《现场总线技术B》教学大纲

《现场总线技术》教学大纲B适用范围202X版本科人才培养方案课程代码05146101课程性质专业选修课学分2学分学时32学时（理论24学时，实验8学时）先修课程单片机原理与接口技术、电气控制与PLC、运动控制系统等后续课程自动控制系统集成适用专业自动化开课单位电气工程与自动化学院一课程说明《现场总线技术B》是自动化专业的专业选修课本课程以数字通信、网络的基本技术以及应用广泛的（工业）以太网技术/主流（典型）现场总线为主要内容，目的是使学生掌握现代通信与网络的基本概念、基础知识，学会阅读并理解现场总线协议/规范/标准；能够初步设计一般设备的以太网/现场总线通信接口，掌握或了解以太网/典型现场总线系统的基本应用技术；并为学生进行工业通信网络设计和网络（系统）分析以及撰写工业通信领域的各种通信网络规范奠定一定的基础本课程注重基本理论知识的深入学习，重在培养运用基础理论知识解决生产实际中问题的能力，强调理论、分析设计方法、工程应用三者之间的协调，培养“厚基础、宽口径、高素质、强能力”的人才二课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标课程目标1:了解工业自动化发展的动态和趋势，掌握现代工业通信与网络的基本概念、基础知识学会阅读并理解现场总线协议/规范/标准；能够初步设计一般设备的以太网/现场总线通信接口，掌握或了解以太网/典型现场总线系统的基本应用技术课程目标2具有获取课程相关信息和资源的能力；掌握常见工业总线系统构建、设置与维护的一般方法,具有扎实的专业知识和工程实践能力，具有独立从事工业通信系统运行、管理与维护的基本能力；能够跟踪了解本专业网络化控制方向的技术前沿与发展动态；具有较强的学习和适应能力，能够不断开拓创新课程目标3具有坚定正确的政治方向，热爱祖国，具有为国家富强昌盛而努力奋斗的坚强意志，有强烈的事业心和奉献精神，有高度的社会责任感和职业道德，具有较强的工匠精神；具有健康的体魄、良好的心理素质、正确的审美观念和劳动观念，形成良好的劳动习惯；具有严谨的科学态度和现代社会的竞争意识、环境保护意识、价值效益意识、求实创新意识等专业素质

三、课程目标与毕业要求《现场总线技术B》课程教学目标对自动化专业毕业要求的支撑见表lo表1课程教学目标与毕业要求关系支撑强毕业要求指标点课程目标度

3.设计/开发解决方

3.3能够在设计课程目标1:了解工业自动化发展的动态和趋势，开发环节中体现掌握现代工业通信与网络的基本概念、基础知识案创新意识，并考学会阅读并理解现场总线协议/规范/标准；能够虑社会、健康、初步设计一般设备的以太网/现场总线通信接口，安全、法律、文掌握或了解以太网/典型现场总线系统的基本应化以及环境等因用技术素课程目标2具有获取课程相关信息和资源的能M力；掌握常见工业总线系统构建、设置与维护的一般方法，具有扎实的专业知识和工程实践能力，具有独立从事工业通信系统运行、管理与维护的基本能力；能够跟踪了解本专业网络化控制方向的技术前沿与发展动态；具启较强的学习和适应能力，能够不断开拓创新

6.工程与社会

6.2能分析和评课程目标3具有坚定正确的政治方向，热爱祖价专业工程实践国，具有为国家富强昌盛而努力奋斗的坚强意志，对于社会、健康、有强烈的事业心和奉献精神，有高度的社会责任安全、法律、文感和职业道德，具有较强的工匠精神；具有健康化的影响，以及的体魄、良好的心理素质、正确的审美观念和劳这些制约因素对动观念，形成良好的劳动习惯；具有严谨的科学H项目实施的影态度和现代社会的竞争意识、环境保护意识、价响，并理解应承值效益意识、求实创新意识等专业素质担的责任注表中“H（高”M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度

四、教学内容基本要求与学时分配

1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2表2教学内容、基本要求与学时分配理论学实验学对应的课程教学内容教学要求，教学重点难点时时目标

