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1、总线控制与系统集成课程教学大纲2015年12月制定2015年12月第0次修订制定人：一、课程名称及代码课程名称：总线控制与系统集成课程代码：二、适用教育层次及专业教育层次：高职专科适用专业：三、学分、学时学分数：2学时数：32四、课程类型课程性质：专业课课程类别：理论+实践课五、先修课程名称及代码电气控制技术、检测技术与应用、组态技术及应用、PLC控制系统的构建与运行六、教学目标课程介绍ProfibusMODBUS、CC-LINK工业以太网的技术特点、技术规范及应用，使学生了解现场总线这种可构成全分布式控制系统的技术，初步具备使用现场总线完成自动化系统设计与项目集成的能力，为今后学生从事小型自
2、动化系统集成、工业机器人及其关联设备系统集成类工作打下良好基础。1 .知识目标1） 了解现场总线的发展和应用概况。2）熟悉现场总线的主要类型及相关通信协议。3）初步掌握现场总线在自动化控制系统中的应用。4）熟悉小型自动化系统的集成方法和集成原则。2 .能力目标1）初步具备应用主流现场总线设计系统的能力；2）初步具备小型自动化系统集成的能力。七、教学内容及要求单元一现场总线概述1 .教学基本要求1）了解自动控制系统的发展。2）了解现场总线的本质及几种有影响的现场总线技术的特点。2 .教学重点、难点教学重点：DCS系统及FCS系统的特点。教学难点：无。3 .教学资源PPT演示文稿：现场总线概述.p
3、pt。单元二Profibus协议与应用1） 教学基本要求1）熟悉ProfibUS协议的通信基础及帧格式；2） 了解ProfibUS协议的应用；3） 了解GSD文件的作用；4）学会PrOfibUS硬件组态和程序编写。2 .教学重点、难点教学重点：GSD文件，通信接口的设置教学难点：通信接口的设置3 .教学资源PPT演示文稿：机器人控制技术.ppt。单元三MODBUS协议与应用1 .课程教学基本要求1）熟悉MODBUS协议的通信基础及帧格式；2 ）了解MODBUS协议的应用。3 .教学重点、难点教学重点：主从设备查询/回应周期教学难点：MODBUS协议的通信基础及帧格式4 .教学资源PPT演示文稿
4、：MODBUS协议与应用.ppt。单元四CC-LINK协议与应用1 .课程教学基本要求1） 了解CC-LlNK总线的特点及应用范围；2）学会CC-LlNK总线的应用。2 .教学重点、难点教学重点：CC-LlNK网络设备类型教学难点：无3 .教学资源PPT演示文稿：CC-LlNK协议与应用.ppt。单元五工业以太网及其应用1 .教学基本要求1) 了解工业以太网的特点；2) 了解Profinet技术特点及其应用系统的硬件配置及通信方法。2 .教学重点、难点教学重点：工业以太网的技术应用教学难点：无3 .教学资源PPT演示文稿：工业以太网及其应用.ppt。单元六自动化系统的集成1 .教学基本要求1)
5、 了解自动化系统的集成技术；2) 了解自动化系统集成的原则和方法；3)学会简单系统的集成设计与应用。2 .教学重点、难点教学重点：系统集成的原则和方法教学难点：OPC技术应用3 .教学资源PPT演示文稿：自动化系统的集成.ppt。八、教学时数分配表1总线控制与系统集成课程学时分配表序号课程内容学时分配理论实践合计1单元一现场总线概述控制系统的发展、现场总线简介及特点、几种有影响的现场总线技术简介222单元二Profibus协议与应用Profibus协议的通信基础及帧格式、应用68143单元三MODBUS协议与应用MODBUS协议的通信基础及帧格式、应用4265单元四CC-LINK协议与应用CC
6、-LINK等协议的通信基础及帧格式、应用4046单元五工业以太网及其应用工业以太网的特点、关键技术及应用227单元六自动化系统的集成自动化系统的集成技术228考试22合计221032九、课程实践教学内容表2课程实践教学项目及时间分配表序号实践教学项目课时数1S7300PLC编程软件的使用22基于MPl的S7300通信系统23基于PrOfIbUS-DP的S7300通信系统44MODBUS通信系统设计2合计10十、课程评价方法1 .评价形式出勤与课堂表现、随堂测试、平时作业、期末考试。2 .评分结构表3：评分结构表测试成平时、测试成绩比例（）期末测试成绩比例绩（）出勤作业实践环节随堂测试(%)10
