网络化控制系统教学大纲

网络化控制系统Networkedcontrolsystem教学大纲课程名称：网络化控制系统课程编码：M723005课程学分：2适用学科：控制科学与工程、电子信息-控制工程、电气工程等一、课程性质《网络化控制系统》是自动化类和电力电子类专业研究生的专业选修课。同时也可以作为其他电类相关专业的专业选修课。二、课程教学目的通过本课程学习工业互联网、物联网的概念与内涵；以PCS7为例讲解主流的DCS系统；以无线HART为例，讲解工业系统中常见的工业无线系统；以西门子为主讲解远程控制系统。让学生了解工业互联网、物联网的相关知识，知道三大主流的无线系统，学会使用西门子PCS7软件。掌握网络化控制系统的硬软件体系结构、网络化控制系统的工业数据通讯网络的服务质量控制原理及主要方法及协议实现、讲授网络控制系统存在的问题、研究现状与发展趋势，网络控制系统建模方法及稳定性分析，网络系统分析及各种控制方法使学生了解控制系统的发展前沿，掌握网络控制系统的基本概念、分析和设计方法。增强学生对先进的工程系统进行分析与设计的能力，提高学生的学术水平，开拓研究领域与学术视野，进一步培养学生的综合研究能力。三、教学基本内容及基本要求讲述并讨论：网络化控制系统的构成；工业互联网部分综述、物联网工程导论;以面向工业实时无线应用WirelessHART为例让学生了解工业无线传感器网络；以及学习基于广域网的运程监控系统、网络化控制系统的分析与综合WIDE工具箱的使用：学习本课程以后，学生应学会网络通讯技术、网络化控制系统解决方案：包括硬件、软件、系统解决方案；网络化控制系统的分析与综合（丢包、延时）；了解智慧工业、智慧城市的工业以太网的解决方案本课程与其它课程的联系与分工先修课程：《自动控制原理》或《计算机控制系统》。四、实践环节教学内容的安排与要求本课程安排课内实验学时10小时，有条件的同学，还可以课外自行加强实验练习。实验分为4－5次，内容可以从下组合选择：面向工业实时无线应用WirelessHART通讯实验基于PCS7的西门子网络化控制系统通讯系统的构建（PCS7网络化控制系统PC站、工程师站、操作员站、DCS局域网系统）PCS7网络化控制的四容水箱自整定PID、MPC控制实验基于PCS7的流程工业仿真系统：蒸馏塔、反应釜、干燥器仿真系统；网络化控制系统的分析与综合WIDE工具箱使用：解决网络化控制系统丢包、时间延迟五、本课程课外练习的要求为达到本课程教学基本要求，作业形式为课外练习题和实验程序设计。学生应充分利用具备的实验条件，增加编程实践的机会，课外实践时间可安排为课内实验时间的2～3倍。六、本课程的教学方法及使用现代化教学手段方面的要求使用计算机多媒体手段，采用PPT讲演稿，黑板解释，并携带部分仪器实物进行课堂演示教学。七、本课程成绩的考查方法及评定标准总成绩以百分制计算，平时成绩（以实验成绩为主）占30%，期末考试成绩占70%。八、教材及参考书教材：《物联网工程导论》、《深入浅出PCS7》、《网络化控制系统：理论、技术及应用》参考书：《分布式控制系统》、《WirelessHart》九、课程各章节学时分配（总32学时）其中讲课20学时，实验课10学时，测验2学时。章节内容总学时讲授课时讨论、论文、实验、设计备注绪论介绍网络化控制系统的发展历程：介绍网络化控制系统的网络通讯、控制方法、信息层面，管理与运筹决策的方法等。22第1章工业互联网概念与内涵1.1工业互联网的内涵及与智能制造1.2工业互联网体系结构1.3工业互联网的网络体系1.4工业互联网的数据体系1.5工业互联网的安全体系1.6工业互联网的实施22第2章物联网2.1物联网概论2.2RFID与物联网应用2.3传感器、传感网与无线传感器网络技术的发展2.4物联网智能设备与嵌入式技术2.5计算机网络与互联网技术的发展22第3章3.1移动通信技术3.2位置信息、定位技术与位置服务3.3物联网数据处理技术3.4物联网信息安全技术3.5物联网应用3.6智慧城市22第4章4.1FCS现场总线网络化控制系统解析4.2wireless-HART4.3ISA1004.4WIA-PA42实验1第5章远程控制系统5.1PCS7的入门讲解5.2PCS的项目建立，网络组态5.3SCL和SFC功能块的讲解以及OS站与上位机画面的编译5.4以PCS7为例讲解主流的DCS系统5.5DCS集散控制系统通讯网络解析5.6PCS7实现化工过程动态建模与仿真84实验2实验3实验