《現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)》課程教學(xué)大綱編寫人：XXX審定人：XXX編制時(shí)間：審定時(shí)間：一、課程基本信息：課程名稱現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)英文名稱FieldbusandIndustrialEthernet課程編碼開課單位課程類別□通識(shí)教育必修課程□通識(shí)教育核心課程□通識(shí)教育選修課程□學(xué)科基礎(chǔ)平臺(tái)課程□專業(yè)基礎(chǔ)課程√專業(yè)必修課程□專業(yè)選修課程課程性質(zhì)√必修□選修學(xué)分2學(xué)時(shí)36適用專業(yè)自動(dòng)化、自動(dòng)檢測(cè)等先修課程電路、數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、微機(jī)原理與應(yīng)用后續(xù)課程過(guò)程控制系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課程網(wǎng)站教學(xué)團(tuán)隊(duì)XXX等課程負(fù)責(zé)人XXX二、課程描述本課程跨越多個(gè)學(xué)科方向，包括控制理論和技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等，是一門理論基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面廣、應(yīng)用性強(qiáng)、對(duì)學(xué)生水平要求較高的課程。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在軍事、航空航天、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域都有重要應(yīng)用。該課程將介紹計(jì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)中最基本、最重要、最成熟的內(nèi)容。通過(guò)課程學(xué)習(xí)，學(xué)生將鞏固前期所學(xué)的基礎(chǔ)課程，并能予以深入理解和應(yīng)用，能開拓視野提升設(shè)計(jì)和應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的能力。三、課程教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配第1章現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)概述 （3學(xué)時(shí)）1.1現(xiàn)場(chǎng)總線概述 1.2工業(yè)以太網(wǎng)概述 1.3企業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息集成系統(tǒng) 1.4現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介 1.5工業(yè)以太網(wǎng)簡(jiǎn)介 習(xí)題第2章控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) （3學(xué)時(shí)）2.1數(shù)據(jù)通信 2.2現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò) 2.3網(wǎng)絡(luò)硬件 2.4網(wǎng)絡(luò)互聯(lián) 2.5網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 2.6通信參考模型 習(xí)題 第3章通用串行通信接口技術(shù) （3學(xué)時(shí)）3.1串行通信基礎(chǔ) 3.2RS-232C串行通信接口 3.3RS-485串行通信接口 3.4USB接口 3.5Modbus通信協(xié)議 3.6PMM2000電力網(wǎng)絡(luò)儀表及其應(yīng)用 習(xí)題 第4章PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線 （4學(xué)時(shí)）4.1PROFIBUS概述 4.2PROFIBUS的協(xié)議結(jié)構(gòu) 4.3PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng) 4.4PROFIBUS-DP的通信模型 4.5PROFIBUS-DP的總線設(shè)備類型和數(shù)據(jù)通信 4.6PROFIBUS通信用ASICs 4.7PROFIBUS-DP從站通信控制器SPC3 4.8主站通信網(wǎng)絡(luò)接口卡CP5611 習(xí)題第5章PROFIBUS-DP從站的系統(tǒng)設(shè)計(jì) （4學(xué)時(shí)）3.1PMM2000電力網(wǎng)絡(luò)儀表概述 5.2PROFIBUS-DP通信模塊的硬件電路設(shè)計(jì) 5.3PROFIBUS-DP通信模塊從站軟件的開發(fā) 5.4PMM2000電力網(wǎng)絡(luò)儀表從站的GSD文件 5.5PMM2000電力網(wǎng)絡(luò)儀表在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用 5.6PROFIBUS-DP從站的測(cè)試方法 習(xí)題第6章DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線 （4學(xué)時(shí)）6.1DeviceNet概述 6.2DeviceNet連接 6.3DeviceNet報(bào)文協(xié)議 6.4DeviceNet通信對(duì)象分類 6.5網(wǎng)絡(luò)訪問狀態(tài)機(jī)制 6.6指示器和配置開關(guān) 6.7DeviceNet的物理層和傳輸介質(zhì) 6.8設(shè)備描述 6.9DeviceNet節(jié)點(diǎn)的開發(fā) 習(xí)題第7章工業(yè)以太網(wǎng) （4學(xué)時(shí)）7.1EtherCAT 7.2PROFInet 7.3POWERLINK 7.4EPA 習(xí)題第8章TCP/IP協(xié)議與以太網(wǎng)控制器 （4學(xué)時(shí)）8.1TCP/IP協(xié)議的體系結(jié)構(gòu) 8.2IP協(xié)議 8.3ICMP協(xié)議 8.4ARP協(xié)議 8.5端到端通信和端口號(hào) 8.6TCP協(xié)議 習(xí)題第9章SERCOS工業(yè)以太網(wǎng) （4學(xué)時(shí)）9.1開放式機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)及接口技術(shù) 9.2SERCOS概述 9.3基于SERCOS總線的通信接口 9.4SERCOS通信協(xié)議 9.5SERCOS在數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)用 9.6SERCOS接口控制器SERCON816 9.7SERCON816總線的接口 9.8系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 9.9基于SERCOS接口的開放式數(shù)控體系模塊結(jié)構(gòu) 第10章時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)TSN （3學(xué)時(shí)）10.1TSN概述 10.2TSN核心技術(shù)與應(yīng)用研究 10.