7、010102010503 .评分等级评分等级以百分制为标准。十一、建议选用教材或讲义及教学参考资料序号教材名称编者版本出版社出版时间1现场总线技术及应用郭琼第二版北京：北京理工大学2014.72现场总线技术与实训张益第一版.无锡:无锡职业技术学院2011.10十二、教学方法建议1 .建议教学中以项目分析与应用为主要教学方式。2 .适当注意系统性。3 .适当安排实践课的教学内容。十三、其它说明无。*学年第一学期现场总线技术及其应用期末试卷一、填空题（每空格1分，共20分）1 .寻址是主设备与从设备建立联系的一种总线操作，通常有物理寻址、逻辑寻址、及广播寻址三种寻址方式。2 .通常使用的数据交换技
8、术有三种：线路交换、报文交换和分组交换。3 .CCLink总线具有组态简单、接线简单、设置简单和维护简单、运行可靠等优点。4 .MOdbUS只定义了通信消息的结构,对通信端口没有具体规定。5 .OSl参考模型将计算机网络的通信过程分为网络层、会话层等七层。6 .串行通信按照信息在设备间的传送方向可分为空工、半双工和全双工三种方式。7 .PrOfibUS提供了RS485、光纤及IECII58-2三种类型的传输技术。8 .在CCIink网络中，远程I/O站仅处理位信息,而远程设备站可以处理位信息，也可以处理字信息。二、简答题（每小题7分，共42分）1 .数据传输的通信接口标准有哪些?答：RS485
9、/RS422/RS2322 .什么是集散控制系统？其基本设计思想是什么？答：集散控制系统是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机控制系统，其核心思想是集中管理、分散控制。3 .通信系统一般由哪几部分组成？答：一般由信息源、发送设备、传输介质、接收设备及信息接收者等几部分组成。4 .在PrOfibUS网络中2类主站起什么作用？试举出能做2类主站的设备。答：2类主站（DPM2）完成非周期性数据访问，DPM2主要是在工程设计、系统组态或操作设备时使用，比较典型的DPM2有：编程设备、触摸屏、操作面板等设备。5 .写出ModbUS主从设备查询/响应的过程。答：主设备初始化系统通
10、信设置，并向从设备发送信息；从设备正确接收消息后响应主设备的查询或根据主设备的消息作出响应的动作。6 .在CCLink系统中，缓冲存储器起什么作用？它与E2PR0M的关系是什么？答：1）缓冲存储器是一个临时的存储空间，暂时存放将要写到EEPROM或者是内部存储器的一些参数信息。当主模块的电源关闭后，缓冲存储器中的参数信息会被擦除。2）存储在EEPROM中的参数信息可以被保存下来。将系统每次启动都需要装载的通信参数事先记录到EEPROM中，以取消在每一次主站启动时往缓冲存储器里面写入的一些必要参数。如果TO指令使BFM#AHbiO设为0N,则参数被放入EEPROM中。三、论述题（每题7分，共21
11、分）1 .现场总线控制网络有什么特点?主要任务是什么？答：1）将控制系统中现场运行的各种信息传送到控制室，使现场设备始终处于远程监视之中。例如在控制室监视生产现场阀门的开度、开关的状态、运行参数的测量值及现场仪表的工作状况等信息。2）控制室将各种控制、维护、参数修改等命令送往位于生产现场的测量控制设备中，使得生产现场的设备处于可控状态之中。3）与操作终端、上层管理网络实现数据传输与信息共享。2 .工业以太网技术作为工业环境下的控制网络需要解决哪些问题？答：1）通信的实时性；2）对环境的适应性与可靠性；3）总线供电；4）本质安全3 .现场总线控制系统集成的原则是什么？集成方法有哪些？答：原则：1）开放性、标准化原则；2）实用性和先进性原则；3）可靠性和安全性原则；4）灵活性和可扩展性原则。集成方法：1）FCS和DCS的集成方法；2） FCS和网络的集成方法；3） FCS和其他现场总线的集成方法。四、设计题（17分）1.系统控制要求如下：两台型号为S7-200CPU226CN的PLC进行MOdbUS通信，其中一台作为Modbus通信主站，另一台作为ModbUS通信从站。当主站10.0为ON时，主站给从站发送信息，并使从站的输出Ql.O-Ql.7随主站&VB20值变化。要求完成如下设计任务：1）写出系统硬件配置方案；2）根据控制要求编写控制程序的梯形图。答：1）略
