《现场总线与工业控制网络》课程标准.doc
现场总线与工业控制网络课程标准 课程代码：31331Z18学 时 数：30学时（其中：理论18学时 实践12学时）课程类型：理论+实践 开课学期：（第4学期）适用专业：高速铁道技术专业（通号方向） 开课单位：电子信息系编写时间：2013年12月 一、课程定位和目标 课程定位：现场总线与工业控制网络课程是高速铁道技术专业的一门专业基础课，该课程为专业必修课程。通过本课程的学习使学生掌握现场总线网络拓扑结构，掌握现场总线主要技术指标，掌握掌握主要连接件和接口设备使用和维护，了解硬件和软件组态操作，了解现场总线工程与设计，为日后在高速铁路现场工作打下坚实的基础。先修课是工业控制计算机原理及应用，后续课程是高铁信号集中监测系统、高速列车调度指挥系统。该课程为必修课。安排在高速铁道技术专业的第四学期学习。教学目标：是使学生建立现场总线的概念、基本特点，建立DNS和FCS概念，了解DCS和FCS系统设备和系统结构，了解计算机网络及工业网络体系结构、网络模式、工业网络通信概念、开放式系统互连参考模型、TCP/IP参考模型，了解PP的主要连接件和接口设备以及硬件连接、组态技术，PRDPIBUS的主要技术、CAN总线技术协议、工业以太网的通信方案。理解现场总线控制技术的基本概念和原理，理解PP通信模型及其主要技术、PP功能块及PP工业组态，理解PRDPIBUS通信技术，理解CAN物理层以及总线器件工作原理，理解工业以太网的实时通信技术，控制器工作原理。要求学生具备现场总线控制系统正常运行的维护和故障检修能力，具有一定的团队精神和解决问题能力。具体目标包括知识目标、技能目标、素质目标，如表1所示。表1 课程目标结构知识目标1熟悉工业控制系统体系结构；2熟悉计算机局域网及其拓扑结构；3了解信号的传输和编码技术；4了解现场总线网络结构与互联网的网络结构的不同；5熟悉现场总线常用的主要连接件、仪表和接口设备；6熟悉现场总线技术指标；7熟悉现场总线工程与设计；8掌握现场总线使用和维护原则；技能目标1. 掌握主要连接件使用；2. 掌握接口设备使用；3. 掌握现场总线常用的电缆和电源操作；4. 掌握现场总线项目改造指标和原则；5掌握硬件和软件组态操作；6掌握现场总线三级网络拓扑结构和布线；素质目标1. 具有勤奋学习的态度，严谨求实、创新的工作作风；2. 具有良好的心理素质、职业道德素质以及高度责任心和良好的团队合作精神；3. 具有一定的判断、分析、解决问题的能力；4. 具备良好的服务意识和市场观念；5养成“认真负责、精检细修、文明生产、安全生产”等良好的职业道德。 二、课程内容规划本课程的内容规划如表2所示。表2 现场总线与工业控制网络课程内容规划表课程名称现场总线与工业控制网络总学时30课程内容项 目内 容学时一、网络基础主要教学内容1控制系统体系结构；2计算机局域网技术和拓扑结构；3信号传输和编码技术；4网络互连参考模型；5网络互连规范。4教学重、难点1计算机局域网技术和拓扑结构（重点、难点）；2信号传输和编码技术（重点）；3网络互连参考模型（难点）。教学方法手段任务驱动、案例分析、现场教学、多媒体演示等。二、基金会现场总线技术主要教学内容1FF现场总线网络设备以及设备安装；2FF现场总线技术指标；3FF现场总线网络拓扑；4FF现场总线布线和电源；5FF现场总线仪表以及参数；6FF现场总线工程与设计；7FF现场总线新建项目和改造项目原则；8现场总线三级网络拓扑。8教学重、难点1FF现场总线网络设备以及设备安装（重点）；2FF现场总线技术指标（重点）；3FF现场总线布线和电源（重点）；4FF现场总线仪表以及参数（重点）；5FF现场总线工程与设计（难点）；6FF现场总线新建项目和改造项目原则（重点）；8现场总线三级网络拓扑（重点）。教学方法手段任务驱动、案例分析、多媒体演示、教学做一体化等。三、PROFIBUS总线通信技术主要教学内容1PROFIBUS技术发展；2PROFIBUS技术内容；3PROFIBUS通信技术；4PROFIBUS硬件；5PROFIBUS硬件和软件组态。8教学重、难点1PROFIBUS技术内容（重点）；2PROFIBUS硬件与接口（重点、难点）；3PROFIBUS硬件和软件组态（重点、难点）；4PROFIBUS网络故障的判断与检测。教学方法手段任务驱动、案例分析、小组讨论、教学做一体化等。四、CAN总线以及工业以太网技术主要教学内容1. CAN的工作原理及其特点；2 .CAN的物理层；3. CAN协议；4. CAN总线器件及其应用；5. 工业以太网通信技术。8教学重、难点1. CAN协议（难点）；2. CAN控制器（重点、难点）；3. CAN-BUS结点设计（重点）；4. 工业以太网通信技术。教学方法手段任务驱动、案例分析、小组讨论、教学做一体化等。四、其他主要包含内容扩充、总复习、测试、预留机动等学时。2三、学习情境设计本课程的学习情境设计如表3所示。表3 现场总线与工业控制网络学习情境设计现场总线与工业控制网络学习情境1（或者 项目1）网络基础学时分配总计：4学时实践：2学时知识目标1熟悉网络互连参考模型；2熟悉控制网络拓扑；3熟悉通信的传输和编码技术；4掌握介质访问控制方式。技能要求网络连接设置与测试，局域网IP设置。