電氣自動化技術專業(yè)《工業(yè)網(wǎng)絡與組態(tài)技術》課程標準

《工業(yè)網(wǎng)絡與組態(tài)技術》課程標準二級學院：智能制造與信息工程學院執(zhí)筆人：黨紅云審核人：孟卓制定日期：2022年7月陜西能源職業(yè)技術學院一、課程信息表1課程信息表課程名稱工業(yè)網(wǎng)絡與組態(tài)技術開課院部智能制造與信息工程學院課程代碼0320050考核性質(zhì)考試前導課程電工電子技術后續(xù)課程智能化工生產(chǎn)技術、智能微電網(wǎng)技術、智能裝備技術總學時84課程類型理論課是￡實踐課是￡理論+實踐是￡理實一體化是R適用專業(yè)電氣自動化技術二、課程性質(zhì)與定位對于電氣自動化技術專業(yè)的學生而言，《工業(yè)網(wǎng)絡及組態(tài)技術》是一專業(yè)核心課，課程設置的目的是培養(yǎng)學生掌握當今主流工業(yè)控制網(wǎng)絡技術，并對其進行組態(tài)設計，使學生掌握大型自動化系統(tǒng)控制網(wǎng)絡基本原理、設計方法和實施方法，并且會進行項目與畫面組態(tài)設計。其先修課程是《智能化工生產(chǎn)技術》、《智能微電網(wǎng)技術》、《智能裝備技術》。2.課程功能定位表2課程功能定位分析對接的工作崗位對接培養(yǎng)的職業(yè)崗位能力工業(yè)網(wǎng)絡與組態(tài)操作員崗位能夠掌握人機界面與PC的連接，了解工業(yè)控制網(wǎng)絡的基本模式，熟悉基于西門子組態(tài)軟件WinCCflexible的工業(yè)控制系統(tǒng)的人機界面組態(tài)等數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡通信操作崗位掌握工業(yè)以太網(wǎng)的技術特點、優(yōu)勢，幾種現(xiàn)場總線，了解OSI與TCP/IP參考模型，掌握數(shù)據(jù)傳輸?shù)木幋a方式以及通信方式，理解數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐椒绞揭约肮I(yè)控制網(wǎng)絡的節(jié)點等課程目標與內(nèi)容1.課程總目標《工業(yè)網(wǎng)絡與組態(tài)技術》課程的主要任務是學習工業(yè)網(wǎng)絡概述、數(shù)據(jù)通信基礎、人機界面的選型及人機界面與PC的連接、Winccflexible的入門、項目與畫面的組態(tài)、畫面對象的組態(tài)等內(nèi)容。通過學習，使學生掌握計算機網(wǎng)絡的定義、組成和工作過程、計算機網(wǎng)絡的工作機制和通信協(xié)議，學會使用WinCC，完成WinCC與PLC的通信，會編寫腳本實現(xiàn)動畫效果；會做報表、報警；會使用數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)WinCC與其他軟件之間的OPC通信，學會使用組態(tài)王、力控等其他組態(tài)軟件。2.課程具體目標《工業(yè)網(wǎng)絡與組態(tài)技術》課程通過工業(yè)網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)通信為基礎，使學生熟悉人機界面選型以及人機界面與PC的連接，了解項目與畫面組態(tài)、畫面對象的組態(tài)等內(nèi)容。掌握大中型自動化系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡基本原理、設計方法、實施方法，具備借助產(chǎn)品說明書和相關技術手冊，查閱有關數(shù)據(jù)、工業(yè)控制網(wǎng)絡功能和使用方法的能力。養(yǎng)成嚴肅認真的工作習慣，一絲不茍的工作作風和良好的交流協(xié)作態(tài)度。形成良好的專業(yè)素養(yǎng)。表3課程教學目標與內(nèi)容序號畢業(yè)要求指標點知識目標技能目標素質(zhì)目標教學內(nèi)容12-4能進行上位機軟件的組態(tài)了解上位機軟件的組態(tài)能看懂普通英文技術文件和國際標準遵守國家標準要求，形成良好的專業(yè)素養(yǎng)上位機軟件的組態(tài)210-3能對電氣控制系統(tǒng)進行編程優(yōu)化及技術改造，對現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)的組裝及調(diào)試對電氣控制系統(tǒng)進行編程優(yōu)化及技術改造會對現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)的組裝及調(