课程代码:31331Z18
学 时 数：42学时(其中：理论30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：机电一体化高职 开课单位：汽车工程学院
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一、课程定位和目标
课程定位:《现场总线与工业控制网络》课程是机电一体化专业的一门专业基础课，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。
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 | 42 | ||
| 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。 | 8 | ||
| 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 | 1．FF现场总线网络设备以及设备安装； 2．FF现场总线技术指标; 3．FF现场总线网络拓扑; 4．FF现场总线布线和电源； 5．FF现场总线仪表以及参数； 6．FF现场总线工程与设计； 7．FF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。 | 12 | ||
| 教学重、难点 | 1．FF现场总线网络设备以及设备安装（重点）； 2．FF现场总线技术指标（重点）; 3．FF现场总线布线和电源(重点）； 4．FF现场总线仪表以及参数（重点)； 5．FF现场总线工程与设计(难点）； 6．FF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 | 1．PROFIBUS技术发展； 2．PROFIBUS技术内容； 3．PROFIBUS通信技术; 4．PROFIBUS硬件； 5．PROFIBUS硬件和软件组态。 | 10 | ||
| 教学重、难点 | 1．PROFIBUS技术内容（重点）； 2．PROFIBUS硬件与接口（重点、难点）； 3．PROFIBUS硬件和软件组态（重点、难点)； 4．PROFIBUS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。 | 10 | ||
| 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 | |||
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:6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:4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 | 1．FF现场总线网络设备以及设备安装； 2．FF现场总线技术指标； 3．FF现场总线网络拓扑; 4．FF现场总线布线和电源； 5．FF现场总线仪表以及参数; 6．FF现场总线工程与设计; 7．FF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3 | PROFIBUS总线技术 | 学时分配 | 总计：8学时 实践：2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 | 1．PROFIBUS技术发展; 2．PROFIBUS技术内容； 3．PROFIBUS通信技术; 4．PROFIBUS硬件； 5．PROFIBUS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4 | CAN总线与以太网技术 | 学时分配 | 总计:8学时 实践：2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. | |||
本课程考核为考试课。
考核方式：笔试（开卷)60％+ 平时考核40%.
记分制：100分制记分。
该课程的考核方式采用“笔试(开卷）+ 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
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，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:
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