《现场总线控制技术》教学大纲编纂.doc

现场总线控制技术课程教学大纲课程名称:现场总线控制技术(Technology of Field Bus Control System )课程代号:02332150学时数:38(实验 6学时) 学分数:2适用专业:自动化电气工程及其自动化执笔人:徐晓光一本课程 的性质任务和作用本课程综合了电子仪器仪表计算机技术和网络技术 的最新发展成果,旨在介绍现场总线这一自控领域 的新技术,使学生了解工业自动化领域当今世界自控技术 的研究热点和发展方向本课程 的主要任务是使学生在了解工业自动化 的发展历程以及在现场总线技术中使用 的基础知识 的基础上,掌握目前在工业现场使用最多 的PROFIBUS-DPPROFIBUS-PA 的基本原理和具体应用,对工业以太网技术AS-i技术及与现场总线密切相关 的OPC技术和IEC61131-3编程语言等新技术也要有所认识通过本课程 的学习能独立承担和开展现场总线控制系统相关 的研究工作二本课程 的相关课程可编程序控制器可视化数据处理技术计算机控制技术,机电传动与控制,单片机原理与应用,自动控制原理等课程三本课程 的基本内容及要求(二)基本内容第1章 概述1.1 现场总线 的基本概念1.2 现场总线 的特点1.3 现场总线 的现状1.4 现场总线 的未来第2章 数据通信基础2.1 通信模型2.2 数据传输2.3 传输媒体2.4 传输数据编码2.5 数据通信接口2.6 差错检测与校正2.7 多路复用技术第3章 现场总线体系结构3.1 网络体系结构概述3.2 开放系统互连参考模型中 的若干重要概念3.3 现场总线体系结构 的建立及特点3.4 现场总线网络 的拓扑结构第4章 媒体访问控制技术4.1 媒体访问控制技术概述4.2 集中控制型受控访问方法4.3 ALOHA随机访问方法4.4 CSMA 随机访问方法4.5 物理环访问方法4.6 令牌总线访问方法第5章 位传输现场总线5.1 位传输总线概述5.2 汽车总线 的分类5.3 CAN总线体系结构及协议标准5.4 CAN控制器5.5 CAN总线收发器5.6 CAN节点 的实现5.7 CAN总线应用系统设计5.8 CAN与其它位传输总线 的比较第6章 设备现场总线6.1 设备现场总线概述6.2 Profibus 总线 的产生及特点6.3 Profibus 总线体系结构6.4 Profibus 产品开发6.5 Profibus 现场总线控制系统应用6.6 Profibus 与其它设备现场总线 的比较第7章 FF现场总线7.1概述7.2 基金会现场总线种类及体系结构7.3 FF-H1 物理层7.4 FF-H1 通信栈7.5 FF-H1 用户层7.6 网络管理7.7 系统管理7.8 FF-H17.9 基金会现场总线控制系统 的设计第8章 工业以太网8.1 工业以太网概述8.2 工业以太网体系结构8.3 工业以太网基本特性8.4 高速以太网现场总线 FF-HSE8.5 FF-HSE 与其它工业以太网 的比较第9章 现场总线控制系统 的设计与集成9.1 企业信息网 的一般组成9.2 现场总线控制系统 的一般设计应用过程9.3 现场总线控制系统 的集成技术9.3.1 连接设备 的应用9.3.2 OPC技术(二)基本要求第1章 概述了解现场总线与现场总线控制系统 的现状与发展,了解现场总线与现场总线控制系统 的特点第2章 数据通信基础掌握通信模型数据传输传输媒体传输数据编码数据通信接口和差错检测与校正 的概念及方法,了解多路复用技术 的构成及使用方法第3章 现场总线体系结构了解网络体系结构 的基本概念,掌握开放系统互连参考模型中 的若干重要概念及 现场总线体系结构 的建立方法和特点,了解现场总线网络 的拓扑结构第4章 媒体访问控制技术了解媒体访问控制技术 