工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識教案設(shè)計課程名稱：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)授課時長：6課時（每課時45分鐘）適用對象：高職電氣自動化、智能制造、物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)專業(yè)學(xué)生任務(wù)1.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)認(rèn)知課時安排：2課時一、教學(xué)目標(biāo)1.知識目標(biāo)：-理解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念、作用及架構(gòu)。-掌握工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程及典型模式。-了解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用案例。2.技能目標(biāo)：-能夠描述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的作用及其與智能制造的關(guān)系。-能夠分析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在汽車生產(chǎn)線智能化改造中的應(yīng)用。3.素養(yǎng)目標(biāo)：-培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力，樹立技術(shù)報國意識。-增強(qiáng)團(tuán)隊協(xié)作能力，提升信息歸納與總結(jié)能力。二、教學(xué)重點與難點-重點：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念、架構(gòu)及作用。-難點：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在智能制造中的具體應(yīng)用。三、教學(xué)方法-講授法：講解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基本概念、架構(gòu)及發(fā)展歷程。-案例分析法：結(jié)合汽車生產(chǎn)線智能化改造案例進(jìn)行分析。-小組討論法：分組討論工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的作用及典型模式。四、教學(xué)過程1.導(dǎo)入（10分鐘）-提問：-什么是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)？它與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)有什么區(qū)別？-工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在哪些行業(yè)有應(yīng)用？（學(xué)生自由發(fā)言）-案例引入：播放汽車生產(chǎn)線智能化改造視頻，引導(dǎo)學(xué)生思考工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的作用。2.新課講授（40分鐘）-工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概述（15分鐘）-定義：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的融合應(yīng)用。-核心目標(biāo)：提高生產(chǎn)效率、降低成本、提升質(zhì)量。-架構(gòu)：感知層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)處理層、應(yīng)用層。-工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程（10分鐘）-初始階段（設(shè)備聯(lián)網(wǎng)）→第二階段（數(shù)據(jù)采集與分析）→第三階段（智能化生產(chǎn)）→未來（5G+AI深度融合）。-工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的典型模式（15分鐘）-設(shè)備即服務(wù)（EaaS）、預(yù)測性維護(hù)、生產(chǎn)過程優(yōu)化、智能工廠。3.任務(wù)實施（30分鐘）-小組討論（15分鐘）：-討論工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在汽車制造中的作用，并舉例說明。-實踐任務(wù)（15分鐘）：-觀看汽車生產(chǎn)線數(shù)據(jù)可視化平臺，歸納工藝流程（沖壓、焊接、涂裝、總裝）。4.總結(jié)與評價（10分鐘）-學(xué)生總結(jié)：每組派代表分享討論結(jié)果。-教師點評：強(qiáng)調(diào)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵作用及未來發(fā)展趨勢。教案設(shè)計說明：-采用“理論+實踐”相結(jié)合的方式，增強(qiáng)學(xué)生動手能力。-通過案例分析和小組討論，提升學(xué)生的問題解決能力。-結(jié)合行業(yè)實際應(yīng)用，增強(qiáng)課程的實用性。任務(wù)1.2工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)認(rèn)知課時安排：2課時一、教學(xué)目標(biāo)1.