运动控制技术与应用 教案全套 1-7 变频器运动控制系统安装与调试-直流伺服运动控制系统安装与调试

任务1.1变频器运动控制系统认知一、基本信息任务名称变频器运动控制系统认知授课学时2学时授课班级授课人数授课地点运动控制技术实训室课型理实一体化课参考标准国家标准GB/T12668.2-2002《调速电气传动系统》；西门子G120变频器技术手册；运动控制职业技能等级标准；XX学院《运动控制技术与应用》课程标准；全国职业院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项评分标准参考教材《运动控制技术与应用》机械工业出版社2026.6二、教学分析（一）教学内容内容位置项目1变频器运动控制系统安装与调试→任务1.1变频器运动控制系统认知教学内容1.变频器的产生、应用及负载分类

2.变频器的分类、西门子驱动产品类型及选型

3.G120变频器的型号、控制单元与功率模块

4.变频器的铭牌识读

5.变频器内部主电路（整流、滤波、制动、逆变）工作原理

6.变频器内部控制电路（电源、运算、I/O、通信、检测、保护、驱动）

7.变频器外围电器（断路器、接触器、电抗器、滤波器、快速熔断器）的选型内容分析本次课是变频器运动控制系统的开篇任务，帮助学生建立对变频调速技术的整体认知。内容包括变频器的基本概念、分类、结构、工作原理、铭牌识读及外围选型。通过本次课，学生将为后续变频器接线、参数设置与调试打下理论基础。（二）学情分析知识和技能基础学生已学习《电工电子》《电机与电气控制》，掌握三相异步电动机的基本结构和工作原理；但对变频器的内部电路、控制方式、选型方法缺乏系统认识；对变频器主电路中的整流、逆变、制动等环节理解较浅。诉求和素养储备学生对变频调速技术在工业节能、自动化产线中的应用兴趣浓厚；但识图、选型、规范意识薄弱；部分学生团队协作意识有待加强。学习特点对变频器实际应用场景（如风机、水泵、传送带）充满好奇，对纯理论讲解易产生畏难情绪，需要结合实物、图片、动画辅助理解；善于利用网络查阅产品手册。（三）目标分析知识目标1.了解变频器的结构（主电路、控制电路）和工作原理。

2.认知变频器的铭牌参数（订货号、输入/输出电压/电流、适配电机功率等）。。

3.了解变频器外围电器（断路器、接触器、电抗器、滤波器）的选型原则。能力目标1.能正确识读变频器的铭牌，从中获取选型所需的关键参数。

2.能查阅变频器手册（如G120），根据电动机额定电流初步选用变频器。

3.能够规范完成变频器及低压电器的外观检测和万用表检测。素质目标1.通过了解我国变频器产品的技术进步（如汇川、英威腾等国产变频器），厚植爱国情怀，增强科技报国决心。

2.养成规则意识、标准意识和5S管理的职业素养，培养开拓创新的科学精神。（四）教学重难点类型重难点内容确立依据解决方法教学重点1.变频器内部主电路结构（整流、滤波、制动、逆变）

2.变频器的铭牌参数识读

3.变频器外围电器（断路器、接触器）的选型估算变频器核心知识，选型与调试的基础1.借助主电路原理图（图1-6）和动画演示电流路径

2.发放真实铭牌图片，分组识读竞赛

3.通过公式（1-3）（1-5）现场计算练习教学难点1.逆变电路的工作原理（从直流逆变为交流）及SPWM调制概念

2.制动电路（能耗制动、直流制动、回馈制动）的区别与应用

3.变频器输入/输出侧电抗器的作用及选型条件原理抽象，涉及电力电子技术1.用单相逆变电路图（图1-7）讲解开关管通断顺序，再类比三相

2.对比表格讲解三种制动方式的适用场景

3.通过“长距离布线”“大容量变压器”等案例说明电抗器选用时机（五）教学策略教学流程任务引入（5min）→新知讲解（25min）→铭牌识读与选型实践（15min）→元器件检测实训（20min）→评价总结（10min）→课后拓展（5min）教学方法讲授法、任务驱动法、小组协作法、案例教学法信息化手段1.智慧树在线课学习平台：发布预习视频、课件、任务单

2.虚拟仿真平台：变频器主电路电流流向动画

3.数字化资源：西门子G120产品手册、选型软件教学资源实物：G120变频器（含操作面板、控制单元、功率模块）、三相异步电动机、断路器、接触器、万用表；资料：铭牌图片、G120样本、设备选型表活页三、教学安排1.课前教学环节教学内容教师活动学生活动设计意图与技术手段知识探索1.观看微课《变频调速原理与应用》

2.查阅生活中哪些设备使用了变频器

3.自主浏览G120产品手册1.优慕课平台发布预习视频和任务单

2.发布讨论题：“变频器如何实现节能？”

3.上传G120选型手册电子版1.观看视频，思考应用场景

2.参与线上讨论

3.浏览手册，了解产品基本参数激发兴趣，了解前认知，提前接触产品手册课中（第1节）教学环节教学内容教师活动学生活动教学方法与手段任务导入（5min）播放风机、水泵、传送带、电梯等变频调速应用视频片段1.提问：“这些设备如何实现无级调速？”

2.引出“变频器”概念，明确本课任务

3.介绍变频调速相关岗位职责1.观看视频，思考并回答

2.明确学习目标图1-1变频器典型应用场景

激发兴趣，增强学习动力新知讲解（15min）1.变频器负载分类（流体类、恒转矩类、恒功率类）

2.西门子驱动产品系列（V20、G120、V90、S120等）

3.G120模块化结构（控制单元、功率模块、操作面板）1.结合PPT讲解三类负载特性及选型要点

2.展示西门子SINAMICS系列产品图谱（图1-2）

3.实物拆解G120，演示控制单元与功率模块的组装方式1.聆听讲解，记录三类负载特点

2.观察产品图谱，了解家族系列

3.传看G120模块，理解“积木式”结构图1-2西门子SINAMICS系列驱动产品

图1-3G120模块化实物]

实物展示降低抽象感新知讲解（10min）1.变频器主电路结构（整流→滤波→逆变）

2.整流与滤波电路（二极管桥、电容、均压电阻、限流电阻）

3.制动电路（能耗制动、直流制动、回馈制动）1.结合图1-6讲解主电路电流路径

2.强调断电后电容放电的安全注意事项（指示灯熄灭后才可操作）

3.对比三种制动方式的原理和适用场景1.观察主电路图，跟随教师指认各器件

2.记录安全要点

3.思考不同制动方式的优缺点图1-6变频器主电路原理图]

动画演示电流路径，突破难点巩固练习（5min）课堂小测验：

1.变频器整流后电压约为多少伏？

2.能耗制动时能量消耗在哪里？

3.G120的三个模块是什么？1.优慕课发布选择题/判断题

2.实时查看答题统计

3.针对性讲解错题1.手机/电脑端答题

2.查看结果并记录易错点即时检测，调整教学节奏课中（第2节）教学环节教学内容教师活动学生活动设计意图与技术手段铭牌识读与选型实践（15min）1.G120变频器铭牌参数识读（订货号、输入/输出参数、适配电机功率、防护等级）

2.变频器选型方法（按电动机额定电流估算I_evf≥1.05~1.15I_ed）1.发放G120铭牌图片（或实物）

2.讲解铭牌各参数含义（参照图1-4）

3.设置选型情境：“电动机额定电流5A，频繁起停，选择变频器额定电流至少多少？”

