現場總線控制系統(tǒng)課程教學大綱

現場總線控制系統(tǒng)課程教學大綱一、課程基本信息課程編號：201404131課程中文名稱：現場總線控制系統(tǒng)課程英文名稱：FieldBusControlSystem課程性質：專業(yè)選修課程開課專業(yè)：自動化、測控技術與儀器、電氣工程及自動化、探測制導與控制技術開課學期：7總學時：32（其中理論24學時，實驗8學時）總學分：2二、課程目標本課程綜合了電子、儀器儀表、計算機技術和網絡技術的發(fā)展成果，主要介紹現場總線的發(fā)展和應用概況、現場總線控制網絡的通信基礎、支持現場總線控制網絡的核心技術以及控制網絡的開發(fā)過程等。通過本課程的學習，學生能了解當今世界自控技術的熱點，掌握現場總線這種可構成全分布式控制系統(tǒng)的技術。本課程要求學生從理論上掌握現場總線控制網絡的通信基礎和實施過程、現場總線控制網絡的核心技術、網絡協(xié)議和控制網絡結構、應用層軟件設計方法、現場總線儀表設計、開發(fā)工具、控制網絡的軟硬件配置和開發(fā)等。三、教學基本要求本課程要求學生從理論上掌握現場總線控制網絡的通信基礎和實施過程、現場總線控制網絡的核心技術、網絡協(xié)議和控制網絡結構、應用層軟件設計方法、現場總線儀表設計、開發(fā)工具、控制網絡的軟硬件配置和開發(fā)等。要求學生掌握現場總線控制網絡基礎知識的同時，重點培養(yǎng)學生的實際應用能力。具體要求如下：1、掌握工業(yè)網絡通信基礎知識、物理結構，開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型等內容。2、熟悉現場總線的發(fā)展和應用概況，掌握現場總線控制網絡的通信基礎，對現場總線控制系統(tǒng)的基本概念有明確的認識；3、了解現場總線產生背景、定義、特點，以及目前幾種熱門的現場總線。重點了解目前在控制系統(tǒng)中應用較多的PROFIBUS，包括PROFIBUS的家族成員、協(xié)議結構、行規(guī)和應用。4、熟練掌握PROFIBUS-DP的傳輸技術、設備類型（1類DP主站、2類主站和DP從站）及其基本特點；熟練掌握PROFIBUS-DP的三類站間通信方式（1類主站和從站、2類主站和從站、1類主站和2類主站）；熟練掌握DP報文格式。5、重點掌握DP-V0的改變從站地址、診斷請求、從站參數設置、從站組態(tài)、診斷請求和數據交換等6類報文，熟練掌握它們的結構及含義。6、熟練掌握PA的技術特點，掌握PA的四層協(xié)議結構。熟練掌握PA的線型、樹型和混合型三種系統(tǒng)結構形式；熟練掌握PA設備行規(guī)，包括通用要求和設備數據單。7、熟練掌握DP-V1的改變從站地址、診斷請求、從站參數設置、從站組態(tài)、診斷請求和數據交換等6類報文；重點掌握參數設置和組態(tài)報文。8、了解CAN總線控制系統(tǒng)的應用領域和技術特點；掌握CAN總線控制系統(tǒng)的網絡結構和通信協(xié)議。9、煙廠制絲線現場總線集成控制系統(tǒng)應用實例：熟練掌握現場總線控制系統(tǒng)的設計過程；掌握主站、從站的選?。徽莆誔ROFIBUS-DP和PA的連接；掌握編寫DP和PA的報文方法。10、要求學生掌握現場總線控制網絡基礎知識的同時，重點培養(yǎng)學生的實際應用能力。四、教學內容與學時分配1.工業(yè)網絡與通信基礎知識（4學時）1.1緒論（1學時）：課程開篇介紹工業(yè)自動化技術及控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程，現場總線在工業(yè)網絡中的作用。在課程學習之初，讓學生深刻體會到現場總線在當今控制系統(tǒng)中的作用。1.2基礎知識（3學時）：掌握工業(yè)網絡通信基礎知識、物理結構，開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型等內容。2.現場總線技術及PROFIBUS（2學時）2.1現場總線概述（1學時）：了解現場總線產生背景、定義、特點，介紹目前幾種熱門的現場總線。2.2PROFIBUS概述（1學時）：重點了解目前在控制系統(tǒng)中應用較多的PROFIBUS，包括PROFIBUS的家族成員、協(xié)議結構、行規(guī)和應用。3.PROFIBUS-DP及DP-V0（8學時）3.1PROFIBUS-DP概念及功能（2學時）：熟練掌握PROFIBUS-DP的傳輸技術、設備類型（1類DP主站、2類主站和DP從站）及其基本特點。3.2DP的通信過程及報文格式（2學時）：熟練掌握PROFIBUS-DP的三類站間通信方式（1類主站和從站、2類主站和從站、1類主站和2類主站）；熟練掌握DP報文格式。