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 10.4工程應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn) 10.5時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 10.6精確時(shí)鐘同步與延時(shí)計(jì)算 10.7TSN設(shè)備時(shí)間同步 10.8網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程 10.9流控制相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 10.10TSN網(wǎng)絡(luò)配置標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.1Qcc 10.11TSN時(shí)間同步系統(tǒng)運(yùn)行流程 10.12TSN交換機(jī)平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10.13TSN應(yīng)用前景 10.14TSN技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 10.15CC-Link現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)四、教學(xué)方法在教學(xué)方式上，以目前的授課資源為基礎(chǔ)，不斷豐富教學(xué)內(nèi)容，積極采用啟發(fā)和研討式教學(xué)方法，促進(jìn)課堂的生動(dòng)性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和應(yīng)用的積極性，從而提高教學(xué)的質(zhì)量。課堂教學(xué)中對(duì)難點(diǎn)與重點(diǎn)內(nèi)容采用循序漸進(jìn)的方法，將基礎(chǔ)理論知識(shí)和實(shí)際工程應(yīng)用相結(jié)合，通過(guò)實(shí)際案例的分析、介紹，讓學(xué)生掌握計(jì)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的硬件電路及軟件分析和綜合設(shè)計(jì)的方法。此外，本課程的教學(xué)內(nèi)容將不斷更新，充分結(jié)合自動(dòng)化學(xué)院的科研課題，引入一些理論和應(yīng)用的最新研究成果，拓寬學(xué)生的視野，從理論知識(shí)、分析能力、應(yīng)用能力和解決問題的能力方面不斷豐富教學(xué)內(nèi)容。五、說(shuō)明(1)本課程為自動(dòng)化等專業(yè)的主要專業(yè)課之一。本課程的先修課程應(yīng)當(dāng)包括電路、數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、微機(jī)原理與應(yīng)用、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等。(2)教學(xué)內(nèi)容要注重理論聯(lián)系實(shí)際，有針對(duì)性地把系統(tǒng)原理與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)結(jié)合起來(lái)；軟件與硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)合起來(lái)。從理論上、技術(shù)上、工程實(shí)現(xiàn)上進(jìn)行全面考慮，加強(qiáng)能力的培養(yǎng)，提高創(chuàng)新意識(shí)。(3)采用傳統(tǒng)教學(xué)方法和現(xiàn)代教學(xué)方法相結(jié)合，一方面采用課堂講授、實(shí)驗(yàn)、練習(xí)三結(jié)合，另一方面適當(dāng)采用現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)、計(jì)算機(jī)、多媒體教學(xué)CAI課件等現(xiàn)代教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。(4)每章節(jié)都配合一定數(shù)量的習(xí)題，用于鞏固所學(xué)知識(shí)和應(yīng)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)課題。配合部分小型課題設(shè)計(jì)，來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力。六、適用專業(yè)及層次本課程適用于高等院校本科自動(dòng)化專業(yè)、電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，也可用于電子信息工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、機(jī)械工程及其自動(dòng)化等專業(yè)。七、推薦教材[1]李正軍，李瀟然.現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)及其應(yīng)用技術(shù)（第2版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2022.[2]李正軍，李瀟然.現(xiàn)場(chǎng)總線及其應(yīng)用技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2022.八、參考資料[1]李正軍，李瀟然.現(xiàn)場(chǎng)總線與工