《工业数据通信与控制网络》课程教学标准
学  校:
       苏州市职业大学
学院 （系）:
          电子信息工程学院
撰写人:
         刘科，张微
撰 写 时 间 :
  2020   年    10    月    15  日
一、课程概述
课程名称
工业数据通信与控制网络
课程代码
 
K23
 英文名称
Industrial Network and Date Bus
适用专业
智能控制技术及相关专业
总学时
56
课程性质
□标准化课程    √个性化课程    其他
√ 是否双语
学  分
3.5
课程简介
（字数限制200-300以内）
本课程是智能控制技术专业的一门必修课。理论部分介绍了工业网络技术的发展历程、现场总线的发展历程、开放系统互联参考模型以及工业网络安全。实验部分基于施耐德的各种工控设备，进行设备间的数据通信实验，主要包含Modbus总线应用实验、CANopen总线应用实验，Ethernet/IP总线应用实验，OPC UA通讯实验、Zigbee无线通讯实验、云平台应用实验，通过实验强化对理论知识的理解。
 
课程地位
 
本课程主要适用于高职高专电气自动化技术专业、智能控制技术专业以及工业网络专业，是职业技术综合能力提升课程。课程内容涉及自动控制、网络通信、程序设计、人机界面、电机拖动等相关专业知识的学习，因此也是一门应用性比较强的专业课程。
课程学习目标
 
知识目标
1.了解工业网络系统的系统构成、数据通信方式、常用控制算法、系统选型和评估、现场总线的系统构成以及常见的几种现场总线；
2.了解 Modbus  RTU协议、Canopen总线，Ethernet/IP总线，OPC UA交换协议，Zigbee通讯方式，云平台等等。
 
能力目标
熟悉使用Somachine组态编程软件，
Vijeo Designer Basic触摸屏编程软件；
4、 熟悉使用机器顾问平台
5、 能对典型工业网自动化设备进行分析、改进、调试、故障检测及排除的能力；
6、 能根据控制要求正确选用总线形式、设计I/O接口电路、应用组态软件编制监控程序，并用于生产过程控制；
 
 
 
素质素养目标
1．具有良好的与人合作能力：即适应新环境能力、与人沟通和交流能力、团队合作能力、安全操作意识信息处理能力；
2．具有良好的自我学习能力：即掌握获取工业数据通信与控制网络的相关信息，将复杂控制系统“化整为零”；追踪工业过程控制发展的高新技术，具有新技术、新设备、新工艺的应用能力；具有一定的分析问题和解决问题能力；
3．具有随机应变能力：即能根据控制要求的变化，合理设计控制系统并能根据故障现象及时判断故障原因和故障点；
4．具有良好的创新能力：即学习中能提出不同见解，工作中能提出多种解决问题的思路、完成任务的方法和途径等方面的能力等；
5．具有良好的诚信品质和责任意识，即做人诚实守信、工作踏实肯干，具有较强的工作质量意识，勇于承担责任。
 
 
课程学习形式
 
 
为保证学生顺利实施和完成项目教学任务，本课程在理实一体化教室（专门的实训教室）完成教学过程，学生学习以教学互动学习、小组学习和网络学习等多种方式相结合的形式开展。课前使用微知库平台推送预习资料，使学生提前对本节课所学知识有一定的了解，提高课堂效率。课中利用手机APP发布习题，掌握学生对所学知识点的了解情况，尽量做到知识点能够被学生吃透。在基础理论知识有所了解的前提下，按照实验手册指导学生进行设备调试，调试过程中遇到的问题可以查找设备说明书，也可以分组讨论。课后利用微知库平台复习所学的知识。
 
 
注：1.对相近多专业使用本课程的，应分别予以描述。
    2.对于有项目教学模块的课程填写本表；对于以项目教学为主体的课程另填。
 
二、课程内容和学时分配
序号
单元名称
主要教学知识点
学习目标及能力要求
学习情境
学时
备注
01
认识工业网络
工业网络的概念及特点
工业网络技术的发展
现场总线的发展过程
开放系统互联参考模型
1、能够叙述工业网络的概念。
2、能够描述工业网络体系结构以及各级硬件构成。
3、能够描述工业网络系统软件的结构。
4、能够叙述工业网络系统的操作方式和显示
通过讲述、演示、图片等，介绍工业网络的概念，展示工业网络的构成等
4
 
 
 
必修
02
Modbus总线应用
Modbus通信模型
Modbus报文结构
Modbus协议规范
 
1、能够熟练进行变频器参数设置
2、能够利用Somachine进行Modbus总线实验硬件组态和软件编程
3、能够利用Vijeo Designer Baisc进行Modbus总线实验触摸屏画面制作
通过实际工程案例学习Modbus总线原理
4
 
 
必修
03
Canopen总线应用
CANopen通信模型
CANopen报文结构
CANopen协议特点
1、了解CANopen通信的方式
2、了解伺服控制的基本原理
3、能够利用CANopen现场总线实现PLC对伺服电机的控制
 
通过课堂讲解、实际演练学习CANopen总线通讯方式
4
 
 
必修
04
Ethernet/IP总线应用
Ethernet/IP通信模型
TCP，IP，UDP协议规范
CIP协议规范
1、了解Ethernet/IP以太网协议的特点
2、能够利用Ethernet/IP总线实验PLC对变频器的控制
 
通过课堂讲解、实际演练学习Ethernet/IP总线通信方式。
4
 
 
必修
05
直角坐标机械手在生产中的应用
直角坐标机械手的控制工艺
SFC编程语言
1、能够根据工艺流程进行项目分解
2、能够通过通讯的方法控制变频器以及伺服电机
 