学习内容1控制系统体系结构；2计算机局域网技术和拓扑结构；3信号传输和编码技术；4网络互连参考模型；5网络互连规范。教学建议及说明在教学过程中，要尽可能采用多媒体教学和现场教学，通过“教、学、做”一体化教学掌握专业知识、培养专业技能。教学地点建议多选择一体化实训室或现场。学习情境2基金会现场总线学时分配总计：8学时实践：2学时知识目标1掌握基金会现场总线网络设备与安装；2掌握网络拓扑结构；3掌握主要连接件和接口设备使用以及维护；4了解新建项目的原则、方法和改造项目的原则、方法；5掌握现场总线仪表使用以及相关参数。技能要求熟练三级网络拓扑结构，熟悉常用网络设备和接口设备使用和维护，并能分析处理常见故障。学习内容1FF现场总线网络设备以及设备安装；2FF现场总线技术指标；3FF现场总线网络拓扑；4FF现场总线布线和电源；5FF现场总线仪表以及参数；6FF现场总线工程与设计；7FF现场总线新建项目和改造项目原则；8现场总线三级网络拓扑。教学建议及说明在教学过程中，要尽可能采用多媒体教学和现场教学，通过“教、学、做”一体化教学掌握专业知识、培养专业技能。教学地点建议多选择现场总线实训室或现场。学习情境3PROFIBUS总线技术学时分配总计：8学时实践：4学时知识目标1掌握PROFIBUS技术内容以及适合场合；2掌握PROFIBUS硬件组态；3了解PROFIBUS通信电路。技能要求熟练PROFIBUS硬件组态。学习内容1PROFIBUS技术发展；2PROFIBUS技术内容；3PROFIBUS通信技术；4PROFIBUS硬件；5PROFIBUS硬件和软件组态。教学建议及说明在教学过程中，要尽可能采用多媒体教学和现场教学，通过“教、学、做”一体化教学掌握专业知识、培养专业技能。教学地点建议多选择现场总线实训室或现场。学习情境4CAN总线与以太网技术学时分配总计：8学时实践：4学时知识目标1熟悉CAN网络拓扑；2熟悉CAN物理连接；3掌握CAN控制器使用；4掌握CAN收发器使用技能要求熟悉CAN总线控制器使用，熟悉CAN总线收发器使用，熟悉工业以太网技术使用。学习内容1. CAN的工作原理及其特点；2 .CAN的物理层；3. CAN协议；4. CAN总线器件及其应用；5. 工业以太网通信技术。教学建议及说明在教学过程中，要尽可能采用多媒体教学和现场教学，通过“教、学、做”一体化教学掌握专业知识、培养专业技能。教学地点建议多选择一体化实训室或现场。四、学业评价本课程考核为考试课。考核方式：笔试（闭卷）+ 平时考核。记分制：100分制记分。该课程的考核方式采用“笔试（闭卷）+ 平时考核”的评定方法，学生在学完该课程规定的内容后，教师根据学生期末考试成绩（占总成绩60%）、平时考核（占总成绩40%）进行综合评定，成绩合格者予以通过。其中，平时考核由授课教师根据学生日常考勤、作业、回答问题、学习态度等方面进行评定。五、教学资源1. 教材的选用（推荐）：现场总线与工业以太网技术, 许洪华主编，电子工业出版社，2010年11月2. 参考教材工业控制网络与现场总线, 陈在平、岳有军主编，机械工业出版社，2008年02月现场总线工业控制网络技术, 复继强、邢春香主编，北京航空、航天大学出版社，2005年05月3.课程资源的开发与利用与课程配套的教学和学习资源，多媒体课件网址：精品课程网站铁路之家 http:/www.china 中国通信信号总公司六、实施建议1. 师资配备建议主讲教师应是双师型教师，能综合应用各种教学方法设计课程，具有较强的专业基础和新知识，具备相关的职业资格证书和实践经验；辅助教师需要一定的职业技能，具有丰富的企业一线经验，取得中职以上资格证书。2教学条件配备建议本课程应配备现场总线与工业控制系统实验系统实验板10套，以满足项目教学需要。对于现场总线技术，可以只讲目前在高铁生产上使用的现场总线技术，不必全讲。由于设备和场地的限制，往往制约了学生实践技能的培养。教学中可充分使用仿真、模拟软件进行训练，同时积极与企业建立密切的合作关系，充分挖掘企业的潜力，可把部分实训项目安排在企业中进行。3教学实施建议（1）本课程采用理实一体化教学，以典型工作任务为导向，激发学生的学习兴趣，提高学生的实际操作能力。在教学过程中，教师示范和学生分组讨论、训练互动，学生提问与教师解答、指导有机结合，让学生在“教”与“学”过程中，会进行车站自动控制设备的使用与维护。（2）在教学过程中，要创设工作情境，同时应加大实践实操的容量，要紧密结合职业技能证书的考证，加强考证的实操项目的训练，在实践实操过程中，使学生掌握信号联锁设备维护方法，提高学生的岗位适应能力。（3）在教学过程中，要重视本专业领域新技术、新工艺、新材料发展趋势，贴近企业、贴近生产。为学生提供职业生涯发展的空间，努力培养学生参与社会实践的创新精神和职业能力。七、其他说明 本课程标准在执行过程中，可根据教学的实际情况做适当调整，以满足教学要求。教学中，立足基本知识的学习，加强岗位技能的培养，将理论与实践结合、课堂与现场接轨，做到有的放矢、灵活应用，以达到本课程的教学目标。 （本说明可根据情况修改）执笔人： 审核人： 系部主任： 教务处： 注：1.执笔人：应为专业骨干教师，每名教师原则上承担不超过3门课程标准的编写。2.审核人：应为副教授（含）以上职称，一般为专业负责人或教研室主任。3.标题：黑体小四，正文， 宋体五号。