diào)試掌握基本的創(chuàng)新方法，具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)業(yè)素質(zhì)電氣控制系統(tǒng)編程優(yōu)化、組裝以及調(diào)試311-2熟悉所在行業(yè)的相關標準與技術規(guī)程，熟悉電氣設備、儀器儀表的參數(shù)標準掌握電氣設備、儀器儀表的參數(shù)標準熟練工業(yè)網(wǎng)絡與組態(tài)行業(yè)的相關標準與技術規(guī)程具備安全意識、質(zhì)量意識、具有團隊協(xié)作能力，能夠進行有效溝通工作過程出現(xiàn)的問題電氣設備、儀器儀表的參數(shù)標準表4課程教學安排序號項目（模塊）任務（單元）教學內(nèi)容重點、難點課程思政元素學時1項目一工業(yè)控制網(wǎng)絡概述任務1-1工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史1.1模擬儀表控制系統(tǒng)1.2直接數(shù)字控制1.3集散控制系統(tǒng)1.4現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)重點：直接數(shù)字控制。難點：現(xiàn)場總線控制。課堂上通過觀看《大國工匠》紀錄片，讓學生了解“工匠們”職業(yè)發(fā)展、事業(yè)成功的歷程，認識到平凡的工作崗位、日復一日的重復性工作同樣可以練就職業(yè)本領。2任務1-2現(xiàn)代控制網(wǎng)絡—工業(yè)以太網(wǎng)2.1工業(yè)以太網(wǎng)概述2.2工業(yè)以太網(wǎng)的技術特點2.3工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)勢重點：工業(yè)以太網(wǎng)技術特點。通過對世界形勢和當代中國國情的學習和掌控，可讓學生意想到創(chuàng)新的重要性2任務1-3現(xiàn)場總線3.1現(xiàn)場總線概述3.2現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的組成3.3幾種常見的現(xiàn)場總線重點：控制系統(tǒng)組成。難點：常見的現(xiàn)場總線的種類。給學生分析專業(yè)對人才的需求，讓學生加深對國情、社情、行業(yè)境況等的感知認識和了解，培養(yǎng)學生勇于拼搏、敢為人先、勇于超出的競爭意識。4任務1-4OSI與TCP/IP的參考模型4.1OSI參考模型簡介4.20S1參考模型的功能4.3TCP/IP體系結(jié)構(gòu)4.40S1參考模型與TCP/IP參考模型的比較重點：TCP/IP協(xié)議。難點：兩個模型的比較。加強職業(yè)規(guī)范和職業(yè)態(tài)度，做到愛崗敬業(yè)22項目二數(shù)據(jù)通信基礎任務2-1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成1.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本組成1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本概念重點：系統(tǒng)的基本組成。加強職業(yè)規(guī)范和職業(yè)態(tài)度，做到愛崗敬業(yè)2任務2-2數(shù)據(jù)傳輸技術2.1單工、半雙工、全雙工通信方式2.2數(shù)據(jù)傳輸方式2.3數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標2.4常見的數(shù)據(jù)編碼方法2.5數(shù)據(jù)同步方式重點：數(shù)據(jù)傳輸方式難點：數(shù)據(jù)的同步方式加強職業(yè)道德和愛國主義教育4任務2-3傳輸差錯及其檢測方法3.1奇偶校驗碼3.2校驗和3.3循環(huán)冗余校驗碼難點：循環(huán)冗余校驗碼的方式加強學習能力，進行安全教育2任務2-4常用傳輸介質(zhì)4.1雙絞線4.2同軸電纜4.3光纖4.4無線介質(zhì)重點：幾種傳輸介質(zhì)的區(qū)別難點：雙絞線的類別特點加強職業(yè)教育，培養(yǎng)工匠精神2任務2-5網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)5.1星形拓撲5.2總線型拓撲5.3環(huán)形拓撲5.4樹形拓撲重點：幾種拓撲結(jié)構(gòu)的組成難點：幾種拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