《电机驱动与伺服控制》课程标准VIP

1、电机驱动与伺服控制课程标准课程编码：05 03适用专业：机电一体化技术参考学时:64课程类别：技术平台课程开设时间：第4学期学分：4一、课程定位和课程设计.课程定位本课程是机电一体化技术专业的一门技术平台课程。通过本课程的理实一体化教 学，使学生学会通用变频器的操作、变频器主要参数的设定方法、变频调速系统中简单 故障的排除；学会通用变频器的典型应用（含通用变频器的主回路、控制回路的接线、 参数设定、变频器与PLC的互连方法、不同负载特性的传动系统的简单组成）；通过PCB 板下载检测线变频器控制案例的讲解进一步加深对变频调速系统的认识；通过对步进电 动机、伺服电动机以及步进、伺服控制系统的工程实

2、践学会位置控制系统的组成与互连 方法。为学生第一岗位使用变频器控制系统及步进、伺服控制系统打下良好的应用基础。 先修课程：电控与PLC控制技术、电工电子技术、电工实训 后续课程：自动机装调与维修、自动生产线运行与维护.课程设计思路围绕构建理实一体化的课程建设理念，根据“国家职业教育机电一体化技术专业教 学资源库建设”工程系统设计的课程体系赋予本课程的教学目标，彰显机电一体化技术 专业特色，精选机电一体化技术专业毕业生就业岗位上具有普适性的工作工程，兼顾行 业与区域特色的具体工作工程，融合企业成功应用案例，如自动输送线（变频调速控制）、 自动立体仓库堆垛机（变频调速控制）、桁架机器人（伺服控制）

3、、各类生产线等，实现 教学内容选择理实一体化、教学环境理实一体化、教学过程理实一体化和课程考核理实 一体化，形成“基础+应用”的课程教学内容。通过理实一体化授课、任务完成过程监控、 报告撰写、功能演示、典型组别演讲、技能测试、开卷理论测试到有针对性的教学竞赛 组织等环节，充分调动学生的学习积极性与主动学习参与度。本课程所有的教学单元的 应用案例均来自具体工程实践的提炼。根据工作过程导向的课程开发思路，针对工作岗位选择的学习单元名称及相应的三菱通用变频器FR-A700使用手册三菱电气(FRENIC5000G11S/P11S变频器使用手册富士电机LXMO5A中文版用户手册施耐德电气(Varispe

4、ed G7使用说明书安川电机(MICROMASTER 420通用型变频器西门子公司(MICROMASTER 440通用型变频器西门子公司TD2100系列供水专用变频器用户手册周宝廷主编交流调速王君艳编著一北京：高等教育出版社，2003.8；交流调速系统宋书中主编一北京：机械工业出版社，1999.5；现代交流调速技术胡祟岳主编一北京：机械工业出版社，1998.9；PWM变频调速技术陈国呈编著一北京：机械工业出版社，1998. 7；交流调速控制系统李华德主编一北京：电子工业出版计，2003.3；交流调速原理及应用张少军、杜金城编著一北京：中国电力出版社，2003(2)教材编写原那么与要求。在系统阐

5、述本课程知识点的基础上，精选企业应用案例进行教学提炼成教学工程， 注重技术应用的关联度。精选局部工程实际案例，供读者模仿学习，提高读者解决实际 问题的能力，可供读者进行工程移植。(3)教材、教学参考资料使用建议。教材和教学参考资料作为课程教学实施、学生学习的知识与技能体系架构以及相 关知识与技能的系统阐述、技术参考，是课程教学与课程学习的基本依据。但考虑各地 区、各院校技术应用的个性差异，可进行类似教材的选用与辅教、辅学。.教学方法建议本课程建议采用理实一体教学，注重学生实践能力的培养，具体教学方法与手段按 本课程各单元内容的特点进行合理应用，详见“教学单元设计”。.教学评价本课程采用理实一体

