《现场总线控制系统》课程标准
一、课程基本信息
课程名称 | 现场总线控制系统 | 课程编码 | zdzd23008 | ||
建议学时 | 36学时 | 其中实践学时 | 4学时 | 学分 | 2.5学分 |
适用专业 | 工业过程自动化技术专业 | ||||
课程类型 | 专业基础课专业核心课 ☑专业选修课□专业技能课 | 课程性质 | 理论课理实一体 □集中性实践环节 | ||
先修课程 | 《集散控制系统》、《可编程控制技术》 | ||||
后续课程 | 《岗位实习/专业综合实训》 | ||||
选用教材 | 《计算机控制系统》(马菲,东北大学出版社,2020年,ISBN号:978-7-5517-2467-8) | ||||
制定人 | 马菲 | 制定时间 | 2025年7月 | ||
审核人 | 吴巍 | 审核时间 | 2025年8月 | ||
二、课程定位
本课程是工业过程自动化技术专业必修的一门专业选修课程,是在《集散控制系统》和《可编程控制技术》基础上开设的一门理论+实践的课程,对接专业人才培养目标,面向现场总线维护工作岗位,培养学生具备良好的人文素养、科学素养、职业道德和创新意识,精益求精的工匠精神,较强的就业创业能力和可持续发展的能力,具备现场总线控制系统的安装、调试、运行、维护、校验、装置开停车及故障判断的能力,为后续《岗位实习》课程学习奠定基础。同时,将课程思政内容融入课程核心体系,帮助学生树立正确的世界观、人生观、价值观。
三、课程设计思路
本课程设计紧密对接工业过程自动化技术专业人才培养目标,遵循"以学生为中心、成果为导向"的OBE教育理念,构建基于现场总线系统设计、安装、调试与维护全工作过程的课程体系。课程内容设计以典型工业通信网络系统为载体,按照"通信基础→协议认知→网络构建→系统集成→故障诊断"的主线递进展开,突出现场总线在现代工业自动化系统中的核心地位与实际应用。
教学实施采用"虚实结合、分层递进"的模式,理论教学通过多媒体演示、实物展示、工程案例解析等方式,系统讲解现场总线通信原理、网络结构、协议特点等核心知识;实践教学依托现场总线实训平台、虚拟仿真软件及企业真实场景,通过项目化训练完成从网络构建、设备组态、通信调试到系统维护等完整工作过程。同时,推行"教师主导、工程师协同"的双导师授课模式,引入企业技术骨干参与实践教学,实现课堂与岗位的无缝对接。
基于"精控求精,网络强国"的课程思政主线,将国产工业网络技术发展历程、通信领域楷模事迹、典型工程案例等思政元素有机融入各教学环节,培养学生精益求精的工匠精神、严谨务实的工程素养和科技强国的使命担当。
创新构建"课堂---实训---网络"三维联动的教学模式,采用模块化教学组织方式,实施"基础+拓展"的分层教学策略。建立多元化过程考核评价体系,强化对学生网络构建能力、通信调试能力和系统维护能力的综合评价。紧密对接工业互联网升级需求,将1+X证书标准、工业网络集成赛项要求、行业技术规范等融入教学内容重构,深化"岗课赛证"综合育人机制。通过校企共建实训平台、共编项目案例、共评教学效果,推动"产学研用"深度融合,全面提升学生在工业网络通信领域的核心竞争力和可持续发展能力。
四、课程目标
(一)知识目标
A1.了解工业数据通信和现场总线的基本原理及网络结构特点;
A2.熟悉常用现场总线协议(如PROFIBUS、CAN等)的技术规范;
A3.掌握现场总线控制系统硬件组成和连接方式;
A4.掌握现场总线系统组态方法和调试流程;
A5.掌握现场总线系统日常维护和故障诊断方法;
A6.了解现场总线在工业自动化系统中的应用规范。
(二)能力目标
B1.能独立完成现场总线网络构建和设备安装;
B2.能熟练进行现场总线系统硬件组态和软件配置;
B3.能完成现场总线控制系统调试和参数优化;
B4.能实现现场总线系统与智能仪表的通信调试;
B5.善用技术文档和资料,持续提升专业能力;
B6.能分析现场总线系统故障,提出有效解决方案。
(三)素质目标
C1.培养学生严谨细致、规范操作的工作态度;
C2.培养学生网络安全意识和系统防护能力;
C3.培养学生自主学习和技术更新能力;
C4.培养学生团队协作和项目管理能力;
C5.培养学生工程伦理和职业操守;
C6.培养学生创新意识和实践能力。
(四)思政目标
D1.职业道德:树立“爱岗敬业、诚实守信、精益求精”的职业理念,遵守控制系统相关的职业道德规范;
D2.工匠精神:培养“严谨细致、追求卓越、持之以恒”的工作态度,杜绝敷衍了事与投机取巧;
D3.法治意识:增强法治观念,自觉遵守工业自动化和安全生产相关法律法规,做到依法从业;
D4.社会责任:强化“科技报国、服务社会”的责任意识,理解DCS技术在产业升级和国家发展中的重要作用;
D5.家国情怀:通过国家重大工业项目案例,激发民族自豪感与“强国有我”的使命意识;
D6.创新意识:鼓励在控制系统设计与优化中勇于探索新方法、新技术,培养创新思维;
D7.生态文明:树立绿色发展理念,在系统设计与运行中贯彻节能减排与环保要求。
