《現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)》課程教學(xué)大綱

《現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)》課程教課綱領(lǐng)課程代碼：060142004課程英文名稱：FieldControlSystem課程總學(xué)時(shí)：32授課：28實(shí)驗(yàn)：合用專業(yè)：自動(dòng)化綱領(lǐng)編寫（訂正）時(shí)間：2017.05

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上機(jī)：

0一、綱領(lǐng)使用說明（一）課程的地位及教課目的本課程是自動(dòng)化專業(yè)本科生的一門選修課，其基本任務(wù)和教課目的：使學(xué)生認(rèn)識(shí)現(xiàn)場總線的基本構(gòu)造與基本構(gòu)成，掌握現(xiàn)場總線的基本工作原理、基本剖析方法和基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)，培育學(xué)生剖析問題與解決問題的能力，培育學(xué)生必定的著手能力，為畢業(yè)后進(jìn)一步從事自動(dòng)化專業(yè)工作打下必需的基礎(chǔ)。（二）知識(shí)、能力及技術(shù)方面的基本要求經(jīng)過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)認(rèn)識(shí)現(xiàn)場總線的定義、現(xiàn)場總線的產(chǎn)生和發(fā)展的過程、現(xiàn)場總線的特色，認(rèn)識(shí)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)構(gòu)造；掌握數(shù)據(jù)通訊的理論基礎(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)錁?gòu)造和媒體接見技術(shù)；嫻熟掌握PROFIBUS協(xié)議構(gòu)造、通訊模型、傳輸技術(shù)和總線接見技術(shù)；認(rèn)識(shí)基金會(huì)現(xiàn)場總線（FF）通訊系統(tǒng)的構(gòu)成、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造、通訊模型、FF功能塊和FF組態(tài)的基本知識(shí)；認(rèn)識(shí)HART現(xiàn)場總線通訊協(xié)議、技術(shù)特色及應(yīng)用、開發(fā)方案等；了解CAN通訊協(xié)議（物理層、媒體接見控制子層、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)本課程以后，要修業(yè)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)打下必需的基礎(chǔ)。（三）實(shí)行說明從基本教育出發(fā)，站在培育人材的高度上，來對待本課程所應(yīng)擔(dān)當(dāng)?shù)呢?zé)任。在講解詳細(xì)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，只有這樣才能在綱領(lǐng)實(shí)行過程中駕輕就熟。應(yīng)從學(xué)生的現(xiàn)有水平出發(fā)，采納由淺入深、由實(shí)踐到理論、由問題指引、由整體到局部再到整體、理論與實(shí)質(zhì)親密聯(lián)合和充散發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性的教課方法，其實(shí)是反應(yīng)了任何領(lǐng)域初學(xué)者認(rèn)識(shí)新事物的一般規(guī)律。使用“教一學(xué)—做”相聯(lián)合的引探教課法，實(shí)現(xiàn)知識(shí)、理論和實(shí)踐內(nèi)容的一體化教課，以促使學(xué)生的創(chuàng)建能力的培育。在教課過程中穿插生產(chǎn)和科研成就和事例，將科研項(xiàng)目與教課相聯(lián)合。讓學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)驗(yàn)過程中碰到的問題和自己設(shè)計(jì)可行性方案，培育學(xué)生的科研修養(yǎng)和科研能力，提升學(xué)生的解決實(shí)質(zhì)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(dòng)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)聯(lián)合教課綱領(lǐng)內(nèi)容，合理部署適當(dāng)習(xí)題。習(xí)題的要點(diǎn)是PROFIBUS總線協(xié)議種類、

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余幾種現(xiàn)場總線的軟硬件設(shè)計(jì)等。經(jīng)過課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)。（六）課程查核方式