點加強自主學習，團隊合作能力2任務2-6網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)訪問控制方式6.1時分復用6.2載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測6.3令牌訪問控制方式6.4輪詢重點：令牌訪問控制方式難點：時分復用方式加強職業(yè)規(guī)范和職業(yè)態(tài)度，做到愛崗敬業(yè)23項目三人機界面的選型及人機界面與PC的連接任務3-1SIMATIC人機界面簡介1.1人機界面的基本概念1.2人機界面所承擔的任務1.3組態(tài)軟件重點：人機界面的前身難點：組態(tài)軟件的通信組建課程學習團隊，模擬企業(yè)班組將班級學生分成若干學習小組，小組內(nèi)成員相互幫助、共同促進，小組間又形成競爭關系，以此培養(yǎng)學生職業(yè)發(fā)展中的團隊協(xié)作意識和榮辱與共精神。4任務3-2SIMATIC人機界面的分類2.1文本顯示器2.2操作員面板2.3觸摸屏重點：操作員面板的使用2任務3-3人機界面的工作原理3.1對監(jiān)控畫面進行組態(tài)3.2人機界面的通信功能3.3編譯和下載項目文件3.4運行階段重點：人機界面的通信難點：編譯和下載項目文件6任務3-4SIMATIC操作面板的主要類型和維護4.1操作面板的主要類型4.2人機界面的維護重點：移動面板的使用難點：通用面板的使用2任務3-5人機界面的應用5.1帶多臺人機界面設備的PLC5.2具有集中功能的人機界面系統(tǒng)5.3支持移動單元重點：PLC人機界面的使用44項目四WinCCflexible快速入門任務4-1認識組態(tài)軟件WinCCflexible1.1WinCCflexible的特點1.2ProTool與WinCCflexible1.3WinCCflexible與WinCC重點：WinCCflexible的特點難點：WinCCflexible與WinCC的區(qū)別習近平總書記指出“創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發(fā)達的不竭動力，也是中華民族最深沉的民族稟賦”。培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新靈感，從而切實提升大學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，在工業(yè)控制網(wǎng)絡與組態(tài)實訓中，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，提高學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。2任務4-2WinCCflexible的組件2.1WinCCflexible工程系統(tǒng)2.2WinCCflexible運行系統(tǒng)重點：WinCCflexible工程系統(tǒng)可以使用的組態(tài)面板難點：WinCCflexible的運行系統(tǒng)4任務4-3WinCCflexible的安裝和啟動3.1WinCCflexible的安裝和啟動重點：WinCCflexible的安裝和啟動過程2任務4-4WinCCflexible用戶界面入門4.1WinCCflexible用戶界面概述4.2WinCCflexible用戶界面的操作重點：WinCCflexible用戶界面主要包括的內(nèi)容45項目五項目與畫面的組態(tài)任務5-1創(chuàng)建項目1.1新建一個項目1.2創(chuàng)建多用戶項目1.3利用項目向?qū)?chuàng)建項目重點：項目創(chuàng)建向?qū)Р襟E難點：組態(tài)畫面的模板給學生播放焊工勞模的事跡，“做了一輩子焊接工作，每一條焊縫連起來就是我的人生路”，每一個網(wǎng)絡機器也都有自己的生命，找準病因?qū)ΠY治療就是我們每個工匠人的職責，追求極致是工匠人的畢生追求，也是最樸實的職業(yè)操守，教師應突出培養(yǎng)學生踏實嚴謹、耐心專注、吃苦耐勞、追求卓越、精益求精的工匠精神和優(yōu)秀品質(zhì)。