4.指导学生查阅手册完成选型表（表1-4）1.分组识读铭牌，记录关键参数

2.小组计算变频器最小额定电流

3.填写表1-4设备选型表

4.小组代表分享结果图1-4G120变频器铭牌示意图

铭牌识读+选型计算，培养工程实践能力元器件检测实训（20min）1.断路器外观检测及万用表检测（通断、绝缘）

2.变频器外观检测

3.电动机三相绕组电阻测量、绝缘电阻测量1.讲解检测规范和注意事项

2.演示万用表测断路器通断（合上蜂鸣、断开无穷大）

3.演示万用表测电动机绕组电阻（U-V、V-W、W-U）

4.强调绝缘电阻测试的安全步骤（放电）

5.巡视指导，纠正不规范操作1.领取元器件和仪表

2.外观检测并填写表1-5

3.分组测量断路器通断和电动机电阻

4.测量绝缘电阻（教师监督下）

5.自评与互评万用表检测断路器图

兆欧表测量绝缘电阻图

掌握变频器及低压电器基本检测方法，培养安全操作习惯评价总结（8min）1.小组展示选型与检测成果

2.教师点评与总结

3.课后任务布置1.听取小组汇报，简要点评

2.总结变频器结构、铭牌、选型要点

3.介绍国产变频器品牌（汇川、英威腾等），激发爱国情怀

4.发布课后拓展任务1.小组代表汇报成果

2.聆听总结，记录要点

3.完成表1-6、表1-7的自评和互评展示评价促进学习，国产变频器案例厚植爱国情怀课后拓展（2min）1.完善选型表和检测表

2.查阅国产变频器技术发展现状

3.预习下一节：变频器参数设置与调试1.平台发布作业

2.推送国产变频器技术文章/视频

3.发布预习任务单1.完善并提交表格

2.查阅资料，参与线上讨论

3.观看预习视频巩固所学，拓展视野，为后续课做准备

四、课后反思教学实效1.

学习兴趣浓厚：通过风机、电梯等应用场景引入，学生对变频器产生了浓厚兴趣。

2.

知识目标达成：大部分学生能正确识读变频器铭牌，理解主电路整流→滤波→逆变的基本流程。

3.

素质目标渗透：通过国产变频器品牌介绍，增强了科技报国使命感。

4.

技能初步掌握：学生能规范使用万用表检测断路器和电动机绕组电阻。不足与改进不足1：部分学生对逆变电路及SPWM调制原理理解不够深入。

措施：下节课通过动画演示逆变器开关管通断顺序，并增加对比表格区分U/f、矢量控制等不同原理。

不足2：制动电路的三种方式（能耗、直流、回馈）容易混淆。

措施：制作“制动方式对比卡片”，列出应用场景、成本、节能效果。

不足3：小组活动中个别学生参与度不高。

措施：在任务分工计划表（表1-3）中明确成员职责，评价增加“个人贡献度”指标。任务1.2BOP面板控制G120变频器运行一、基本信息任务名称BOP面板控制G120变频器运行授课学时4学时授课班级授课人数授课地点运动控制技术实训室/虚拟仿真实训中心课型理实一体化课参考标准国家标准GB/T12668.2-2002《调速电气传动系统》；西门子G120变频器技术手册；运动控制职业技能等级标准；XX学院《运动控制技术与应用》课程标准；全国职业院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项评分标准参考教材《运动控制技术与应用》机械工业出版社2026.6二、教学分析（一）教学内容内容位置项目1变频器运动控制系统安装与调试→任务1.2BOP面板控制G120变频器运行教学内容1.G120变频器的安装（功率模块、控制单元、BOP面板）

2.功率模块的接线（主电路、制动电阻、抱闸继电器）

3.BOP面板的按键功能、图标与菜单结构

4.用BOP面板设置参数的方法（以p1000为例）

5.BOP面板手动控制变频器运行（起停、点动、反转）

6.变频器恢复出厂设置、参数上传与下载

7.电气原理图设计、安装接线、参数设置与调试实训内容分析本次课是变频器运动控制系统的实践操作任务，承接任务1.1的理论认知，重点训练学生使用BOP面板控制与调试G120变频器的安装、接线、参数设置和调试的实操技能。内容包括变频器的机械安装、主电路接线、BOP面板操作、参数设置方法、手动控制运行等。通过4学时的理实一体化教学，使学生掌握变频器独立调试的基本能力。（二）学情分析知识和技能基础学生已完成任务1.1的学习，掌握了变频器的基本结构、工作原理和铭牌识读；对G120的模块化组成有初步了解；但对变频器的实际安装、接线、参数设置缺乏实操经验，对BOP面板的菜单操作不熟悉。诉求和素养储备学生对动手操作变频器有较高兴趣，希望通过实际调试看到电动机运行；部分学生操作规范性不足，安全意识有待加强；团队协作能力需在实训中锻炼。学习特点喜欢动手实践，对参数设置和调试有好奇心；对繁杂的菜单结构容易产生畏难情绪，需要分步演示和反复练习；善于通过小组互助解决问题。（三）目标分析知识目标1.了解G120变频器功率模块、控制单元、BOP面板的安装方法和接线要求。

2.认知BOP面板的按键功能、图标含义及菜单结构。

3.掌握用BOP面板设置变频器参数（如p1000）的基本步骤。

4.理解BOP面板手动控制（起停、点动、反转）的参数设置逻辑。能力目标1.能规范完成G120变频器的功率模块安装、控制单元安装和BOP面板安装。

2.能根据电气原理图完成变频器主电路的接线（电源、电动机、制动电阻、抱闸）。

3.能使用BOP面板恢复变频器出厂设置，并正确设置电动机参数和控制参数。

4.能通过BOP面板手动控制电动机的起停、点动正反转、连续正反转运行。素质目标1.通过变频器安装接线的规范化操作，养成严谨细致、安全第一的工匠精神。

2.通过小组协作完成调试任务，培养团队合作和沟通能力。

3.严格遵守实训室5S管理规范，养成文明生产的职业素养。（四）教学重难点类型重难点内容确立依据解决方法教学重点1.G120功率模块的接线（电源、电动机、制动电阻、抱闸）

2.BOP面板的菜单结构及参数设置方法

3.用BOP面板手动控制变频器运行（点动、连续、反转）岗位核心技能，变频器独立调试的基础1.对照实物和接线图分步讲解

2.教师分步演示BOP操作，学生同步练习

3.设置典型任务（点动正反转）让学生完成教学难点1.BOP面板多层菜单的导航与参数修改操作

2.变频器恢复出厂设置及参数上传下载的理解

3.恒压频比控制下频率与输出电压的关系验证菜单操作步骤多，学生容易迷航；参数备份概念抽象1.发放BOP操作速查卡，分组互助

2.通过实训数据验证参数上传下载的实用价值

3.引导学生观察并记录不同频率下的输出电压，归纳规律（五）教学策略教学流程第1课时：变频器安装与接线（45min）→第2课时：BOP面板认知与参数设置（45min）→第3课时：BOP面板手动控制运行（45min）→第4课时：综合实训与评价总结（45min）教学方法讲授法、任务驱动法、演示法、小组协作法、实训操作法信息化手段1.智慧树在线课学习平台：发布预习视频（BOP操作演示）、任务单

2.虚拟仿真平台：变频器接线3D模拟

3.数字化资源：G120手册、BOP面板操作速查卡教学资源实物：G120变频器（PM240-2功率模块+CU240E控制单元+BOP面板）、三相异步电动机、断路器、接触器、制动电阻、万用表、电工工具；资料：电气原理图、参数设置表、实训工单三、教学安排课前教学环节教学内容教师活动学生活动教学方法与手段知识探索1.观看微课《G120变频器BOP面板操作》

2.预习教材中“变频器安装”和“BOP面板”部分

3.浏览G120手册中参数表1.智慧树在线课学习平台发布预习视频和任务单

2.发布讨论题：“BOP面板有哪些按键？”

3.上传G120参数手册节选1.观看视频，了解BOP基本操作

2.阅读教材，记录疑问

3.初步认识常用参数提前熟悉BOP面板，减少课堂操作陌生感课中（第1课时：变频器安装与接线）教学环节教学内容教师活动学生活动教学方法与手段任务导入（5min）回顾任务1.1的变频器认知，引出本课任务：用BOP面板控制变频器驱动电动机运行1.提问：“如何让变频器实际驱动电动机？”

