《工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：01150491課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：2.0學(xué)分學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)（理論24學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)）先修課程：機(jī)電傳動(dòng)控制與PLC、單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用等后續(xù)課程：畢業(yè)設(shè)計(jì)適用專業(yè)：機(jī)械電子工程開課單位：機(jī)械工程學(xué)院一、課程說(shuō)明《工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)》是機(jī)械電子工程專業(yè)本科學(xué)生的專業(yè)必修課程。本課程內(nèi)容是近年來(lái)發(fā)展形成的自動(dòng)控制領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊與自動(dòng)控制技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，通過對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，了解目前工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域蓬勃發(fā)展的新技術(shù)，理解和掌握工業(yè)通訊的基本概念和基本方法，熟悉串行通訊接口和Modbus協(xié)議、CAN總線、工業(yè)以太網(wǎng)、PROFINETIO總線的通訊，通訊方式及使用場(chǎng)合，并能初步運(yùn)用所學(xué)相關(guān)內(nèi)容和技術(shù)，構(gòu)建工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，解決實(shí)際工程問題。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：掌握工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基本工作原理，能夠?qū)⒊Ｓ霉I(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（如Modbus協(xié)議、CAN總線、工業(yè)以太網(wǎng)、PROFIBUSDP總線、PROFINETIO總線等通訊總線）應(yīng)用到實(shí)際工程項(xiàng)目，具備制定工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)方案和解決實(shí)際工程問題的能力。課程目標(biāo)2：針對(duì)實(shí)際工程問題，能夠合理確定工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線類型，采用仿真工具搭建虛擬工業(yè)總線，分析影響工業(yè)總線穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)傳輸距離的因素，構(gòu)建復(fù)雜工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)；具備終身自主分析問題和解決工程問題的能力。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)機(jī)械電子工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度5.工程知識(shí)：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和機(jī)械電子類等專業(yè)知識(shí)用于分析解決機(jī)電工程領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題。1.4能夠?qū)I(yè)知識(shí)用于機(jī)械電子相關(guān)復(fù)雜工程問題解決方案的比較、綜合和交流。課程目標(biāo)1：掌握工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基本工作原理，能夠?qū)⒊Ｓ霉I(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（如Modbus協(xié)議、CAN總線、工業(yè)以太網(wǎng)、PROFIBUSDP總線、PROFINETIO總線等通訊總線）應(yīng)用到實(shí)際工程項(xiàng)目，具備制定工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)方案和解決實(shí)際工程問題的能力。H5.使用現(xiàn)代工具：能夠針對(duì)機(jī)電工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對(duì)復(fù)雜工程問題的預(yù)測(cè)與模擬，并能夠理解其局限性。5.2能夠選擇和使用恰當(dāng)?shù)膬x器、信息資源，工程工具和專業(yè)模擬軟件等，用于機(jī)電工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的分析、計(jì)算與設(shè)計(jì)；課程目標(biāo)2：針對(duì)實(shí)際工程問題，能夠合理確定工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線類型，采用仿真工具搭建虛擬工業(yè)總線，分析影響工業(yè)總線穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)傳輸距離的因素，構(gòu)建復(fù)雜工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)；具備終身自主分析問題和解決工程問題的能力。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線概述1.1工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的概念；1.2工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的原理、分類及特點(diǎn)。1.3工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展趨勢(shì)教學(xué)要求：了解工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的概念及應(yīng)用領(lǐng)域；掌握工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的原理、分類及特點(diǎn)；了解工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展趨勢(shì)。重點(diǎn):工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的原理、分類及特點(diǎn)。難點(diǎn):工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的原理、分類及特點(diǎn)。21數(shù)據(jù)通訊基礎(chǔ)2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成；2.2通訊系統(tǒng)的性能指標(biāo)。