知識目標(biāo)：-掌握工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的分類及特點。-理解工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系。2.技能目標(biāo)：-能夠繪制工業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)拓?fù)鋱D。-能識別不同工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)（如PROFIBUS、Modbus等）。3.素養(yǎng)目標(biāo)：-培養(yǎng)邏輯思維能力，提升技術(shù)繪圖能力。二、教學(xué)重點與難點-重點：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的分類及特點。-難點：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D的繪制及通信技術(shù)識別。三、教學(xué)方法-演示法：教師演示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D繪制方法。-實踐操作法：學(xué)生使用繪圖軟件（如Visio）繪制拓?fù)鋱D。-對比分析法：對比不同工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的特點。四、教學(xué)過程1.導(dǎo)入（10分鐘）-提問：-工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)有哪些？-工業(yè)以太網(wǎng)和普通以太網(wǎng)有什么區(qū)別？2.新課講授（30分鐘）-工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)概述（10分鐘）-定義：用于工業(yè)設(shè)備通信與控制的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。-典型技術(shù)：以太網(wǎng)、PROFINET、Modbus、CAN總線等。-工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系（10分鐘）-工業(yè)網(wǎng)絡(luò)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展了工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍。-網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D繪制方法（10分鐘）-步驟：確定設(shè)備→選擇通信協(xié)議→繪制連接線→標(biāo)注技術(shù)類型。3.任務(wù)實施（40分鐘）-實踐任務(wù)1（20分鐘）：-使用繪圖軟件繪制智能生產(chǎn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D（參考教材圖1-3）。-實踐任務(wù)2（20分鐘）：-識別拓?fù)鋱D中的通信技術(shù)（如PROFIBUS、ModbusTCP等）。4.總結(jié)與評價（10分鐘）-學(xué)生展示：隨機(jī)抽取學(xué)生展示繪制的拓?fù)鋱D。-教師點評：強(qiáng)調(diào)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的關(guān)鍵作用。教案設(shè)計說明：-采用“理論+實踐”相結(jié)合的方式，增強(qiáng)學(xué)生動手能力。-通過案例分析和小組討論，提升學(xué)生的問題解決能力。-結(jié)合行業(yè)實際應(yīng)用，增強(qiáng)課程的實用性。任務(wù)1.3工業(yè)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)認(rèn)知課時安排：2課時一、教學(xué)目標(biāo)1.知識目標(biāo)：-掌握工業(yè)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的層級及功能。-理解工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別。2.技能目標(biāo)：-能分析工業(yè)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的層級關(guān)系。-能識別不同層級的典型設(shè)備（如PLC、傳感器等）。3.素養(yǎng)目標(biāo)：-培養(yǎng)系統(tǒng)化思維，提升技術(shù)分析能力。二、教學(xué)重點與難點-重點：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的層級劃分。-難點：工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的對比分析。三、教學(xué)方法-圖示法：展示工業(yè)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)圖（教材圖1-4）。-分組探究法：分組討論不同層級的作用及設(shè)備。-案例分析法：結(jié)合企業(yè)實際案例講解。四、教學(xué)過程1.導(dǎo)入（10分鐘）-提問：-工業(yè)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)分為幾層？每層的作用是什么？2.