PROFIBUS總線組態(tài)和控制。在實(shí)驗(yàn)條件同意的狀況下，進(jìn)行適當(dāng)課外查核方式：考察?？荚嚪椒ǎ洪_卷。3.課程總成績：最后理論考試、平常查核（包含中期考試、作業(yè)、小測試、發(fā)問等）、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)查核成績的總和。（七）參照書目1.《現(xiàn)場總線技術(shù)》，劉澤祥編，機(jī)械工業(yè)第一版社，2005年8月；2.《工業(yè)數(shù)據(jù)通訊與控制網(wǎng)絡(luò)》，陽憲惠編，清華大學(xué)第一版社，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)第一版社，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)第一版社，2005年1月。二、中文綱要本課程是自動(dòng)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，環(huán)繞SIMATICS7系統(tǒng)進(jìn)行講解，并對其余幾種主要的現(xiàn)場總線技術(shù)作了詳盡介紹，使學(xué)生可以依據(jù)實(shí)質(zhì)需要對現(xiàn)場總線進(jìn)行選型和簡單設(shè)計(jì)鑒于現(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)以及有關(guān)課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等確立重要的基礎(chǔ)。三、課程學(xué)時(shí)分派表序號章節(jié)名稱學(xué)時(shí)授課實(shí)驗(yàn)上機(jī)1現(xiàn)場總線技術(shù)概括22001.1自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展及其系統(tǒng)構(gòu)造、現(xiàn)場總線控制系2統(tǒng)、FCS和DCS的差異、現(xiàn)場總線技術(shù)的現(xiàn)狀發(fā)展及其遠(yuǎn)景2網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)通訊基礎(chǔ)44002.1總線的基本觀點(diǎn)和操作、通訊系統(tǒng)簡介22.2網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造和傳輸介質(zhì)、通訊系統(tǒng)的協(xié)議模型23PROFIBUS總線技術(shù)86203.1PROFIBUS的通訊模型和協(xié)議種類、PROFIBUS的數(shù)據(jù)傳2輸和拓?fù)錁?gòu)造3.2PROFIBUS的總線存取控制體制、PROFIBUS-DP技術(shù)簡介23.3PROFIBUS-PA技術(shù)簡介、PROFIBUS-FMS技術(shù)簡介、2PROFIBUS的應(yīng)用FCS控制系統(tǒng)的構(gòu)成與認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)24SIMATICS7系統(tǒng)及其組態(tài)軟件66004.1SIMATICS7系統(tǒng)基礎(chǔ)、SIMATICS7系統(tǒng)設(shè)施24.2STEP7的功能和使用方法、用STEP7開發(fā)應(yīng)用軟件24.3SIMATICS7的系統(tǒng)功能調(diào)用、連續(xù)數(shù)據(jù)量的I/O存取命2令、PROFIBUS-DP的診療功能5監(jiān)控組態(tài)軟件的功能和使用64205.1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鑒于FCS的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及調(diào)試實(shí)驗(yàn)26基金會(huì)現(xiàn)場總線(FF)44006.1FF通訊模型26.2FF現(xiàn)場儀表的功能模塊27HART現(xiàn)場總線技術(shù)22007.1HART協(xié)議、技術(shù)特色及應(yīng)用、開發(fā)方案等2共計(jì)32284四、教課內(nèi)容及基本要求第1部分現(xiàn)場總線技術(shù)概括總學(xué)時(shí)(單位：學(xué)時(shí)):2授課:2詳細(xì)內(nèi)容：自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展及其系統(tǒng)構(gòu)造現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS和DCS的差異

實(shí)驗(yàn):0

上機(jī):0現(xiàn)場總線技術(shù)的現(xiàn)狀發(fā)展及其遠(yuǎn)景要點(diǎn)：難

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的構(gòu)成和特色及其發(fā)展點(diǎn)：FCS和DCS的差異第2部分網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)通訊基礎(chǔ)總學(xué)時(shí)(單位：學(xué)時(shí)):4詳細(xì)內(nèi)容：總線的基本觀點(diǎn)和操作通訊系統(tǒng)簡介網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造和傳輸介質(zhì)通訊系統(tǒng)的協(xié)議模型要點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造和傳輸介質(zhì)通訊系統(tǒng)的協(xié)議模型難點(diǎn)：通訊系統(tǒng)的協(xié)議模型習(xí)題：

授課:4

實(shí)驗(yàn):0

上機(jī):0ISO/OSI協(xié)議模型的七層構(gòu)造及主要功能第3部分PROFIBUS總線技術(shù)總學(xué)時(shí)(單位：學(xué)時(shí)):8詳細(xì)內(nèi)容：

授課:6

實(shí)驗(yàn):2

上機(jī):0PROFIBUS的通訊模型和協(xié)議種類PROFIBUS的數(shù)據(jù)傳輸和拓?fù)錁?gòu)造PROFIBUS的總線存取控制體制PROFIBUS-DP技術(shù)簡介PROFIBUS-PA技術(shù)簡介PROFIBUS-FMS技術(shù)簡介PROFIBUS的應(yīng)用要點(diǎn)：PROFIBUS的通訊模型和協(xié)議種類PROFIBUS的數(shù)據(jù)傳輸和拓?fù)錁?gòu)造PROFIBUS的總線存取控制體制難點(diǎn)：PROFIBUS的總線存取控制體制習(xí)題：PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS的特色和差異實(shí)驗(yàn)：FCS控制系統(tǒng)的構(gòu)成與認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）第4部分SIMATICS7系統(tǒng)及其組態(tài)軟件總學(xué)時(shí)(單位：學(xué)時(shí)詳細(xì)內(nèi)容：

):8授課:6實(shí)驗(yàn):2

上機(jī):0SIMATICS7SIMATICS7

系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)設(shè)施STEP7的功能和使用方法用STEP7開發(fā)應(yīng)用軟件SIMATICS7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的診療功能要點(diǎn)：用STEP7開發(fā)應(yīng)用軟件SIMATICS7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)：SIMATICS7的系統(tǒng)組態(tài)和功能調(diào)用習(xí)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授課:4實(shí)驗(yàn):4上機(jī):0詳細(xì)內(nèi)容：監(jiān)控組態(tài)軟件介紹監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)和編程要點(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：編制監(jiān)控程序?qū)嶒?yàn)：上位機(jī)通訊成立及界面組態(tài)（2學(xué)時(shí)）鑒于FCS的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及調(diào)試（2學(xué)時(shí)）第6部分基金會(huì)現(xiàn)場總線（FF）總學(xué)時(shí)(單位：學(xué)時(shí)):4授課:4實(shí)驗(yàn):0上機(jī):0詳細(xì)內(nèi)容：FF通訊模型現(xiàn)場儀表的功能模塊要點(diǎn)：通訊模型難點(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HART現(xiàn)場總線技術(shù)總學(xué)時(shí)(單位：學(xué)時(shí)):2詳細(xì)內(nèi)容：

授課:2

實(shí)驗(yàn):0

上機(jī):0HART協(xié)議、技術(shù)特色及應(yīng)