《集散控制系统及现场总线技术》课程教学大纲

《集散控制系统及现场总线技术》教学大纲课程名称：集散控制系统及现场总线技术（DistributionControlSystemandFieldBusTechnology）课程编码：1502ZY028 课程类别：专业选修学 分：2分总学时：32学时，其中，理论学时：22学时；实验学时：10学时适用专业：自动化、自动化产业班先修课程：模拟电子技术、数字电子技术、过程控制系统及装置杨三青周永乾一、课程性质《集散控制系统及现场总线技术》是自动化专业的一门专业选修课。本课程介绍集散控制系统及现场总线的基本概念、特点及发展情况；详细阐明了系统构成、数据通信、控制算法、系统的操作、显示及信息综合管理及应用。旨在培养从事工业企业集散控制系统及现场总线的生产、建设、管理、维护第一线需要的有理论、重实践的高技能型人才，使学生获得集散控制系统及现场总线的基本知识和实际应用能力，为今后从事职场工作打下坚实基础。二、课程目标（一）育人目标紧紧围绕坚定学生理想信念，以爱党、爱国、爱社会主义、爱人民、爱集体为主线，将育人要素嵌入到集散控制系统及现场总线技术课堂教学中。通过积极培育和践行社会主义核心价值观，运用马克思主义哲学的方法论，引导学生正确做人和做事；注重在课程教学中把马克思主义立场观点方法的教育与科学精神的培养结合起来，提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力；注重强化学生工程伦理教育，培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。让学生成为德才兼备、又红又专、全面发展的人才。（二）知识和能力目标了解集散控制系统及现场总线的基本概念，体系结构，各种信号传输标准（支撑毕业要求2.1）掌握集散控制系统及现场总线硬件组成、数据通信，网络架构，熟悉各种通信协议。（支撑毕业要求2.1）掌握集散控制系统及现场总线软件组成，了解各种控制算法、系统的操作、显示及信息综合管理等技术。（支撑毕业要求3.1）能够根据自动控制技术解决实际需求，进行团队合作，使用文献检索等现代化工具，拟定解决方案。（支撑毕业要求3.1）课程目标与毕业要求指标点对应关系课程目标毕业要求指标点课程目标12.1能识别自动化领域复杂工程问题的关键环节和参数。课程目标23.1能够根据工程实际需求确定设计目标。三、基本要求要求学生掌握集散控制系统及现场总线的基本构成和各层功能；熟悉集散控制系统的结构特征；掌握分散过程控制装置的类型和构成特点；了解典型集散控制系统及现场总线的软硬件构成。掌握理想PID控制算法及其改进算法的组态实现；熟悉顺序控制的基本概念和编程方法。掌握数据通信的基本概念；熟悉集散控制系统及现场总线中的网络标准和应用的网络协议。熟悉集散控制系统及现场总线的操作方式；掌握显示画面的功能和操作方法。熟悉集散控制系统及现场总线可靠性的基本概念；掌握提高集散控制系统及现场总线可靠性的几种途径。熟悉几种典型集散控制系统及现场总线的结构和特点；了解典型集散控制系统及现场总线的工程应用方法。通过课外研习，学生分组进行本课程最新研究进展调研，培养学生的团队协助、文献检索、语言表达陈述、沟通交流等能力。四、教学内容12124213624322532623724第一章绪论1、集散控制系统及现场总线的基本概念。2、集散控制系统及现场总线的产生。3、集散控制系统及现场总线的基本结构。4、集散控制系统及现场总线的特点。5、集散控制系统及现场总线的发展趋势。本章重点：掌握集散控制系统及现场总线的基本组成。能力：能够理顺集散控制系统及现场总线的基本内容和要求与其他课程之间的关系。第二章集散控制系统及现场总线的构成1、集散控制系统及现场总线的构成方式。2、集散控制系统及现场总线的构成要素。3、集散控制系统及现场总线的构成实例。4、分散过程控制装置的构成。本章重点：集散控制系统及现场总线的基本构成和各层功能；分散过程控制装置的类型和构成特点。能力：掌握典型集散控制系统及现场总线的构成方式。第三章集散控制系统及现场总线基本算法1、PID控制算法。