新課講授（30分鐘）-工業(yè)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述（10分鐘）-層級：傳感器/執(zhí)行器層→控制層→網(wǎng)絡(luò)層→企業(yè)層→云層。-工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)vs.工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)（10分鐘）-控制網(wǎng)絡(luò)：高實時性，用于設(shè)備控制（如PLC）。-信息網(wǎng)絡(luò)：高帶寬，用于數(shù)據(jù)管理（如ERP系統(tǒng)）。-典型設(shè)備識別（10分鐘）-傳感器層：溫濕度傳感器、RFID。-控制層：PLC、DCS。3.任務(wù)實施（40分鐘）-分組討論（20分鐘）：-分析教材圖1-4，描述各層級的作用及設(shè)備。-實踐任務(wù)（20分鐘）：-完成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)層級分析表（參考教材表1-4）。4.總結(jié)與評價（10分鐘）-學(xué)生匯報：每組分享分析結(jié)果。-教師總結(jié)：強(qiáng)調(diào)體系結(jié)構(gòu)在智能制造中的重要性。五、教學(xué)資源1.PPT課件：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念、架構(gòu)、案例。2.視頻素材：汽車生產(chǎn)線智能化改造案例。3.繪圖工具：Visio、Draw.io（用于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D繪制）。六、考核方式1.課堂表現(xiàn)（20%）：參與討論、任務(wù)完成情況。2.實踐作業(yè)（30%）：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D繪制、體系結(jié)構(gòu)分析表。3.期末測試（50%）：選擇題、簡答題、案例分析題。教案設(shè)計說明：-采用“理論+實踐”相結(jié)合的方式，增強(qiáng)學(xué)生動手能力。-通過案例分析和小組討論，提升學(xué)生的問題解決能力。-結(jié)合行業(yè)實際應(yīng)用，增強(qiáng)課程的實用性。工業(yè)通信接口認(rèn)知教案設(shè)計課程名稱：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)授課時長：6課時（每課時45分鐘）適用對象：高職電氣自動化、智能制造、物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)專業(yè)學(xué)生任務(wù)2.1工業(yè)串行通信接口認(rèn)知課時安排：3課時一、教學(xué)目標(biāo)1.知識目標(biāo)：-理解串行通信接口的定義、分類及標(biāo)準(zhǔn)-掌握RS232C、RS422、RS485接口的特點及應(yīng)用場景-熟悉數(shù)據(jù)傳輸方式（單工/半雙工/全雙工）2.技能目標(biāo)：-能夠制作RS232CDB9連接線-能使用串口調(diào)試軟件實現(xiàn)設(shè)備通信3.素養(yǎng)目標(biāo)：-培養(yǎng)規(guī)范操作意識-提升團(tuán)隊協(xié)作能力二、教學(xué)重點與難點-重點：RS232C/RS485接口特點及制作方法-難點：差分信號原理理解三、教學(xué)方法-講授法：講解串行通信原理-演示法：教師示范DB9線纜制作-實操法：學(xué)生分組完成線纜制作與測試四、教學(xué)過程1.導(dǎo)入（15分鐘）-提問互動：-"計算機(jī)與PLC通信需要什么接口？"-"RS232和USB接口有什么區(qū)別？"-案例展示：播放工業(yè)設(shè)備通過RS485組網(wǎng)的視頻2.新課講授（60分鐘）-串行通信基礎(chǔ)（20分鐘）-定義：逐位傳輸數(shù)據(jù)-對比并行通信（圖示對比傳輸方式）-傳輸模式：單工/半雙工/全雙工（舉例對講機(jī)vs電話）-典型接口標(biāo)準(zhǔn)（30分鐘）-RS232C：-DB9引腳定義-電壓標(biāo)準(zhǔn)：±12V-應(yīng)用場景：老式工控設(shè)備-RS485：-差分信號原理（動畫演示）-多點組網(wǎng)能力（拓?fù)鋱D展示）-安全規(guī)范（10分鐘）-電烙鐵使用注意事項-萬用表檢測通斷方法3.任務(wù)實施（60分鐘）-任務(wù)1：制作RS232C線纜-步驟：剝線→焊接→組裝→測試（提供操作視頻）-任務(wù)2：串口通信測試-使用串口調(diào)試助手發(fā)送"Hello"指令4.總結(jié)與評價（15分鐘）-學(xué)生展示：各組測試結(jié)果截圖-教師點評：強(qiáng)調(diào)差分信號的抗干擾優(yōu)勢教案特色：-雙任務(wù)驅(qū)動：覆蓋傳統(tǒng)串口與現(xiàn)代工業(yè)以太網(wǎng)-理實一體化：每個理論知識點配套實操任務(wù)-對標(biāo)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：要求線纜通過專業(yè)測試儀認(rèn)證任務(wù)2.2工業(yè)以太網(wǎng)通信接口認(rèn)知課時安排：3課時一、教學(xué)目標(biāo)1.知識目標(biāo)：-理解RJ45接口標(biāo)準(zhǔn)及以太網(wǎng)協(xié)議-掌握工業(yè)以太網(wǎng)的特點（抗干擾/實時性）2.技能目標(biāo)：-能制作標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)線（T568B線序）-會配置IP實現(xiàn)設(shè)備通信3.