《現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)》課程教學(xué)大綱(new)

1、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)課程教學(xué)大綱課程代碼：030142004課程英文名稱：Field Control System課程總學(xué)時(shí)：40 講課：32 實(shí)驗(yàn)：8 上機(jī)：0適用專業(yè)：自動化大綱編寫（修訂）時(shí)間：2010.7一、大綱使用說明（一）課程的地位及教學(xué)目標(biāo)本課程是自動化專業(yè)的一門選修課，其基本任務(wù)和教學(xué)目的：使學(xué)生了解現(xiàn)場總線的基本結(jié)構(gòu)與基本組成，掌握現(xiàn)場總線的基本工作原理、基本分析方法和基本實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)生分析問題與解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生一定的動手能力，為畢業(yè)后進(jìn)一步從事自動化專業(yè)工作打下必要的基礎(chǔ)。（二）知識、能力及技能方面的基本要求通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)了解現(xiàn)場總線的定義、現(xiàn)場總線的產(chǎn)生

2、和發(fā)展的過程、現(xiàn)場總線的特點(diǎn)，了解工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)；掌握數(shù)據(jù)通信的理論基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)的編碼方式、傳輸方式和傳輸介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和媒體訪問技術(shù)；熟練掌握PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)、通信模型、傳輸技術(shù)和總線訪問技術(shù)；了解基金會現(xiàn)場總線（FF）通信系統(tǒng)的構(gòu)成、FF網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、通信模型、FF的功能塊和FF組態(tài)的基本知識；了解LonWorks協(xié)議及神經(jīng)元芯片技術(shù)等相關(guān)內(nèi)容；了解CAN通信協(xié)議（物理層、媒體訪問控制子層、邏輯鏈路控制子層）、CAN的控制器和收發(fā)器以及CAN的應(yīng)用。學(xué)習(xí)本課程之后，要求學(xué)生具備初步的設(shè)計(jì)和規(guī)劃現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的能力和研究、開發(fā)現(xiàn)場總線技術(shù)產(chǎn)品的初步能力，并為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)

3、打下必要的基礎(chǔ)。（三）實(shí)施說明從基本教育出發(fā)，站在培養(yǎng)人才的高度上，來看待本課程所應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。在講授具體內(nèi)容時(shí)，要分清每一部分內(nèi)容在本課程中所處的地位，只有這樣才能在大綱實(shí)施過程中得心應(yīng)手。應(yīng)從學(xué)生的現(xiàn)有水平出發(fā)，采用由淺入深、由實(shí)踐到理論、由問題引導(dǎo)、由整體到局部再到整體、理論與實(shí)際密切結(jié)合和充分發(fā)揮學(xué)生的主動性的教學(xué)方法，實(shí)際上是反映了任何領(lǐng)域初學(xué)者認(rèn)識新事物的普通規(guī)律。使用“教一學(xué)做”相結(jié)合的引探教學(xué)法，實(shí)現(xiàn)知識、理論和實(shí)踐內(nèi)容的一體化教學(xué)，以促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。在教學(xué)過程中穿插生產(chǎn)和科研成果和案例，將科研項(xiàng)目與教學(xué)相結(jié)合。讓學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題和自己設(shè)計(jì)可行性方案，

4、培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)和科研能力，提高學(xué)生的解決實(shí)際問題的能力和創(chuàng)新能力。（四）對先修課的要求計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、自動控制原理和PLC原理及應(yīng)用等課程是本課程的基礎(chǔ)。（五）對習(xí)題課、實(shí)踐環(huán)節(jié)的要求應(yīng)結(jié)合教學(xué)大綱內(nèi)容，合理布置適量習(xí)題。習(xí)題的重點(diǎn)是PROFIBUS總線協(xié)議類型、STEP7組態(tài)軟件編程使用方法、WinCC監(jiān)控組態(tài)軟件編程使用方法和其他幾種現(xiàn)場總線的軟硬件設(shè)計(jì)等。通過課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)PROFIBUS總線組態(tài)和控制。在實(shí)驗(yàn)條件允許的情況下，進(jìn)行適量課外實(shí)驗(yàn)。（六）課程考核方式1.考核方式：考查。2.考試方法：開卷。3.課程總成績：最終理論考試、平時(shí)考核（包括中期考試、作業(yè)、小測驗(yàn)、提問等）、實(shí)驗(yàn)