2.展示高精度磨线机项目中的转线电动机应用场景

3.明确本课学习目标1.思考并回答

2.明确本课任务磨线机项目图

激发兴趣，联系实际工程新知讲解（15min）1.功率模块的安装方向与固定要求（图1-15）

2.功率模块端子分布及接线（图1-16、1-18）

3.控制单元的安装与拆卸（图1-21）

4.BOP面板的安装（直接安装、柜门安装）1.对照实物演示功率模块安装（垂直安装、端子朝下）

2.讲解PM240-2端子功能（L1/L2/L3电源、U2/V2/W2电机、R1/R2制动、DCP抱闸）

3.演示控制单元卡装方法（听“咔嚓”声）

4.演示BOP面板安装1.观察实物，记录安装要点

2.分组领取变频器组件，尝试安装功率模块和控制单元

3.回答教师提问图1-15功率模块的安装方向图1-16PM240功率模块接线图1-18PM240-2功率模块端子分布图实物演示+学生动手，掌握安装方法技能实训（20min）1.根据图1-31变频器主电路接线原理图，完成电源、电动机、制动电阻、抱闸的接线

2.使用万用表检查接线正确性1.分步演示电源线、电动机线、制动电阻线的压接和连接

2.强调断电操作和安全规范

3.巡视指导，纠正错误接线1.小组合作完成主电路接线

2.互检接线是否正确

3.记录接线问题图1-31主电路接线原理图

培养规范接线习惯小结与布置（5min）总结安装与接线要点，布置课后预习内容1.点评接线中的共性问题

2.强调接地和防触电安全

3.预告下节课BOP操作1.记录要点

2.整理工具和工位5S管理，养成良好习惯课中（第2课时：BOP面板认知与参数设置）教学环节教学内容教师活动学生活动教学方法与手段复习导入（5min）复习变频器接线，引入BOP面板操作1.快速提问：电源端子、电机端子、制动电阻端子分别是什么？

2.展示BOP面板实物，说明本课时任务1.回答提问

2.领取BOP面板巩固上节课知识新知讲解（15min）1.BOP面板按键功能（表1-8）

2.BOP面板图标含义（表1-9）

3.BOP面板菜单结构（图1-24）

4.参数设置方法（以p1000[0]=1为例，表1-11）1.对照实物讲解每个按键的名称和功能

2.演示通过“PARAMS”菜单找到参数p1000并修改

3.演示参数保存和退出1.跟随教师操作自己的BOP面板

2.记录关键步骤

3.小组内互相演示表1-8按键功能表图1-24菜单结构

讲练结合，快速上手技能实训（20min）1.恢复变频器出厂设置（EXTRAS→DRVRESET）

2.根据电动机铭牌设置参数：p0304、p0305、p0307、p0310、p0311等

3.设置最小/最大频率p1080、p1082，加减速时间p1120、p11211.分步演示恢复出厂设置（注意等待“DONE”）

2.发放电动机铭牌数据，指导学生计算并填入参数表

3.巡视指导，解答参数设置疑问1.小组合作完成参数设置

2.填写表1-13参数表

3.互检参数设置是否正确图1-28恢复出厂设置完成界面

通过实际参数设置掌握方法小结与布置（5min）总结参数设置步骤，布置课后复习1.点评参数设置常见错误（如额定电流单位错误）

2.预告下节课手动控制运行1.记录易错点

2.提交参数表巩固记忆课中（第3课时：BOP面板手动控制运行）教学环节教学内容教师活动学生活动教学方法与手段复习导入（5min）复习参数设置，引入手动控制1.提问：如何将变频器切换到手动模式？

2.演示HAND/AUTO切换按钮1.回答

2.尝试切换模式明确手动模式标志新知讲解（10min）1.手动模式起停操作（按启动键、停止键）

2.点动操作（长按启动键）

3.设置点动速度参数p1058

4.激活反转功能（CONTROL→REVERSE）1.演示起停操作，观察电动机转动

2.演示点动操作，说明点动速度可调

3.演示反转功能激活1.观察并记录现象

2.回答：点动和连续运行的区别图1-26激活Jog功能教学环节教学内容教师活动学生活动教学方法与手段图1-27激活REVERSE功能

直观演示技能实训（25min）1.完成点动正转、点动反转

2.完成连续正转（10Hz、20Hz）和连续反转

3.观察并记录变频器输出频率、输出电压、输出电流、直流母线电压（表1-14）

4.验证恒压频比特性1.指导学生逐步操作

2.巡视并纠正操作错误（如忘记按HAND模式）

3.提问：为什么频率增加时电压也增加？引导学生归纳1.小组合作完成所有控制操作

2.记录表1-14数据

3.分析数据，发现U/f关系通过数据记录加深对U/f控制的理解小结与布置（5min）总结手动控制操作要点，布置拓展任务1.点评操作中的共性问题（如点动时未长按）

2.介绍参数上传下载功能（TOBOP/FROMBOP）1.记录要点

2.思考参数备份的意义为下节课综合实训铺垫课中（第4课时：综合实训与评价总结）教学环节教学内容教师活动学生活动教学方法与手段综合任务发布（5min）发布综合实训任务：独立完成从接线→参数设置→手动控制→参数备份的完整流程1.讲解任务要求（时间限制、操作规范）

2.发放评分标准表1-151.明确任务要求和评分标准

2.领取实训工单模拟工程考核教学环节教学内容教师活动学生活动教学方法与手段综合实训（30min）1.检查接线（断电状态）

2.恢复出厂设置

3.设置电动机参数和控制参数

4.手动控制电动机点动正反转、连续正反转（10Hz、20Hz）

5.将参数上传到BOP（TOBOP）

6.恢复出厂设置后从BOP下载参数（FROMBOP）1.巡视指导，记录操作规范性

2.对典型错误进行集中点评

3.协助解决故障（如电动机不转）

4.检查参数上传下载是否成功1.小组合作，独立完成全流程

2.记录操作过程中的问题及解决方法

3.互检操作结果综合检验学习成果，培养独立调试能力评价总结（8min）1.小组展示调试成果（电动机运行）

2.教师点评与总结

3.完成自评、互评、师评（表1-16）1.听取小组汇报，简要点评

2.总结本任务核心技能点

3.强调安全规范与5S管理

4.发布课后拓展任务1.小组代表演示电动机运行

2.填写评价表

3.整理工位，5S清扫展示评价促进学习，形成完整闭环课后拓展（2min）1.完善实训报告

2.思考：如何用BOP实现多段速控制？

3.预习下一任务：端子控制变频器运行1.平台发实训报告模板

2.推送多段速参数设置资料

3.发布预习任务单1.提交实训报告

2.查阅资料，预习巩固拓展，衔接后续内容四、课后反思教学实效1.

技能掌握扎实：通过4课时的讲练结合，大部分学生能独立完成变频器安装、接线、参数设置和BOP手动控制。

2.

目标达成度高：学生能够正确设置电动机参数，成功控制电动机点动和连续运行，并能验证U/f特性。

3.

安全意识提升：实训过程中强调断电接线、电容放电等安全要点，学生操作规范性明显改善。

4.

