《工业网络原理及应用》课程教学大纲

1、大学本科专业培养方案课程教学大纲编 码： Code: 课程名称：工业网络原理及应用 Course Title: The Principle and Application of Industrial Network 课程类别：专业选修 Course category: Elective Courses in Specialty学 分：2 Credit(s): 2开课单位：机械与运载工程学院 Offering College/School: College of Mechanical & Vehicle Engineering课程描述： 工业网络原理及应用这门课程作为专业方向选修课程，教

2、授工业网络的原理、基本概念、技术分类、应用基础、体系构成及涉及的关键技术等，为智能制造专业方向其他专业课程和实验实践设计环节建设打下基础。课程介绍工业网络技术现状和发展趋势，重点讲解Modbus、PROFIBUS、CAN、DeviceNet及CANopen等现场总线技术，以及EPA、PROFINET、HSE、Ethernet/IP及Modbus TCP等工业以太网技术，并结合工业生产中的智能制造应用案例和实验内容，对学生的实际动手能力、独立思考能力、创新思维能力和综合运用能力进行培养和训练。Course description: The course of "industrial n

3、etwork principle and application" is an elective course for professional direction. It teaches the principles, basic concepts, technical classification, application foundation, system composition and key technology of industrial network, which lays the foundation for the construction of other s

4、pecialized courses and experimental design links in the direction of intelligent manufacturing. The course introduces the current status and development trend of industrial network technology, focusing on field bus technology such as Modbus, PROFIBUS, CAN, DeviceNet and CANopen, as well as industria

5、l Ethernet technology such as EPA, PROFINET, HSE, Ethernet/IP and Modbus TCP, and combining the application cases and experimental contents of Intelligent Manufacturing in industrial production. Training and training of intercourse ability, independent thinking ability, innovative thinking ability a

6、nd comprehensive application ability.1课程内容（一）课程教学目标使学生了解工业网络及现场总线的概念、基本特点，系统设备和系统结构，掌握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、开放式系统互连模型。理解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。掌握Modbus、PROFIBUS、CAN、DeviceNet及CANopen等现场总线技术，以及EPA、PROFINET、HSE、Ethernet/IP及Modbus TCP等工业以太网技术和通信方案。培养和训练学生的实际动手能力、独立思考能力、创新思维能力和综合运用能

7、力进行。本课程对学生达到毕业要求有如下贡献：1. 具有解决复杂机械工程问题所需的机械设计、制造及电液控制基础知识及其应用能力。(毕业要求1-3) 2. 针对复杂机械工程问题，能够正确选择和使用相关现代工具获取所需要的文献资料。(毕业要求5-1)3. 能够开发用于解决复杂机械工程问题所需要的现代工程工具和信息技术工具。(毕业要求5-2)（二）教学内容 第一章绪论教学目的：了解本课程的基本内容，了解工业网络的概念分类，发展趋势以及在智能制造等专业领域的应用和作用。教学重点：工业网络的作用和技术路线。教学难点：工业网络与常见互联网络的区别。相应毕业要求：1-3，5-1教学内容：工业自动控制系统概念、

8、工业控制网络特点现状和发展趋势，现场总线的发展历程、工业以太网的发展历程、常用工业控制网络介绍及工业网络相关标准。学时分配：课堂教学2学时。第二章通信与网络技术教学目的：掌握数据通信的基本概念基本知识，掌握计算机网络技术的基本概念、互连设备、互联技术、传输介质、网络结构及模型。教学重点：数据通信技术和计算机网络技术。教学难点：数据通信技术编解码和传输机制，计算机网络互连及传送的拓扑结构、设备及典型模型。相应毕业要求：1-3，5-1，5-2教学内容：数据通信技术概述、系统组成、性能指标、数据编码技术、传输差错及其检测；网络互连技术、网络互连设备、通信传输介质、网络拓扑结构、访问控制方式、控制网络