3.3DP-V0報文詳解（4學時）：重點掌握DP-V0的改變從站地址、診斷請求、從站參數設置、從站組態(tài)、診斷請求和數據交換等6類報文，熟練掌握它們的結構及含義。4.PROFIBUS-PA及DP-V1（6學時）4.1PROFIBUS-PA概念及功能（1學時）：熟練掌握PA的技術特點，掌握PA的四層協(xié)議結構（物理層、數據鏈路層、應用層和行規(guī)）。4.2PA的系統(tǒng)結構和行規(guī)（1學時）：熟練掌握PA的線型、樹型和混合型三種系統(tǒng)結構形式；熟練掌握PA設備行規(guī)，包括通用要求和設備數據單。4.3DP-V1報文詳解（4學時）：熟練掌握DP-V1的改變從站地址、診斷請求、從站參數設置、從站組態(tài)、診斷請求和數據交換等6類報文；重點掌握參數設置和組態(tài)報文。5.PROFIBUS應用綜合舉例（2學時）煙廠制絲線現場總線集成控制系統(tǒng)應用實例：熟練掌握現場總線控制系統(tǒng)的設計過程；掌握主站、從站的選??；掌握PROFIBUS-DP和PA的連接；掌握編寫DP和PA的報文方法。6.CAN總線控制系統(tǒng)（2學時）了解CAN總線控制系統(tǒng)的應用領域和技術特點；掌握CAN總線控制系統(tǒng)的網絡結構和通信協(xié)議。7.實驗（8學時）實驗一：基于PROFIBUS-DP的主從站數據傳輸及控制實驗（4學時）實驗二：基于PROFIBUS-DP的綜合邏輯控制實驗（4學時）五、教學方法及手段1、以課堂教學形式達成課程目標分析重點難點，精選內容，組織教案；結合多媒體等現代教學手段，對特殊抽象或微觀內容，利用動畫提高教學效果；將科研最新成果和現場總線技術發(fā)展趨勢引入教學中，保持教學內容的新穎性；在第二章第一節(jié)（現場總線概述）和第五章（PROFIBUS應用綜合舉例）分別進行研討式教學，通過課堂討論，啟發(fā)學生對現場總線技術的興趣；課后提出問題，利于同學深入思考；最終以試卷形式進行考核。2、以實踐性教學形式達成課程目標本課程安排2次共8學時實驗，采用分組形式完成。3、以多環(huán)節(jié)訓練相結合形式達成課程目標通過隨堂提問，鞏固學習成果，提高學習效力。六、實驗（或）上機內容實驗一：基于PROFIBUS-DP的主從站數據傳輸及控制實驗（4學時）——通過對工業(yè)控制器的組態(tài)，配置主站和從站并進行參數設置，實現基于PROFIBUS-DP的主從站數據傳輸，并編程實現主從站之間的相互控制。實驗二：基于PROFIBUS-DP的綜合邏輯控制實驗（4學時）——基于PROFIBUS-DP設計并實現組合邏輯的控制方式和控制任務。七、前續(xù)課程、后續(xù)課程前續(xù)課程：自控原理、自動元件、計算機網絡后續(xù)課程：畢業(yè)設計八、參考教材及學習資源[1]王永華，A.Verwer.現場總線技術及應用教程（第二版）.北京：機械工業(yè)出版社，2012.[2]孫鶴旭，梁濤等.Profibus現場總線控制系統(tǒng)的設計與開發(fā)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2007.[3]李正軍.現場總線及其應用技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.九、考核方式閉卷考試卷面成績，占總成績的80%，實驗成績20%。教學基本要求項考核形式占總成績的比例1.掌握工業(yè)網絡通信基礎知識、物理結構，開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型等內容。2.熟悉現場總線的發(fā)展和應用概況，掌握現場總線控制網絡的通信基礎，對現場總線控制系統(tǒng)的基本概念有明確的認識；3.了解現場總線產生背景、定義、特點，以及目前幾種熱門的現場總線。重點了解目前在控制系統(tǒng)中應用較多的PROFIBUS，包括PROFIBUS的家族成員、協(xié)議結構、行規(guī)和應用。4.熟練掌握PROFIBUS-DP的傳輸技術、設備類型（1類DP主站、2類主站和DP從站）及其基本特點；熟練掌握PROFIBUS-DP的三類站間通信方式（1類主站和從站、2類主站和從站、1類主站和2類主站）；熟練掌握DP報文格式。5.重點掌握DP-V0的改變從站地址、診斷請求、從站參數設置、從站組態(tài)、診斷請求和數據交換等6類報文，熟練掌握它們的結構及含義。6.熟練掌握PA的技術特點，掌握PA的四層協(xié)議結構。熟練掌握PA的線型、樹型和混合型三種系統(tǒng)結構形式；熟練掌握PA設備行規(guī)，包括通用要求和設備數據單。7.熟練掌握DP-V1的改變從站地址、診斷請求、從站參數設置、從站組態(tài)、診斷請求和數據交換等6類報文；重點掌握參數