 
通过实际企业应用案例训练学生的综合应用能力。
 
8
 
 
必修
06
基于OPC U交换技术的电机运动控制
OPC技术
OPC UA技术
1、能够利用EcoStruxue machine expert进行系统组态
2、能够利用OPC UA交换技术进行上位机和PLC的数据交换
 
通过课堂讲解、实际演练学习OPC UA交换技术。
8
 
 
必修
07
Zigbee无线通讯应用
Zigbee协议特点
ZigBee层级结构
ZigBee传输频带
 
1、掌握Zigbee网关设备的基本配置
2、能够通过Zigbee协议实现对电机的控制
 
过课堂讲解、实际演练学习Zigbee无线通讯技术。
8
 
必修
08
以太网网络层协议原理应用
二层交换机原理
VLAN技术
三层网络交换机
防火墙技术
能够完成交换机登录配置
能够实现不同 VLAN  间通信
能够通过防火墙访问 Internet.
 
基于H3C S5008PV2-EI 交换机和USG6101-AC 防火墙学习以太网网络层协议原理
8
 
必修
09
物料搬运项目及云平台应
云平台基本知识
工业云平台
1、能够利用工业云平台实现物料搬运
2、能够利用机器顾问云平台实现项目监控
3、能够利用手机 APP  进行项目监控.
 
通过课堂讲解、实际演练、分组讨论学习云平台应用技术
8
 
 
必修
10
 
......
 
 
 
 
合计
 
56
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
三、课程教与学的策略
教学方法
1．项目导向、任务驱动教学法
教学过程中坚持工学结合，以项目为导向、以任务驱动的学生技能学习。选取典型任务，涵盖相关知识点。注重培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力以及创新思维与技术综合应用能力。
2．现场教学法
在实训场所、生产一线进行现场教学，理论与实践有机结合，进行一体化教学，增强学生的感性认识，建立控制系统的现场感，提高学生的理解能力，易于学生掌握较抽象的知识点。
3．“教、学、练、做”四位一体教学法
坚持采用教、学、练、做四位一体教学法，边讲边学，边学边练，边练边做，讲、学、练、做相互交叉，学做合一、理实一体，使学生具有坚实的理论知识和过硬的实践技能。
4．传统与现代结合教学法
采用实验教学、多媒体教学、移动APP教学平台有机结合，使师生能够良好互动。
 
教学手段
1．多媒体在教学过程中全程穿插使用。
2．恰当运用现代辅助教学手段。教学过程中，采用虚拟项目仿真教学环境、 移动客户端APP教学平台等教学手段辅助教学。
3．充分利用网络资源。学生可通过在微知库智能控制技术专业教学资源库下载本课程相关教学资源进行学习。
教学设计
 
本课程根据项目创设项目情境，以学生为中心进行项目任务教学，学生以小组为单位进行团队组织和学习，讨论研究。在教学中坚持老师：问 引 点 导，学生：疑 思 知 练，教学互动，螺旋上升。从而让学生能够知识的理解并运用。
说明：以上提出的策略建议，在实际运用过程中，可采用或着重运用其中某些建议或采取其他的策略方案。
 
四、课程资源
【推荐教材】刘科. 工业网络及应用技术（目前为校本教材）
【其他参考资料】1.陈在平, 岳有军. 工业控制网络与现场总线技术[M]. 北京：机械工业出版社，2011
                2.汤旻安，岳建东，现场总线及工业控制网络[M].北京：机械工业出版社，2018
                3.阳宪惠.工业数据通信与控制网络[M].北京：清华大学出版社，2003
【其他参考资料】1. SoMachine V4&M241指令手册.pdf
                2.Machine Advisor操作手册.pdf
3.Zigbee网关使用手册.pdf
4.ComXBox产品介绍与操作.pdf
5.ATV 320同步与异步电机变频器编程手册.pdf
6.Lexium 28A 和 BCH2 伺服驱动系统用户指南
【仪器设备与教学技术】理实一体化教室（专用实训教室）（有讲课区、讨论区、实训区）、多媒体设备、白板、黑板；过程控制被控对象、计算机（装编程软件）、数据线、连接线、电工工具等。
 
 
 
 
 
 
 
 
五、课程绩效评价考核
考核方式
考试课程：以过程考核为主，考核涵盖项目任务全过程，课程最终成绩为各项目成绩的加权平均值，“权”即为各项目的完成情况和项目对能力培养的达成度来确定。
考核方式：理论考核+实操考核
形成性评价要求
 
考核点
建议考核方式
成绩比例
平时表现
以课堂纪律、讨论发言情况及课后练习（教师评价）
20%
项目操作
实践过程中的态度、结果和所撰写的实训报告为评分依据。实训报告填写完整、内容正确的为合格（60-70分）；符合上条并在训练中态度认真、设计合理美观的为良好（71-85分）；符合上二条并在训练中提出创新性、建设性的问题和建议的为优秀（86-100分）。缺课不得分，在训练项目中有弄虚作假情况或实训报告有抄袭行为的不及格。（教师评价+互评）
50%
项目知识点
以知识点考核形式进行，了解学生对知识点的理解和应用能力。（教师评价）
30%
 
合计
100%
注：考核方式可以为：项目化评价、企业评价、教师评价、教师评价+互评、教师评价+互评+自评、面试、口试、讨论等各种形式。
 
六、其他
【技术标准】
本课程涉及的现场总线技术标准有国际标准：ISO11898、ISO11519、ISO7498, 国际电工委员会：IEC1158等。
本课程采用最新国家标准GB/T 5094和GB/T 20939。
【安全要求】本课程实训应严格按照《电工安全操作技术及操作规程》进行。