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《现场总线技术及应用》课程教学大纲

课程编号:0806633201

课程名称：现场总线技术及应用

英文名称：FieldbusTechnologyandApplication

课程类型:专业课

总学时：32讲课学时：32实验学时：0

学分：2

适用对象:自动化（系统集成）本科生

先修课程：自动控制原理，电气控制与PLC，运动控制系统

一、课程目标

现场总线技术是信息技术、网络技术在工业控制领域的应用和发展，实现了控制系统各节点的数字互联，节省大量安装和维护费用，并在控制理论和控制工程等方面都带来深刻变革。现场总线技术及应用，是自动化(系统集成)专业的一门专业选修课。

本课程的教学目标是：

知识目标

掌握计算机通信网络的基本知识，理解工业控制网络的基本特点；

了解现场总线的常见结构、基本特点及其优、劣势；

理解IEC61131-3的基本编程方法及其在现场总线系统中的基本应用；

掌握CAN、PROFIBUSDP、MODBUS等几种常见现场总线的技术特点，及相关软、硬件的基本配置和使用方法；

理解工业以太网的基本要求和特色技术。掌握PROFINET、ETHERCAT等几种典型工业以太网的基本技术特点，及相关软、硬件的基本配置和使用方法。

能力目标

能够根据实际需要对现场总线进行选型；

能够设计简单的现场总线控制系统；

针对工业通信技术更新换代迅速的实际情况，掌握现场总线和工业以太网的基本学习方法。

二、教学内容

【教学内容中，加符号“?”为重点，加“?”为难点，既是重点又是难点加“?”。】

1、现场总线技术概述

（支撑课程目标1（2））

教学要求：

了解现场总线系统的概念、发展历史及现状

了解现场总线的基本结构特点、技术特点和优、劣势

教学内容：

控制系统的发展历程（DCS、PLC、SCADA、FCS等）

?现场总线系统的结构特点、技术特点及优、劣势

现场总线在企业网络中的地位和作用

?现场总线技术的标准化和主流的现场总线标准

2、数据通信基础

（支撑课程目标1（1））

教学要求：

了解数据通信系统的基本组成和基本性能指标

理解常用的数据编码方式

了解常见的数据传输方式和传输模式

理解常用的差错检测和纠错方法

教学内容：

数据通信的基本术语、性能指标

?数字量和模拟量的常见的编码方式

信号传输方式、模式及通信线路工作方式

?常见差错检测及校正方法

3、控制网络基础

（支撑课程目标1（1））

教学要求：

理解控制网络的特点

了解常见网络拓扑、传输介质和访问控制方式

理解网络互联的概念、开放系统互连参考模型

了解常用网络互联设备的基本作用和基本用法

教学内容：

?控制网络区别于一般计算机网络的特点

常见的网络拓扑结构、传输介质

?网络传输介质的访问控制方式

?网络互联参考模型和网络互联设备

4、CAN总线与基于CAN总线的控制网络

（支撑课程目标1（4））

教学要求：

理解CAN总线网络的基本组成、报文帧类型和结构

了解常用的CAN通信控制器

理解CANOpen协议的主要内容

能够组建简单的CAN/CANOpen控制网络

教学内容：

?CAN总线的信号电平、电气连接和通信参考模型

?报文帧的类型和结构

常见的通信控制器

?CANOpen协议及其应用

5、标准工业控制编程语言IEC61131-3

（支撑课程目标1（3））

教学要求：

掌握IEC61131的基本语法和标准功能及功能块

掌握梯形图、ST、SFC等编程语言的基本用法

能够根据系统需要选择合适的编程语言，实现控制功能

教学内容：

IEC61131产生的背景及发展历程

?编程基础

?标准函数及功能块

?编程语言及举例

6、PROFIBUS总线

（支撑课程目标1（4））

教学要求：

了解PROFIBUS总线网络的基本特点（类型、集成工具和传输技术等）

理解PROFIBUSDP协议的主要内容和应用行规

能够组建简单的PROFIBUSDP控制网络

教学内容：

?PROFIBUS基础（设备类型、配置、设备寻址、传输技术等）

?PROBIBUSDP通信协议、安装、应用行规等

PROFIBUSDP报文简介

7、MODBUS通信

（支撑课程目标1（4））

教学要求：

了解MODBUS总线网络的基本特点（类型和传输技术等）

理解MODBUS协议的主要内容

能够组建基于串行链路的简单的MODBUS控制网络

教学内容：

?MODBUS基础（设备类型、配置、设备寻址、传输技术等）

?MODBUS报文简介

?MODBUS通信协议、安装等

8、工业以太网和PROFINET

（支撑课程目标1（5））

教学要求：

理解工业以太网和实时以太网区别于普通以太网的特点及特色技术

了解TCP/IP基本协议

理解PROFINET的通信协议模型，掌握基本的安装、