现场总线技术及应用教程

现场总线技术及应用教程课程设计课程介绍本课程旨在介绍现场总线技术及其在实际应用中的重要性和作用。

学生将了解现场总线技术的基本原理、通信协议和网络结构，并通过案例分析和实践操作深入掌握其设计与应用技巧。

学习目标1.掌握现场总线技术的基本原理和实现方式。

2.理解常见的现场总线通信协议，并对比其特点和优缺点。

3.了解现场总线系统的基本架构和组成模块。

4.学会使用相关软件工具设计和模拟现场总线系统。

5.实践操作现场总线系统，掌握常见的故障排除方法和检测手段。

课程大纲第一章现场总线概述1.1 现场总线技术的发展历史和应用现状 1.2 现场总线技术的基本原理和通信方式 1.3 现场总线系统的优点和局限性第二章现场总线通信协议2.1 传统现场总线通信协议介绍（例如：Profibus、Modbus、CAN） 2.2 现代现场总线通信协议介绍（例如：EtherCAT、Profinet IO） 2.3 通信协议的特点和应用场景比较第三章现场总线系统架构和组成模块3.1 现场总线系统结构分层介绍（例如：物理层、数据链路层、应用层） 3.2 现场总线系统组成模块介绍（例如：IO模块、控制器、传感器、执行机构等）3.3 现场总线系统实例分析第四章现场总线系统设计和模拟4.1 现场总线系统设计要点和流程介绍 4.2 现场总线系统仿真软件（例如：SIMATIC STEP 7、CODESYS、TwinCAT等）介绍及使用实例 4.3 现场总线系统实验环节第五章现场总线系统实践操作5.1 现场总线系统故障排除方法介绍 5.2 实践操作现场总线系统 5.3 现场总线系统检测手段介绍及使用实例学习评估方式本课程采用以下方式进行学习评估：1.平时学习表现（综合考虑作业、课堂表现等）占总成绩的20%。

2.课程设计成果报告占总成绩的40%。

3.现场总线系统实验占总成绩的40%。

参考资料1.现场总线技术（第三版），肖邦卿著，人民邮电出版社；2.现场总线技术及应用，赵波等著， XiTiChEN出版社；3.现场总线技术及其应用，谢玉庆等著，清华大学出版社。

第7章现场总线控制系统集成及其应用一、系统集成概述二、系统集成方法三、OPC技术四、现场总线控制系统集成的应用Date:2015-5-29 Page: 1一、系统集成概述系统集成的概念系统集成可以理解为按系统整体性原则，将原来没有联系或联系不紧密的元素组合起来，成为具有一定功能的、满足一定目标的、相互联系、彼此协调工作的新系统的过程。

通过系统集成，可实现最大限度地提高系统的有机构成、系统的效率、系统的完整性、系统的灵活性，同时简化系统的复杂性，并最终为企业提供一套切实可行的完整的解决方案。

Date:2015-5-29 Page: 2一、系统集成概述系统集成框架Date:2015-5-29 Page: 3Date:2015-5-29 Page: 4一、系统集成概述系统集成框架位于生产控制和网络结构底层的低带宽网络，可与局域网、Internet 、Intranet 相连，构成开放的网络。

一、系统集成概述系统集成框架•现场控制层：集成系统的底层，由现场控制设备作为网络节点构成整个系统的控制网段。

主要实现对生产过程的常规检测和基本控制，包括传感变送、PID调节等功能的集成。

•过程监控层：一般由担任监控任务的工作站、PC机或控制器作为网络节点构成局域网段，主要用于完成对控制系统的组态，执行对控制系统的监视、报警、维护，将采集到的现场信息置入实时数据库，进行优化计算和先进控制。

•企业管理层：集成系统的最上层，由高性能计算机、工作站、PC 机等网络节点构成，是实现企业信息集成和管、控一体的重要组成部分，主要用于企业的计划、销售、生产、库存以及企业经营等方面信息的传输，从而在分布式网络环境下构建一个安全的远程监控系统。

Date:2015-5-29 Page: 5一、系统集成概述系统集成框架目前，控制网络与上层网络的连接方式一般有以下三种：1）采用专用网关完成不同通信协议的转换，把控制网段或DCS连接到以太网。

2）将现场总线网卡和以太网卡都置入工业PC。