团队协作有效：小组分工明确，互检互评促进了合作学习。不足与改进不足1：部分学生在BOP菜单导航中容易迷航，找不到参数。

措施：制作“BOP操作速查卡”（菜单路径树），贴于实训工位，方便查阅。

不足2：参数上传下载功能理解不深，部分学生操作后未验证。

措施：设计对比实验——先上传参数，恢复出厂，再下载，验证参数是否恢复，增强感性认识。

不足3：接线环节部分小组耗时过长，影响调试时间。

措施：下课前提前布置接线预习任务，并提供模拟接线仿真小游戏。任务2.1端子控制G120变频器固定转速运行一、基本信息任务名称端子控制G120变频器固定转速运行授课学时2学时授课班级授课人数授课地点运动控制技术实训室课型理实一体化课参考标准国家标准GB/T12668.2-2002《调速电气传动系统》；西门子G120变频器技术手册；生产线数字化仿真应用“1+X”职业技能等级标准；XX学院《运动控制技术》课程标准；全国职业院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项评分标准参考教材《运动控制技术与应用》机械工业出版社2026.6二、教学分析（一）教学内容内容位置项目2端子控制变频器运动控制系统→任务2.1端子控制G120变频器固定转速运行教学内容1.G120控制单元的接口与数字量输入接线（源型/漏型）

2.G120预定义接口宏（宏3：单方向4个固定转速）

3.双线制控制方式（宏12、17、18）

4.BICO功能概念与数字量输入/输出互联

5.固定转速的两种选择方式（直接选择、二进制选择）

6.电气原理图设计、安装接线、参数设置与调试实训内容分析本次课是端子控制变频器的实践任务，承接项目1的BOP控制，重点训练学生使用外部端子（开关）控制G120变频器实现固定转速运行。内容包括控制单元分析接线、宏参数设置、BICO互联、固定转速参数配置等。通过2学时的理实一体化教学，使学生掌握端子控制变频器的基本调试方法。（二）学情分析知识和技能基础学生已完成项目1的学习，掌握了G120变频器的安装、BOP面板操作和手动控制；对变频器参数设置有一定经验；但对端子接线（源型/漏型）、宏参数、BICO互联、固定转速选择方式等缺乏系统认识。诉求和素养储备学生对用外部开关控制变频器有较高兴趣，因为更接近工业现场实际；部分学生对电路图识读和接线仍显生疏；安全意识需持续强化。学习特点喜欢动手接线和调试，对参数设置有一定基础；对BICO概念（二进制/模拟量互联）感到抽象，需要借助具体实例理解；乐于小组协作解决问题。目标分析知识目标1.理解G120变频器BICO功能的基本概念。

2.理解预定义接口宏（p0015）的作用及宏3的功能。

3.理解双线制控制方式、固定转速直接选择与二进制选择的区别。能力目标1.能根据电气原理图完成G120控制单元数字量输入的外部接线（开关、按钮）。

2.能通过BOP面板设置宏3参数及固定转速相关参数（p1001~p1007、p1020~p1023等）。

3.能通过外部开关组合实现7个固定转速的运行调试。素质目标1.通过实现端子控制变频器固定转速任务，增强科技报国意识。

2.养成规则意识、标准意识和5S职业素养，培养开拓创新的科学精神。（四）教学重难点类型重难点内容确立依据解决方法教学重点1.G120控制单元数字量输入接线（源型/漏型）

2.宏3（p0015=3）的参数设置与固定转速参数配置

3.通过外部开关组合实现多段速运行端子控制是变频器工程应用的基础技能1.对照实物和接线图分步讲解、演示

2.发放参数设置表，分组操作

3.设置典型开关组合任务（4个固定转速）教学难点1.BICO功能的理解（二进制/模拟量互联）

2.固定转速直接选择与二进制选择的区别及应用

3.数字量输入端子状态参数r722与BI参数（如p1020）的互联关系BICO概念抽象，学生初次接触易混淆1.用“信号线”比喻BICO互联，结合图2-3讲解

2.通过对比表格分析两种选择方式的适用场景

3.用实际参数设置示例（p1020=r722.1）演示互联过程（五）教学策略教学流程任务导入（5min）→新知讲解（15min）→电气图设计与接线实训（15min）→参数设置与调试实训（20min）→评价总结（5min）教学方法讲授法、任务驱动法、演示法、小组协作法、实训操作法信息化手段1.智慧树在线课学习平台：发布预习资料（BICO概念微课）

2.虚拟仿真平台：端子接线模拟

3.数字化资源：G120手册、参数速查表教学资源实物：G120变频器（CU240E-2）、三相异步电动机、断路器、开关（SA1~SA4）、按钮、导线、万用表；资料：电气原理图、参数设置表、实训工单

三、教学安排课前教学环节教学内容教师活动学生活动教学方法与手段知识探索1.观看微课《G120变频器BICO功能简介》

2.预习教材中“控制单元接线”和“固定转速”部分

3.浏览G120手册中宏参数说明1.智慧树在线课学习平台发布预习视频和任务单

2.发布讨论题：“如何用开关控制变频器转速？”

3.上传G120参数手册相关页1.观看视频，初步了解BICO

2.阅读教材，记录疑问

3.了解宏3的功能线上平台+微课视频，提前熟悉抽象概念课中（2课时连上）教学环节教学内容教师活动学生活动教学方法与手段任务导入（5min）回顾项目1的磨线机项目，引出端子控制需求：用开关SA1~SA4实现固定转速1.提问：“BOP面板控制有何不便？如何改进？”

2.展示端子控制电气原理图（图2-8）

3.明确本课任务：用开关实现4个固定转速1.思考并回答

2.明确学习目标案例教学法图2-8G120变频器接固定转速运行电气接线原理图教学环节教学内容教师活动学生活动教学方法与手段新知讲解（15min）1.G120控制单元数字量输入接线（源型/漏型）

2.宏3（p0015=3）功能：单方向4个固定转速

3.BICO概念：二进制/模拟量互联（图2-3）

4.固定转速直接选择与二进制选择对比1.对照图2-2讲解DI接线（以漏型为例：9号接公共端，28/34/69短接）

2.演示宏7的端子定义：DI0起动，DI1~DI3选择固定转速

3.用“信号线”比喻BICO：p1020=r722.1表示将DI1状态连接到固定转速选择位0

4.对比表2-10和表2-11，说明直接选择（加法）与二进制选择（编码）的区别1.观察接线图，记录要点

2.理解宏3的端子分配

3.记录BICO互联示例

4.思考两种选择方式的优劣讲授法+演示法图2-2CU240E-2控制单元接线图图2-3BICO功能示意表2-10直接选择模式时的相关参数设置电气图设计与接线实训（15min）1.根据图2-8绘制本任务电气原理图

2.完成控制单元数字量输入接线（DI0~DI3接开关SA1~SA4）1.发放电气图绘制要求（含评分标准）

2.巡视指导，纠正接线错误

3.强调断电操作和安全规范1.小组合作绘制电气原理图

2.完成DI0~DI3接线（9号接公共端，DI端子接开关）

3.互检接线正确性任务驱动法+小组协作图2-8G120变频器接固定转速运行电气接线原理图参数设置与调试实训（20min）1.恢复出厂设置

2.设置宏3（p0015=3）

3.设置固定转速参数：p1001=200、p1002=500、p1003=800、p1004=1200（r/min）

4.验证固定转速：SA1接通启动，SA2~SA4不同组合对应不同转速1.分步演示参数设置（注意p0010=1后才能改p0015）

2.强调BICO互联：p1020=r722.1、p1021=r722.2、p1022=r722.3

3.指导学生操作，巡视解决故障（如起动无反应、转速不对）

4.引导学生观察并记录各开关组合下的输出频率1.小组合作设置参数

2.填写表2-13参数表

3.调试运行，验证4个固定转速

4.记录各组合对应的转速值实训操作法+小组协作评价总结（5min）1.小组展示调试成果

2.教师点评与总结

3.完成自评、互评（表2-14、2-15）1.听取小组汇报，简要点评

2.总结本任务核心技能点：宏参数、BICO互联、固定转速设置

3.强调安全规范与5S管理

4.发布课后拓展任务1.小组代表演示开关组合对应的转速

2.填写评价表

3.整理工位，5S清扫展示评价法+归纳总结课后拓展（课后）1.完善实训报告

2.思考：如何实现7个固定转速？

3.预习下一任务：PLC控制变频器1.平台发布实训报告模板

2.推送二进制选择15段速资料

3.发布预习任务单1.提交实训报告

2.查阅资料，预习线上平台+任务驱动四、课后反思教学实效1.

技能掌握扎实：通过2课时的讲练结合，大部分学生能独立完成端子接线、宏参数设置和固定转速调试。

2.

知识目标达成：学生能够理解BICO的基本概念，正确设置宏3及固定转速参数。

3.

安全意识提升：实训过程中强调断电接线，学生操作规范性良好。

4.

