010132053-工业控制网络及组态技术教学大纲

《工业控制网络及组态技术》课程教学大纲

课程代码：010132053

课程英文名称：Industrial Control Network and HMI Technology

课程总学时：16 讲课：16 实验：0 上机：0

适用专业：机械电子工程

大纲编写（修订）时间：2010.7

一、大纲使用说明

（一）课程的地位及教学目标

1.本课程是机电一体化专业的专业选修课

2.现场总线/工业以太网技术是当今工业控制系统的主流组网技术，是控制向分散化、网络化、智能化方向发展的技术基础。

本课程主要包括：现场总线/工业以太网的网络通讯基本原理，面向底层PLC控制，构建控制网络，人机交互界面HMI（Human Machine Interface）实现远程监视及优化控制，并以工程实践为例，从整体上掌握现代大中型自动化系统的实施过程。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求

1.掌握大中型自动化系统的控制网络基本原理、设计方法、实施方法。

2.掌握HMI的设计方法。

3.结合S7-300 PLC工程实例，达到一定运用能力。

（三）实施说明

本课程应重点讲授工业控制网络原理、设计方法、结合PLC系统，以实例为主线，以作业、讲解等互动形式，调动学生的积极性。

（四）对先修课的要求

本课程的先修课有：计算机基础、机电传动控制、电工及电子技术、控制工程基础。

（五）对习题课、实践环节的要求

1.习题要求：习题应促进学生消化、巩固所学内容。习题要密切配合教师的讲授内容，注意要使概念类、分析类和设计类习题并存，培养学生的分析和设计能力。教师通过习题发现问题，改进教学，同时习题也是考核学生的依据之一。

2．实验要求：根据课时较短，同时仿真系统在脱离实验设备亦能进行的实际情况，实验环节以作业形式安排在课后，以实例、作业、互动来完成实践过程，不单独设置实验课。

（六）课程考核方式

1.考核方式：课程大作业。

2.考核目标：在考核学生对控制网络基本知识和方法掌握的基础上，重点考核学生实际运用能力。

3.成绩构成：出勤（约占20%），平时考察（约占30%），课程大作业（占50%）

（七）参考书目

《S7-300/400 PLC 应用技术》，廖常初编，机械工业出版社，2008

《工业控制网络与现场总线技术》，陈在平，机械工业出版社，2006

《工业控制网络技术》，杨卫华，机械工业出版社，2008。

二、中文摘要

对于机电一体化专业的学生而言，《工业控制网络及组态技术》是一门重要的专业课程。本大纲规定了该课程的教学目标和内容，提出了知识、能力及技能培养方面的基本要求。课程通过对当今主流工业控制网络技术内容的讲授，使学生掌握工业控制网路基本知识和基本使用设计方法。

三、课程学时分配表

四、教学内容及基本要求

第1部分计算机网络基础

总学时（单位：学时）：2 讲课 2 实验0 上机0

具体内容：

1）网络定义/分类/结构/功能/作用；

2）数据编码方式、信号传输方式、通信方式等数据通信基础知识；

3）网络拓扑结构、传输介质、硬件组成与介质访问控制方式等计算机网络基础知识； 4）OSI体系，TCP/IP体系。

重点：

形成网络的概念，清楚组成、工作过程。

难点：

网络工作机制、协议。

习题内容：

网络知识基础练习。

第2部分工业控制网络原理简介

总学时（单位：学时）：4讲课 4 实验0 上机0

具体内容：

1）FCS\DCS\工业以太网：概念\发展\组成\技术特点\标准\应用领域；

2）Modibus协议介绍；PROFIBUS-DP结构特点；其他总线简介：ControlNet。

重点：

各总线的访问特点。

难点：

各总线的工作原理。

习题内容：

各具体总线的实现过程。

第3部分PROFIBUS-DP应用

总学时（单位：学时）：4讲课 4 实验0 上机0

具体内容：

1）STEP 7环境/S7-300硬件模板/硬件网络组态/语言编程；PLCSIM 模拟仿真软件使用；

2）SIEMENS网络形式介绍：PROFIBUS，MPI，全局数据，PROFINET，各方式下的实现过程；

3）智能从站设备通讯：S7-300，S7-200，变频器；网络系统故障及诊断。

重点：

构建网络的具体过程。

难点：

网络的诊断功能。

习题内容：

STEP7使用方法。

第4部分HMI组态软件

总学时（单位：学时）：4讲课 4 实验0 上机0

具体内容：

1）WinCC：安装\与PLC通讯\项目\标签变量\动画\脚本\报表\报警\历史趋势\数据库功能\OPC；

2）组态王\力控简介\Intouch。

重点：

HMI的使用步骤。

难点：

HMI的本质工作

习题内容：

工程实例分析

第5部分实例作业交流

总学时（单位：学时）：2讲课 2实验0 上机0

具体内容：

由实际任务构建控制网络，在STEP7中建立硬件组态，完成基本PLC功能，WINCC中做画面，完成交互功能，仿真调试，分析具体问题。

重点：

对整个过程的掌握。

难点：

面向应用的设计方法。

编写人：王海

审核人：陈白宁

批准人：丁茹