使学生熟悉PLC 控制系统的总体调试和运行；任务4.1 恒压供水系统认知任务4.1 恒压供水系统认知学习情境名称恒压供水变频调速系统学时数4任务引入1、什么是供水系统？在哪些场合使用？常见的供水设备有哪些？2、传统的供水系统是如何工作的？为什么很浪费电？3、水管

47、压力与用水量有何关系？传统供水系统电机负荷如何变化？电机的转速如何变化？4、传统供水系统有何缺点？ 什么是恒压供水？5、如何实现电机的调速？6、如何保持水管的压力恒定？7、压力传感器在系统中起到什么作用？ 学习目标1、了解恒压供水工艺；2、恒压供水基本构成。训练内容1、观察恒压供水设备工作过程；2、描述恒压供水的控制原理（各小组派代表上讲台讲解，锻炼学生的表达能力）（结果展示与评价）。 训练步骤1、观察观察恒压供水设备工作过程；2、了解恒压供水构成及作用，记录数据；3、查阅了解恒压供水工艺；4、描述恒压供水的控制原理。具备知识能力专业能力:1、能根据引导问题自学习相关理论知识；2、能通过现场观

48、察总结出系统的控制规律；3、绘制出系统控制原理图。关键能力：1、能够向大家介绍控制系统的原理性知识，锻炼良好的表达能力；2、能互相配合，具有团队协作能力；3、能养成很好的自学能力。学习资料1、恒压供水装置；2、多媒体教学设备、课件、视频教学资料；3、参考资料：1)MICROMASTER 440通用型变频器简明操作手册2)可编程控制器应用教程3)深入浅出西门子S7-200PLC 西门子集团4)PLC编程及应用廖常初 主编5)S7-200PLC系统手册训练工具、材料和设备1、恒压供水装置2、多媒体教学设备、课件、视频教学资料巩固练习 了解三台以上水泵如何实现变频、工频电路切换？技能考核项目与要求序

49、号主要内容考核要求评分标准配分扣分得分1查阅资料资料摘要内容记录1)资料摘要内容记录简略 5-10分2)资料摘要内容凌乱，扣20分302记录数据能根据供水装置记录运行情况1)记录不全，每处扣5分2)记录错误，每处扣5分303工艺描述正确描述恒压供水工艺原理1)基本正确，扣10分2) 大致了解，扣20分204安全文明生产操作安全规范、环境整洁违反安全文明生产规程，扣5-10分20任务4.2 基于PLC模拟量方式的变频开环调速控制系统任务4.2 基于PLC模拟量方式的变频开环调速控制学习情境名称恒压供水变频调速系统学时数4任务引入1、什么叫开环控制？2、如何实现电机的调速？3、变频器有些控制模式？

50、4、EM235是什么？怎样使用？5、MM440变频器的P700与P1000两参数的作用是什么？学习目标1、了解模拟量输入输出模块作EM235用及用法；2、学会PLC通过EM235控制变频器。训练内容利用S7-200的模拟量输入输出模块EM235，通过变频器外部端子控制电机启动/停止、打开“K1”电机正转启动。调节输入电压，电机转速随电压增加而增大。具备知识能力专业能力:1、能根据引导问题自学习相关理论知识；2、PLC的模拟量控制及编程能力；3、变频器的参数设置及外部端子控制方法；关键能力：1、能够向大家介绍的原理性知识，锻炼良好的表达能力；2、能互相配合，具有团队协作能力；3、能养成很好的自学能力。学习