《西门子变频器技术入门及实践》课程标准.doc

西门子变频器技术入门及实践教学大纲课程类别：专业必修课程课程代码：课程名称：电机驱动与控制课程设计/变频器应用技术学时学分：32学时；2学分预修课程：电工与电子技术、电机驱动与控制、电气控制与PLC适用专业：机械工程/电气工程一、课程性质、目的与任务西门子变频器技术入门及实践课程是机械工程/电气工程等专业的实践类必修课程。本课程以培养机械/电气自动化领域的创新型工程人才为目标，从工程应用出发，通过本课程相关知识的学习，以小组的形式完成从简单到综合的分类项目，从而使学生逐步掌握变频器的安装、调试、网络连接和远程控制等应用技术，具备变频器应用与维护的基础知识、基本技能、系统设计和应用的实践能力，同时培养学生独立工作、自主学习、团队合作、履行职责、安全规范等综合素质。二、课程教学目标【知识目标】1熟悉变频器工作原理及应用；2了解变频器的基本结构及型号；3掌握变频器的基本操作和参数的作用及设置方法；4熟悉变频器组件的硬件接口、安装及硬件接线；5掌握电机运行控制的基本电路及工作原理；6熟悉变频器操作面板和调试软件的使用；7掌握变频器基本参数、恢复出厂设置及基本调试的操作；8熟悉变频器与其他控制设备的网络连接及通信设置；9熟悉PLC及HMI设备通过网络对变频器的远程控制。【能力目标】1能正确使用常用电工工具和设备；2具有通过查阅产品硬件手册等资料合理选择和使用设备的能力；3能正确阅读工程电路图纸；4能对变频器调速电路进行正确安装、接线和硬件调试；5能使用操作面板或调试软件对变频器进行基本操作与参数设置；6能对变频器故障进行诊断；7能实现PLC、触摸屏和变频器的网络通信；8能实现PLC和触摸屏对变频器的远程监视和控制；9能对变频器调速控制系统进行方案设计和具体实施。三、课程教学内容与要求第1章 绪论【教学内容】1.1变频器的产生及概念1.2变频器的基本结构1.3变频器的工作原理1.4变频器的分类1.5 变频器的优点及应用【教学要求】了解变频器的产生、分类和应用；熟悉变频器的基本结构和工作原理。第2章 交流异步电动机【教学内容】2.1 交流异步电动机的结构2.2 交流异步电动机的工作原理2.3 转差率、极数和电磁转矩2.3 机械特性2.4 铭牌数据2.5定子绕组线端连接方式2.6 三相异步电动机的调速方法【教学要求】了解交流异步电动机的结构；掌握交流异步电动机的工作原理、基本参数和机械特性等基本知识；熟悉交流异步电动机的铭牌数据、接线方式和调速方法。第3章 西门子G120变频器【教学内容】3.1西门子变频器产品3.2 G120内置式变频器3.3 G120分布式变频器和紧凑型变频器【教学要求】了解西门子变频器产品分类；熟悉G120系列变频器类型；掌握G120内置式变频器的主要组成部件；了解变频器选型、配置和调试的相关软件。第4章 G120变频器安装与接线【教学内容】4.1机械安装4.2电气连接【教学要求】熟悉G120变频器各组件的机械安装；掌握变频器功率模块和电源、电动机及其他附件的电气连接；熟悉变频器控制单元端子定义和电气连接。重点掌握变频器各组件的安装顺序、安装步骤及注意事项，熟悉变频器组件的接口定义、连接步骤和注意事项。第5章 G120变频器的基本调试【教学内容】5.1操作面板简介5.2变频器参数5.3调试前的准备工作及调试步骤5.4恢复出厂设置5.5 使用操作面板BOP-2快速调试5.6 使用IOP调试变频器5.7 使用STARTER软件进行快速调试【教学要求】了解西门子SINAMICS变频器的基本参数；熟悉变频器调试前的准备工作和注意事项，以及变频器的调试步骤；掌握G120变频器的恢复出厂设置操作；熟练应用BOP-2操作面板、IOP操作面板和STARTER软件等三种方式进行基本调试。重点掌握变频器的基本调试内容和方法，熟练完成G120变频器的快速调试。第6章 G120变频器的操作与设置【教学内容】6.1变频器的功能6.2 设置I/O端子6.3变频器控制6.4设定值6.5设定值处理6.6电动机控制6.7保护和监控6.8安全功能6.9 其他功能【教学要求】熟悉西门子G120系列变频器进行扩展调试的常用功能，包括I/O端子设置、变频器控制、设定值及设定值处理、电机控制、保护和监控、安全功能等。重点掌握西门子G120系列变频器系统扩展调试功能中的I/O端子设置、变频器控制、设定值及设定值处理。第7章 G120变频器的网络通信【教学内容】7.1 通过 PROFIBUS 或 PROFINET通信7.2 PROFINET通信7.3 PROFIBUS7.4 其他通信方式【教学要求】了解G120变频器的网络通信方式；熟悉PROFIdrive报文结构；掌握G120变频器实现PROFIBUS和PROFINET网络通信的步骤。