6、化的教学评价方式，推行过程考核和工程任务综合考核，尽可 能地采用多种评价手段，如技能测试、模拟测试、实物制作、专题报告、口头与书面问 答等。10本课程的评价体系主要由以下三局部组成:(1)物化成果评价：物化成果评价包含合作意识、完成任务的主动性、物化成果的功能展示、学生自评互 评及教师评价等。由于完成任务内容是集体协作的结果，因此这局部评价只能反映 小组的学习情况。技能测试：在技能测试中，由学生单独完成相应的基本操作技能任务，按照任务完成的情况当 场打分。理论知识测试：主要通过专题报告、口头辩论以及书面问答的方法考察学生对必须的理论知识掌握 程度。成绩评定学生学期总成绩由各工程平均成绩、期末理

7、论考试成绩、期末技能考试成绩三局部组成, 每局部成绩均采用百分制。具体评分结构为:成绩评定结构表测试成绩 (%)各局部成绩比例(%)各工程平均成绩技能测试理论知识测试学习态度10040252510.课程资源开发与利用(1)学习资料资源：实训指导书、学习指南、课程案例、企业解决方案等。(2)信息化教学资源：微课、操作视频、多媒体课件、多媒体素材、图片、图形、电子教材、企业网站、 动画、仿真软件等。(3)课程资源的开发建议应撰写学习指南和实训指导书，帮助学生明确学习目标和进度，指导学生的学习方 法、实训任务的实际操作步骤，常见问题的解决方法等。充分开发和利用网络课程资源， 充分利用诸如多媒体课件、

8、教学视频、教学案例、学习论坛、在线答疑、在线测试等资 源，使教学从单一媒体向多种媒体转变；教学活动从信息的单向传递向双向交换转变;11学生学习从个人单独学习向合作学习转变。(4)课程资源的使用建议各种教学资源作为配合课程教学使用的助教、助学资源。可以数字化教材为学习纲 要，根据数字化教材的引领，选用相关资源进行辅教、辅学，教师教学中要合理选用相 关资源，不能过分依赖数字化资源，还是要形成自己的教学思路、教学方法。五、其它说明无。12课时分配如下表所示。电机驱动与伺服控制课程学习单元安排表序号学习单元名称课时分配1认识电动机及其调速方法102简易型通用变频器调速系统安装与调试263步进电动机控制

9、系统安装与调试运行84伺服电动机控制系统安装与调试125综合控制系统安装与调试8总学时数64二、课程目标.知识目标(1)知道各种调速系统的优缺点及组成方法。(2)掌握简易通用变频调速系统的设备选型方法。(3)熟悉简易通用变频器的功能、使用方法、典型应用的实现。(4)掌握简易通用变频调速系统的安装、调试及运行的方法。了解矢量控制及其实现方法。了解步进、伺服等位置控制系统的组成以及功能实现。(7)掌握步进驱动器的接线与控制方法，根据步进电机步距角和脉冲频率计算转速和 位移的方法，定长剪切等典型步进控制系统程序设计与调试、运行方法。(8)掌握伺服驱动控制器的选择和控制方法，二轴桁架机器人等典型伺服控

10、制系统程 序设计与调试、运行方法。.职业能力目标(1)能对简易变频调速系统、高性能变频调速系统、步进、伺服控制系统进行按图施工。(2)能根据具体的要求，对简单运动控制系统进行工艺要求分析并设计相关图纸、(3)能对各种运动控制系统进行参数设定、带负载调试并运行。(4)能根据交流调速设备的报警信息进行故障排除。.职业素质养成目标(1)通过学习养成积极思考问题、主动学习的习惯，具备电机控制系统工程实施的基本 职业规范与职业素养。(2)通过学习养成良好的团队合作精神，具备善于与人合作的能力。(3)培养学生认真负责的工作态度和严谨细致的工作作风，养成平安、规范、严谨的工 程习惯。三、课程内容与要求3项