2.3數(shù)據(jù)傳輸方式2.4通信系統(tǒng)的傳輸方式2.5信號(hào)傳輸模式2.6差錯(cuò)控制教學(xué)要求：了解數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成；掌握通訊系統(tǒng)的性能指標(biāo)；掌握數(shù)據(jù)傳輸方式；掌握時(shí)鐘電路、復(fù)位電路及操作；掌握通信系統(tǒng)的傳輸方式；掌握信號(hào)傳輸模式；掌握差錯(cuò)控制方式。重點(diǎn):通訊系統(tǒng)的性能指標(biāo)、數(shù)據(jù)傳輸方式、通信系統(tǒng)的傳輸方式、信號(hào)傳輸模式、差錯(cuò)控制方式。難點(diǎn):數(shù)據(jù)傳輸方式、通信系統(tǒng)的傳輸方式、信號(hào)傳輸模式、差錯(cuò)控制方式。41計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)3.2網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?.3網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)3.4介質(zhì)訪問控制方式教學(xué)要求：了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；掌握網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?；掌握網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)；掌握介質(zhì)訪問控制方式。重點(diǎn):網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、介質(zhì)訪問控制方式。難點(diǎn):網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、介質(zhì)訪問控制方式。21CAN總線4.1看總線基礎(chǔ)4.2看控制器接口4.3看總線應(yīng)用案例教學(xué)要求：掌握CAN總線基礎(chǔ)；掌握CAN控制器接口及特點(diǎn)；掌握CAN總線在實(shí)際工業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)合。難點(diǎn):CAN控制器接口及特點(diǎn)、CAN總線在實(shí)際工業(yè)的應(yīng)用。421、2PROFIBUS總線5.1PROFIBUS基礎(chǔ)5.2PROFIBUS-DP概述5.3PROFIBUS-DP通信常用函數(shù)。5.4PROFIBUS-DP應(yīng)用案例教學(xué)要求：掌握PROFIBUS基礎(chǔ)；掌握PROFIBUS-DP通訊常用函數(shù)；掌握PROFIBUS-DP總線在實(shí)際工業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)合特點(diǎn)。重點(diǎn):PROFIBUS-DP通訊常用函數(shù)、PROFIBUS-DP總線在實(shí)際工業(yè)的應(yīng)用。難點(diǎn):PROFIBUS-DP總線在實(shí)際工業(yè)的應(yīng)用。421、2PROFINET-IO總線6.1PROFINET-IO概述6.2PROFINET-IO通訊原理6.3常見PROFINET-IO通訊模塊6.4PROFINET-IO應(yīng)用案例教學(xué)要求：了解PROFINET-IO概述；掌握PROFINET-IO通訊原理；掌握常見PROFINET-IO通訊模塊的使用；掌握PROFINET-IO在實(shí)際工業(yè)的應(yīng)用方法及特點(diǎn)。重點(diǎn):PROFINET-IO通訊原理、常見PROFINET-IO通訊模塊的使用、PROFINET-IO在實(shí)際工業(yè)的應(yīng)用方法及特點(diǎn)。難點(diǎn):常見PROFINET-IO通訊模塊的使用；掌握PROFINET-IO在實(shí)際工業(yè)的應(yīng)用方法及特點(diǎn)。。421、2工業(yè)以太網(wǎng)7.1工業(yè)以太網(wǎng)基礎(chǔ)7.2工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議接口7.3常見工業(yè)以太網(wǎng)通訊模塊7.4工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用案例教學(xué)要求：了解工業(yè)以太網(wǎng)的概念；掌握工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議接口；掌握常見工業(yè)以太網(wǎng)通訊模塊的使用；掌握工業(yè)以太網(wǎng)在工業(yè)中的應(yīng)用。重點(diǎn):工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議接口、常見工業(yè)以太網(wǎng)通訊模塊的使用、工業(yè)以太網(wǎng)在工業(yè)中的應(yīng)用。難點(diǎn):常見工業(yè)以太網(wǎng)通訊模塊的使用、工業(yè)以太網(wǎng)在工業(yè)中的應(yīng)用。421、2合計(jì)2482.實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表3。表3實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)Modbus異步串行口RS485通訊仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：利用Proteus仿真工具實(shí)現(xiàn)Modbus異步串行口RS485通訊。實(shí)驗(yàn)要求：設(shè)置不同的波特率，掌握RS485雙機(jī)通訊的實(shí)現(xiàn)原理。21、2采用PROFIBUS-DP與ET200模塊通訊仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：使用SIMATICMANAER搭建PROFIBUS-DP與ET200模塊通訊系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)要求：掌握SIMATICMANAGER搭建PROFIBUS-DP與ET200模塊通訊架構(gòu)及編程方法。21、2采用CP343-1構(gòu)建PROFINET-IO通訊仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：使用SIMATICMANAER搭建采用CP343-1的PROFINET-IO通訊系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)要求：掌握SIMATICMANAGER搭建PROFINET-IO通訊架構(gòu)及編程方法。21、2以太網(wǎng)通訊仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：使用博圖仿真系統(tǒng)，搭建雙西門子PLC的以太網(wǎng)通訊系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)要求：掌握博圖軟件搭建雙西門子PLC以太網(wǎng)通訊系統(tǒng)；掌握組態(tài)過程及調(diào)試方法。21、2合計(jì)8五、教學(xué)方法及手段《工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)》課程具有理論性、工程性、實(shí)驗(yàn)性相結(jié)合的特點(diǎn)，教學(xué)手段和方法要盡量呈現(xiàn)多元化。