5、環(huán)節(jié)考核成績的總和。（七）參考書目1.現(xiàn)場總線技術(shù)，劉澤祥編，機(jī)械工業(yè)出版社，2005年8月；2.工業(yè)數(shù)據(jù)通信與控制網(wǎng)絡(luò)，陽憲惠編，清華大學(xué)出版社，2003年6月；3.現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，雷霖，電子工業(yè)出版社，2004年4月；4.現(xiàn)場總線及其應(yīng)用技術(shù)，李正軍，機(jī)械工業(yè)出版社，2005年1月。二、中文摘要本課程是自動化專業(yè)學(xué)生選修的一門專業(yè)課程。本課程以PROFIBUS總線為主，圍繞SIMATIC S7系統(tǒng)進(jìn)行講授，并對其他幾種主要的現(xiàn)場總線技術(shù)作了詳細(xì)介紹，使學(xué)生能夠根據(jù)實(shí)際需要對現(xiàn)場總線進(jìn)行選型和簡單設(shè)計(jì)基于現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)。本課程將為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及相關(guān)課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等奠定重要的

6、基礎(chǔ)。三、課程學(xué)時(shí)分配表序號章節(jié)名稱學(xué)時(shí)講課實(shí)驗(yàn)上機(jī)1現(xiàn)場總線技術(shù)概述22001.1自動控制系統(tǒng)的發(fā)展及其體系結(jié)構(gòu)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)、FCS 和DCS的差別、現(xiàn)場總線技術(shù)的現(xiàn)狀發(fā)展及其前景22網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)44002.1總線的基本概念和操作、通信系統(tǒng)簡介22.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和傳輸介質(zhì)、通信系統(tǒng)的協(xié)議模型23PROFIBUS總線技術(shù)86203.1PROFIBUS的通信模型和協(xié)議類型、PROFIBUS的數(shù)據(jù)傳輸和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)23.2PROFIBUS的總線存取控制機(jī)制、PROFIBUS-DP技術(shù)簡介23.3PROFIBUS-PA技術(shù)簡介、PROFIBUS-FMS技術(shù)簡介、PROFIBUS的應(yīng)用2FCS控

7、制系統(tǒng)的組成與認(rèn)識實(shí)驗(yàn)24第04章  SIMATIC S7系統(tǒng)及其組態(tài)軟件86204.1SIMATIC S7系統(tǒng)基礎(chǔ)、SIMATIC S7系統(tǒng)設(shè)備24.2STEP7的功能和使用方法、用STEP7開發(fā)應(yīng)用軟件24.3SIMATIC S7的系統(tǒng)功能調(diào)用、連續(xù)數(shù)據(jù)量的I/O存取命令、PROFIBUS-DP的診斷功能2下位機(jī)硬件組態(tài)和編程實(shí)驗(yàn)25第05章 監(jiān)控組態(tài)軟件的功能和使用84405.1監(jiān)控組態(tài)軟件介紹25.2監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)和編程2上位機(jī)通信建立及界面組態(tài)實(shí)驗(yàn)2基于FCS的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及調(diào)試實(shí)驗(yàn)26第06章 基金會現(xiàn)場總線(FF)44006.1FF通信模型26.2FF現(xiàn)場儀表的

8、功能模塊27第07章  LON和LonWorks技術(shù)22007.1LonTalk協(xié)議、神經(jīng)元芯片28第08章  CAN 總線44008.1CAN總線的性能特點(diǎn)、CAN總線的技術(shù)規(guī)范28.2CAN總線相關(guān)器件、CAN總線的應(yīng)用2合計(jì)40328四、教學(xué)內(nèi)容及基本要求第1部分 現(xiàn)場總線技術(shù)概述總學(xué)時(shí)(單位：學(xué)時(shí)):2 講課:2 實(shí)驗(yàn):0 上機(jī):0具體內(nèi)容：     自動控制系統(tǒng)的發(fā)展及其體系結(jié)構(gòu)     現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)     FCS 和D

9、CS的差別      現(xiàn)場總線技術(shù)的現(xiàn)狀發(fā)展及其前景重     點(diǎn)：     現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)及其發(fā)展難     點(diǎn)：     FCS和DCS的差別第2部分 網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 總學(xué)時(shí)(單位：學(xué)時(shí)):4 講課:4 實(shí)驗(yàn):0 上機(jī):0具體內(nèi)容：     總線的基本概念和操作      通信系統(tǒng)簡介 