11、目认 识 电 机 及 调 速 方 式 10任务1任务名1称认识直流电动机(含绪论)和直流电动机的电力拖动学时学习目标(1)认识直流电动机的特点、用途、主要技术参数；(2)熟掌握悉电力拖动系统的运动方程，负载转矩特性；(3)掌握他励直流电动机的机械特性。2教学单元认识直流电动机(含绪论)和直流电动机的电力拖动相关知识(1)直流电动机的特点、用途、主要技术参数； (2)电力拖动系统的运动方程，负载转矩特性； (3)他励直流电动机的机械特性。相关技能任务2任务名称认识直流调速系统的组成和工作原理2学习目标(1)掌握直流电机常用调速方法(三种)；(2)掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的组成、原理及各主

12、要单元部件的工作原理；(3)会双闭环可逆直流脉宽调速系统的调试步骤、方法及参 数的整定。教学单元认识直流调速系统的组成和工作原理相关知识(1)直流电机常用调速方法(三种)；(2)双闭环可逆直流脉宽调速系统的组成、原理及各主要单 元部件的工作原理。相关技能会双闭环可逆直流脉宽调速系统的调试步骤、方法及参数的 整定任务3任务名称认识三相异步电动机和三相异步电动机的电力拖动2学习目标(1)熟悉三相异步电动机的组成结构、原理及特性；(2)掌握三相异步电动机的机械特性；(3)掌握三相异步电动机的启动、制动、调速原理。教学单元认识三相异步电动机和三相异步电动机的电力拖动相关知识(1)三相异步电动机的组成结

13、构、原理及特性；(2)三相异步电动机的机械特性；(3)三相异步电动机的启动、制动、调速原理。相关技能任务4任务名称认识交流调速系统的组成和工作原理2学习目标(1)掌握交流调速系统的组成和工作原理；(2)熟悉各种调速方式的优缺点；(3)会各种调速方式的具体应用。教学单元认识交流调速系统的组成和工作原理相关知识(1)交流调速系统的组成和工作原理； (2)各种调速方式的优缺点。相关技能会各种调速方式的具体应用任务5任务名称认识实物电动机(智能工厂)2学习目标会识别交流调速的各种电动机含普通异步电动机、变频调速 专用异步电动机、电磁调速电机、力矩电动机教学单元认识实物电动机(智能工厂)相关知识相关技能

14、会识别交流调速的各种电动机含普通异步电动机、变频调速 专用异步电动机、电磁调速电机、力矩电动机4项 目简 易 通 用 型 变 频 器 调 速 系 统 安 装 与 调 试 26任务1任务名称认识异步电动机的变频调速学时学习目标掌握变频器的U/F恒压频比控制。2教学单元认识异步电动机的变频调速相关知识变频器的U/F恒压频比控制。相关技能任务2任务名称认识SPWM调制技术及SPWM逆变器2学习目标(1)掌握电力电子器件(MOS管、IGBT管及IPM)及SPWM调 制技术；(2)会识别IGBT管、IPM以及测试是否完好。教学单元认识SPWM调制技术及SPWM逆变器相关知识电力电子器件(MOS管、IGB

15、T管及IPM)及SPWM调制技术相关技能会识别IGBT管、IPM以及测试是否完好。任务3任务名称熟悉通用变频器功能2学习目标(1)熟悉通用变频器的型号规格(西门子、施耐德等)；(2)会通用变频器的简单操作方法；(3)会通用变频器的数字操作面板及使用。教学单元熟悉通用变频器功能相关知识通用变频器的型号规格(西门子、施耐德等)相关技能(1)会通用变频器的简单操作方法；(2)会通用变频器的数字操作面板及使用。任务4任务名称通用变频器主电路、控制电路及变频器的给定功能2学习目标(1)掌握通用变频器的主回路及控制回路电路；(2)会正确绘制变频器的主回路图及控制电路回路。教学单元通用变频器主电路、控制电路

