网络化测控系统教学大纲--测控技术.docx

网络化测控系统课程教学大纲课程代码：060241004课程英文名称：BasisfortheDesignofEmbeddedInstrumentation课程总学时：40讲课：32实验：8上机：0适用专业：测控技术与仪器大纲编写（修订）时间：2017.11一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标1 .课程地位：本课程是测控技术与仪器专业的主要专业课，主要任务是使学生掌握测控系统的网络化结构和设计方法，并具有一定的应用能力。2 .教学目标：1）树立正确的设计思想，了解网络化测控系统所能应用的领域；3 ）掌握网络化测控系统的基本设计原理、方法；4 ）具有一定的组态软件编写能力，能够掌握常用工控软件和系统的设计方法；（二）知识、能力及技能方面的基本要求1 .基本知识：掌握网络化测控系统的组成结构。2 .基本理论和方法：掌握常用工业控制现场总线、DCS的主要特点和应用范围、工业以太网的组成、工业无线网络的组成、组态王软件的开发以及网络化测控系统设计的能力。3 .基本技能:掌握组态王软件的应用等。（三）实施说明在课堂教学环节中,要突出重点并及时补充相关新知识,特别注意在授课过程中结合计算机在测控系统中的应用进行讲解,通过实验环节强化学生对知识的掌握和应用能力的培养.1 .教学方法：课堂讲授中要重点对组态王软件的使用进行讲解；采用启发式教学，引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；对于基本概念和原理不要求死记硬背，要在学生理解的基础上，培养学生独立设计开发测控系统的能力，重点是掌握组态王软件的使用技巧，并能结合专业特点进行系统开发。2 .教学手段：本课程属于专业课，在教学中采用多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。3 .计算机辅助设计：要求学生能够应用组态王软件平台完成设计。4 .以参考书目1为主要教材。（四）对先修课的要求本课程的选修课为微机原理基础、电气工程制图、电子测量技术、计算机网络基础K等。（五）对习题课、实验环节的要求1 .本课程立足于工程应用能力的培养，例题的选择以培养学生消化和巩固所学知识，用以解决实际问题为目的。例习题从教材中选取并结合实际应用进行补充。2 .每个学生要完成大纲中规定的必修实验，通过实验环节，学生应掌握以太网、无线网、组态王软件等的基本实验方法，获得实验操作的基本训练。实验成绩作为评定课程成绩的一部分。（六）课程考核方式1 .考核方式：考查。2 .考核目标：在考核学生对网络化测控系统基本知识、基本原理和方法的理解的基础上，重点考核学生的分析能力、实际应用的能力。3 .课程总成绩：期末考核占总成绩的80%和实验环节占总成绩的20%。（七）主要参考书目：4 .测控系统网络化技术第2版于洋等，机械工业出版社20142 .网络化测控技术陈国顺，宋新民，马峻电子工业出版社20063 .现场总线技术（第2版）刘泽祥，机械工业出版社，20114 .工控组态软件汪志锋，电子工业出版社，2011二、中文摘要本课程是测控技术与仪器的主要专业课,主要任务是使学生掌握测控系统的网络化结构和设计方法。在介绍基本理论、概念和方法的基础上，重点突出实际工程上的应用。学生应掌握网络化测控系统的原理及设计方法,并结合实际应用,使学生提高解决实际问题的能力。本课程将为后续课程的学习以及相关课程设计、毕业设计等奠定了基础。三、课程学时总体分配表序号教学内容学时讲课实验上机1第一章绪论22001.1测控系统的概念与类型1.2工业过程控制系统概述21.3仪器仪表与自动测试系统.1.4测控系统网络化发展概述2第二章网络与数据通讯基础44002.1计算机网络基础2.2数据通信技术22.3网络体系结构2.4局域网技术2.5无线网络技术2.6短距离无线数据通信网技术22.7无线传感器网络技术2.8物联网技术与应用3第三章测控系统中常用网络通信技术44003.1测控系统网络通信技术特点23.2测控系统中常用串行通信方法3.3现场总线技术3.4工业以太网23.5透明传输技术4第四章网络化先进控制系统22004.1集散过程控制系统(DCS)4.2现场总线控制系统(FCS)24.3FCS与DCS的分析比较5第五章典型网络化工控产品应用技术124805.1嵌入式控制器BL20005.2牛顿-7000工控模块介绍Z5.3 牛顿-7000系统主要组网技术5.4 基于牛顿模块的电加热炉温度控制实例以太网接入控制网络实验-交通灯控制实验（即基于BL2000系统的交通灯监控程序设计）。无线通信控制网络实验-温度控制实验。2无线通信控制网络实验-液体混合控制实验。2以太网接入控制网络实验-I/O量实验。