10、    網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和傳輸介質(zhì)     通信系統(tǒng)的協(xié)議模型重     點(diǎn)：     網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和傳輸介質(zhì)     通信系統(tǒng)的協(xié)議模型難     點(diǎn)：     通信系統(tǒng)的協(xié)議模型習(xí) 題：     ISO/OSI協(xié)議模型的七層結(jié)構(gòu)及主要功能第3部分 PROFIBUS總線技術(shù)總學(xué)時(shí)(單位：學(xué)時(shí)):8

11、講課:6 實(shí)驗(yàn):2 上機(jī):0具體內(nèi)容：     PROFIBUS的通信模型和協(xié)議類型     PROFIBUS的數(shù)據(jù)傳輸和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)     PROFIBUS的總線存取控制機(jī)制     PROFIBUS-DP技術(shù)簡介     PROFIBUS-PA技術(shù)簡介     PROFIBUS-FMS技術(shù)簡介     PROFIBU

12、S的應(yīng)用重     點(diǎn)：      PROFIBUS的通信模型和協(xié)議類型     PROFIBUS的數(shù)據(jù)傳輸和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)     PROFIBUS的總線存取控制機(jī)制難     點(diǎn)：     PROFIBUS的總線存取控制機(jī)制習(xí) 題：     PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS的特點(diǎn)和

13、區(qū)別實(shí) 驗(yàn)：     FCS控制系統(tǒng)的組成與認(rèn)識實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）第4部分 SIMATIC S7系統(tǒng)及其組態(tài)軟件總學(xué)時(shí)(單位：學(xué)時(shí)):8 講課:6 實(shí)驗(yàn):2 上機(jī):0具體內(nèi)容：     SIMATIC S7系統(tǒng)基礎(chǔ)     SIMATIC S7系統(tǒng)設(shè)備     STEP7的功能和使用方法     用STEP7開發(fā)應(yīng)用軟件     SIMATIC S7的系統(tǒng)功能調(diào)

14、用     連續(xù)數(shù)據(jù)量的I/O存取命令     PROFIBUS-DP的診斷功能重     點(diǎn)：     用STEP7開發(fā)應(yīng)用軟件     SIMATIC S7的系統(tǒng)功能調(diào)用     連續(xù)數(shù)據(jù)量的I/O存取命令難     點(diǎn)：     SIMATIC S7的系統(tǒng)組態(tài)和功能調(diào)用習(xí)

15、題：     PROFIBUS總線的硬件組態(tài)和編程實(shí) 驗(yàn)：     下位機(jī)硬件組態(tài)和編程（2學(xué)時(shí)）第5部分 監(jiān)控組態(tài)軟件的功能和使用 總學(xué)時(shí)(單位：學(xué)時(shí)):8 講課:4 實(shí)驗(yàn):4 上機(jī):0具體內(nèi)容：     監(jiān)控組態(tài)軟件介紹 監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)和編程重     點(diǎn)： 監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)和編程難     點(diǎn)：     監(jiān)控軟件編程習(xí) 題：   

16、;  編制監(jiān)控程序?qū)?驗(yàn)：     1. 上位機(jī)通信建立及界面組態(tài)（2學(xué)時(shí)）     2. 基于FCS的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及調(diào)試（2學(xué)時(shí)）0 第6部分 基金會現(xiàn)場總線（FF）總學(xué)時(shí)(單位：學(xué)時(shí)):4 講課:4 實(shí)驗(yàn):0 上機(jī):0具體內(nèi)容：     FF通信模型     FF現(xiàn)場儀表的功能模塊重     點(diǎn)：     FF通信模型難  

17、   點(diǎn)：     FF現(xiàn)場儀表的功能模塊習(xí) 題：FF低層協(xié)議的設(shè)計(jì)第7部分 LON和LonWorks技術(shù) 總學(xué)時(shí)(單位：學(xué)時(shí)):2 講課:2 實(shí)驗(yàn):0 上機(jī):0具體內(nèi)容：     LonTalk協(xié)議     神經(jīng)元芯片重     點(diǎn)：      LonTalk協(xié)議難     點(diǎn)：     神經(jīng)元芯片習(xí) 題：LonWorks節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)第8部分 CAN 總線 總學(xué)時(shí)(單位：學(xué)時(shí)):4 講課:4 實(shí)驗(yàn):0 上機(jī):0具體內(nèi)容：     CAN總線的性能特點(diǎn)