团队协作有效：小组分工明确，互检互评促进了合作学习。不足与改进不足1：部分学生对BICO功能理解仍较抽象，不清楚为什么要用p1020=r722.1这样的互联。

措施：增加“BICO互联练习”——给定一个简单需求（如用DI4应答故障），让学生查找对应BI参数并设置。

不足2：直接选择与二进制选择的区别容易混淆。

措施：制作对比表格，并让学生实际操作两种模式，观察不同开关组合下的转速差异。

不足3：G120变频器接线环节少数学生少接公共端导致无法起动。

措施：课前提供“端子接线速查卡”（含源型/漏型接线图示），并在实训工位张贴。任务2.2HMI、PLC控制G120C变频器正反转与模拟量调速一、基本信息任务名称HMI、PLC控制G120C变频器正反转与模拟量调速授课学时4学时授课班级授课人数授课地点运动控制技术实训室课型理实一体化课参考标准国家标准GB/T12668.2-2002《调速电气传动系统》；西门子G120C变频器技术手册；XX学院《运动控制技术与应用》课程标准；全国职业院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项评分标准参考教材《运动控制技术与应用》机械工业出版社2026.6二、教学分析（一）教学内容内容位置项目2端子控制变频器运动控制系统→任务2.2HMI、PLC控制G120C变频器正反转与模拟量调速教学内容1.变频器、PLC、HMI的选型（G120C、S7-1200、KTP700）

2.G120C变频器的控制电路接口与端子接线（数字量、模拟量、电源、保护端子）

3.接口宏12的功能与参数设置

4.用Startdrive软件调试变频器（在线访问、分配IP、调试向导、控制面板、参数分配）

5.PLC编程（新增变量、梯形图程序：正反转控制、标准化与缩放指令）

6.HMI组态（添加设备、连接PLC、组态指示灯、按钮、IO域）

7.系统联调与故障排查内容分析本次课是端子控制变频器的综合实践任务，整合了HMI、PLC和变频器，构成完整的运动控制系统。学生需要掌握设备选型、电气接线、变频器调试、PLC编程、HMI组态以及系统联调。通过4学时的理实一体化教学，使学生具备独立完成中小型自动化项目的能力。（二）学情分析知识和技能基础学生已完成项目1和任务2.1的学习，掌握了变频器BOP操作、端子固定转速控制；对PLC标准化和缩放指令有初步了解，对HMI组态不熟悉，缺乏集成调试经验。诉求和素养储备学生对HMI+PLC+变频器的组合控制有浓厚兴趣，因为这更接近工业现场实际；部分学生对博途软件操作不熟练，需加强练习；安全意识、规范操作习惯需持续强化。学习特点喜欢通过软件操作实现可视化控制，对触摸屏组态感到新奇；对参数设置和程序调试有畏难情绪，需要分步演示和反复练习；乐于通过小组协作解决联调问题。（三）目标分析知识目标1.了解S7-1200PLC和KTP700触摸屏的结构、工作原理及铭牌参数。

2.理解G120C变频器的控制电路接口（数字量、模拟量、保护端子）及宏12的功能。

3.掌握用Startdrive软件调试变频器的基本步骤（在线访问、分配IP、调试向导、控制面板）。

4.理解模拟量输入/输出在PLC中的标准化（NORM_X）和缩放（SCALE_X）处理。能力目标1.能根据电气原理图完成G120C变频器、S7-1200PLC、KTP700HMI的接线。

2.能用Startdrive软件设置变频器参数（宏12、模拟量输入类型、最大转速等），并通过控制面板调试。

3.能用TIAPortal编写PLC程序（正反转控制、模拟量转换），并下载调试。

4.能用TIAPortal组态HMI画面（按钮、指示灯、IO域），并实现与PLC的联动控制。素质目标1.通过了解我国自动化技术的进步，厚植爱国情怀，增强科技报国决心。

2.养成规则意识、标准意识和5S管理的职业素养，培养开拓创新的科学精神。（四）教学重难点类型重难点内容确立依据解决方法教学重点1.G120C变频器控制端子接线（数字量、模拟量、公共端）

2.Startdrive软件调试变频器（分配IP、调试向导、控制面板）

3.PLC模拟量标准化与缩放指令（NORM_X、SCALE_X）的应用

4.HMI组态及与PLC的变量关联集成控制系统的核心技能1.对照实物和接线图分步讲解、演示

2.教师分步演示软件操作，学生同步练习

3.提供模拟量转换公式推导，结合实例计算

4.发放变量关联表，分组练习教学难点1.Startdrive调试向导中各类参数的含义及设置（宏12、应用等级、电动机参数等）

2.模拟量输入/输出的定标与标准化转换（0-10V/4-20mA对应0-27648）

3.HMI与PLC的变量通信及地址匹配

4.系统联调中故障的排查（如变频器不启动、模拟量无输出）涉及多个软件和硬件的协同，参数多，逻辑复杂1.用表格汇总调试向导各步骤的关键参数及作用

2.通过“电流-转速”转换公式推导，配合监控表验证

3.提前整理变量地址对照表，避免地址冲突

4.总结常见故障现象及解决方法（如STO端子未短接、模拟量开关未拨对）（五）教学策略教学流程第1课时：设备选型与电气接线（45min）→第2课时：变频器调试（Startdrive）（45min）→第3课时：PLC编程与模拟量处理（45min）→第4课时：HMI组态与系统联调（45min）教学方法讲授法、任务驱动法、演示法、小组协作法、实训操作法信息化手段1.智慧树在线课平台：发布预习资料（Startdrive调试视频、PLC模拟量转换微课）

2.TIAPortal软件（V18）、Startdrive组件

3.数字化资源：G120C手册、S7-1200手册、变量地址速查表教学资源实物：G120C变频器、S7-1200PLC（CPU1212C）、KTP700HMI、三相异步电动机、断路器、开关电源、网线、导线、万用表、电工工具；资料：电气原理图（图2-35）、参数表（表2-22）、实训工单三、教学安排课前教学环节教学内容教师活动学生活动教学方法与手段知识探索1.观看微课《Startdrive调试G120C变频器》

2.预习教材中“G120C控制端子”、“宏12”和“PLC模拟量转换”部分

3.浏览TIAPortal基本操作视频1.智慧树在线课平台发布预习视频和任务单

2.发布讨论题：“PLC如何用模拟量控制变频器频率？”

3.上传G120C、S7-1200手册节选1.观看视频，了解Startdrive基本流程

2.阅读教材，记录疑问

3.初步认识模拟量转换指令线上平台+微课视频，提前熟悉集成调试流程课中（第1课时：设备选型与电气接线）教学内容教师活动学生活动教学方法与手段任务导入（5min）回顾技能大赛和水处理项目需求，引出本课任务：用HMI、PLC控制变频器实现正反转和模拟量调速1.提问：“如何实现触摸屏设定转速？”

2.展示图2-9HMI运行画面，明确本课任务

3.强调安全注意事项1.思考并回答

2.明确学习目标案例教学法新知讲解（15min）1.设备选型：G120C变频器（表2-16）、S7-1200PLC（图2-10）、KTP700HMI（表2-17、图2-11）

2.G120C控制电路接口（图2-12）及端子功能（图2-13）

3.宏12的端子定义与参数（表2-18）1.对照实物讲解G120C外形及功率范围

2.演示PLC、HMI的硬件组成

3.讲解控制端子：数字量（DI0~DI5）、模拟量（AI0、AO0）、保护端子（14、15）、公共端等

4.说明宏12的默认分配：DI0启停、DI1反转、DI2故障复位、AI0频率给定1.观察实物，记录设备型号

2.识读控制端子图

3.记录宏12的端子分配讲授法+实物演示、电气图绘制与接线实训（20min）1.根据图2-35绘制本任务电气原理图（含PLC、HMI、变频器）

2.完成硬件接线：PLC数字量输出接变频器DI0、DI1；PLC模拟量输出接变频器AI0；变频器模拟量输出接PLC模拟量输入；HMI与PLC网线连接1.发放电气图绘制要求（含评分标准）

2.分步演示接线：PLCQ0.0→变频器DI0（启停），Q0.1→DI1（反转）；PLCAQ0→变频器AI0+（3号端子），AI0-（4号端子）接0V；变频器AO0+（12）→PLCAI+，AO0-（13）→PLCAI-

