工业控制网络教学大纲.doc
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《工业控制网络》教学大纲
课程名称：
工业控制网络课程代码：
建议课时数：
40
学分:
2.5
适用专业：
电气工程及其自动化专业制定人：
一、课程性质与任务
课程性质：
《工业控制网络》课程是电气自动化专业选修课程。
本大纲根据电气自动化专业专业2015年教学计划的要求制订，可作为高中后大专学生的教学参考。
课程的任务：
本课程以现场总线基本技术及其节点设计为主要内容，目的是使学生掌握现场总线通信与网络基本知识，学会阅读并理解现场总线协议/规范，能够设计一般设备的现场总线通信接口，掌握典型现场总线系统的基本应用技术，并为学生进行现场总线系统设计和现场总线分析奠定一定的基础。
二、课程教学目标
1、知识目标
（1）通过课程学习要求学生在西门子S700平台学会使用工业以太网络协议完成设备间数据传输。
（2）对RS232/485串行总线协议、工业以太网ethernet、控制器局域网CAN等常用工业协议有系统概念认识。
（3）初步掌握使用工业组态软件工具完成SCADA数据采集监控系统上位机监控界面设计。
2、能力目标
（1）使学生具备在PLC、单片机平台掌握2-3种不同工业控制网络协议在自动化设备控制中的应用。
（2）掌握在工业现场网络通讯故障检测与判断的方法，使用特定仪器对网络性能进行测试。
三、教学内容及基本要求
本课程的主要内容包括计算机网络与现场总线的基础知识、国际标准现场总线及其它主流现场总线协议/规范、现场总线节点设计以及现场总线系统应用技术基础。
第一章绪论
现场总线的发展历程、概念、组成、技术特点与优点，标准及应用领域。
第二章数据通信与计算机网络基础
数据编码方式、信号传输方式、通信方式等数据通信基础知识；网络拓扑结构、传输介质、硬件组成与介质访问控制方式等计算机网络基础知识；协议分层、接口和服务、服务原语等计算机网络基本理论；OSI参考模型和TCP/IP参考模型及其优缺点，OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较。
第三章控制器局域网——CAN
CAN总线的产生及其发展历程，CAN总线的技术特点，CAN节点的分层结构，CAN的一些基本概念，报文传送及其帧类型，错误类型及其界定，位定时要求，CAN总线基本技术阐释与分析，CAN控制器及接口芯片：
SJA1000、82C250，CAN节点设计，CAN系统应用实例。
第四章DeviceNet
DeviceNet简介，DeviceNet的连接（CAN标识符区的DeviceNet使用、连接建立概述、预定义主/从连接组、客户机和服务器的连接终点），DeviceNet信息协议（显式信息、输入/输出信息、分段/重组、重复MACID检测协议），DeviceNet通信对象类，网络访问状态机制，预定义主/从连接组，构建DeviceNet网络的步骤及所需的硬件和软件，DeviceNet节点设计、DeviceNet系统应用实例。
第五章ControlNet
概述，主要技术特点，物理层与媒体，数据链路层简介，ControlNet系统应用实例。
第六章以太网（EtherNet/IP）
概述，封装协议，显式与I/O信息到TCP/IP的映射，物理层，设备描述，对象库。
第七章FF现场总线
概述；物理层及其网络连接；数据链路层；现场总线访问子层；报文规范层；网络管理与系统管理；通信控制器FB3050；设备描述。
第八章Profibus
概述；Profibus通信协议；Profibus实现的可能性；Profibus控制器ASPC2；Profibus系统应用实例。
表1、工业控制网络课程实验
序号
实验项目名称
类型
课时
要求
人/组
实验一
RS232/485串行总线通信实验
验证
2
必做
2
实验二
控制器CAN总线通信实验
验证
2
必做
2
实验三
过程现场总线profibus实验
验证
2
必做
2
实验四
工业以太网控etheNET实验
验证
2
必做
2
实验五
组态软件网络监控界面设计
验证
2
必做
2
四、考试与考核方式
考虑到本课程实验的现场可操作性，建议本课程考核以课程设计的形式进行，课程设计成绩不低于总成绩50%。
课内实验计做平时成绩占比30%，考勤与日常作业完成情况占比20%。
五、课内实验内容与课时
课内实验按照大纲教学内容，学取比较典型的5个实验要求学生分组完成，实验过程全程考核。
见表1所示。
六、课程学习说明
本课程先修课程为电工电子技术、模拟电子技术、数字电子技术、PLC技术与实践，教学方法选择“项目式教学”或者“教学做一体化”。
基本实验平台推荐采用西门子或信捷PLC。
《工业控制网络》教学大纲由电气自动化教研室讨论确定，并由校外企业专家指导修订。
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