的概念,掌握集中控制型受控访问方法,了解ALOHA随机访问方法和CSMA随机访问方法,了解物理环访问方法和令牌总线访问方法第5章 位传输现场总线了解位传输总线 的基本概念,和汽车总线 的分类,了解CAN总线体系结构及协议标准,了解CAN控制器CAN总线收发器CAN节点 的实现方法,了解CAN总线应用系统设计 的基本方法第6章 设备现场总线了解设备现场总线 的基本概念,掌握Profibus总线 的特点体系结构和产品开发 的基本方法第7章 FF现场总线了解基金会现场总线种类及体系结构,了解FF-H1物理层FF-H1通信栈FF-H1用户层以及FF 的网络管理系统第8章 工业以太网了解工业以太网体系结构和基本特性,了解高速以太网现场总线 FF-HSE第9章 现场总线控制系统 的设计与集成了解企业信息网 的一般组成,了解现场总线控制系统 的一般设计应用过程,掌握一种现场总线控制系统 的集成技术,了解连接设备 的应用方法,了解OPC技术及其应用四实验内容及要求实验内容主要让学生了解现场总线 的基本原理和结构,以西门子Profibus 总线为例,学习现场总线规范,通讯控制芯片,接口设计及应用编程和操作等,并介绍了几种常用 的现场总线技术1S7-200PLC与触摸屏 的串口通讯,用RS485串口电缆将CPU226直接连接到触摸屏,在触摸屏上组态一个按钮和一个指示灯,操作电梯运行,并正确显示指示灯 的状态2S7-200PLC与计算机组态软件 的PPI协议通讯,用PPI电缆将CPU226接到工控机 的串口上,在计算机上用MCGS软件直接操作电梯 的运行,主要 的实验内容是:在MCGS中设置PPI通讯协议,组态一个按钮和一个状态指示灯,操作电梯运行,并正确显示指示灯 的状态3Step7v5.4编程基础,S7-300plc组态(2学时,选做,验证型),熟悉Step7v5.4软件 的操作环境和使用步骤以及怎样在SIMATIC管理器中创建项目4用一台计算机同时连接S7 -300和S7 400 PLC,在WINCC中,建立两个设备,分别连接300PLC和400PLC,在画面上组态两个数值输入单元分别读写两套PLC中 的数据5S7-300plc 之间 的Modbus通讯实验(2学时,选做,验证型),熟悉现场总线Modbus网络通讯 的基本原理和Step7硬件组态,掌握S7-300PLC编程和两个PLC之间网络通讯 的具体方法6S7-300plc之间 的DP通讯实验(2学时,选做,验证型),熟悉现场总线DP网络通讯 的基本原理,掌握S7-300PLC编程和两个PLC之间DP网络通讯 的具体方法7MCGS通过Modbus 协议控制风机变频器 的启停和调速,在计算机和变频器之间,连接RS485通讯电缆,修改变频器 的参数,将变频器启停和速度给定模式切换成串口模式,在MCGS中组态变频器 的按钮和速度设定,最终实现在计算上启停变频器并调整速度五习题和习题课 的要求为帮助学生理解和巩固本课程 的基本概念理论与基本分析设计方法,从巩固基础和提高能力方面安排习题,也可以根据授课内容布置学生撰写设计论文六教学方式与考核方式本门课程以理论教学为主,辅之以实验教学以笔试成绩为主,课采用闭卷或开卷方式考核,也可以采用论文或大作业 的方式考核,并考虑实验及作业情况七学时分配 (总32学生,其中实验6学时)章次一二三四五六七八九学时244444442八说明(一) 教学建议与教学方法(一)教学建议与教学方法1. 现场总线技术是一门专业技术课程,要紧密跟进当前技术发展,不断更新教学内容,以满足学生走上工作岗位能跟上当今国际国内工业控制系统技术 的发展步伐2. 在教学中采用理论联系实践 的教学方法,注重培养学生 的分析问题解决问题 的能力根据本课程 的主线(现场总线技术),讲透重点内容,通信技术原理,引导学生自学由于本课程所涉及到 的多种不同产品 的技术,其软件系统硬件构架等都有很大区别,因此培养学生 的自学能力尤为重要3. 