3.强调断电操作、信号线屏蔽接地1.小组合作绘制电气原理图

2.完成控制电路接线（注意公共端连接）

3.互检接线正确性任务驱动法+小组协作小结与布置（5min）总结接线要点，布置课后预习1.点评接线共性问题

2.预告下节课变频器调试内容1.记录要点

2.整理工位归纳总结法+5S管理课中（第2课时：变频器调试（Startdrive））教学环节教学内容教师活动学生活动教学方法与手段复习导入（5min）复习接线，引入变频器参数设置1.提问：“如何通过软件调试变频器？”

2.展示Startdrive软件界面1.回答

2.打开TIAPortal软件复习提问法新知讲解与实训（35min）1.创建新项目，在线访问，分配IP地址（图2-15、2-16）

2.调试向导：选择应用等级（SDC）、设定值指定（不与PLC连接）、I/O配置（宏12）、驱动设置（IEC）、电动机参数（铭牌）、制动与温度传感器（无）、重要参数（最小/最大转速）、驱动功能（恒定负载）

3.控制面板调试：激活主控权，点动测试，修改转速，观察运行

4.参数分配：修改模拟量输入为单极性0-10V（p0756=0），标定曲线；设置最大转速为1500r/min等

5.保存参数到EEPROM1.分步演示在线访问和IP分配（注意电脑与变频器同网段）

2.分步演示调试向导，讲解每个选项的含义（如宏12、电动机数据识别禁用）

3.演示控制面板操作，测试电动机正反转

4.演示参数视图中修改p0756等参数

5.强调保存参数（RAM→EEPROM）1.小组合作，跟随操作

2.记录调试向导中关键参数设置

3.使用控制面板点动电动机，观察方向

4.修改模拟量输入类型，观察定标曲线

5.保存参数实训操作法+演示法，[图2-15至图2-34]小结与布置（5min）总结Startdrive调试步骤1.点评常见错误（IP未分配、宏12未选、参数未保存）

2.预告下节课PLC编程1.记录要点

2.提交参数表归纳总结法课中（第3课时：PLC编程与模拟量处理）教学环节教学内容教师活动学生活动教学方法与手段复习导入（5min）复习变频器调试，引入PLC控制1.提问：“PLC如何根据触摸屏设定值输出模拟量？”

2.展示模拟量转换公式1.回答

2.打开TIAPortal项目复习提问法新知讲解与实训（35min）1.CPU配置（添加设备、设置IP、启用系统/时钟存储器、模拟量地址）

2.变量组态：默认变量表（I0.0故障、I0.1报警、I0.2运行使能、Q0.0正转、Q0.1反转、IW64模拟量输入、QW96模拟量输出）；数据块（转速设定值、转速实际值等）

3.梯形图编程：

-正反转控制（置位/复位指令）

-模拟量转换：NORM_X和SCALE_X指令（设定转速→模拟量输出；模拟量输入→实际转速）

4.下载程序到PLC，监控调试1.分步演示CPU配置（注意安全设置：取消密码、完全访问权限）

2.演示添加数据块和静态变量

3.编写正反转控制程序段（图2-46程序段1-3）

4.讲解NORM_X和SCALE_X指令原理：标准化（0-27648→0.0-1.0），缩放（0.0-1.0→实际转速）

5.演示下载程序，监控变量表（强制QW96输出，观察IW64变化）1.小组合作配置CPU和变量

2.编写正反转程序

3.完成模拟量转换程序

4.下载并监控，测试模拟量通道实训操作法+讲授法，[图2-36至图2-45]小结与布置（5min）总结PLC编程要点1.点评常见错误（地址冲突、数据类型不匹配、模拟量范围错误）

2.预告下节课HMI组态1.记录要点

2.保存项目归纳总结法课中（第4课时：HMI组态与系统联调）教学环节教学内容教师活动学生活动教学方法与手段复习导入（5min）复习PLC程序，引入HMI组态1.提问：“如何用触摸屏控制PLC？”

2.展示KTP700实物1.回答

2.打开HMI组态向导复习提问法新知讲解与实训（35min）1.添加HMI设备（选型KTP700，版本匹配），连接PLC（图2-48、2-49）

2.组态画面：添加文本域、指示灯（故障、报警、使能、正转、反转）、按钮（正转、反转、停止）、IO域（转速设定、转速显示）

3.变量关联：指示灯关联PLC的I0.0、I0.1、I0.2、M2.3、Q0.1；按钮关联M2.0、M2.1、M2.2；IO域关联数据块中的设定转速和实际转速变量

4.下载HMI程序，系统联调：操作触摸屏，观察电动机运行和转速反馈1.演示添加HMI设备，选择连接PLC

2.演示组态指示灯、按钮、IO域，并关联变量（图2-50、2-51、2-52）

3.演示下载HMI程序（注意设置PG/PC接口）

4.指导学生进行系统联调：设置不同转速，观察电动机响应和触摸屏显示1.小组合作组态HMI画面

2.关联变量，编译下载

3.联调测试：正转、反转、停止、调速

4.记录问题及解决方法实训操作法+演示法，[图2-46至图2-50]评价总结（5min）1.小组展示系统运行成果

2.教师点评与总结

3.完成自评、互评（表2-23、2-24）1.听取小组汇报，简要点评

2.总结本任务核心技能点：设备选型、接线、变频器调试、PLC编程、HMI组态、系统联调

3.强调安全规范与5S管理

4.发布课后拓展任务1.小组代表演示HMI控制电动机

2.填写评价表

3.整理工位，5S清扫展示评价法+归纳总结课后拓展（课后）1.完善实训报告

2.思考：如何实现变频器多段速的HMI控制？

3.预习下一项目：通信控制变频器1.智慧树在线课平台发布实训报告模板

2.推送多段速参数设置资料

3.发布预习任务单1.提交实训报告

2.查阅资料，预习线上平台+任务驱动四、课后反思教学实效1.

技能掌握扎实：通过4课时的讲练结合，大部分学生能独立完成HMI+PLC+变频器的集成调试，实现正反转和模拟量调速。

2.

知识目标达成：学生能够理解宏12的端子定义，掌握Startdrive调试流程，熟练使用NORM_X和SCALE_X指令。

3.

安全意识提升：实训过程中强调断电接线、信号线屏蔽接地，学生操作规范性良好。

4.

团队协作有效：小组分工明确，互检互评促进了合作学习。不足与改进不足1：部分学生对Startdrive调试向导中的参数（如应用等级、斜坡发生器位置）理解不深。

措施：制作“调试向导参数速查表”，对照实际效果讲解。

不足2：模拟量转换时，部分学生对标准化和缩放的方向（输入/输出）容易混淆。

措施：用“电压-转速”转换实例推导，并让学生计算不同电压对应的转速值。

不足3：HMI与PLC变量关联时，地址匹配错误导致通信失败。

措施：提前发放“变量地址对照表”，并在组态时要求学生双人核对。任务2.3变频器的PID运行一、基本信息任务名称变频器的PID运行授课学时2学时授课班级授课人数授课地点运动控制技术实训室课型理实一体化课参考标准国家标准GB/T12668.2-2002《调速电气传动系统》；西门子G120变频器技术手册；XX学院《运动控制技术与应用》课程标准；全国职业院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项评分标准参考教材《运动控制技术与应用》机械工业出版社2026.6二、教学分析（一）教学内容内容位置项目2端子控制变频器运动控制系统→任务2.3变频器的PID运行教学内容1.PID控制原理（比例、积分、微分的作用及特点）