2、顺序控制。本章重点：理想PID控制算法及其改进。能力：理解理想PID控制算法及其改进。第四章集散控制系统及现场总线的数据通信1、数据通信的基本概念2、集散控制系统及现场总线中的网络标准3、集散控制系统及现场总线中应用的网络协议本章重点：集散控制系统及现场总线中的网络标准。能力：掌握集散控制系统及现场总线中应用的网络协议。第五章集散控制系统及现场总线的操作和显示1、集散控制系统及现场总线的操作方式2、显示画面本章的重点：显示画面的功能和操作方法。能力：显示画面的功能和操作方法。第六章集散控制系统及现场总线的可靠性技术1、可靠性的概念。2、提高可靠性的途径。本章重点：提高集散控制系统及现场总线可靠性的几种途径。能力：掌握提高集散控制系统及现场总线可靠性的几种途径。第七章集散控制系统及现场总线应用案例1、TDC-3000/TPS/PKS系统在大型炼油厂的应用。2、JX-300XP系统在乙烯生产过程中的应用。本章重点：几种典型集散控制系统及现场总线的结构和特点。能力：掌握典型集散控制系统及现场总线的结构和特点。四、上机内容与学时分配序号上机项目学时实验性质支撑课程目标支撑毕业要求指标点演示验证综合设计1DCS硬件组态2√12.12DCSI/O组态2√12.13动态工艺流程图组态2√23.14控制算法组态2√23.15报表报警组态2√23.1实验项目与类型上机实验一硬件组态目的要求根据实际系统测控任务计算测控点，选择系统需要的硬件设备，使硬件配置可以满足设计中的数据监控、画面浏览等要求，并为将来的系统扩展升级留有一定的余量。主要实验仪器及材料计算机一台。掌握要点根据测控要求，熟悉各种仪表信号类型。实验内容正确组态机柜、机笼、卡件、操作站等；对结果进行分析；完成实验报告。上机实验二I/O组态目的要求掌握仪表信号的基础上，能对I/O设备、信号参数进行正确的设置和组态设计。主要实验仪器及材料计算机一台。掌握要点各种测量仪表、控制仪表的信号类型。实验内容组态AI、AO、DI、DO、PI的信号类型；对组态结果进行分析；完成实验报告。上机实验三动态工艺流程图组态目的要求掌握DCS系统的动态工艺流程图中的常用元素、画法标准。主要实验仪器及材料计算机一台。掌握要点工程常见动态工艺流程图画法。实验内容指导教师提供一个实际的工艺流程设计图，要求用组态软件实现DCS应用条件下的动态工艺流程图设计；完成实验报告。上机实验四算法组态目的要求掌握DCS及现场总线应用系统中各种控制算法的实现技术。主要实验仪器及材料计算机一台。掌握要点实现PID算法以及各种改进型算法、复杂控制系统算法、顺序控制等。实验内容在工艺流程图基础上,根据所要求的控制任务，实现算法设计；完成实验报告。实验五报表报警组态目的要求掌握DCS系统的报表设计方法，常见的报警要求，设计不同需求的报警画面。主要实验仪器及材料计算机一台。掌握要点各种报表、报警画面设计。5．实验内容在工艺流程图基础上,根据实际工艺控制要求，设计合理的报表、报警画面；完成实验报告。六、教学方法本课程实践性较强、内容广泛庞杂，讲述过程中应注意多举例演示。为了提高教学质量，增强学生分析问题和解决问题的能力，本课程的教学采用课堂教学、课后作业、上机实践等相结合的教学方式方法，使学生能够灵活的运用知识点。主要教学环节包括课堂教学、上机练习以及课后自学。课堂教学与互动讨论课堂教学以“互动式”方法为主导，在这一教学环节，学生以听课为主，并参与讨论，采用多媒体和板书相结合的教学手段，并辅以程序实例演示和教学，以此提高课堂效率。课后作业和自学课堂上，教师应有针对性的提出作业要求。学生通过完成作业加深对集散控制系统及现场总线的理解，增强运用所学知识解决实际应用的能力。适时进行作业分析，精选精讲作业的重点难点。选择当前流行的DCS系统，可安排学生课后自学。给学生推荐网络教学资源:著名的DCS系统生产商的网站、论坛，让学生开阔眼界，共享优质学习资源，培养学生自主学习的意识和能力。实验教学集散控制系统及现场总线是一门重要的专业选修课。为了使学生加深对理论教学内容的理解，帮助学生更加直观地认识集散控制系统及现场总线，训练学生的分析解决实际问题能力，本课程配合理论学习，安排有10学时的上机实验。