每次上课提前布置12个现场总线方面 的系统案例,让同学课前对相关产品软件等有个大概 的了解,让学生在听课 的时候有一种似曾相识 的感觉,有助于提高学生 的兴趣和加快他们 的接受效果4. 本课程 的理论部分比较抽象枯燥,实际 的相关案例主要通过软件 的演示来完成,教学中结合一些简单案例,运用较多 的图形来增强学生对现场总线技术 的感性认识,以加深对基本理论 的理解5. 必须保证有一定 的习题量,以加强学生对基本理论 的掌握,同时帮助学生提高分析问题解决问题 的能力6. 实验教学中要求学生根据实验内容完成预习报告在实验 的安排次序上由简单到复杂,由验证性实验到设计性实验,最后进行综合性实验,加强学生解决实际问题和创造能力 的培养所有实验必须以工程实施过程 的方法,按照工程技术要求来完成7. 为引导学生全面发展,科学评价学生 的学习效果,使学习成绩 的评定真正起到教育激励培养督导等作用,考核形式包括平时作业完成情况实验完成情况期中考试期末考试等考试内容包括课程 的基础理论基本知识基本技能以及在融会贯通基础上分析问题解决问题 的能力及综合素质(二) 教学参考书(中英文参考书)1.张凤登编著. 现场总线技术与应用. 北京:科学出版社.20082.阳宪惠主编. 现场总线技术及其应用(第2版). 北京:清华大学出版社.20083.陈在平编.著现场总线及工业控制网络技术. 北京:电子工业出版社.20084.李正军编著. 现场总线技术及其应用技术. 北京:机械工业出版社.20095.王永华.现场总线技术及应用教程. 北京:机械工业出版社,20076.李正军主编.现场总线及其应用技术. 北京:机械工业出版社,20057.王常力罗安主编.集散型控制系统选型与应用. 北京:清华大学出版社,1996现场总线控制技术课程简介课程编号02332150课程名称(英文名称)现场总线控制技术(Technology of Field Bus Control System )课程类别专业方向课学 分2开课学期7开课单位电气工程学院课程负责人徐晓光联系电话2871262E-mailxuxg163.com教师队伍 内容简介:本课程综合了电子仪器仪表计算机技术和网络技术 的最新发展成果,旨在介绍现场总线这一自控领域 的新技术,使学生了解工业自动化领域当今世界自控技术 的研究热点和发展方向本课程 的主要任务是使学生在了解工业自动化 的发展历程以及在现场总线技术中使用 的基础知识 的基础上,掌握目前在工业现场使用最多 的PROFIBUS-DPPROFIBUS-PA 的基本原理和具体应用,对工业以太网技术AS-i技术及与现场总线密切相关 的OPC技术和IEC61131-3编程语言等新技术也要有所认识通过本课程 的学习能独立承担和开展现场总线控制系统相关 的研究工作课程说明现场总线技术是一门专业技术课程,要紧密跟进当前技术发展,不断更新教学内容,以帮助学生走上工作岗位能跟上当今国际国内工业控制系统技术 的发展步伐先修课程要求电路分析模拟电子技术基础数字电子技术基础可编程序控制器计算机控制技术机电传动与控制单片机原理与应用自动控制原理等课程教 材陈在平编.著现场总线及工业控制网络技术. 北京:电子工业出版社.2008教学参考书1. 陈在平编.著现场总线及工业控制网络技术. 北京:电子工业出版社.20082. 阳宪惠主编. 现场总线技术及其应用(第2版). 北京:清华大学出版社.20083. 张凤登编著. 现场总线技术与应用. 北京:科学出版社.20084. 李正军编著. 现场总线技术及其应用技术. 北京:机械工业出版社.20095. 王永华.现场总线技术及应用教程. 北京:机械工业出版社,20076. 李正军主编.现场总线及其应用技术. 北京:机械工业出版社,20057. 王常力罗安主编.集散型控制系统选型与应用. 北京:清华大学出版社,1996