26第六章组态软件在测控系统中的应用1010006.1 组态软件的功能6.2 组态软件特点及发展趋势26.3 组态王（Kingview）软件概述6.4 组态王软件设计66.5 基于组态王和牛顿模块的温度控制系统设计27第七章网络化测控系统实例66007.1 应用系统工程开发步骤7.2 实例1：基于RS-485网络抄表系统设计27.3 实例2：基于以太网的远程抄表系统设计7.4 实例3:基于无线数传的箱式变电站数据远程检测系统设计7.5 实例4：基于GPRS的油井远程在线监控系统设计27.6 实例5：基于Profibus的自来水厂分布式监控系统设计7.7 实例6：基于物联网技术的农业环境监控管理系统设计期末考核2合计403280四、大纲内容第一章绪论总学时（单位：学时）:2讲课:2实验:0上机:0第1.1部分测控系统的概念与类型（以下四部分讲课2学时）具体内容:讲述检测系统、控制系统和测控系统重点:检测系统的特点及组成结构难点:三个系统的异同点第1.2部分工业过程控制系统概述具体内容:讲述工业过程控制系统的特点及组成重点：工业过程控制系统的类别第13部分仪器仪表与自动测试系统具体内容:讲述仪器仪表与自动测试系统的特点及组成重点：仪器仪表与自动测试系统的组成第1.4部分测控系统网络化发展概述具体内容：讲述网络化发展趋势、网络技术的特点和体系结构重点：网络化测控系统的体系结构第二章网络与数据通讯基础总学时（单位：学时）:4讲课:4实验:0上机:0第2,1部分计算机网络基础（以下三部分讲课2学时）具体内容：讲述计算机网络的特点和组成重点：计算机网络的组成第2,2部分数据通信技术具体内容：讲述数据通信技术的特点重点：数据通信技术的要素第2.3部分网络体系结构具体内容：讲述网络体系结构的基本概念重点：网络体系结构的各部分功能第2.4部分局域网技术（以下五部分讲课2学时）具体内容：讲述局域网技术的特点及组成第2.5部分无线网络技术第2.6部分短距离无线数据通信网技术具体内容：讲述短距离无线数据通信网技术的特点及组成第2.7部分无线传感器网络技术具体内容：讲述无线传感器网络技术的特点及组成第2.8部分物联网技术与应用具体内容：讲述物联网技术的特点及组成重点:上述内容的重点是传感器网络的关键技术第三章测控系统中常用网络通信技术总学时（单位：学时）:4讲课:4实验:0上机:0第3.1部分测控系统网络通信技术特点（以下两部分讲课2学时）具体内容：讲述测控系统实时性、可靠性和稳定性。重点：测控系统网络通讯技术特点第3.2部分测控系统中常用串行通信方法具体内容：讲述RS-232接口、RS422/485接口等重点:各种接口的构成第3.3部分现场总线技术（以下三部分讲课2学时）具体内容：讲述基金会现场总线、ProfiBUS总线、CAN总线和COntrOINet总线第3.4部分工业以太网具体内容：讲述工业以太网的定义和常见工业以太网设备重点：常见工业以太网设备第3,5部分透明传输技术具体内容:讲述透明传输技术的概念及特点第四章网络化先进控制系统总学时（单位：学时）:2讲课:2实验:0上机:0第4.1部分集散过程控制系统（DCS）（以下三部分讲课2学时）具体内容：讲述DCS系统概述、现场控制站、操作员站及工程师站和DCS系统网络重点:DCS系统网络第4,2部分现场总线控制系统（FCS）具体内容：讲述现场总线控制系统概念、基本设备和未来趋势重点：以现场总线为基础的控制系统第4.3部分FCS与DCS的分析比较具体内容：具体内容：讲述FCS与DCS的分析比较重点:FCS与DCS的分析比较第五章典型网络化工控产品应用技术总学时（单位：学时）:12讲课:4实验:8上机:0第5.1部分嵌入式控制器BL2000（以下两部分讲课2学时）具体内容：讲述BL2000概述、特点等第5.2部分牛顿-7000工控模块介绍具体内容：讲述牛顿-7000模块简介和系统网络结构第5.3部分牛顿-7000系统主要组网技术（以下两部分讲课2学时）具体内容：讲述牛顿-7520和7510模块介绍和基于它的RS-485网络重点：牛顿-7000系统网络结构第5.4部分基于牛顿模块的电加热炉温度控制实例具体内容：讲解设计过程重点：电加热炉无线远程温度控制实例实验：（1）以太网接入控制网络实验-交通灯控制实验（即基于BL2000系统的交通灯监控程序设计）（2学时）。（2）无线通信控制网络实验温度控制实验（2学时）。（3）无线通信控制网络实验-液体混合控制实验（2学时）。（4）以太网接入控制网络实验-I/O量实验（2学时）。第六章组态软件在测控系统中的应用总学时（单位：学时）：10讲课：1。实验：0上机：0第6.1部分组态软件的功能（以下三部分讲课2学时）具体内容：讲述组态软件的特点第6,2部分组态软件特点及发展趋势具体内容：发展趋势和目前流行的组态软件第6.3部分组态王（Kingview）软件概述具体内容：讲述组态王软件的结构和组态王与下位机通讯方法重点:组态王与下位机通讯方法第6.4部分组态王软件设计（讲课6学时）具体内容：讲述组态王与模块通讯方法、组态王的动画图形界面设计等重点:1）组态王软件设计2）程序设计第6.5部分基于组态王和牛顿模块的温度控制系统设计（讲课2学时）具体内容:讲述硬件连接配置、定义相关量变、显示界面设计和程序设计难点:1）组态王的配方和报表系统2）组态王的数据库连接第七章网络化测控系统实例总学时（单位：学时）:6讲课:6实验:0上机:0第7.1部分应用系统工程开发步骤（以下三部分讲课2学时）重点：1）系统研制流程2）硬件设计规范3）软件设计规范第7.2部分实例1：基于RS-485网络抄表系统设计具体内容：介绍总体方案设计及设计思路第7.3部分实例2：基于以太网的远程抄表系统设计具体内容：介绍总体方案设计及设计思路第7.4部分实例3：基于无线数传的箱式变电站数据远程检测系统设计（以下四部分讲课2学时）具体内容：介绍总体方案设计及设计思路第7.5部分实例4：基于GPRS的油井远程在线监控系统设计具体内容：介绍总体方案设计及设计思路第7.6部分实例5：基于PRoFlBUS的自来水厂分布式监控系统设计具体内容：介绍总体方案设计及设计思路第7.7部分实例6:基于物联网技术的农业环境监控管理系统设计具体内容：介绍总体方案设计及设计思路难点:上述实例部分的难点是理解和掌握各个实例的设计思路期末考核（2学时）。