课程内容和要求
学习情境(章) | 工作任务(节) | 知识点(A) | 技能点(B) | 素质目标(C) | 思政元素(D) | 对应培养规格支撑要点 | 学时 | 备注 |
第1章 工业数据通信和控制网络技术基础 | 1.1工业数据通信和控制网络技术概述 | A1 | B5 | C1 | D1,D3 | 素质目标4 知识目标5 能力目标7 | 2 | |
1.2工业数据通信和控制网络连接及传输介质 | A2 | B5 | C1 | D5 | 2 | |||
1.3网络互连参考模型和规范 | A3 | B5 | C1 | D7 | 2 | |||
第2章 基金会现场总线 | 2.1概述 2.2基金会现场总线网络设备与安装 | A4 | B1 | C2,C6 | D1 | 2 | ||
2.3基金会现场总线组态基础 2.4 基金会现场总线仪表及应用 | A4 | B1 | C2,C6 | D1 | 2 | |||
第3章ProfiBus通讯技术 | 3.1ProfiBus通讯简介 3.2掌握S7-300PLC的ProfiBus通讯方法 | A5 | B2 | C2,C6 | D1 | 2 | ||
3.3多个S7-300之间的ProfiBUS通信实现 | A5 | B6 | C3,C6 | D1 | 2 | |||
第4章CAN 总 线 | 4.1概述 | A5 | B3 | C1,C6 | D1 | 2 | ||
4.2CAN的物理层 | A5 | B2 | C1,C6 | D2 | 2 | |||
4.3CAN协议规范 | A5 | B2 | C1,C6 | D2 | 2 | |||
4.4典型CAN总线器件及应用 | A5 | B4 | C2,C6 | D4 | 2 | |||
第5章 工业以太网 | 5.1概述 | A6 | B3 | C1 | D6 | 2 | ||
5.2典型的工业以太网实时通讯技术 | A6 | B4 | C3,C4 | D7 | 2 | |||
5.3 基于S7-300PLC的工业以太网通信 | A6 | B6 | C4,C5 | D1 | 2 | |||
总复习 | 总复习+考核 | A1-A6 | B1-B6 | C1-C6 | D6 | 2 |
课程考核与评价
遵循“立德树人、德技并修”的评价导向,坚持“知识评价与技能评价相结合、过程评价与结果评价相结合、定量评价与定性评价相结合、专业评价与思政评价相结合”的原则,全面评价学生的知识掌握、技能水平和思政素养。
评价项目 | 评价方式 | 分值比例 | 评价标准 | |
过程性评价 | 平时评价 | 出勤、课堂提问、平时表现等 | 10% | 制定出勤制度和课堂提问占比进行过程评价 |
单元评价 | 作业 | 15% | 以作业的方式对单元的基本知识和重点内容进行考核 | |
期中评价 | 期中考试 | 10% | 以大型单元为节点进行阶段性考核评价 | |
实践评价 | 实施操作 | 15% | 以学生实施操作进行考核 | |
终结性评价(期末) | 闭卷期末考试 | 50% | 对课程进行总体考核,考试学生对基本知识和基本技能的掌握程度 | |
七、课程实施与保障
(一)教学策略
采用线上线下混合式教学、案例教学、项目驱动、小组协作等教学方法,依托信息化教学平台,强化学生主体地位,提升综合能力。案例教学为学生提供模仿、借鉴和引伸的范例,师生互动性强,充分体现以学生为中心的教育理念。
(二)课程思政融入
构建"网络强国"思政价值链,结合科学家与工程师事迹,传递工匠精神与创新意识,融入安全教育、行业规范等内容,实现专业教育与思政育人深度融合。通过实操应用,提升学生解决实际问题的能力。
(三)教学基本条件
1.教学团队基本要求
专职教师8人、兼职教师3人。专任教师中有8人具有硕士学位,兼职教师均具有技师或工程师及以上职称。专职教师中,有3人具有企业工作经历,有7人进驻企业教师访问工作站半年以上,全体人员均长期到企业指导学生实习,6人获得高级考评员资格,“双师”素质教师已达到88%,年龄、职称结构科学、合理。
实施课程教学,校内应具备以下实训条件:多媒体专业教室、教学做一体化实训室和相关实训仪器。
序号 | 名称 | 基本配置要求 | 场地大小/m2 | 功能说明 |
1 | DCS系统组态实训室 | 40台计算机(配备电子狗或硬件仿真器及网络冗余配置)、多媒体教学设备1套(计算机、打印机、扫描仪、投影仪、音响等)、空调、220VAC。 | 108 m2 | 用来进行现场总线组态。 |
2 | PLC控制室 | S7-300PLC八套,多媒体教学设备1套(计算机、打印机、扫描仪、投影仪、音响等)、空调、220VAC。 | 90 m2 | 用来学习基于S7-300PLC的工业以太网通信,多个S7-300之间的ProfiBUS通信实现 |
3.教学资源基本要求
(1)基本教学资源:
教材、工程手册、案例库、题库、现场总线真实装置、仿真机房等;
(2)数字教学资源:
软件、网络视频等。



