个人介绍
工业网络与现场总线技术

主讲教师:刘照

教师团队:共6

  • 左光群
  • 刘锐
  • 胡玲玲
  • 李颖
  • 刘照
  • 汪慕卿
学校: 湖南信息职业技术学院
开课院系: 机电工程学院
专业大类: 装备制造大类
开课专业: 工业互联网技术
课程负责人: 刘照
课时: 56
课程介绍
本课程的定位与目标紧紧围绕职责与行业需求来设定,具体如下:
1、课程定位。本课程作为智能制造技术专业群中工业互联网技术专业的专业核心课程、机电一体化技术专业和电气自动化专业的专业拓展课程,面向智能制造行业,服务于工业网络工程师、自动化系统集成工程师、工业通信技术员,满足其应具备的工业网络总线规划、部署、工业网络系统维护与调试等岗位能力。课程以虚实结合的实训任务链(硬件选型→网络拓扑设计→协议参数配置→故障排查)为核心路径,深度融合“岗课赛证”四维目标(岗位技能对标、课程知识内化、竞赛标准衔接、认证考点覆盖)与课程思政元素(工程思维,如工业互联网中的冗余意识、规则意识、系统思维、精益求精的责任意识、严谨的工作作风等)。通过构建灌装产线工业互联网网络体系、多协议协同优化(如IO控制/Modbus/S7/Profinet分布式IO)及跨单元/跨网段数据通信等实践任务,培养学生在工业网络架构设计、多协议通信调试、复杂系统故障诊断、与工程创新等方面的核心能力,为智能制造领域输送兼具系统性思维、规范操作素养与具有精益求精的责任意识和严谨的工作作风等的复合型技术人才。
2、课程目标。本课程基于“培养学生在工业网络架构设计、多协议通信调试、复杂系统故障诊断、与工程创新等方面的核心能力,为智能制造领域输送兼具系统性思维、规范操作素养与具有精益求精的责任意识和严谨的工作作风等的复合型技术人才”定位,设置三维目标。
1)知识目标:(1)工业互联网体系认知:掌握定义、架构(边缘层/平台层/应用层)、核心逻辑链(连接设备-沉淀数据-赋能业务)及关键问题(协议异构性)。(2)工业网络总线技术:深入理解系统的IO控制、Modbus-TCP、Modbus-RTU、Profinet 分布式IO、S7协议的组态及其网络构建。(3)硬件与组态知识:熟悉模块选型、分布式IO布局、网络拓扑结构(星型/总线型)及工业软件工具链(TIA博图)。(4)工业总线协议调试规范:掌握物理层故障排查方法、各总线协议对应的指令功能块及其调试步骤和方法。(5)模块化设计理论:理解PLC程序模块化设计原则、理解智能从站与分布式从站的功能差异。
2)技能目标:通过“学中做,做中学”,理论和实践相结合教学方式,让学生达到:(1)网络架构设计与实施:能够绘制工业互联网架构草图,完成不同总线协议的网络拓扑规划与硬件选型选型。(2)多协议配置与调试:熟练应用IO控制、Modbus-RTU、Modbus-TCP、Profinet 分布式IO、S7通信协议等,完成网络组网及调试。(3)工程问题解决能力:区分物理层(通信介质故障)与通信程序参数配置错误等问题,学会通过帮助及状态代码解决实际问题。(4)标准化文档与实操能力:绘制符合工业标准的外部接线图,执行5S管理规范(工具整理、布线整齐)。
3)素质目标:本课程致力于全方位提升学生的综合能力,强调工程思维,如工业互联网中的冗余意识、规则意识、系统思维、精益求精的责任意识、严谨的工作作风等在项目实施中的重要性,以强化其问题解决能力,使学生能够在复杂的工业网络环境中迅速定位问题并提出创新解决方案。同时,鼓励学生将创新思维与实践能力相结合,在掌握扎实基础知识的基础上勇于探索新应用。此外,还特别注重培养学生的职业素养,包括高度的责任心、严谨的职业道德以及持续学习的能力,以适应工业自动化与智能制造领域日新月异的发展,并特别强化学生的数字素养能力,为其未来职业生涯的成功奠定坚实基础。
3、课程内容。本课程结合传统产线数字化转型的产业背景,依据工业互联网技术专业简介,对接制造类岗位要求,以某灌装生产线的现场总线组网为案例,按照通用设备制造业、专用设备制造业的系统护工程技术人员、工业网络运行管理员、自动控制工程技术人员等岗位任务要求,有机融入工业网络工程师岗位技能(如ET200SP选型、GSD文件管理、总线模块的选配)、工业网络智能控制与维护竞赛考核内容和标准、衔接Siemens/Modbus认证考点(寄存器地址规范、通信指令应用),结合人才培养方案关于本课程的定位与学时分配,将课程内容整合为6个项目13个典型工作任务,构建“项目导向、任务驱动”的模块化课程内容,引导学生在项目中学习,在项目中发现问题、解决问题。
教师团队