16、及变频器的给定功能相关知识通用变频器的主回路及控制回路电路相关技能会正确绘制变频器的主回路图及控制电路回路任务任务名称通用变频器控制异步电动机正反转45学习目标(1)熟悉变频器的主电路；(2)熟悉通用变频器控制电路接口；(3)熟悉通用变频器的参数设定；(4)掌握载波频率设定；(5)掌握.通用变频器的控制方式；(6)掌握通用变频器的频率给定；(7)会连接通用变频器控制异步电动机的主回路；(8)会用面板起动通用变频器控制异步电动机；(9)会用变频器外部端子控制方式起动异步电动机。教学单元通用变频器控制异步电动机正反转相关知识(1)变频器的主电路；(2)通用变频器控制电路接口；(3)通用变频器的参数

17、设定；(4)载波频率设定；(5)通用变频器的控制方式；(6)通用变频器的频率给定。相关技能(1)会连接通用变频器控制异步电动机的主回路；(2)会用面板起动通用变频器控制异步电动机；(3)会用变频器外部端子控制方式起动异步电动机。任务6任务名称通用变频器频率给定方式与选择8学习目标(1)掌握通用变频器的频率给定方式(面板操作给定、外部端 子给定)的相关概念；(2)会进行通用变频器面板操作频率给定方式的主电路接线 及变频器参数设置；(3)理解通用变频器的UP/DOWN原理及会进行硬件系统接线及 变频器参数设置；(4)会通用变频器多段速频率给定方式的硬件电路接线及变 频器参数的设置；(5)会通用变频

18、器模拟量频率给定方式的硬件电路接线及变 频器参数的设置；(6)会通用变频器通信方式频率给定的硬件电路接线及变频 器参数的设置。教学单元通用变频器频率给定方式与选择相关知识(1)通用变频器的面板操作频率给定；(2)通用变频器的UP/DOWN功能；(3)通用变频器的多段速给定；(4)通用变频器的模拟量输入给定；(5)通用变频器与上位机的通信。相关技能(1)会通用变频器面板操作、UP/DOWN、多段速、模拟量输入、 通信四种频率给定方式的硬件接线；(2)会正确设定通用变频器的各功能参数；(3)会用PLC控制变频器的频率输出；(4)会用PLC和变频器之间进行通信。任务7任务名称变频器的四象限运行及制动

19、2学习目标(1)掌握电动机的四象限运行；(2)掌握能耗制动；5(3)掌握直流制动；(4)掌握回馈制动；(5)掌握直流共母线系统；(6)会斜坡停车、直流制动停车、自由停车操作；(7)会选用制动电阻；(8)会识读各种制动方式的电路图，并会硬件接线。教学单元变频器的四象限运行及制动相关知识(1)电动机的四象限运行；(2)能耗制动；(3)直流制动;(4)回馈制动；(5)直流共母线系统。相关技能(1)会斜坡停车、直流制动停车、自由停车操作；(2)会选用制动电阻；(3)会识读各种制动方式的电路图，并会硬件接线。任务8任务名称通用变频器的PID控制2学习目标(1)会PID控制系统硬件接线；(2)理解变频器P

20、ID控制的相关参数概念；(3)会根据现场工作条件及电动机实际工作情况正确调节 PID参数。教学单元通用变频器的PID控制相关知识(DPID控制原理；(2)变频器PID控制相关参数；(3)PID控制硬件系统。相关技能(1)会通用变频器PID控制系统的硬件连接； (2)会设定通用变频器PID相关参数。任务9任务名称通用变频器的矢量控制2学习目标了解转矩矢量控制型通用变频器的基本功能；了解高性能变频器的功能码设定方法；(3)基本掌握高性能变频器的应用宏的使用方法；(4)掌握高性能变频器的电动机参数自整定方法。教学单元通用变频器的矢量控制相关知识(1)转矩矢量控制型通用变频器的基本功能；(2)高性能变

21、频器的功能码设定方法；(3)高性能变频器的应用宏的使用方法。相关技能会在高性能功能运行出现故障时进行故障原因判断并排除。项任务任务名称PLC控制步进电机运行学时目1学习目标(1)会步进电动机和步进驱动器的选型；467*（2）会根据步进电机步距角和脉冲频率计算转速和位移；步（3）会步进驱动器的接线与使用；进（4）会细分的设定。电教学单元PLC控制步进电机运行机相关知识（1）步进电动机的结构和工作原理；控（2）步进电动机步矩角和钳制转矩；制（3）步距角、分辨率与控制精度的关系；系（4）步进电动机的运行特性和影响因素及选用中应注意的统问题；安（5）步进驱动器的使用（细分）；装（6）步进电机开环控制方

