《工业控制系统与工业网络》课程教学大纲.doc

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《工业控制系统与工业网络》课程教学大纲

课程编号：

课程类型：

专业基础课程

课程名称：

工业网络技术与应用

学时学分：

68学时，4学分（其中：理论36学时，实践32学时）

适用专业：

自主学习：

16学时

开课单位：

开课学期：

一、课程定位

《工业网络技术与应用》是信息安全专业的学科专业基础课程，其目的是培养现代制造业中从事工业信息安全技术人员的核心职业能力，通过对本课程的学习，培养学生理解工业网络中数据交换的基本原理，掌握工业网络中工业交换机配置与管理、工业路由器配置与管理、VLAN虚拟专用网技术、工业网络冗余技术、工业网络路由技术、NAT地址转换技术。

本课程以工业网络设备为核心，融合S7-1200系列PLC、HMI等工业设备，通过工业以太网络连接，并结合PLC编程技术实现工业设备间的通信，实现实际工程项目的联网控制，为后面的工业信息安全课程、毕业设计和顶岗实践打下专业基础，同时在团队合作、小组讨论、虚拟实践等学习方法运用的过程中，培养学生的社会能力和方法能力。

本课程属于理实一体化课程，课程在第3学期开设，是该专业的专业基础课程，学习本课程前应学习过《电气控制技术》、《计算机网络与协议基础》、《可编程控制器应用》，通过本课程学习，可以为该专业学生进行专业顶岗实习打下良好的基础，为学生将来就业和职业生涯发展提供知识和技能储备。

二、课程目标

《工业网络技术与应用》课程主要培养学生具工业网络设备管理与配置能力、工业控制设备通讯程序编写能力、工业网络设计、搭建、调试、维护工作中的基本职业能力，学生们通过本课程学习后，应具有的以下职业能力：

1. 知识目标

（1）了解计算机网络和工业网络的基础知识；

（2）理解工业网络的发展历程、分类和网络体系结构；

（3）了解工业网络中的常见设备；

（4）掌握工业管理型二层交换机和三层的基本用法；

（5）熟练掌握VLAN虚拟专用网技术基本原理及在交换机中的应用；

（6）熟练掌握路由技术基本原理及在交换机中的应用；

（7）熟练掌握冗余技术基本原理及在交换机中的应用；

（8）熟练掌握NAT地址转换技术基本原理及在交换机中的应用

2. 能力目标

（1）具备需求分析的能力；

（2）具备根据需求进行工业网络整体设计的能力；

（3）具备工业网络实施能力；

（4）具备根据工业网络通讯需求，对控制系统硬件组态、梯形图编程的能力；

（5）具备采用相关工具进行工业网络调试的能力；

（6）具备故障诊断分析的能力。

3. 思政目标

（1）培养文明操作、规范操作的意识和素质；

（2）培养耐心、细致和认真的工作精神；

（3）培养独立思考、遇见问题不退缩的素质；

（4）培养团队协作、团队精神；

（5）培养较强的工程实践意识、质量意识、市场和价值效益意识、节约资源和保护环境意识；

（6）培养遵纪守法、爱岗敬业、诚实守信的品格。

三、教学内容与要求

序号

教学内容

教学要求

建议学时

重点难点

教学方法和手段

1

第1章绪论

1、了解现场总线及工业控制系统的产生、现状和发展情况

2、理解现代工业网络的层次结构

3、了解工业以太网络的发展

4、理解主流工业以太网技术

5、掌握PROFINET工业以太网协议结构

4

重点：

1、理解工业控制系统的发展与现场总线、工业网络之间的关系

难点：

1、掌握PROFINET工业以太网协议结构

教学方法：

1.启发式教学

2.情境教学法

教学手段：

1.讲解

2

第2章工业网络设备基础

1、了解各种工业网络设备及终端设备包括：可编程控制器、HMI人机界面、工业交换机、工业路由器、工业防火墙

2、掌握网络地址原理及配置方法

3、熟练掌握工业以太网电缆接口制作

4、熟练掌握西门子S7-1200PLC、西门子触摸屏TP700、西门子SCALANCEXB208交换机IP地址配置方法

5、熟练掌握S7-1200PLC与交换机复位方法

8

重点：

1、掌握工业网络IP地址、MAC地址、子网掩码、基本概念及子网划分方法

难点：

1、掌握子网划分及IP地址规划

2、熟练掌握工业设备地址配置和还原方法

教学方法：

1.启发式教学

2.情境教学法

教学手段：

1.讲解

2.教师演示

3.学生实践

3

第3章VLAN虚拟专用网技术

1、理解VLAN虚拟专用网原理

2、掌握VLAN协议格式

3、熟练掌握单交换机VLAN配置

4、熟练掌握跨交换机VLAN配置

5、熟练掌握西门子私有VLAN技术

8

重点：

1、理解VLAN虚拟专用网原理

难点：

1、利用原理配置各种VLAN网络

教学方法：

1.启发式教学

2.情境教学法

教学手段：

1.讲解

2.教师演示

3.学生实践

4

第4章网络冗余技术

1、理解STP生成树与RSTP快速生成树基本原理

2、熟练掌握