9、的通信模型。学时分配：课堂教学4学时。第三章Modbus现场总线教学目的：掌握Modbus的概念、定义及通信原理、通信模型；主要传输方式及软硬件知识。教学重点：掌握Modbus的通信原理、通信模型，RS-232及RS-485接口。教学难点：Modbus串行链路层标准、传输模式、差错检验。相应毕业要求： 5-2教学内容：Modbus的定义、通信模型、通信原理、Modbus物理层RS-232及RS-485接口标准、Modbus串行链路层标准、传输模式、差错检验、协议编程实现及相关硬件、软件的介绍。学时分配：课堂教学2学时。第四章PROFIBUS现场总线教学目的：掌握PROFIBUS的概念及通信原理

10、、通信模型；主要传输方式及软硬件知识。教学重点：掌握PROFIBUS的通信原理、通信模型。教学难点：PROFIBUS链路层标准、通信协议、系统软件及设计。相应毕业要求： 5-2教学内容：PROFIBUS概述、通信参考模型、分类；PROFIBUS-DP的通信协议、设备简介、PROFIBUS-DP系统软件及设计。学时分配：课堂教学2学时。 第五章CAN总线教学目的：掌握CAN总线的概念及通信原理、通信模型；主要传输方式及软硬件知识。教学重点：掌握CAN总线的通信原理、通信模型、控制器。教学难点：CAN控制器及软硬件设计。相应毕业要求： 5-2教学内容：CAN总线基本概念、通信模型、帧结构、错误处理

11、机制、控制器、收发器、CAN总线节点的硬件、软件设计。学时分配：课堂教学2学时。第六章DeviceNet现场总线教学目的：掌握DeviceNet总线的概念及通信原理、通信模型；主要传输方式及软硬件知识。教学重点：掌握DeviceNet总线的通信原理、通信模型、软硬件设计。教学难点：DeviceNet链接及工作过程。相应毕业要求： 5-2教学内容：DeviceNet概述、特性及通信模式模型、设备对象模型、组态的数据源、连接及工作过程、软硬件介绍。学时分配：课堂教学2学时。第七章CANopen现场总线教学目的：掌握CANopen总线的概念及通信原理、通信模型；主要传输方式及软硬件知识。教学重点：掌

12、握CANopen总线的通信原理、通信模型、系统组态。教学难点：CANopen系统设计。相应毕业要求： 5-2教学内容：CANopen概述、通信模型、设备简介、系统组态、系统设计及应用案例。学时分配：课堂教学2学时。第八章工业以太网教学目的：掌握工业以太网概念及基本知识、掌握EPA、PROFINET、HSE、Ethernet/IP及Modbus TCP等工业以太网技术和通信方案。教学重点：掌握工业以太网的通信原理、通信模型、系统设计。教学难点：工业以太网系统设计和通信方案。相应毕业要求：1-3，5-1， 5-2教学内容：工业以太网概念及基本知识、EPA通信协议模型及网络结构、PROFINET通信

13、模型及其与其他现场总线系统的集成、HSE的系统结构设备间的通信、Ethernet/IP及基于Ethernet/IP的工业以太网组网、Modbus TCP应用数据单元、工业以太网无线网络介绍、工业以太网设备、软件、工业以太网应用案例。学时分配：课堂教学6学时。总复习：2学时理论课学时共计：24学时考核方式本课程课堂理论和实验两个环节，教学结束后安排课程笔试考试。课程总成绩由平时成绩、实验成绩和期末成绩三部分构成。其中，作业、出勤、课堂回答问题及课堂纪律等平时成绩占20% ，实验成绩占30%，期末成绩占 50% 。 期评成绩占比：1.平时成绩一（作业、考勤、课堂讨论）占20%2.实验成绩：30%3.期末笔试成绩占50%持续改进方法教学方法采用课堂讲授为主，课外自学、习题、讨论相结合的方式，使学生能够掌握本课程的基本内容，要求学生一定要用网络系统的观点，掌握基本知识，特别要注意在实际工业控制系统中进行深化学习。对于理论问题，要融会贯通；对于方法问题要结合实际牢固掌握。另外安排学生适当参阅参考书籍和论文，不但要掌握本课程所学内容，还要