1.工业自动化网络概教学要求了解本课程的性质和任务，了解工业通信与网络发展历程及其特点，了解现场总论线国际标准与中国标准；理解并掌握现场总线

1.1工业控制网络（现的定义、组成、特点及优点；理解并掌握典型场总线）的发展历程的工业三层网架构

301、

2、

31.2现场总线的概念重点通信与网络的概念，工业通信网络（现

1.3现场总线系统的场总线）的概念、组成和网络架构，现场总线组成与体系结构的技术特点与优点，现场总线国际标准与中国

1.4现场总线标准标准

1.5现场总线的分类难点现场总线及现场总线控制系统的定义、作用、特点及优点

2.现场总线网络基础教学要求理解并掌握通信网络的硬件构成、

2.1现场总线网络概观网络的介质访问控制方式；掌握网络的拓扑结构及介质、网络的硬件、软件、网络的互联设

2.2网络分类备；理解网络分层/互联参考模型知识；了解

2.3网络软件网络的标准化

2.4OSI和TCP/IP参考重点（现场总线）通信网络的硬件构成（现模型场总线点对点通信网络与节点的硬件构成、一

501、

22.5网络体系结构内的般通信网络的硬件构成），网络拓扑结构及介标准化质，介质访问控制方式，网络硬件，网络软件，

2.6网络拓扑结构网络互联参考模型，网络互联设备，网络标准化

2.7介质访问控制方式难点现场总线点对点通信网络与节点的硬件构成，网络分层/互联参考模型知识，网络的介质访问控制方式

3.现场总线通信基础教学要求理解并掌握通信的基本概念和术语，信号编码技术、同步和异步传输技术；了解传

3.1概念和术语输损伤（衰减、延时失真、噪声）、差错控制、

3.2模拟数据和数字数流量控制的基础知识；掌握数字数据通信的差据传输错类型、差错检测方法；理解高级数据链路控

3.3传输损伤制（HDLC）；掌握常用传输介质（媒体）的

3.4模拟信号和数字信特性号编码技术重点通信的基本概念和术语，模拟数据和数

801、

23.5同步技术字数据传输；串行传输的时序控制技术（同步和异步传输），数据传输过程（单工传输、半

3.6单工、半双工传输双工传输、全双工传输），数字数据通信的差和全双工传输错类型，数字数据通信的差错检测，数字数据

3.7差错类型、差错检通信的差错纠正测和差错纠正难点模拟信号编码技术，数字信号编码技术；

3.8差错控制、流量控数据链路的差错控制，流量控制，高级数据链制和高级数据链路控路控制（HDLC）制

4.基于UART的简单教学要求掌握UART串行通信的基本实现方串行通信法和Mosbus节点的设计方法；理解EIA-

232、

4.1概述EIA-485接口标准与Mosbus协议；了解

4.2EIA/TIA/RS-232接Mosbus系统的应用口标准重点基于UART的串行通信基本特征与节点

601、

2、

34.3EIA/TIA/RS-485接的一般构成；EIA-232接口标准，EIA-485接口标准口标准；Mosbus协议，Mosbus节点设计，

4.4Modbus协议Mosbus系统应用实例难点Mosbus协议，Mosbus节点设计

5.以太网与工业以太教学要求理解以太网MAC子层与物理层及网TCP/IP协议；理解高速以太网技术；了解因

5.1以太网概述特网地址分类，掌握IP地址的含义及子网掩

5.2高速以太网码的应用；了解因特网的域名概念和地址映射

5.3TCP/IP协议和工业以太网的关键问题与技术；初步掌握以

5.4工业以太网太网控制器的使用方法和以太网节点的设计方

641、

2、3法

5.5儿种典型工业以太重点以太网MAC子层与物理层，交换式以网技术太网，IP地址的表示及设置方法，工业以太网的关键问题与技术难点IEEE

802.3标准，以太网控制器，IP地址规划，以太网节点设计

6.CAN、DeviceNet与Profibus总线技术

6.1CAN总线技术教学要求理解并掌握CAN的相关基本概念、

6.2DeviceNet总线技CAN的MAC机制及MAC帧类型、DeviceNet术的相关基本概念、DeviceNet的四种I/O触发方式、生产者消费者通信机制、Profibus的相

6.3Pro Abus总线技术关基本概念、Profibus的主从通信机制；理解CAN的分层结构、理解Profibus的物理层与数据链路层；了解CAN控制器及接口芯片、EDS文件、GSD文件的功能、CAN、DeviceNet和Profibus基本应用重点CAN的一些基本概念，报文传送及其

641、

2、3帧类型，CAN总线基本技术阐释与分析（总线典型电平、LLC子层和MAC子层、MAC机制、标准格式及扩展格式的数据帧与远程帧的区分、总线长度与位速率）；DeviceNet的一些基本概念，DeviceNet的连接,设备描述；Profibus的基本概念，Profibus的物理层与数据链路层，GSD文件难点CAN节点的分层结构，CAN的错误类型及其界定，位定时要求，CAN节点设计；生产者消费者通信机制；Profibus的主从通信机制、Profibus网络配置合计

2482.实验部分实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3表3实验项目、实验内容与学时对应的课程实验项目实验内容和要求实验学时目标实验内容认识工业网络必要的软硬件构成及

1.工业网络组网基础其应用

21、

2、3实验实验要求掌握以太网的软硬件组成及其配置测试方法实验内容利用必要的软硬件构造EtherNet/IP网络并测试其功能

2.EtherNet/IP网络配实验要求掌握EtherNet/IP网络的硬件、软

22、3置与通信实验件配置过程和方法；创建项目，实现对EtherNet/IP网络上远程I/O的编程控制实验内容利用必要的软硬件构造DeviceNet网络并测试其功能