22、式；与（7）步进电动机的调速方法；调（8）失步与产生失步的原因；试相关技能掌握步进驱动器的接线。8任务名称步进控制定长剪切机安装、调试学习目标（1）会识读定长剪切机电气原理图；（2）会正确接线；（3）会设计定长剪切机PLC控制程序及调试、运行。教学单元步进控制定长剪切机安装、调试相关知识（1）关于步进控制的PLC算术运算指令；2、关于步进控制任务的PLC局部变量的定义与应用；42（2）关于步进控制的PLC子程序的建立及调用；（3）关于步进控制的PLC复杂程序的调试；（4）定长剪切机工作原理；（5）脉冲数与位移及脉冲频率与速度的计算；（6）控制系统电气原理图；（7）定长剪切机步进系统程序设计。相

23、关技能掌握定长剪切机PLC控制程序及调试、运行。项任务名称伺服电机控制系统安装、调试与运行学时目学习目标会选择与使用伺服驱动控制器；四教学单元伺服电机控制系统安装、调试与运行伺（1）伺服控制系统技术概述；月艮（2）伺服电动机的结构；电任务相关知识（3）伺服驱动器工作原理；机1（4）伺服系统的工作模式；6控（5）伺服驱动器各端子的功能及控制电路设计；制（6）伺服系统的参数；系相关技能（1）会使用伺服驱动控制器；统（2）会设计伺服控制系统电路；安（3）根据不同控制方式设置伺服驱动器参数；装任务名称单轴伺服控制系统安装、调试与运行与任务（1）会识读单轴伺服控制系统电气原理图；6调2学习目标（2）会正

24、确接线；试（3）会进行单轴伺服控制系统程序设计与调试、运行。12教学单元单轴伺服控制系统安装、调试与运行相关知识（1）脉冲输出指令；（2）伺服电动机的速度控制案例；（3）伺服电动机的转矩控制案例；（4）伺服电动机的位置控制案例；相关技能（1）会进行伺服电动机的速度控制程序设计与调试、运行。（2）会进行伺服电动机的转矩控制（3）会进行伺服电动机的位置控制系统程序设计与调试、 运行。8项 目 五 综 合 控 制 系 统 安 装、 调 试 与 运 行8任务1任务名称二轴桁架机器人控制系统安装、调试与运行学时学习目标（1）会识读二轴桁架机器人电气原理图；（2）会正确接线；（3）会进行二轴桁架机器人伺服

25、控制系统程序设计与调 试、运行。4教学单元二轴桁架机器人控制系统安装、调试与运行相关知识（1）二轴桁架机器人控制原理；（2）控制系统原理图；（3）电子齿轮的计算；（4）伺服驱动器参数的设置；（5）伺服系统电路接线；（6）二轴桁架机器人伺服电机控制系统的所有控制要求 （包括伺服电机零位控制、定位控制、复位回零位控制、速 度控制）；相关技能（1）会识读二轴桁架机器人电气原理图；（2）会正确接线；（3）会进行二轴桁架机器人伺服控制系统程序设计与调 试、运行。任务2任务名称PCB板下载检测线控制系统的安装与调试4学习目标（1）会PLC、变频器和伺服伺服系统综合控制系统（变频 器、伺服系统、PLC）安装接线；（2）会根据要求对变频器的参数进行设定；（3）会根据要求对变频器和伺服系统的参数进行设定；（4）会各种型号变频器与小型PLC之间的互联接线；（5）会各种型号伺服系统与小型PLC之间的互联接线；（6）会PCB板下载检测线控制系统安装调试及运行中故障 排除;（7）会PLC、变频器和伺服系统控制系统安装调试及运