2任務5-2畫面的創(chuàng)建2.1新建畫面2.2畫面瀏覽功能的組態(tài)2.3永久性窗口的組態(tài)重點：新建畫面的步驟2任務5-3變量的組態(tài)與生成3.1變量的分類3.2變量的組態(tài)3.3變量的生成重點：變量的生成2任務5-4函數(shù)列表的使用和常用函數(shù)簡介4.1函數(shù)列表的使用4.2常用函數(shù)簡介重點：常用函數(shù)的使用2任務5-5連接的建立5.1連接的建立重點：連接參數(shù)的組態(tài)界面26項目六畫面對象的組態(tài)任務6-1IO域的組態(tài)、按鈕的組態(tài)、開關的組態(tài)1.1IO域的分類1.2IO域的組態(tài)1.3按鈕的“常規(guī)”組態(tài)1.4按鈕的動畫組態(tài)1.5開關的生成與開關的常規(guī)組態(tài)1.6開關的事件組態(tài)重點：開關的生成與開關的常規(guī)組態(tài)難點：開關的事件組態(tài)在2020年新冠疫情全球大爆發(fā)的背景下，強調(diào)團結(jié)合作尤其有著特殊的意義。習近平總書記針對新冠疫情多次發(fā)表講話，并發(fā)表重要文章《團結(jié)合作是國際社會戰(zhàn)勝疫情最有力武器》。文章強調(diào)，人類是一個命運共同體。戰(zhàn)勝關乎各國人民安危的疫病，團結(jié)合作是最有力的武器。當前，新冠肺炎疫情正在全球蔓延，給人民生命安全和身體健康帶來巨大威脅，給全球公共衛(wèi)生安全帶來巨大挑戰(zhàn)。國際社會最需要的是堅定信心、齊心協(xié)力、團結(jié)應對，全面加強國際合作，攜手贏得這場人類同重大傳染性疾病的斗爭。只要我們同舟共濟、守望相助，就一定能夠徹底戰(zhàn)勝疫情，迎來人類發(fā)展更加美好的明天!并且將這種團結(jié)拼搏的精神用在我們的項目中。2任務6-2矢量對象的生成與組態(tài)2.1矢量對象的概念、生成與組態(tài)重點：運料小車的組態(tài)2任務6-3間接尋址與符號IO域的組態(tài)3.1雙狀態(tài)符號IO域3.2多狀態(tài)符號IO域3.3生成文本列表3.4組態(tài)畫面并模擬運行重點:多狀態(tài)符號IO域模擬運行效果2任務6-4圖形列表與圖形IO域的組態(tài)4.1圖形列表和圖形IO域的組態(tài)方法4.2多狀態(tài)圖形IO域重點：多狀態(tài)IO域的顯示2任務6-5面板的生成與組態(tài)5.1面板的概念5.2面板的生成與組態(tài)方法重點：面板設計器27項目七用戶管理與報警的組態(tài)任務7-1用戶管理1.1用戶管理的基本概念1.2用戶管理的結(jié)構(gòu)1.3創(chuàng)建用戶組1.4添加用戶組及其權限1.5創(chuàng)建用戶重點：運行時的安全設置難點：運行系統(tǒng)中的用戶管理通過雷神山、火神山短短十幾天的建設堪稱史上的奇跡，讓學生體會“有效性”和“可靠性”在工作中的重要性?；鹕裆降慕ǔ?，需要偉大的愛國主義和奉獻精神；培養(yǎng)學生愛崗敬業(yè)的工作作風。引導學生了解到應該怎樣學專業(yè)知識、抱著怎樣一種正確的態(tài)度去認識自己的專業(yè)。也幫助他們樹立起一種信心和理想，運用所學知識服務于國家和民族的發(fā)展。2任務7-2報警的基本概念2.1報警的分類2.2報警的狀態(tài)與確認重點：自定義報警的變量的分類2任務7-3組態(tài)報警3.1離散量報警的組態(tài)3.2模擬量報警的組態(tài)3.3報警設置的組態(tài)3.4自定義報警類別的組態(tài)重點：模擬量報警的組態(tài)步驟4任務7-4報警顯示的組態(tài)4.1報警視圖的生成與組態(tài)4.2報警窗口的顯示組態(tài)4.3報警指示器的組態(tài)重點：報警窗口、報警指示器組態(tài)方式28工業(yè)網(wǎng)絡與組態(tài)技術新知識、新技術、新工藝、新規(guī)范新一代信息技術與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合新應用基于人工智能技術的機器視覺檢測基于AR技術的遠程輔助系統(tǒng)走進海爾青島特種冰箱智能工廠，一條接入互聯(lián)網(wǎng)的自動生產(chǎn)線正有序運行，一旁的顯示屏上，數(shù)據(jù)實時跳動，不斷刷新。再湊近細瞧，似乎沒那么簡單——一只靈巧的機械臂上信號燈閃爍，宛若長了一只“眼睛”，對著面前冰箱上的質(zhì)量檢測點一掃，產(chǎn)品的缺陷情況便立馬顯示在電子屏上。這樣的場景源自一場工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與人工智能技術的“聯(lián)姻”。2四、課程考核課程考核采用過程考核和考試相結(jié)合?？己朔绞胶汀敖虒W做”一體化教學模式相適應，全面考核學生的學習態(tài)度、學習過程以及學生的工作能力等，以達到檢驗教學效果和促進教學的目的。每項考核內(nèi)容各有側(cè)重，既增進學生對專業(yè)理論知識的掌握，又要強調(diào)學生對知識的綜合應用能力的掌握，以凸顯課程教學培養(yǎng)目標。課程總成績（100%）=過程性考核成績（70%）+考試成績（30%）。