2.G120C变频器PID工艺控制器的结构（图2-52）

3.PID工艺控制器的主要参数（表2-25：p2200、p2253、p2264、p2280、p2285、p2274等）

4.设定值与反馈值的来源（模拟量、电动电位器、固定值、总线）

5.PID连接模式（主设定值/附加设定值）

6.恒压供水系统的电气接线与参数设置

7.用Startdrive软件调试PID参数及运行监控内容分析本次课是变频器高级应用任务，学生需要理解PID闭环控制的基本原理，掌握G120C变频器PID工艺控制器的参数设置方法，并能够结合实际（如恒压供水）完成PID调试。通过2学时的理实一体化教学，使学生具备在过程控制中应用变频器PID功能的能力。（二）学情分析知识和技能基础学生已完成任务2.1、2.2的学习，掌握了变频器端子控制、模拟量调速及PLC/HMI集成控制；对PID控制概念较为陌生，缺乏闭环控制的实际经验。诉求和素养储备学生对恒压供水等实际工程案例感兴趣，希望理解PID如何消除偏差；部分学生对比例、积分、微分的抽象概念理解困难，需要借助实例和波形辅助教学。学习特点喜欢通过仿真或实际数据观察PID调节效果；对参数整定（如Kp、Ti）的“试凑”过程感到新奇；乐于小组协作完成调试任务。（三）目标分析知识目标1.理解PID控制的基本原理（比例、积分、微分的作用及特点）。

2.掌握G120C变频器PID工艺控制器的结构及主要参数（p2200、p2253、p2264、p2280、p2285等）。

3.了解设定值与反馈值的常见来源及PID连接模式。能力目标1.能根据恒压供水要求完成变频器PID控制的电气接线（模拟量反馈信号接入AI0）。

2.能用Startdrive软件设置PID工艺控制器参数（使能、设定值/反馈值通道、比例增益、积分时间等）。

3.能通过模拟量信号源调试PID响应，观察变频器频率随反馈值的变化。素质目标1.通过了解PID控制在节能和工艺优化中的应用，增强科技报国信心。

2.养成规则意识、标准意识和5S管理的职业素养，培养开拓创新的科学精神。（四）教学重难点类型重难点内容确立依据解决方法教学重点1.PID比例、积分、微分的作用及特点

2.G120CPID工艺控制器的主要参数（p2200、p2253、p2264、p2280、p2285）

3.PID恒压供水的接线与参数设置PID是变频器高级应用的核心，过程控制中广泛使用1.结合生活实例（水箱水位、车速控制）讲解P/I/D作用

2.对照表2-25讲解参数功能，演示Startdrive中设置

3.分组完成恒压供水模拟接线与调试教学难点1.积分时间对稳态误差的消除作用及积分饱和现象

2.微分作用对噪声的敏感性及使用条件

3.PID参数整定的方法（试凑法）及观察频率变化规律参数抽象，整定需要经验，学生初次接触易迷茫1.用“水桶水位”比喻积分：偏差持续存在则积分累积，直至消除静差

2.说明微分仅适用于变化缓、噪声小的场合

3.提供参数调整参考表，让学生分组尝试并记录频率变化趋势（五）教学策略教学流程任务导入（5min）→新知讲解（15min）→电气接线与参数设计（15min）→PID调试实训（20min）→评价总结（5min）教学方法讲授法、任务驱动法、演示法、小组协作法、实训操作法信息化手段1.智慧树在线课平台：发布预习资料（PID控制原理动画）

2.Startdrive软件、PID参数监控界面

3.数字化资源：PID参数整定速查表、恒压供水案例教学资源实物：G120C变频器、三相异步电动机（水泵负载）、压力传感器（0-10V）、断路器、开关电源、万用表、电工工具；资料：电气原理图、PID参数表、实训工单三、教学安排课前教学环节教学内容教师活动学生活动教学方法与手段知识探索1.观看微课“PID控制原理（水箱液位调节）”

2.预习教材中“PID控制原理”和“G120CPID工艺控制器”部分

3.浏览G120C手册中PID相关参数1.智慧树在线课平台发布预习视频和任务单

2.发布讨论题：“如何让水压保持恒定？”

3.上传PID参数说明节选1.观看视频，初步理解P/I/D概念

2.阅读教材，记录疑问

3.了解PID工艺控制器的主要参数线上平台+动画视频，提前感知闭环控制思想课中（2课时连上）教学环节教学内容教师活动学生活动教学方法与手段任务导入（5min）引入恒压供水工程案例：水泵压力随用水量变化，需PID调节转速维持压力恒定1.提问：“如何自动调节水泵转速维持水压？”

2.展示恒压供水系统示意图，明确本课任务

3.强调安全注意事项1.思考并回答

2.明确学习目标案例教学法新知讲解（15min）1.PID控制原理：比例（P）、积分（I）、微分（D）的作用及特点

2.G120CPID工艺控制器结构（图2-52）

3.主要参数：p2200（使能）、p2253（设定值通道）、p2264（反馈值通道）、p2280（比例增益）、p2285（积分时间）、p2274（微分时间）

4.设定值与反馈值的来源（模拟量、电动电位器、固定值、总线）及连接模式1.用“水箱水位”比喻讲解：P决定响应速度，I消除静差，D预测变化

2.对照图2-54讲解PID控制器数据流

3.列出表2-25关键参数，解释功能

4.强调模拟量反馈接线：传感器0-10V接AI0，DIP开关拨至U1.聆听讲解，记录P/I/D作用

2.识读PID控制原理图

3.标记重要参数及功能

4.思考反馈信号类型讲授法+比喻教学电气接线与参数设计（15min）1.绘制PID恒压供水电气原理图（变频器AI0接电位器模拟压力反馈）

2.完成接线（AI0+接电位器中心抽头，AI0-接0V）

3.设计PID参数表（表2-25相关参数）1.发放电气图绘制要求

2.演示AI0端子接线及DIP开关设置

3.分发PID参数设计表，指导填写（p2200=1，p2253=755.0，p2264=755.0，p2280初始=1.0，p2285=30.0，p2274=0.0，p1082最大频率）

4.巡视指导1.小组合作绘制电气原理图

2.完成AI0接线（电位器模拟压力）

3.设计PID参数，填写表格

4.互检接线和参数任务驱动法+小组协作PID调试实训（20min）1.通过Startdrive软件设置PID参数（图2-53）

2.使能PID（p2200=1），设置p2251=0（主设定值）

3.给定设定值（例如5V对应50%压力），调节电位器改变反馈值，观察变频器输出频率变化

4.分别调整P、I参数，观察系统响应（超调、静差、稳定时间）1.演示Startdrive中PID参数设置界面（图2-53）

2.指导学生使能PID，设置模拟量输入为反馈

3.引导学生改变电位器（模拟压力波动），观察频率自动调节过程

4.指导分组进行P、I参数“试凑”：增大p2280观察响应变快但可能振荡；增大p2285观察消除静差但响应变慢

5.点评各组调试效果1.打开Startdrive，设置PID参数

2.使能PID，给定设定值

3.调节电位器，观察变频器频率自动变化

4.分组尝试修改p2280、p2285，记录频率变化趋势

5.总结参数对系统的影响实训操作法+探究学习评价总结（5min）1.小组展示PID调试效果

2.教师点评与总结

3.完成自评、互评（表2-27、2-42）1.听取小组汇报，简要点评

2.总结PID核心参数及整定原则

3.强调安全规范与5S管理

4.发布课后拓展任务1.小组代表演示电位器改变时频率的自动调节

2.填写评价表

3.整理工位，5S清扫展示评价法+归纳总结课后拓展（课后）1.完善实训报告

2.思考：如何用PLC或HMI设定PID目标值？

3.预习下一项目：通信控制变频器1.智慧树在线课平台发布实训报告模板

2.推送PID参数整定资料

3.发布预习任务单1.提交实训报告

2.查阅资料，预习线上平台+任务驱动四、课后反思教学实效1.

知识理解加深：通过比喻和实例，学生能够理解P/I/D的基本作用，掌握PID工艺控制器的关键参数。

2.

技能初步掌握：大部分学生能完成PID接线，设置参数，并通过压力反馈观察频率自动调节。

3.

探究兴趣浓厚：参数整定环节学生积极参与，对比不同P、I值对系统响应的影响。

4.

