工业通信网络

课程代码： 

课程名称：工业通信网络

课程类别：必修课

授课周数：8

周 学 时：5+2

课程学分：3

面向对象：大三本科生

预修课程要求：无

一、课程介绍（100-150字）

课程紧扣当前自动化领域的发展热点，以计算机网络、工业通信、开放系统互连参考模型的知识为基础，理论联系实际，进一步介绍在工业领域中广泛应用的基金会现场总线、PROFIBUS总线、HART协议、工业以太网、EPA等现场总线技术。内容涉及工业通信网络的原理介绍、技术分析和应用实例等。

二、教学目标

(一)主要内容

教学内容可以分为基础和应用两大部分，基础部分包括：计算机网络、工业通信、开放系统互连参考模型等知识，应用部分包括工业领域中广泛应用的各现场总线标准，如：HART总线、基金会现场总线、PROFIBUS总线、HART协议、工业以太网、EPA等。

(二)学习目标

掌握计算机网络基本知识，能够熟练的使用局域网及互联网，并具有一定的局域网设计、安装与调试的能力。初步掌握现场总线技术的基本知识、基本概念，熟悉常用现场总线、现场总线控制系统与现场设备管理系统，并通过适当的工业应用实例介绍，使学生基本熟悉现场总线控制系统的应用。

三、课程要求

（一）授课方式

1、采用多媒体投影教学。

2、实验环节每周2学时，共计16学时。

3、结合各章节授课内容，布置相应的作业量，用于巩固教学和实验内容。

4、对部分学有余力的同学进行一定的课后拓展训练。

（二）学习要求

    通过本课程的学习，了解现场总线技术；初步掌握综合利用所学过的自动控制理论、过程控制系统与仪器仪表装置等专业知识，构造基于现场总线的控制系统。

四、 考核

开卷考试。期末考试成绩占总成绩的70％，实验成绩占20％，平时成绩占10％。

五、教学计划

（一）课堂教学

第一章 概论                                                  3学时 

1、工业控制网络发展历程 0.5学时

2、工业控制网络特点 1.5学时

3、现场总线 1学时

第二章  通信系统基本概念                                      5学时

1、通信系统基本组成                             0.5学时

2、通信系统的性能指标                          0.5学时

          3、数据编码                                     1学时

          4、信号传输模式                                    0.5学时

5、数据的可靠传输                         0.5学时

          6、通信协议与网络层次分析                                     0.5学时

7、网络互连设备                                 0.5学时

8、介质访问控制方法 1学时

第三章 局域网络技术                                       5学时

  1、IEEE 802.3标准与以太网                                     2学时

          2、IEEE 802.5标准与令牌环总线                                  1学时

          3、IEEE 802.4标准与ARCNET 1学时

          4、三类局域网的比较 1学时

第四章  TCP/IP协议集                                       5学时

         1、TCP/IP协议结构                                       1学时

         2、IP网际协议                                   1.5学时

3、传输层协议 1.5学时

        `4、应用层协议                                   1学时

第五章 HART通信协议                                         3学时

1、HART物理层                                    0.5学时

          2、HART数据链路层                               1.5学时

          3、HART应用层    1学时

第六章 CAN总线技术                                          3学时

1、CAN总线物理层                                     0.5学时

          2、CAN总线帧类型与帧结构                             0.5学时

3、媒体访问和仲裁                                       0.5学时

4、错误处理与故障界定                                     0.5学时

5、位同步过程                                        0.5学时

6、CAN总线高层协议                                       0.5学时

第七章 基金会现场总线技术                                   3学时

  1、FF-H1低速总线                                     0.5学时

          2、FF应用层                                  0.5学时

          3、FF用户层 0.5学时

          4、FF设备描述语言 0.5学时

          5、FF-H1低速总线应用范例                                  0.5学时

          6、HSE网络 0.5学时        

第八章  PROFIBUS总线技术                                   3学时

         1、PROFIBUS物理层                                       0.5学时

         2、PROFIBUS数据链路层                           1学时

3、PROFIBUS行规 1学时

        `4、PROFINET                                   0.5学时

第九章  工业以太网                                         5学时

1、工业以太网概述                                     1学时

          2、实时以太网                                 0.5学时

          3、EPA控制网络技术    1.5学时

4、ETHERNET/IP                                     1学时

          5、ETHERCAT工业以太网                               0.5学时

   第十章 无线通信网                                         3学时

1、无线局域网络技术标准                               1学时

          2、ISA100                              0.5学时

3、无线HART协议                                       0.5学时

4、EPA无线通信技术                                     1学时

第十一章 复习课   2学时

（二）实验教学

实验一  互联网使用技能    2学时

实验二 规划和组建局域网 3学时

实验三 基于锅炉温度控制的西门子profibus总线实验。 6学时

实验四 工业通信网络EPA现场总线实验 5学时

（三）其它

六、教学日历

七、参考教材及相关资料

教材： 《工业自动化网络》，冯冬芹 王酉 谢磊，电力出版社，2011

参考资料： 

《计算机网络》，张曾科，清华大学出版社, 2003.2；

《Computer Networks(third editon)》，Andrew S. Tanenbaum, Prentice-Hall International, Inc. 清华大学出版社(影印版), 1997.2.

《工业通信网络与系统集成》，冯冬芹、黄文君等，科学出版社，2005 

《现场总线技术及其应用》，阳宪惠主编，清华大学出版社，2003