现场总线技术培训教案(doc 16页)

现场总线技术培训教案(doc 16页)
成都大学教案
学院(部)：电信学院系（教研室）：自动化
授课教师：喻晓红职称：讲师
课程名
称
现场总线技术
总学分：3学分总学时：50学时其中：讲课50学时实践0学时
课程类别必修课( ) 选
修课( √)
公共课（）学科课（）专业课
（√）实践课（）全校任选课
（）
授课对
象
自动化本科08级
考核方式总成绩：课堂参与占10%；平时作业、小论文占30%；期末考试占60%（开卷考试：术语解释、判断说理题、简述题、综合分析论述题）。

教学基本目的和要求现场总线技术应用于工业自动化领域,形成了全分布式控制网络系统。

通过本课程的学习，让学生了解目前正在全世界范围自动化领域蓬勃发展的新型控制技术。

课程要求明确现场总线的特点、系统构成、监控组态软件原理、现场总线系统的工程设计等；掌握计算机网络基本知识、工业网络通信特点，以及现场总线的基本概念和几种典型现场总线的技术特点以及相关软、硬件的使用方法；能够根据实际需要对现场总线进行选型；能够简单设计基于现场总线的控制系统。

教材、参考书
（一）推荐教材：
现场总线控制网络技术（第1版）雷霖主编. 电子工业出版社. 2005年
（二）参考书目：
现场总线技术及其应用（第2版）阳宪惠主编清华大学出版社2008年
现场总路线网络（第1版）. 杨卫华主编. 高等教育出版社. 2004年
现场总线技术及其应用（第1版）甘永梅编著. 机械工业出版社,2004
现场总线技术（第1版）周明中国电力出版社2002
成都大学教案
授课内
容第一章现场总线技术概述
教学目的和要求
通过本章的学习，让学生初步认识现场总线，了解其概念及其发展应用过程，认识到现场总线技术是目前自动化领域一门正在兴起的控制系统技术，初步了解目前正在发展的自动化新型技术，认识正在引导控制应用领域前沿科技的现场总线的一些基本特征、发展现状，介绍了解常见的现场总线及各自的特点及主要适用领域。

重点难点教学重点
1、现场总线的概念
2、现场总线的发展历程
3、现场总线的特点
4、现场总线的网络结构
5、现场总线的发展历程及现场总线的研究应用现状
教学难点
全面了解现场总线的概念，从不同的角度来定义现场总线是什么
1、充分了解
到现场总线的技术特点的各个方面层次的涵义
思考题、 课后作业
思考：根据自己对现场总线的认识，总结一下
你对现场总线的定义
作业：1、现场总线有哪些特点 2、什么是互操作性？什么是互换性？ 3、FCS 与DCS 相比较，具有哪些优越性
主要参考资料
（
现场总线控制网络技术（第1版）雷霖主编. 电子工业出版社. 2005年
现场总线技术及其应用（第2版）阳宪惠主编清华大学出版社2008年
现场总路线网络（第1版）. 杨卫华主编. 高等教育出版社. 2004年
现场总线技术及其应用（第1版）甘永梅编著. 机械工业出版社,2004
现场总线技术（第1版）周明中国电力出版社2002
课后自我总结分析学生要求尽量理论联系实际讲课，希望能有更多的现场总线技术应用图示
备注（对本章节的课堂教学需补充说明的内容）
注：此页针对具体授课内容填写
成都大学教案样本：
成都大学教案
授课内
容第二章计算机网络与工业网络
教学目的和要求
通过本章的学习，使学生掌握计算机网络的基础知识，了解计算机网络以及工业的结构体系、网络模式。

重点掌握局域网的特点、网络结构、传输介质。

熟悉局域网中介质访问控制方法。

认识了解现场总线网络准入测试以及本质安全防爆技术。

重点难点教学重点
1、计算机网络的基本结构
2、工业网络体系结构
3、计算机局域网的特点及网络拓扑
4、局域网传输介质及介质访问控制方法
5、现场总线本质安全技术
教学难点
1、全面了解工业网络的体系结构，掌握现
场总线在其中的作用
2、计算机局域网介质传输的访问方式，掌
握CSMA/CD以及令牌环访问方案
3、综合考虑本质安全要求，灵活掌握本安
防爆的主要技术
教学安排
(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)
§2-1 计算机网络概述
一、计算机网络的基本概念及发展概况
二、计算机网络的类型
§2-2 工业网络与现场总线
一、工业网络的概念
二、工业网络体系结构
§2-4 工业网络的模式
§2-5 计算机局域网
一、计算机局域网网络拓扑结构
二、网络的传输介质
三、媒质访问控制方式
§2-6 网络准入测试
一、一致性测试
二、互操作性测试
§2-7 本质安全技术
思考题、 课后作业
思考：根据自己对现场总线的认识，总结一下你对现场总线的定义
作业：1、工业网络的体系结构如何，各层功
能及主要的技术是怎样的？
2、有哪些常见的网络结构，各自有何特点 3 CSMA/CD 及令牌环的媒体访问策略是
怎么样的？
3、什么是本质安全，应该如何实现
主要参考资料
现场总线控制网络技术（第1版）雷霖主编. 电子工业出版社. 2005年
现场总线技术及其应用（第2版）阳宪惠主编清华大学出版社2008年
现场总路线网络（第1版）. 杨卫华主编. 高等教育出版社. 2004年
现场总线技术及其应用（第1版）甘永梅编著. 机械工业出版社,2004
现场总线技术（第1版）周明中国电力出版社2002
课后自我总结分析
学生要求尽量理论联系实际讲课，希望能在实验室对常用的网络进行不同网络拓扑的连接
备注（对本章节的课堂教学需补充说明的内容）注：此页针对具体授课内容填写
成都大学教案样本：
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授课内
容第三章工业网络通信基础
教学目的和要求
通过本章的学习，使学生掌握工业网络通信的基础知识，了解工业数据通信系统的基本构成，数据编码方式、数据传输方式，通信线路的工作方式及信号的传输模式，数据交换技术及差错控制。