素養(yǎng)目標(biāo)：-培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)化操作習(xí)慣-增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全意識二、教學(xué)重點與難點-重點：RJ45水晶頭壓接工藝-難點：工業(yè)以太網(wǎng)實時性保障機(jī)制三、教學(xué)方法-對比法：對比商用RJ45與工業(yè)級接口-情境教學(xué)：模擬智能工廠組網(wǎng)需求四、教學(xué)過程1.導(dǎo)入（15分鐘）-問題引導(dǎo)：-"為什么工業(yè)現(xiàn)場需要專用以太網(wǎng)接口？"-實物展示：對比普通網(wǎng)線與工業(yè)級網(wǎng)線（帶屏蔽層）2.新課講授（60分鐘）-工業(yè)以太網(wǎng)特性（20分鐘）-千兆傳輸速率-PROFINET協(xié)議實時性（對比ModbusTCP）-抗震/防水設(shè)計（實物解剖展示）-RJ45制作規(guī)范（30分鐘）-T568A與T568B線序?qū)Ρ龋◤?qiáng)調(diào)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)）-壓接技巧（慢動作演示）-測試標(biāo)準(zhǔn)（10分鐘）-通斷測試儀使用方法-常見故障排查（線序錯/開路）3.任務(wù)實施（60分鐘）-任務(wù)1：制作直通網(wǎng)線-要求：通過FLUKE測試儀認(rèn)證-任務(wù)2：搭建迷你工控網(wǎng)絡(luò)-用自制網(wǎng)線連接PLC與HMI4.總結(jié)與評價（15分鐘）-競速比賽：評選最快完成合格線纜的小組-技術(shù)延伸：介紹PoE供電技術(shù)在IPC中的應(yīng)用五、教學(xué)資源1.實物教具：-RS232/RS485轉(zhuǎn)換器-工業(yè)級RJ45連接器（帶鎖扣）2.數(shù)字化資源：-差分信號原理動畫-網(wǎng)線測試仿真軟件六、考核方案|項目|評價內(nèi)容|分值||線纜制作工藝|通斷測試/外觀規(guī)范|40%||通信測試報告|數(shù)據(jù)抓包截圖/故障分析|30%||安全操作|工具使用規(guī)范/團(tuán)隊協(xié)作|20%||理論測試|接口特性選擇題|10%|教案特色：-雙任務(wù)驅(qū)動：覆蓋傳統(tǒng)串口與現(xiàn)代工業(yè)以太網(wǎng)-理實一體化：每個理論知識點配套實操任務(wù)-對標(biāo)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：要求線纜通過專業(yè)測試儀認(rèn)證Modbus現(xiàn)場總線及其應(yīng)用教案設(shè)計課程名稱：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)授課時長：12課時（每課時45分鐘）適用對象：高職電氣自動化、智能制造、物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)專業(yè)學(xué)生任務(wù)3.1Modbus現(xiàn)場總線協(xié)議認(rèn)知課時安排：4課時一、教學(xué)目標(biāo)1.知識目標(biāo)：-掌握Modbus協(xié)議的發(fā)展歷程、特點及RTU/ASCII/TCP三種傳輸模式-理解ModbusRTU幀結(jié)構(gòu)（地址碼/功能碼/數(shù)據(jù)段/CRC校驗）-熟悉常用功能碼（01/03/05/06等）的應(yīng)用場景2.技能目標(biāo)：-能使用串口調(diào)試軟件發(fā)送ModbusRTU指令-能解析智能儀表的Modbus寄存器地址及數(shù)據(jù)格式3.素養(yǎng)目標(biāo)：-培養(yǎng)工業(yè)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化意識-提升故障排查與數(shù)據(jù)分析能力二、教學(xué)重點與難點-重點：ModbusRTU幀結(jié)構(gòu)解析、功能碼應(yīng)用-難點：CRC校驗原理、寄存器地址映射三、教學(xué)方法-案例教學(xué)：以RSDS13溫濕度模塊為實操對象-演示法：教師演示串口調(diào)試軟件操作流程-任務(wù)驅(qū)動：分組完成溫濕度數(shù)據(jù)采集任務(wù)四、教學(xué)過程1.導(dǎo)入（30分鐘）-情境創(chuàng)設(shè)：展示工廠環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)畫面，提問："如何遠(yuǎn)程獲取車間溫濕度數(shù)據(jù)？"-實物展示：演示RS485轉(zhuǎn)USB模塊連接溫濕度儀表，激發(fā)學(xué)生興趣。2.理論講解（60分鐘）-Modbus協(xié)議基礎(chǔ)（PPT動畫演示）：-主從架構(gòu)（1主多從）-RTUvsASCII模式對比（傳輸效率/容錯性）-RTU幀結(jié)構(gòu)拆解（板書示例）：[地址碼][功能碼03][起始地址Hi][起始地址Lo][數(shù)據(jù)長度Hi][數(shù)據(jù)長度Lo][CRCHi][CRCLo]-功能碼實戰(zhàn)分析：-03功能碼：讀取保持寄存器（示例：讀取溫度值）-06功能碼：寫入單個寄存器（示例：修改設(shè)備地址）3.實操任務(wù)（90分鐘）-任務(wù)1：讀取溫濕度數(shù)據(jù)1.使用串口調(diào)試助手發(fā)送指令：`0103000A0001A408`2.解析返回數(shù)據(jù)`01030200A179FC`，計算溫度值（16.1℃）-任務(wù)2：修改設(shè)備地址發(fā)送廣播指令：`000600010002581A`，驗證地址是否更改為24.