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现场总线与工业控制

发文时间：2025-07-04 撰稿人：

M407008B 现场总线与工业控制

（2学分，32学时；专业教育平台/专业拓展选修课程模块；适用专业：电气工程及其自动化；先修课：计算机网络与通信技术、单片机原理与接口技术）

本课程是电气工程及其自动化专业方向的专业拓展选修课，课程目标是能够应用串行通信、ModBus、CAN、ProfiBus/ ProfiNet、工业以太网、工业无线通信技术的基本概念、基本原理及设计方法进行复杂工程问题中的方案比较和综合；能够用创新思想实现复杂工程问题的优化解决方案，原理分析和系统建模；能够掌握硬件、软件和协议；能够进行实际操作；对电气工程及交叉学科中的应用进行经济性分析；能够培养和锻炼学生的工程素养、团队合作精神；能够强化社会主义核心价值观。课程主要内容包括现场总线与功课控制发展和基本概念，数据通信与控制网络基础，串行通信与ModBus、CAN、ProfiBus/ ProfiNet、工业以太网、工业无线通信技术与学科前沿等。

课程教学内容和要求

课程主要知识点、重点、难点及课时分配，按知识点结构编写，建议简明扼要的列出，写明各个知识点支撑的课程目标。如下以“机械原理”课程为例：

序号	知识单元（章节）	知识点	教学要求	推荐学时	教学方式	支撑课程目标
1	绪论	（1）现场总线与工业控制的发展历史、基本概念、组成与特点、作用与标准化	1.了解现场总线与工业控制的发展、地位、作用和标准化； 2.理解基本概念、组成与特点。	2	讲授	1 3
2	数据通信与控制网络基础	数据通信和控制网络的基本概念、参考模型、性能指标、数据编码、信号传输与数据传输方式	1.理解数据通信和网络控制基本概念和参考模型； 2.掌握性能指标、数据编码、信号传输和数据传输方式。	4	讲授	1
3	通用串行通信与ModBus总线	串行通信的硬件组成、通信管理和差错检验；EIA-232机械、电气和功能特性；EIA-485机械、电气和功能特性；ModBus总线及协议	1.了解串行通信的硬件组成、通信管理和差错检验； 2.掌握232和485机械、电气和功能。	4	讲授	1 2 3
4	实验一：串行通信实验	串口通信原理、硬件组成、软件组成	1.了解串行通信的硬件组成，软件； 2.实现利用232通信的实验，理解其工程意义。	2	实验	2 3
5	控制器局域网CAN	CAN的发展过程和应用、总线电路结构及组网方法、隔离方法、通信协议、位定时与同步	1.了解CAN的发展过程和应用； 2.掌握总线电路结构及组网方法、隔离方法、通信协议、位定时与同步。	4	讲授	1 2 3
6	过程总线ProfiBus与网络ProfiNet	ProfiBus和ProfiNet的发展过程和应用，ProfiBus组成和分类，主站和从站功能，现场设备。	1.了解ProfiBus和ProfiNet的发展过程和应用； 2.掌握ProfiBus组成和分类，主站和从站功能，现场设备。	4	讲授	2
7	工业以太网	工业以太网的发展和特点，物理层和MAC子层功能，参考模型，Ethernet/IP	1.了解工业以太网的发展过程和应用； 2.掌握物理层和MAC子层功能，参考模型和主站和Ethernet/IP。	4	讲授	2
8	实验二 485节点构建控制网络实验	多个485节点组成控制网络的硬件、软件	1.了解485通信的硬件组成，软件； 2.实现利用485组网的实验，理解其工程意义。	2	实验	1 2 3
9	实验三网点表的读取实验	网络电表的通信原理、硬件组成、协议组成	1.了解串行通信的硬件组成，软件； 2.实现利用多台网络电表的实验，理解其工程意义。	3	实验	1 2 3
10	工业无线通信	ZigBee基础，ZigBee芯片和协议；LoRa与NBIoT介绍；	1 了解工业无线通信的类型和特点	2	研讨	1 3
11	学科前沿讲座	现场总线与工业控制发展前沿讲座	1 了解学科发展的前沿内容	1	研讨	1 3

若有实验环节，则实验内容作为知识点单独列出。