重点掌握数据编码方式及传输方式及常见的差错控制技术、。

熟悉数据通信的基本交换方式。

认识了解工业数据传输指标。

重点难点教学重点
1、工业数据通信基本结构
2、数字数据编码，曼彻斯特及差分曼彻斯特编码
3、模拟数据编码：幅值键控、频移键控及相移键控
4、多路复用技术，时分多路及频分多路技术
5、循环冗余校验CRC
教学难点
1、数据传输速率比特率及波特率的区别
2、数据交换技术，报文交换及报文分组交
换
3、检错码循环冗余码及纠错码海明码方法
思考题、 课后作业
思考：如何保证两个通信节点进行有效的数据通信，需要考虑哪些技术？
作业： 1、数据通信系统有哪些部份构成的？每部份起什么作用？
2、什么是数据编码，请写出数字数据
010********的曼彻斯特和差分曼彻斯特编码。

3、什么是多路复用技术，有哪些常见的多路复用技术？
4、信号有哪些传送模式，各自有何特
点？
5、什么是差错控制？常见的差错控制
方法有哪些？
主要参考资料
现场总线控制网络技术（第1版）雷霖主编. 电子工业出版社. 2005年
现场总线技术及其应用（第2版）阳宪惠主编清华大学出版社2008年
现场总路线网络（第1版）. 杨卫华主编. 高等教育出版社. 2004年
现场总线技术及其应用（第1版）甘永梅编著. 机械工业出版社,2004
现场总线技术（第1版）周明中国电力出版社2002
课后自我总结分析课件的准备上还可以做到更多的图文并茂以便于学生更好的理解。

备注（对本章节的课堂教学需补充说明的内容）注：此页针对具体授课内容填写
成都大学教案样本：
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总学时第 18学时—第22学时授课内
容第四章开放系统互连参考模型
教学目的和要求
通过本章的学习，使学生掌握网络互联的基本概念，掌握OSI参考模型结构及每层功能，了解常用网络传输介质及网络互连设备，了解TCP/IP参考模型。

重点掌握OSI参考模型物理层及数据链路层、网络层及应用层功能。

认识了解几种常见的现场总线通信模型。

重点难点教学重点
1、OSI参考模型结构及各层功能
2、OSI物理层与数据链路层功能及特点
3、TCP/IP参考模型及与OSI参考模型的比较
4、常见网络互连设备
教学难点
1、OSI参考模型各层功能划分
2、TCP/IP参考模型与OSI参考模型的异同
学安排
(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)
§4-1 计算机网络体系结构及OSI参考模型
§4-2 OSI参考模型的功能划分
一物理层协议
二数据链路层协议
三网络层协议
四传输层及以上层协议
§4-3几种常见的现场总线通信模型介绍
§4-4 常见的网络互连设备
§4-5 TCP/IP参考模型
一TCP/IP参考模型结构及各层功能与技术特点
二 OSI与TCPP/IP的比较
思考题、 课后作业
思考：如何保证两个通信节点进行有效的数据通信，需要考虑哪些技术？
作业： 1、OSI 参考模型的结构层次是怎样的？每层的功能如何？ 2、OSI 与TCPP/IP 相比较，有各异同？ 3、中继器、网桥、路由器、网关各起
什么作用，主要工作在参考模型的哪一层？
主要参考资料
现场总线控制网络技术（第1版）雷霖主编. 电子工业出版社. 2005年
现场总线技术及其应用（第2版）阳宪惠主编清华大学出版社2008年
现场总路线网络（第1版）. 杨卫华主编. 高等教育出版社. 2004年
现场总线技术及其应用（第1版）甘永梅编著. 机械工业出版社,2004
现场总线技术（第1版）周明中国电力出版社2002
课后自我总结分析
可以更多的让学生参与，通过他们平时生活里所使用的网络设备让他们更多的讨论这些设备在网络中的应用如何。