第8章 G120变频器的保存和传送设置【教学内容】8.1通过存储卡备份和传送设置8.2将设置备份到 PC 上8.3将设置备份到操作面板上8.4写保护8.5专有技术保护【教学要求】熟悉将变频器设置备份至存储卡、PC机和操作面板的操作；熟悉将存储卡、PC机和操作面板中的数据设置传送至变频器中的操作；了解变频器的写保护技术。第9章 G120变频器的故障检测与维护【教学内容】9.1报警与故障9.2维护【教学要求】熟悉西门子G120变频器的故障检测方法，包括通过控制单元上的LED指示灯、系统运行时间、报警和故障、检测和维护数据（ I&M ）等方式进行故障诊断和维护；熟悉变频器更换组件和固件升级或降级的操作步骤。第10章 STARTER软件简介【教学内容】10.1 STARTER软件安装要求10.2 STARTER软件界面10.3 切换语言10.4 设置通信参数10.5 创建项目10.6 组态变频器10.7 变频器联机10.8 STARTER的主要功能【教学要求】熟悉西门子变频器组态调试软件STARTER的软件界面、主要功能及使用，可以切换界面语言，设置通信参数、创建项目、组态变频器、在线（联机）访问、查询/设置/比较跟踪记录参数、上传、下载、恢复出厂设置、控制面板调试、监控状态信息及故障报警、版本升级、项目备份（压缩）等。熟练应用该软件对西门子变频器进行调试和维护。四、实践内容与要求第11章 变频器操作实践【实践内容】11.1变频器教学实践装置11.2 实践1：G120变频器的安装及硬件接线11.3 实践2：对G120变频器恢复安全出厂设置11.4 实践3：对G120变频器恢复出厂设置11.5 实践4：使用操作面板对G120变频器进行基本调试11.6实践5：使用STARTER软件对G120变频器进行基本操作11.7实践6：对G120变频器的I/O端子进行设置11.8实践7：通过PROFINET 通信方式访问G120变频器11.9实践8：使用博途软件实现变频器与PLC的PN通信11.10实践9：通过PN方式实现PLC对变频器的控制11.11实践10：使用PN方式实现变频器、PLC与触摸屏通信11.12实践11：触摸屏和PLC对变频器的就地/远程控制【实践要求】了解变频器教学装置（可自行设计）的结构组成；熟悉G120变频器调速系统的安装与接线；熟悉变频器操作面板和调试软件（STARTER）的使用；掌握G120变频器恢复出厂设置、基本调试、I/O端子设置、与控制器和HMI设备通过PROFINET通信的实践操作步骤；熟悉对G120变频器操作的注意事项。五、课程学时分配教学内容学时分配小计理论实践课外1绪论2交流异步电动机1343西门子G120变频器4 G120变频器安装与接线1345 G120变频器的基本调试1346 G120变频器的操作与设置2687 G120变频器的网络通信1348 G120变频器的保存和传送设置9 G120变频器的故障检测与维护13410 STARTER软件简介13411 变频器操作实践11.1变频器教学实践装置实践1：G120变频器的安装及硬件接线22实践2：对G120变频器恢复安全出厂设置实践3：对G120变频器恢复出厂设置22实践4：使用操作面板对G120变频器进行基本调试22实践5：使用STARTER软件对G120变频器进行基本操作22实践6：对G120变频器的I/O端子进行设置22实践7：通过PROFINET 通信方式访问G120变频器22实践8：使用博途软件实现变频器与PLC的PN通信22实践9：通过PN方式实现PLC对变频器的控制22实践10：使用PN方式实现变频器、PLC与触摸屏通信22实践11：触摸屏和PLC对变频器的就地/远程控制22答辩+报告4812合计8243264六、教学方法本课程可采用项目驱动行为引导式教学方法，理论与实践教学为主，自主学习为辅，依托具有前后联系的实践项目，循序渐进，逐步掌握电机驱动与控制相关的变频器应用技术。七、考试要求说明本课程为考查课。考核方式分为过程性考核和终结性考核，其中，过程性考核构成平时成绩，占总评成绩的50%，终结性考核形成期末成绩，占总评成绩的50%。过程性考核包括考勤、作业和项目实践操作表现等方面。终结性考核包括实践报告和答辩等方面。八、教学参考书（一）必备教材1西门子变频器技术入门及实践，刘长青编著，机械工业出版社，2020年第1版。（二）参考资料1西门子SINAMICS G120/S120变频器技术与应用，向晓汉、唐克彬主编，机械工业出版社，2020年第1版。 2西门子变频器工程应用与故障检修实例，周志敏、纪爱华等编著，中国电力出版社，2016年第1版。 （撰写人：刘长青 撰写日期：2020年5月 审核人：王淑芳）7