左光群

职称:正高级工程师

单位:湖南信息职业技术学院

部门:校企合作与科技处

刘锐

职称:工程师

单位:湖南信息职业技术学院

部门:机电工程学院

胡玲玲

职称:工程师

单位:湖南信息职业技术学院

部门:机电工程学院

李颖

职称:教授

单位:湖南信息职业技术学院

部门:机电工程学院

刘照

职称:工程师

单位:湖南信息职业技术学院

部门:机电工程学院

汪慕卿

职称:讲师

单位:湖南信息职业技术学院

部门:机电工程学院

教学条件

本课程采用理实一体的教学方式,基于工业互联网实训台与生产线模组展开教学,具体如下图所示:


教学效果

1、教学效果。1)常用的工业网络现场总线协议的概念得到内化。通过实施某灌装生产线的现场总线组网案例,以学生为中心,以成果为导向,配以灵活多变的教学方法,线上线下并行教学,学生对I0控制、Modbus-TCP、Modbus-RTU、S7、分布式IO等主流工业协议的掌握应用、工业网络设备的硬件选型和配置、工业互联网组网,等专业知识和技能方面的理解和应用能力得到了加强。对比课程实施前往届学生的综合成绩,平均分提升了3.3分,综合成绩优良率提高15%,同毕业学生交流,课程对胜任自动化工程师的能力要求有较好的贡献度。2)现场总线协议的编程技能稳步提升,采用“任务导学→学与思→演与践→悟与行→任务测试””进阶教学,通过学与思、演与践、悟与行等环节,教师演示教学和学生现场实操,促进学生的编程技能稳步提升,同时学生的毕业设计的编程能力明显得到改善,毕业班级超过70%的同学,选择与该课程有关的课题。

2、课程示范。1)本课程融入职业院校技能竞赛,工业网络智能控制与维护赛项,主要对接赛项中的远程IO数据采集、工业网络搭建等技能,同工业网络智能控制与维护赛项的匹配度较高,学生参加2023年湖南省职业院校技能竞赛、2023年全国职业院校技能竞赛、2023年湖南省职业院校技能竞赛,获得了两个省赛一等奖、一个国赛一等奖的成绩。2)本课程面向校内外广大学习者开放,已完成6期教学活动,累计选课人数已经达到774人,经过一年的建设,第6期选课人数超过200人。


课程评价

教学资源
课程章节 | 文件类型   | 修改时间 | 大小 | 备注
1.1 课程基本情况
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1.2 课程内容导学
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1.3 课程评价
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1.4 学前问卷
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2.1 任务1:绘制灌装车间工业互联网知识图谱
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2.1.1 子任务1:灌装生产线工业互联网网络连接
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2.1.2 子任务2:灌装生产线工业互联网网络架构
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2.2 任务2:灌装生产线车间工业网络规划
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2.2.1 子任务1:灌装生产线网络架构中常见网络地址
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2.2.2 子任务2:灌装生产线网络子网划分
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3.1 任务1:博图平台应用与网络搭建
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3.1.1 子任务1:博图基本操作与模块化应用
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3.1.2 子任务2:硬件选型与测试
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3.2 任务2:供料单元电动推杆控制
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3.2.1 子任务1:S7-1200系列PLC基本指令认知
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3.2.2 子任务2:供料单元电动推杆控制编程与调试
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4.1 任务1:供料单元Modbus-RTU主从网络搭建
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4.1.1 子任务1:Modbus RTU协议认知和Modbus 寄存器转换
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4.1.2 子任务2:供料单元Modbus-RTU网络搭建
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4.2 任务2:输送供料单元采用Modbus-RTU协议采集智能仪表数据
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2025-11-13 580.15KB
4.2.1 子任务1:智能仪表通信参数准备
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4.2.2 子任务2:PLC通信程序设计与调试
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5.1 任务1:输送单元Modbus-TCP通讯网络搭建
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5.1.1 子任务1:Modbus-TCP认知和Connectl连接参数块创建
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5.1.2 子任务2:客户端基于Modbus-TCP协议访问服务器
视频
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5.2 任务2:输送单元基于Modbus TCP协议读写RFID数据
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5.2.1 子任务1:Modbus-TCP报文与RFID调试助手调试
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作业
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5.2.2 子任务2:客户端读写RFID数据
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6.1 任务1:采用ET200sp采集仓位的位置信息
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6.1.1 子任务1:ET200sp的选型与接线
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6.1.2 子任务2:PLC同ET200通信网络搭建
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6.2 任务2:采用AS-I协议采集仓位的位置信息
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6.2.1 子任务1:AS-I网络的连接
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6.2.2 子任务2:PLC同ASI通信网络的搭建
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6.3 任务3:通过智能从站采集仓位电动推杆的伸缩控制
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6.3.1 子任务1:通过Profinet IO通信实现供料推杆智能从站控制
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6.3.2 子任务2:通过智能IO采集仓位温度数据
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7.1 任务1:灌装生产单元间S7网络搭建
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7.1.1 子任务1:生产单元基于S7协议(同一项目下)采集温控表数据
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7.1.2 子任务2:生产单元基于S7协议(不同一项目下)采集温控表数据
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7.2 任务2:生产单元间基于S7协议的跨网段通信
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7.2.1 子任务1:罐装生产线冗余网络搭建
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7.2.2 子任务2:生产线基于S7协议跨网络搭建
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