备注（对本章节的课堂教学需补充说明的内容）注：此页针对具体授课内容填写
成都大学教案样本：
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授课内
容第五章 FF（基金会现场总线）
教学目的和要求
通过本章的学习，使学生了解FF的H1网络的物理连接、数据链路活动调度过程及相应的LAS设备、网络管理、系统管理及FF的功能块，了解设备描述及设备描述语言，并能对FF进行简单组态，了解H1的网段配置并区分H1与HSE的主要技术特征。

重点难点教学重点
1 FF-H1的模型结构及各层功能
2 H1的物理波形、信号编码及拓扑结构
3 通信设备类型及LAS及其功能
4 FF的功能块结构及应用
5 设备描述语言
6 H1的网段配置
教学难点
1 H1网段的网络管理
2 H1网段的系统管理
3 虚拟现场设备
4系统组态
思考
题、
课后作
业
思考：针对一个实际的控制系统，如何组态，要考虑组织哪些内容？
作业：1 FF-H1的通信模型是怎样构成
的？
2 FF-H1支持哪几种网络拓扑结
构？ 3根据数据链路层通信能力，可以将设备分为哪几类?各自有哪些功能？
4 FF-H1与FF-HSE 之间的区别
如何？
5 FF-H1网络管理主要有哪3部
份组成，各自有哪些功能？
主要参考资料
现场总线控制网络技术（第1版）雷霖主编. 电子工业出版社. 2005年
现场总线技术及其应用（第2版）阳宪惠主编清华大学出版社2008年
现场总路线网络（第1版）. 杨卫华主编. 高等教育出版社. 2004年
现场总线技术及其应用（第1版）甘永梅编著. 机械工业出版社,2004
现场总线技术（第1版）周明中国电力出版社2002
课后自我总结分析
在正在组建的现场总线实验室里增加FF组态软件，让学生实际动手组态一控制系统并进行相应的参数设置，让学生更直观的了解应用FF
现场总线系统。

备注（对本章节的课堂教学需补充说明的内容）
注：此页针对具体授课内容填写
成都大学教案样本：
成都大学教案
授课内
容第六章 PROFIBUS现场总线
教学目的和要求
通过本章的学习，使学生了解Profibus的组成，通信参考模型、掌握profibus主站及从站以及总线访问控制方式，profibus的物理层及网络连接，数据链路层及MAC协议，DP 主站，从站实现方案及PA特点，掌握DP/PA 连接接口方式及PA总线的安装技术。

重点难点教学重点
1 PROFIBUS的模型结构及各层功能
2 PROFIBUS的主站与从站
3 PROFIBUS的MAC协议
4 PROFIBUS-DP的GSD文件
5 PROFIBUS-PA的特点
6 PROFIBUS-DP与PA的连接
7 PROFIBUS7-PA的总线安装
教学难点
1 PROFIBUS的GSD文件
2 PROFIBUS站点的开发与实现
学安排
(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)
§6-1 PROFIBUS的主要技术特点
一PROFIBUS的组成
二PROFIBUS的通信参考模型
三PROFIBUS的主站与从站
四PROFIBUS总线访问控制特点
§6-2 PROFIBUS的通信协议
一PROFIBUS的物理层及其网络连接
二PROFIBUS的数据链路层
三PROFIBUS的MAC协议
§6-3PROFIBUS-DP
一PROFIBUS-DP的数据传输，从站的参数配置及组态
二PROFIBUS的GSD文件
§6-4 PROFIBUS站点的开发与实现一PROFIBUS的从站实现方案
二PROFIBUS的主站实现
§6-5 PROFIBUS-PA
一PROFIBUS-PA的基本特点
二PROFIBUS的DP/PA连接
三PROFIBUS-PA总线的安装
思考
题、 课后作业
思考：PROFIBUS 站发如何开始实现，如何用于工业控制？
作业：1、PROFIBUS 的三个不同协议（DP 、PA 、FMS ）都使用了相同的媒体访问控制方法，试说明其工作原理。

2、 PROFIBUS-DP 网段如何实现与
PROFIBUS-PA 、PROFIBUS-FMS 网段的连接？ 3、什么是设备行规？DP ，PA ，FMS 的设备行规主要功能如何？
主要参考资料
现场总线控制网络技术（第1版）雷霖主编. 电子工业出版社. 2005年
现场总线技术及其应用（第2版）阳宪惠主编清华大学出版社2008年
现场总路线网络（第1版）. 杨卫华主编. 高等教育出版社. 2004年
现场总线技术及其应用（第1版）甘永梅编著. 机械工业出版社,2004
现场总线技术（第1版）周明中国电力出版社2002
课后自我总结分析
在正在组建的现场总线实验室里增加PROFIBUS组态软件，让学生实际动手组态一控制系统并进行相应的参数设置，让学生更直观的了解应用PROFIBUS现场总线系统。

备注（对本章节的课堂教学需补充说明的内容）。