团队协作有效：小组合作完成接线、调试和参数整定，互帮互助。不足与改进不足1：部分学生对积分消除静差的理解仍不够直观，混淆比例和积分的作用。

措施：设计“固定偏差实验”：给一个恒定偏差，观察积分作用下频率的持续变化。

不足2：参数整定时，学生容易盲目调整，缺乏记录和分析。

措施：提供“PID参数调试记录表”，要求学生记录不同参数下的超调量、稳定时间、静差等。

不足3：由于缺少真正的压力传感器，使用电位器模拟反馈，学生难以体会实际工程中传感器噪声对微分的影响。

措施：在总结中说明微分在实际中的使用限制，并展示噪声环境下微分作用的负面效果（可选仿真）。任务3.1S7-1200PLCPN通信控制G120变频器一、基本信息任务名称S7-1200PLCPN通信控制G120变频器授课学时4学时授课班级授课人数授课地点运动控制技术实训室课型理实一体化课参考标准国家标准GB/T12668.2-2002《调速电气传动系统》；西门子G120变频器技术手册；XX学院《运动控制技术与应用》课程标准；全国职业院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项评分标准参考教材《运动控制技术与应用》机械工业出版社2026.6二、教学分析（一）教学内容内容位置项目3通信控制变频器运动控制系统→任务3.1S7-1200PLCPN通信控制G120变频器教学内容1.G120变频器现场总线接口及PROFIdrive通信协议

2.通信报文结构（报文1、20、350、352等）及控制字/状态字定义（表3-1~3-4）

3.PN通信参数设置（添加驱动、分配IP地址和设备名称、调试向导、控制面板、参数下载）

4.1200PLC与G120的通信连接及硬件组态

5.两种编程方法：SinaSpeed功能块控制；直接控制PZD区控制字

6.HMI组态（按钮、指示灯、IO域）及状态字位信号关联

7.系统联调与故障排查内容分析本次课是通信控制变频器的核心任务，学生从端子/模拟量控制过渡到工业以太网通信控制。需要理解PROFIdrive协议、报文结构、控制字/状态字含义，掌握G120变频器的PN通信参数设置，并能在TIAPortal中完成PLC编程和HMI组态。通过4学时的理实一体化教学，使学生具备独立完成PN通信控制变频器的能力（二）学情分析知识和技能基础学生已完成项目2的任务（端子控制、模拟量调速、PID控制），掌握了G120C变频器的基本调试及PLC/HMI集成；对PN通信了解不多，缺乏报文配置和通信编程经验。诉求和素养储备学生对工业以太网通信控制变频器有较高兴趣，因为这是现代自动化的发展方向；部分学生对报文、控制字等抽象概念理解困难，需结合实例讲解。学习特点喜欢通过软件操作实现远程控制，对通信配置感到新奇；对参数设置和通信故障排查有畏难情绪，需要分步演示和反复练习；乐于小组协作。（三）目标分析知识目标1.理解G120变频器PN通信相关参数的功能及PROFIdrive通信协议。

2.掌握通信报文的结构（PZD）及控制字STW1、状态字ZSW1的各位定义。

3.理解SinaSpeed功能块及直接控制PZD区的编程方法。能力目标1.能设计G120变频器PN通信控制的电气接线原理图和网络拓扑图。

2.能完成PN通信的硬件组态（添加驱动、分配IP地址和设备名称、调试向导）。

3.能用TIAPortal编写两种方式的PLC程序（SinaSpeed或直接控制PZD），实现正反转、调速和故障应答。

4.能组态HMI画面（按钮、指示灯、IO域），实现通信监控。素质目标1.通过实现PN通信控制变频器，增强科技报国信心。

2.养成规则意识、标准意识和5S管理的职业素养，培养开拓创新的科学精神。（四）教学重难点类型重难点内容确立依据解决方法教学重点1.变频器PN通信参数设置（分配IP地址、设备名称、调试向导中的宏7选择）

2.控制字STW1的各位含义（特别是位0ON/OFF1、位1OFF2、位2OFF3、位3使能、位10PLC控制）

3.两种编程方法：SinaSpeed功能块；直接传送16#047F等控制字PN通信是自动化集成的核心技能1.分步演示在线分配IP和设备名称（注意断电重分配）

2.对照表3-3讲解控制字，用二进制/十六进制转换理解

3.对比两种编程方法的优缺点，提供程序模板教学难点1.控制字STW1的位组合（如16#047F=0010001111111）的含义及实际应用

2.状态字ZSW1的位解析（运行、故障、方向等）与HMI指示灯关联

3.通信故障排查（设备名称不匹配、IP冲突、硬件ID错误）报文位定义抽象，故障排查需要经验1.拆解控制字二进制位，分别解释每位作用

2.通过监控表观察状态字变化，反向验证故障原因

3.总结常见错误及解决方法（如“设备名称未分配”需重新断电分配）（五）教学策略教学流程第1课时：PN通信基础与硬件组态（45min）→第2课时：变频器PN参数设置与调试（45min）→第3课时：PLC编程（SinaSpeed与直接控制）（45min）→第4课时：HMI组态与系统联调（45min）教学方法讲授法、任务驱动法、演示法、小组协作法、实训操作法信息化手段1.智慧树在线课平台：发布预习资料（PROFINET通信原理）

2.TIAPortal软件（V18）、Startdrive组件

3.数字化资源：控制字速查表、通信故障排查表教学资源实物：G120变频器（带PN接口）、S7-1200PLC（CPU1212C）、KTP700HMI、三相异步电动机、网线（至少2根）、断路器、开关电源、导线、万用表、电工工具；资料：电气原理图、网络拓扑图、参数表（表3-8）、实训工单三、教学安排课前教学环节教学内容教师活动学生活动教学方法与手段知识探索1.观看微课“PROFINET通信与PROFIdrive协议”

2.预习教材中“G120现场总线接口”、“通信报文”和“控制字定义”部分

3.浏览TIAPortal通信组态视频1.智慧树在线课平台发布预习视频和任务单

2.发布讨论题：“PN通信相比模拟量控制有何优点？”

3.上传G120PN通信手册节选1.观看视频，了解PN通信基本概念

2.阅读教材，记录疑问

3.初步认识报文和控制字线上平台+微课视频，提前熟悉PN通信课中（第1课时：PN通信基础与硬件组态）教学环节教学内容教师活动学生活动教学方法与手段任务导入（5min）回顾项目2的模拟量控制，引出PN通信控制的优势：减少接线、远程监控、智能控制1.提问：“如何用一根网线实现启停、调速和状态反馈？”

2.展示网络拓扑图（图3-15），明确本课任务

3.强调安全注意事项1.思考并回答

2.明确学习目标案例教学法新知讲解（15min）1.G120现场总线接口（图3-1）及PROFIdrive协议

2.通信报文结构（表3-1、3-2）：PZD（过程数据）含义

3.控制字STW1各位定义（表3-3）及运行准备/正转/反转/故障应答的控制字值（16#047E、16#047F、16#0C7F、16#04FE）

4.状态字ZSW1各位定义（表3-4）1.对照实物讲解PN接口位置

2.用“收发快递”比喻报文：PZD1是命令包裹，PZD2是速度包裹

3.拆解16#047F二进制：0010001111111，逐位说明作用

4.展示状态字位与HMI指示灯对应关系1.观察接口，记录报文类型

2.理解PZD的作用

3.记录常用控制字值

4.理解状态字中运行、故障等位讲授法+比喻教学硬件组态实训（20min）1.添加新设备：选择G120变频器（图3-2）

2.设置IP地址和设备名称（图3-3）

3.在线分配设备名称和IP地址（图3-4~3-6）

4.建立PLC与变频器的PROFINET连接（图3-11）1.分步演示添加驱动、设置IP（同网段，如192.168.0.2）和设备名称（如G120_1）

2.演示在线分配：设置PG/PC接口，更新列表，分配名称，分配IP地址

3.强调：设备名称必须英文/数字，分配后需断电重启生效

4.演示网络视图中拖拽连接PLC与变频器1.小组合作，跟随操作添加驱动

2.设置IP和设备名称

3.在线分配名称和IP，验证成功

4.完成P