实验要求学生在教师的指导下，能独立完成所要求的设计和开发工作。七、考核与评价方式及标准考核标准与成绩评定课程考核包括平时成绩、期末考核两个部分。平时成绩（百分制），包括作业及实验等。平时成绩评价标准基本要求评价标准优秀（0.9-1）良好（0.7-0.89）合格（0.6-0.69）不合格（0-0.59）掌握集散控制系统及现场总线基本概念和系统架构；掌握工程设计标准。掌握组态软件应用技术，针对实际应用需求设计出DCS应用系统；能够使用文献检索等现代化工具，拟定解决方案。进行团队合作，用DCS及现场总线技术解决实际工程需求。能够熟练掌握组态软件应用技术；基本概念和基本知识点非常清晰。能够使用文献检索等现代化工具，拟定解决方案。进行团队合作，熟练运用DCS及现场总线技术解决工程实际需求。能够较为熟练地掌握组态软件应用技术；基本概念和基本知识点较为清晰。能够使用文献检索等现代化工具，拟定解决方案。进行团队合作，能较为熟练地运用DCS及现场总线技术解决工程实际问题。基本掌握组态软件应用技术；基本理解知识点和基本概念。能够使用文献检索等现代化工具，拟定解决方案。进行团队合作，基本能运用DCS及现场总线技术解决工程实际需求。没有掌握组态软件应用技术；基本知识点理解错误。进行团队合作，使用文献检索等现代化工具拟定解决方案的能力差。不具备运用DCS及现场总线技术解决实际工程问题的能力，上机实验成绩评价标准基本要求评价标准优秀（0.9-1）良好（0.7-0.89）合格（0.6-0.69）不合格（0-0.59）目标能够根据实验项目能够根据《DCS及能够根据《DCS及现场基本上能够根据基本上能够根据1/2/1~5的内容开展实验，现场总线》课程总线》课程的基本内《DCS及现场总线》《DCS及现场总线》记录实验数据，分析的基本内容开展容开展实验，实验结课程的基本内容开课程的基本内容开实验结果。实验，实验结果果较正确，有结果分展实验，实验结果展实验，实验结果不正确，分析全面；析；设计性实验的方基本正确，部分结正确，无结果分析；设计性实验的方案较正确。报告书写果分析；设计性实设计性实验的方案案正确。报告书清晰。验的方案基本正不正确。报告抄袭。写工整、清晰。确。报告极小部分抄袭。期末考试（百分制）开卷，题型包括：填空题、简述题、设计题。课程期末考试考核内容与要求基本要求评价标准比例（%）优秀（0.9-1）良好（0.7-0.89）合格（0.6-0.69）不合格（0-0.59）目标1了解集散控制系统及现场总线的基本概念；掌握系统设计规范；。能够熟练掌握集散控制系统及现场总线的基本概念。能够较为熟练掌握集散控制系统及现场总线的基本概念。基本掌握集散控制系统及现场总线的基本概念。没有掌握集散控制系统及现场总线的基本概念。30目标2熟练掌握组态软件使用方法；掌握各种控制算法组态；正确设计简单、复杂控制系统工程。能够熟练掌握组态软件使用方法、控制算法组态、简单和复杂控制系统设计。能够较为熟练掌握组态软件使用方法、控制算法组态、简单和复杂控制系统设计。基本掌握掌握组态软件使用方法、控制算法组态、简单和复杂控制系统设计。没有掌握掌握组态软件使用方法、控制算法组态、简单和复杂控制系统设计。70注：该表格中的比例为期末考试试卷成绩比例。成绩评定为：考试成绩*70%+平均平时成绩*30%。课程目标达成评价《集散控制系统及现场总线技术》课程目标达成评价分析报告一、课程基本信息课程名称集散控制系统及现场总线技术课程性质专业，选修学时学分32/2开课学期第五个学期专业班级自动化及自动化产业班考核方式考试，开卷任课教师：评价人员：课程组长，命题教师，阅卷教师二、课程目标达成评估课程目标支撑指标点课程目标评价数据源评价依据分值平均分达成值KMi评价方式毕业要求2.1：能识别自动化领域复杂工程问题的关键环节和参数。目标1：熟练掌握集散控制系统及现场总线的基本概念和设计规范。期末考试：集散控制系统及现场总线的基本概念和设计规范（30分）T10=10试题构成说明：T1=T10.7A10.3T10 A10平时作业A10=100A1=毕业要求3.1能够根据工程实际需求确定