總結(jié)與評價（30分鐘）-學(xué)生互評：各組展示采集數(shù)據(jù)截圖，分析CRC校驗錯誤案例-教師點評：強(qiáng)調(diào)RTU幀的時序要求（3.5字符間隔）教案特色：1.真設(shè)備+真項目：全部采用工業(yè)現(xiàn)場常用設(shè)備（西門子PLC/MCGS觸摸屏）2.故障樹教學(xué)法：預(yù)設(shè)典型故障場景培養(yǎng)排錯能力3.1+X課證融通：內(nèi)容覆蓋"工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)維護(hù)"職業(yè)技能等級證書要求任務(wù)3.2工業(yè)組態(tài)軟件與智能儀表通信課時安排：4課時一、教學(xué)目標(biāo)1.知識目標(biāo)：-掌握MCGS組態(tài)軟件五大組件功能（主控窗口/設(shè)備窗口/實時數(shù)據(jù)庫等）-理解ModbusRTU在組態(tài)軟件中的配置流程2.技能目標(biāo)：-能完成MCGS與多臺儀表的Modbus通信配置-能設(shè)計溫濕度監(jiān)控界面并實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化3.素養(yǎng)目標(biāo)：-培養(yǎng)工業(yè)HMI設(shè)計規(guī)范意識-強(qiáng)化工程文檔整理能力二、教學(xué)重點與難點-重點：設(shè)備窗口通道配置、變量綁定-難點：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理（如16位轉(zhuǎn)浮點數(shù)）三、教學(xué)方法-項目教學(xué)法：以"車間環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)"為項目載體-分組競賽：評比最佳人機(jī)界面設(shè)計四、教學(xué)過程1.導(dǎo)入（30分鐘）-問題引導(dǎo)："如何同時監(jiān)控20個溫濕度測點？傳統(tǒng)串口調(diào)試軟件是否可行？"-軟件演示：展示MCGS組態(tài)軟件已完成的監(jiān)控案例（曲線圖/報警記錄）。2.MCGS組態(tài)實操（90分鐘）-步驟1：設(shè)備窗口配置1.添加"莫迪康ModbusRTU"驅(qū)動2.設(shè)置串口參數(shù)（9600bps/無校驗）3.綁定寄存器地址（4區(qū)輸出寄存器地址11-濕度）-步驟2：畫面設(shè)計-插入實時數(shù)據(jù)文本框（綁定變量`濕度1`）-添加趨勢曲線控件（歷史數(shù)據(jù)存儲演示）3.故障排查訓(xùn)練（60分鐘）-典型故障模擬：-波特率設(shè)置錯誤（19200bpsvs9600bps）-寄存器地址偏移（地址10vs16進(jìn)制0x0A）-分組競賽：最快修復(fù)通信故障的小組額外加分4.項目展示（30分鐘）-評價標(biāo)準(zhǔn)：|指標(biāo)|分值||界面美觀性|30%||數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性|40%||報警功能完整性|30%|教案特色：1.真設(shè)備+真項目：全部采用工業(yè)現(xiàn)場常用設(shè)備（西門子PLC/MCGS觸摸屏）2.故障樹教學(xué)法：預(yù)設(shè)典型故障場景培養(yǎng)排錯能力3.1+X課證融通：內(nèi)容覆蓋"工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)維護(hù)"職業(yè)技能等級證書要求任務(wù)3.3西門子PLC的Modbus通信課時安排：4課時一、教學(xué)目標(biāo)1.知識目標(biāo)：-掌握S7-1500通信模塊（CMPtP）的選型與參數(shù)配置-理解Modbus_Comm_Load/Master/Slave指令的功能2.技能目標(biāo)：-能編寫PLCModbus主從站通信程序-能通過TIAPortal完成通信診斷3.素養(yǎng)目標(biāo)：-培養(yǎng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全意識-建立PLC通信編程規(guī)范意識二、教學(xué)重點與難點-重點：通信指令參數(shù)配置（MB_DB/Data_PTR）-難點：主從站數(shù)據(jù)同步機(jī)制三、教學(xué)方法-虛實結(jié)合：PLCSIMAdvanced仿真+實物PLC聯(lián)調(diào)-Debug實戰(zhàn)：故意設(shè)置錯誤參數(shù)引導(dǎo)學(xué)生排查四、教學(xué)過程1.硬件認(rèn)知（30分鐘）-模塊對比：|型號|接口|最大速率||CMPtPRS485BA|RS485|19.2kbps||CMPtPRS485HF|RS485|115.2kbps|2.編程實訓(xùn)（120分鐘）-主站程序：```//OB1中調(diào)用Modbus_Comm_Load(REQ:=M0.0,PORT:=W161F4,BAUD:=9600);Modbus_Master(REQ:=M0.1,MB_ADDR:=1,MODE:=0,DATA_ADDR:=40001);-從站配置：設(shè)置保持寄存器區(qū)`DB1.DBW0~DBW18`映射到Modbus地址40001-400103.聯(lián)調(diào)測試（60分鐘）-測試用例：1.主站寫入從站DB1.DBW0=1655AA2.從站讀取主站MW10數(shù)據(jù)4.安全討論（30分鐘）-工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全措施：-限制從站地址范圍（1-32）-啟用通信超時檢測（RESP_TO參數(shù)）五、教學(xué)資源1.