本課程以課堂講授為主，采用啟發(fā)式、討論式、問題導(dǎo)向、和案例教學(xué)等多種教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生積極思考，開發(fā)學(xué)生的潛能，培養(yǎng)學(xué)生思考問題、分析問題和解決問題的能力；以“少而精”為原則，精選教學(xué)內(nèi)容，精講多練；安排習(xí)題課，鞏固課堂所學(xué)知識(shí)；通過對(duì)典型工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線計(jì)算得的學(xué)習(xí)，使學(xué)生學(xué)會(huì)搭建常見工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線架構(gòu)，能夠?qū)?fù)雜工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)計(jì)提出合理的設(shè)計(jì)思路和解決方案。實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)際動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。采用教師講授和學(xué)生動(dòng)手操作的方法；在實(shí)驗(yàn)前學(xué)生應(yīng)復(fù)習(xí)和掌握與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容、認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書；實(shí)驗(yàn)要求5-6人一組，按要求獨(dú)立完成規(guī)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，按規(guī)定對(duì)儀器進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)；每完成一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，要認(rèn)真完成一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告。六、課程資源1.教材：（1）倪偉.工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2022.2.參考書：（1）王小英.工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與通信[M].西安電子科技大學(xué)出版社,2021.（2）蘭建軍.單片機(jī)原理、應(yīng)用與Proteus仿真[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2014.（3）張樂.工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線及應(yīng)用技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社出版,2023.（4）劉國(guó)海.集散控制與現(xiàn)場(chǎng)總線[M].機(jī)械工業(yè)出版社出版,2023.（5）肖軍.DCS及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)[M].清華大學(xué)出版社,2011.3.期刊：（1）工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，上?？萍嘉墨I(xiàn)出版社主辦.（2）現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，浙江省機(jī)電集團(tuán)有限公司、浙江大學(xué)主辦.（3）MECHANICALENGINEERING，中國(guó)機(jī)械工業(yè)學(xué)會(huì)主辦.（4）機(jī)器人，中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)、中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所主辦.4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）機(jī)電之家：/（2）電子發(fā)燒友：/（3）愛課程網(wǎng)：/course/CSMZXY-1001602001（4）外文文獻(xiàn)：/doi/10.1145/3568739.3568797七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績(jī)?yōu)橛烧n堂測(cè)試、實(shí)驗(yàn)成績(jī)、期末作業(yè)組成的過程性考核成績(jī)，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則及對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)12過程性考核課堂測(cè)試10（1）根據(jù)課堂測(cè)試情況進(jìn)行考核，滿分100分。（2）每次課堂測(cè)試單獨(dú)評(píng)分，取各次課堂測(cè)試成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以課堂測(cè)試成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。√√55實(shí)驗(yàn)成績(jī)40（1）根據(jù)每次實(shí)驗(yàn)操作完成情況單獨(dú)評(píng)分，滿分100分；（2）每次實(shí)驗(yàn)操作單獨(dú)評(píng)分，取各次課堂測(cè)試成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭?515期末作業(yè)50（1）主要考核學(xué)生對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）以作業(yè)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭?010合計(jì)：100分7030八、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定1.考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核方式：本課程主要以課堂測(cè)試、實(shí)驗(yàn)成績(jī)、期末作業(yè)等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核評(píng)價(jià)。考核基本要求：考核總成績(jī)由課堂測(cè)試（占比10%）、實(shí)驗(yàn)成績(jī)（占比40%）、期末作業(yè)（占比50%）等過程性考核成績(jī)（滿分100分）組成；過程性考核分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時(shí)基本成比例。2.過程性考核成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表5。表5過程性考核方式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂測(cè)試10能夠按時(shí)提交課堂測(cè)試，測(cè)試過程認(rèn)真，遵守課堂紀(jì)律，課堂測(cè)試平均值在90分以上。能夠按時(shí)提交課堂測(cè)試，測(cè)試過程態(tài)度一般，遵守課堂紀(jì)律，課堂測(cè)試平均值在80分以上。能夠按時(shí)提交課堂測(cè)試，測(cè)試過程態(tài)度一般，基本遵守課堂紀(jì)律，課堂測(cè)試平均值在70分以上。能夠按時(shí)提交課堂測(cè)試，測(cè)試過程態(tài)度一般，基本遵守課堂紀(jì)律，課堂測(cè)試平均值在60分以上。未按時(shí)提交課堂測(cè)試，測(cè)試過程態(tài)度一般，不遵守課堂紀(jì)律，課堂測(cè)試平均值在60分以下。實(shí)驗(yàn)成績(jī)40預(yù)習(xí)認(rèn)真、熟練掌握方法與步驟、遵規(guī)守紀(jì)、操作熟練、團(tuán)結(jié)協(xié)作預(yù)習(xí)認(rèn)真、掌握方法與步驟、遵規(guī)守紀(jì)、操