過程性考核成績（70%）=出勤、課堂表現(xiàn)（20%）+作業(yè)（20%）+上機課內(nèi)實驗（實訓）任務（30%）。出勤、課堂表現(xiàn)成績=出勤成績+課堂表現(xiàn)成績，出勤成績=20×簽到次數(shù)/上課總次數(shù)，課堂表現(xiàn)優(yōu)秀+1、表現(xiàn)差-1，出勤、課堂表現(xiàn)成績不低于0分、不高于20分；作業(yè)成績=0.2×∑項目作業(yè)分數(shù)/項目數(shù)；上機課內(nèi)實驗（實訓）成績=0.3×∑項目實驗（實訓）分數(shù)/項目數(shù)。五、實施要求1.授課教師基本要求本課程任課教師應具備高等學校教師任職資格或企業(yè)高級工程師資格。專職教師應具備中級以上職稱，有企業(yè)鍛煉經(jīng)歷。熟悉電氣領域?qū)I(yè)知識和專業(yè)技能的“雙師型”教師。具有良好的師德修養(yǎng)，能教書育人，具有良好的工業(yè)網(wǎng)絡與組態(tài)理論知識和豐富的實踐經(jīng)驗及工學結(jié)合的能力，具有嚴謹?shù)膱D學精神和創(chuàng)新的教育理念。2.實踐教學條件要求為了保證理論與實踐操作密切結(jié)合，本課程需要能容納40人的理實一體化教室，包括計算機至少20臺，保證實訓裝置和配套設備兩人一套。具有滿足專業(yè)學生實習的校外實訓基地。（1）校內(nèi)實訓室表5工業(yè)網(wǎng)絡與組態(tài)技術理實一體化實訓室實訓室（中心）名稱工業(yè)網(wǎng)絡與組態(tài)技術理實一體化實訓室面積60m2序號核心設備數(shù)量備注1投影儀、計算機20（2）校外實習基地表6工業(yè)網(wǎng)絡與組態(tài)技術課程校外實習基地序號校外實訓基地名稱合作企業(yè)名稱校外實訓基地功能接納學生人數(shù)備注1陜西能源職業(yè)技術學院天津安捷物聯(lián)科技股份有限公司校外實習基地天津安捷物聯(lián)科技股份有限公司認識實習、畢業(yè)實習、頂崗實習40緊密合作型2陜西能源職業(yè)技術學院華羿微電子股份有限公司校外實習基地華羿微電子股份有限公司認識實習、畢業(yè)實習、頂崗實習100一般合作型3陜西能源職業(yè)技術學院西安西拓電氣股份有限公司校外實習基地西安西拓電氣股份有限公司認識實習、畢業(yè)實習、頂崗實習20一般合作型4陜西能源職業(yè)技術學院陳家山煤礦校外實習基地銅川礦務局陳家山煤礦認識實習、畢業(yè)實習、頂崗實習100緊密合作型5陜西能源職業(yè)技術學院陜西潤中清潔能源有限公司校外實習基地陜西潤中清潔能源有限公司認識實習、畢業(yè)實習、頂崗實習80緊密合作型3.教學方法與策略（1）教學方法：運用“教、學、做”為一體的教學模式，理論學習和實踐學習相結(jié)合，強化學生的應用能力；采用“情景教學法”將課堂教學與三維模型、電子掛圖、板書講解相結(jié)合，增強學生的三維空間想象能力和感性認識，實現(xiàn)由“直觀到抽象”，“抽象到直觀”的思維轉(zhuǎn)換，加強實踐訓練環(huán)節(jié)。教學組織形式應多樣化，充分利用現(xiàn)代化的教學手段，激發(fā)學生學習興趣，提高教、學效果。（2）教學策略：課程教學模式按照“情境教學、案例驅(qū)動、教、學、做一體化”的教學模式，推行“理實一體化”的案例課程教學，本課程以工業(yè)網(wǎng)絡與組態(tài)為案例、以典型任務為驅(qū)動采用理論與實踐相接合的方法，進行教學內(nèi)容的組織。在教案設計、課件制作、教材及教輔材料的編寫以及課堂教學過程中努力貫徹啟發(fā)式教學原則，充分發(fā)揮學生在學習中的主體作用。并根據(jù)教學內(nèi)容靈活應用下列教學策略：1）用“情境教學法”引入制圖概念在教學過程中，教學內(nèi)容通過不同的網(wǎng)絡、組態(tài)，以增加學生的學習興趣和學習動力，為學生利用所學知識解決實際問題奠定基礎。2）用“問題驅(qū)動法”展開教學內(nèi)容在教學過程中，用問題驅(qū)動法逐步展開教學內(nèi)容，問題一環(huán)扣一環(huán)，便于啟發(fā)式教學方式的實現(xiàn)，把學生吸引到教學內(nèi)容中去，充分調(diào)動學生聽課的積極性，提高課堂教學效率。3）用“討論法”展開習題課的教學在習題課的教學過程中，提出問題，并引導大家討論問題，不但可以達到釋難解疑的目的，而且還能培養(yǎng)學生的表達能力，激發(fā)學生的學習熱情。4）通過“專題作業(yè)”引導學生進行自主性學習結(jié)合情境教學內(nèi)容的總結(jié)與綜合練習，布置有一定難度的“大作業(yè)”，通過“大作業(yè)”引導學生進行探究性學習與自主