硬件套件：-RSDS13溫濕度模塊（帶ModbusRTU）-S7-1500PLC+CMPtP模塊套件2.軟件工具包：-ModbusPoll調(diào)試軟件-TIAPortalV16工程模板六、考核方案|模塊|考核方式|權(quán)重||協(xié)議認(rèn)知|指令解析筆試|20%||MCGS組態(tài)|監(jiān)控工程提交|30%||PLC通信|TIA程序調(diào)試|40%||安全規(guī)范|現(xiàn)場操作評價|10%|教案特色：1.真設(shè)備+真項目：全部采用工業(yè)現(xiàn)場常用設(shè)備（西門子PLC/MCGS觸摸屏）2.故障樹教學(xué)法：預(yù)設(shè)典型故障場景培養(yǎng)排錯能力3.1+X課證融通：內(nèi)容覆蓋"工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)維護(hù)"職業(yè)技能等級證書要求PROFIBUS現(xiàn)場總線及其應(yīng)用教案設(shè)計課程名稱：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)授課時長：12課時（每課時45分鐘）適用對象：高職電氣自動化、智能制造、物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)專業(yè)學(xué)生任務(wù)4.1S7-1500PLC與標(biāo)準(zhǔn)從站的PROFIBUSDP通信課時安排：4課時教學(xué)目標(biāo)1.知識目標(biāo)-了解PROFIBUSDP協(xié)議的特點和應(yīng)用場景。-掌握PROFIBUSDP通信的基本原理和硬件配置方法。2.技能目標(biāo)-能夠使用西門子博途軟件完成S7-1500PLC與ET200SP的硬件組態(tài)。-能夠配置PROFIBUSDP通信參數(shù)并實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。3.素養(yǎng)目標(biāo)-培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作能力和自主學(xué)習(xí)能力。-樹立規(guī)范操作和安全意識。教學(xué)重點與難點-重點：PROFIBUSDP通信的硬件組態(tài)和參數(shù)配置。-難點：從站數(shù)據(jù)發(fā)送接收區(qū)的地址映射關(guān)系。教學(xué)準(zhǔn)備-硬件：S7-1500PLC、ET200SP、PROFIBUSDP電纜、PC。-軟件：西門子博途軟件（TIAPortal）。-資料：項目四教材、實驗指導(dǎo)書。教學(xué)過程1.導(dǎo)入（15分鐘）-提問：什么是PROFIBUSDP？它在工業(yè)自動化中有哪些應(yīng)用？-展示PROFIBUSDP的典型應(yīng)用場景（如制造業(yè)、流程工業(yè)）。2.知識講解（60分鐘）-PROFIBUSDP協(xié)議結(jié)構(gòu)（物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、用戶層）。-主站與從站的通信機(jī)制（主從方式）。-硬件配置清單解讀（表4-1和表4-2）。3.任務(wù)實施（90分鐘）-步驟1：在博途軟件中創(chuàng)建項目，完成S7-1500PLC的硬件組態(tài)（圖4-2）。-步驟2：完成ET200SP的硬件組態(tài)（圖4-3）。-步驟3：配置PROFIBUSDP通信參數(shù)（地址、速率），建立主從站連接（圖4-4、圖4-5）。-步驟4：驗證數(shù)據(jù)交換（讀取I20.7、寫入QW20等）。4.總結(jié)與評價（15分鐘）-學(xué)生展示組態(tài)結(jié)果，教師點評。-填寫任務(wù)評價表（表4-3）。教學(xué)反思-通過實際硬件操作加深理論理解，需確保學(xué)生熟練掌握博途軟件的基本操作。-任務(wù)評價表應(yīng)注重過程性評價，鼓勵學(xué)生記錄調(diào)試日志。任務(wù)4.2S7-1500PLC與智能從站的PROFIBUSDP通信課時安排：4課時教學(xué)目標(biāo)1.知識目標(biāo)-理解PROFIBUSDP的傳輸技術(shù)（RS485、光纖）。-掌握智能從站的通信配置方法。2.技能目標(biāo)-能夠配置S7-300PLC作為智能從站。-能夠使用DPRD_DAT和DPWR_DAT指令實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。3.素養(yǎng)目標(biāo)-培養(yǎng)問題分析和解決能力。-強(qiáng)化規(guī)范操作意識。教學(xué)重點與難點-重點：智能從站的通信參數(shù)設(shè)置。-難點：傳輸區(qū)的一致性配置（“單元”與“總長度”）。教學(xué)準(zhǔn)備-硬件：S7-1500PLC、S7-300PLC、PROFIBUSDP電纜。-軟件：博途軟件。-資料：教材、通信接口引腳說明（表4-4）。教學(xué)過程1.導(dǎo)入（15分鐘）-回顧PROFIBUSDP的傳輸技術(shù)，提問：RS485與光纖的適用場景有何不同？2.知識講解（60分鐘）-PROFIBUSDP接口引腳功能（圖4-8、表4-4）。-智能從站與標(biāo)準(zhǔn)從站的區(qū)別。-傳輸區(qū)配置要求（圖4-11）。3.任務(wù)實施（90分鐘）-步驟1：組態(tài)S7-1500PLC和S7-300PLC硬件（圖4-12）。-步驟2：設(shè)置S7-300為智能從站模式（圖4-13）。-步驟3：配置4個傳輸區(qū)，編寫主站和從站通信程序（圖4-14、圖4-15）。