3.DeviceNet网络配置实验要求掌握DeviceNet网络的硬件、软件

22、3与通信实验配置过程和方法；创建项目，实现对DeviceNet网络上远程I/O的编程控制实验内容利用必要的软硬件构造Profibus-DP网络并测试其功能

4.Profibus-DP网络配实验要求:掌握Profibus-DP网络的硬件、软

22、3置与通信实验件配置过程利方法；创建项目，实现对Profibus-DP网络上远程I/O的编程控制8

五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合讨论、案例、视频资源共享、实验等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养通过本科成学习使学生掌握现代通信与网络的基本概念、基础知识，学会阅读并理解现场总线协议/规范/标准；能够初步设计一般设备的以太网/现场总线通信接口，掌握或了解以太网/典型现场总线系统的基本应用技术在实验教学环节中，采用教师讲授和学生动手操作的方法，通过启发式教学、讨论式教学进一步培养学生网络化控制系统分析设计的基本理论、基本知识和基本技能培养学生自主学习能力、实际动手能力，激发学生的创新思维在实验前学生应复习和掌握与本实验有关的教学内容、认真阅读实验指导书；在实验中要严格遵守实验纪律，按操作规程使用软硬件设备；实验结束后，按规定对设备进行维护保养；每完成一项实验，要认真完成一份实验报告六课程资源

1.推荐教材廉迎战.《现场总线技术与工业控制网络系统》.北京:机械工业出版社.

2022.

2.参考书1汤晏安,现场总线及工业控制网络[M],北京:机械工业出版社.

2018.2郭琼.现场总线技术及其应用第3版[M].北京:机械工业出版社.

2021.3赵新秋.工业控制网络技术[M].北京:机械工业出版社.

2022.4倪伟.工业控制网络技术及应用[M].北京:机械工业出版社.

2022.5汪晋宽.工业网络技术[M].北京:北京邮电大学出版社.

2010.

3.期刊:1Dmitriy Proschenko,Sergey Golik,Alexey Chekhlenok,Irina Postnova,Yuri Shchipunov,YuriKulchin.A SimpleSwitched EthernetProtocol forHard Real-TimeCommunication[J],Advanced MaterialsResearch.2016677:384-

388.2焦存柱，王杰峰，王希钮.多种现场总线协议在工业生产中的应用与比较[J].数字通信世界.201707:68-

70.3陈尚文.现场总线标准的发展与工业以太网技术[J].通信电源技术.201607:34-

36.4胡毅，于东，刘明烈.工业控制网络的研究现状及发展趋势[J].计算机科学.201801:46-

49.

4.网络资源1现场总线资料下载.动态资讯—产品选型_中国工控网.2现场总线—中华工控网—工控论坛.七课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4表4课程考核对课程目标的支撑考核环节课程目标占考核/评价细则比123珠1根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考核，q q q堂满分100分4表2以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计2i i现入课程总评成绩1根据每个实验的实验操作完成情况和实验报告质量7q7单独评分，满分100分；实2每次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值作为此12验环节的最终成绩552过3以实验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程程总评成绩性考1主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程q q核度，满分100分；作2每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此坏力12业的最终成绩6513以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩期qqq1学期期中进行一次期中测试，满分100分中122以测试成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课测651程总评成绩试1卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中V q7所占的比例计入课程总评成绩期末考核602主要考核过程控制系统的组成及其工作原理，过程对30255象建模，测量变送器、执行器和控制器的选用，单回路控制系统的分析设计，负责控制系统的分析3考试题型为名词解释题、简答题、分析题、论述题和设计题等合计100分494110

八、考核与成绩评定

1.考核方式及成绩评定考核方式本课程主要以作业评价、课堂讨论、课内实验、期中测试和期末大作业等方式对学生进行考核评价考核总成绩由期末大作业成绩和过程性评价成绩组成其中期末大作业成绩为100分权重60%,大作业题型主要以名词解释、简答题、分析题和设计题为主，主要考核学生对课程核心知识的综合掌握程度和分析应用能力；作业评价、课堂讨论、课内实验和期中测试等过程性评价成绩为100分权重40%

2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5表5过程性考核方式评价标准所占比100x9090x8080x7070x60x60考核方式重%笔记完整，积极笔记完整，认笔记不完整，上课不认真，上课不认真，参与教学活动，真参与教学活偶尔参与教学上课不记笔上课不记笔踊跃回答问题，动，回答问题活动，回答问记，偶尔参记，不参与教课堂表现10准确率大于准确率大于题准确率大于与教学活动学活动90%o80%o70%作业完整，思路作业完整，准不交作业2次不交作业4次不交作业5次清晰，准确率确率大于以内，准确率以内，准确以上，准确率作业30大于90%,字迹80%,字迹_L大于70%.率大于60%.小于60%o工整整实验预习认真，实验前有预实验前有预实验前有预没有预习，不能够熟练掌握习，能够掌握习，基本能够习，不能掌能完成实验；方法与步骤，方法与步骤，掌握方法与步握方法与步实验操作步骤实验操作过程实验操作过程骤，实验操作骤，实验操有误；实验结熟练、规范,遵正确、规范，过程基本正作过程基本果不正确，没实验30规守纪、团结遵规守纪、团确、无协作，正确，无协有分析讨论协作，实验结结协作,实验实验结果基本作，实验结果果详实、结论结果正确、讨正确，讨论一基本正确，清晰、讨论合论适当般无讨论理期中测试30参照期中测试成绩。