-步驟4：下載程序并測試數(shù)據(jù)交換。4.總結(jié)與評價（15分鐘）-學(xué)生分享調(diào)試經(jīng)驗，教師總結(jié)常見錯誤。-填寫評價表（表4-7）。教學(xué)反思-通過實際硬件操作加深理論理解，需確保學(xué)生熟練掌握博途軟件的基本操作。-任務(wù)評價表應(yīng)注重過程性評價，鼓勵學(xué)生記錄調(diào)試日志。教案三：任務(wù)4.3兩臺S7-300PLC的PROFIBUSDP通信課時安排：4課時教學(xué)目標(biāo)1.知識目標(biāo)-理解GSD文件的作用和組成。-掌握多主站通信的配置方法。2.技能目標(biāo)-能夠安裝和使用GSD文件集成第三方設(shè)備。-能夠?qū)崿F(xiàn)兩臺PLC的周期性數(shù)據(jù)交換。3.素養(yǎng)目標(biāo)-培養(yǎng)系統(tǒng)調(diào)試和故障排查能力。-增強(qiáng)技術(shù)文檔閱讀能力。教學(xué)重點與難點-重點：GSD文件的安裝與通信傳輸區(qū)設(shè)置。-難點：主從站地址分配與程序邏輯設(shè)計。教學(xué)準(zhǔn)備-硬件：兩臺S7-300PLC、PROFIBUSDP電纜。-軟件：博途軟件、示例GSD文件。-資料：教材、I/O地址分配表（表4-8、表4-9）。教學(xué)過程1.導(dǎo)入（10分鐘）-提問：如何將第三方設(shè)備接入PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)？引入GSD文件概念。2.知識講解（20分鐘）-GSD文件的結(jié)構(gòu)與編輯方法（4.3.1-4.3.3節(jié)）。-主從站通信的地址映射關(guān)系（圖4-16）。3.任務(wù)實施（40分鐘）-步驟1：組態(tài)兩臺S7-300PLC硬件（圖4-17）。-步驟2：設(shè)置主站和從站的操作模式（圖4-21、圖4-23）。-步驟3：配置傳輸區(qū)并編寫電動機(jī)控制程序（圖4-25）。-步驟4：添加故障OB塊（OB82、OB86等）。4.總結(jié)與評價（10分鐘）-討論周期性通信的調(diào)試要點。-填寫評價表（表4-10）。教學(xué)反思-通過實際硬件操作加深理論理解，需確保學(xué)生熟練掌握博途軟件的基本操作。-任務(wù)評價表應(yīng)注重過程性評價，鼓勵學(xué)生記錄調(diào)試日志?；谧杂煽诘狞c對點通信教案設(shè)計課程名稱：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)授課時長：8課時（每課時45分鐘）適用對象：高職電氣自動化、智能制造、物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)專業(yè)學(xué)生任務(wù)5.1兩臺S7-1500PLC的自由口通信（4課時）1.教學(xué)目標(biāo)-掌握兩臺S7-1500PLC的自由口通信硬件連接方法。-學(xué)會使用TIAPortal進(jìn)行通信模塊組態(tài)。-能夠編寫并調(diào)試主從站通信程序。2.教學(xué)重點與難點-重點：通信模塊組態(tài)、Send_P2P和Receive_P2P指令的使用。-難點：輪詢程序的邏輯設(shè)計、通信調(diào)試方法。3.教學(xué)準(zhǔn)備-硬件：兩臺S7-1500PLC（CPU1512C-1PN）、CMPtPRS422/485HF模塊、雙絞線。-軟件：TIAPortalV16。-輔助材料：PPT課件、示例程序。4.教學(xué)過程（1）任務(wù)引入（20分鐘）-提問：串行通信的特點是什么？自由口通信適用于哪些場景？-演示：通過實際案例（如PLC與打印機(jī)通信）說明自由口通信的應(yīng)用。-任務(wù)描述：主站PLC_1發(fā)送DB1中的10字節(jié)數(shù)據(jù)到從站PLC_2，從站接收后返回DB10中的10字節(jié)數(shù)據(jù)，循環(huán)執(zhí)行。（2）知識講解（45分鐘）-自由口通信原理-串行通信（RS485半雙工，異步傳輸）。-字符幀格式（起始位、數(shù)據(jù)位、校驗位、停止位）。-硬件連接-通信模塊CMPtPRS422/485HF的接線方式（A、B、GND）。-通信指令-`Send_P2P`（發(fā)送數(shù)據(jù)）和`Receive_P2P`（接收數(shù)據(jù)）的參數(shù)說明。（3）實踐操作（90分鐘）步驟1：硬件組態(tài)（20分鐘）1.在TIAPortal中創(chuàng)建新項目，添加兩臺PLC（CPU1512C-1PN）。2.分別添加CMPtPRS422/485HF模塊。3.設(shè)置通信參數(shù)：-操作模式：半雙工（RS485）2線制。-端口參數(shù)：9600bps、偶校驗、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位。步驟2：數(shù)據(jù)塊創(chuàng)建（25分鐘）1.在PLC_1中創(chuàng)建DB1（發(fā)送數(shù)據(jù)）和DB2（接收數(shù)據(jù)）。2.在PLC_2中創(chuàng)建DB10（發(fā)送數(shù)據(jù)）和DB20（接收數(shù)據(jù)）。3.取消“優(yōu)化的塊訪問”，改為絕對尋址。步驟3：程序編寫（45分鐘）1.主站PLC_1程序-使用`Send_P2P`發(fā)送DB1數(shù)據(jù)，觸發(fā)信號M2.0。-使用`Receive_P2P`接收數(shù)據(jù)到DB2，輪詢NDR狀態(tài)。2.從站PLC_2程序-使用`Receive_P2P`接收數(shù)據(jù)到DB20。-收到數(shù)據(jù)后，用`Send_P2P`發(fā)送DB10數(shù)據(jù)。（4）調(diào)試與總結(jié)（25分鐘課時）-調(diào)試方法：-使用監(jiān)控表置位M2.0，觀察數(shù)據(jù)收發(fā)情況。-檢查STATUS值，排查通信錯誤。-總結(jié)：-自由口通信的關(guān)鍵點（參數(shù)匹配、輪詢邏輯）。-常見問題及解決方法（如波特率不一致、接線錯誤）。任務(wù)5.2S7-1500PLC與串口設(shè)備的自由口通信課時安排：4課時1.教學(xué)目標(biāo)-掌握PLC與串口設(shè)備的自由口通信配置方法。-能夠解析自定義通信協(xié)議（數(shù)據(jù)請求與應(yīng)答報文）。-學(xué)會使用異或校驗實現(xiàn)數(shù)據(jù)校驗。2.教學(xué)重點與難點-重點：報文格式解析、通信參數(shù)設(shè)置。-難點：校驗碼計算、數(shù)據(jù)幀解析。3.教學(xué)準(zhǔn)備-硬件：S7-1500PLC、CMPtPRS422/485HF模塊、串口設(shè)備（模擬儀表）。-軟件：TIAPortalV16。-輔助材料：報文格式表、示例代碼。4.教學(xué)過程（1）任務(wù)引入（20分鐘）-提問：PLC如何與外部設(shè)備（如儀表、掃碼槍）通信？-演示：展示串口設(shè)備通信協(xié)議（如ModbusRTU與自由口的區(qū)別）。-任務(wù)描述：PLC發(fā)送請求報文（1115320533），接收應(yīng)答報文（2215112233445526）。（2）知識講解（45分鐘）-自由口通信協(xié)議-數(shù)據(jù)請求報文格式（請求標(biāo)識、站點號、地址、長度、校驗）。-數(shù)據(jù)應(yīng)答報文格式（應(yīng)答標(biāo)識、站點號、數(shù)據(jù)、校驗）。-異或校驗計算-對報文中所有數(shù)據(jù)進(jìn)行異或運(yùn)算，生成校驗碼。（3）實踐操作（90分鐘）步驟1：硬件組態(tài)（20分鐘）1.在TIAPortal中添加PLC和通信模塊。2.設(shè)置通信參數(shù)（9600bps、偶校驗、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位）。步驟2：報文定義（25分鐘）1.在DB塊中定義請求報文（5字節(jié)）和接收緩沖區(qū)（8字節(jié)）。2.編寫異或校驗計算函數(shù)（使用SCL或LAD）。步驟3：程序編寫（45分鐘）1.發(fā)送程序-使用`Send_P2P`發(fā)送請求報文（1115320533）。-觸發(fā)方式：定時（如1Hz時鐘）或按鍵觸發(fā)。2.接收程序-使用`Receive_P2P`接收數(shù)據(jù)，校驗NDR和STATUS。-解析返回數(shù)據(jù)（2215112233445526）。（4）調(diào)試與總結(jié)（25分鐘）-調(diào)試方法：-使用監(jiān)控表查看收發(fā)數(shù)據(jù)是否正確。-檢查校驗碼是否匹配。-總結(jié)：-自由口通信的關(guān)鍵點（報文格式、校驗機(jī)制）。-常見問題（數(shù)據(jù)錯位、校驗失?。＝虒W(xué)反思1.學(xué)生掌握情況：-是否理解自由口通信的基本原理？-能否獨立完成通信程序編寫？2.改進(jìn)方向：-增加實際設(shè)備調(diào)試環(huán)節(jié)（如連接真實儀表）。-提供更多故障案例，提高排錯能力。工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用教案設(shè)計課程名稱：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)授課時長：8課時（每課時45分鐘）適用對象：高職電氣自動化、智能制造、物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)專業(yè)學(xué)生任務(wù)6.1五臺S7-1500PLC的S7通信課時安排：4課時1.教學(xué)目標(biāo)-掌握S7單邊通信的配置方法（客戶端/服務(wù)器模式）-學(xué)會使用PUT/GET指令實現(xiàn)多PLC數(shù)據(jù)交互-完成柔性制造系統(tǒng)（FMS）五站聯(lián)控的通信調(diào)試2.教學(xué)重點與難點-重點：PUT/GET指令的參數(shù)配置、S7連接建立-難點：多PLC數(shù)據(jù)塊地址映射、通信狀態(tài)監(jiān)控3.教學(xué)準(zhǔn)備-硬件：5臺S7-1500PLC（CPU1512C-1PN）、交換機(jī)、網(wǎng)線-軟件：TIAPortalV16-輔助材料：FMS控制流程圖、S7通信協(xié)議手冊4.教學(xué)過程（1）任務(wù)引入（20分鐘）-案例展示：播放FMS五站聯(lián)控視頻，說明通信需求。-問題引導(dǎo)：-如何實現(xiàn)供料單元與加工單元的數(shù)據(jù)交互？-S7單邊通信中客戶端與服務(wù)器的角色區(qū)別？（2）知識講解（45分鐘）-S7通信協(xié)議-單邊通信（PUT/GET）與雙邊通信（BSEND/BRCV）對比-客戶端主動操作數(shù)據(jù)，服務(wù)器被動響應(yīng)-硬件連接-PROFINET接口配置（IP地址、子網(wǎng)設(shè)置）-交換機(jī)的作用與接線方法（3）實踐操作（90分鐘）步驟1：硬件組態(tài)（20分鐘）1.在TIAPortal中創(chuàng)建項目，添加5臺PLC（PLC_10~PLC_50）。2.設(shè)置各PLC的IP地址（192.168.0.10~192.168.0.50），啟用時鐘存儲器MB0。3.在“防護(hù)與安全”中勾選“允許來自遠(yuǎn)程對象的PUT/GET通信訪問”。步驟2：S7連接配置（45分鐘）