第一篇：Lon Works現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)及實(shí)踐教學(xué)探索

Lon Works現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)及實(shí)踐教學(xué)探索

陳一民，魏東，陳志新，孫麗峰

(1北京建筑工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院，北京100044;2美國Echelon公司北京代表處，北京100027)

摘要:總結(jié)了LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)背景和發(fā)展，論述了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中的考慮因素，介紹了實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀，同時(shí)對LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)課程實(shí)踐內(nèi)容設(shè)置和教學(xué)方面進(jìn)行探討，并展望了實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展。

關(guān)鍵詞:現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)驗(yàn)室;LonWorks技術(shù);教學(xué)實(shí)踐;樓宇自控;計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 中圖分類號:G482 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1006一7167(2007)03一0061一03

Research on the Construction of Laboratory of LonWorks Fieldbus Technology

and the Practical Teaching CHEN Yi-min，WEI Dong，CHEN Zhi-xin，SUN Li-feng(1.School of Electrical and Information Eng.，Beijing Inst.of Civil Eng.and Architecture，Beijing 100044，China;2.Representative Office, Echelon Corporation, Beijing 100027，China)

Abstract: This article summarized the establishment background and development of the laboratory of LonWorks fieldbus technology, stated the factors of consideration in the process of lab building, introduced the current structure of the lab.It made an exploration on the contents and teaching method during the teaching practice and also viewed the prospect of the lab.Key words: laboratory of fieldbus technology;LonWorks technology;teaching practice;building automation;computer control system CLC number：G482

Document code: A

Article ID: 1006一7167(2007)03一(0061一03 1 引言

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程是高校電氣信息類專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)課程。課程使學(xué)生在所學(xué)專業(yè)課程的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)依靠計(jì)算機(jī)(單片機(jī))、傳感器、網(wǎng)絡(luò)通信等設(shè)備和裝置進(jìn)行控制的方法，包括控制系統(tǒng)的原理、組成、設(shè)計(jì)方法與操作方法。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程中對現(xiàn)場總線技術(shù)的介紹部分，則將理論知識和實(shí)際工程應(yīng)用進(jìn)行密切結(jié)合。各個(gè)高校依據(jù)自己的專業(yè)特色和培養(yǎng)方向，在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)中會著重介紹在本領(lǐng)域較為流行的現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用。

我校是以培養(yǎng)建筑人才為主的院校，因此我校的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程實(shí)踐教學(xué)即突出了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在智能建筑領(lǐng)域的應(yīng)用，并以國內(nèi)外樓宇自動化領(lǐng)域較為廣泛應(yīng)用的現(xiàn)場總線技術(shù)— Lon works現(xiàn)場總線技術(shù)作為實(shí)踐教學(xué)的主要內(nèi)容。

為此，我校專門建立了Lon works現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，并通過多年的建設(shè)和實(shí)踐教學(xué)，探索得到一些經(jīng)驗(yàn)。LonWorks 技術(shù)及其在智能建筑領(lǐng)域的應(yīng)用

LON網(wǎng)(Local Operating Network局部操作網(wǎng))是由美國Echelon公司在1991年推出的局部操作網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，該技術(shù)可以為集散式監(jiān)控系統(tǒng)提供很強(qiáng)的實(shí)現(xiàn)手段。與當(dāng)前已有的幾種現(xiàn)場總線技術(shù)相比，LON網(wǎng)有其特有的突出優(yōu)點(diǎn):統(tǒng)一性、開放性以及互操作性。

Lon works 技術(shù)具有完整的開發(fā)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺，包括所有設(shè)計(jì)、配置安裝和維護(hù)控制網(wǎng)絡(luò)所需的硬件和軟件。Lon works網(wǎng)絡(luò)的基本單元是節(jié)點(diǎn)，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括神經(jīng)元芯片(Neuron Chip)、電源、收發(fā)器和有監(jiān)控設(shè)備接口的I/O電路。神經(jīng)元芯片提供有完整的系統(tǒng)資源，內(nèi)部集成有3個(gè)CPU，其中一個(gè)用于執(zhí)行用戶編寫的應(yīng)用程序，另外兩個(gè)完成網(wǎng)絡(luò)任務(wù)。Neuron芯片有11個(gè)I/O引腳，可通過編程提供34種不同的I/O對象接口。芯片還帶有通信端口，可通過收發(fā)器與網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)通信。

經(jīng)過十余年的發(fā)展，LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)在工業(yè)控制、交通運(yùn)輸、電力輸送、建筑智能化領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。目前全球已有超過四千萬個(gè)基于LonWorks控制技術(shù)的設(shè)備在運(yùn)行。

在建筑領(lǐng)域，LonWorks技術(shù)廣泛應(yīng)用于樓宇自動化各個(gè)子系統(tǒng)——安全防范、照明、電梯、供熱及通風(fēng)空調(diào)等系統(tǒng)的監(jiān)測和控制。這樣，不同廠家的不同種設(shè)備可以通過同一個(gè)通用的控制網(wǎng)絡(luò)連接起來進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測、設(shè)備監(jiān)視、末端控制和數(shù)據(jù)集中處理，方便快捷地進(jìn)行各個(gè)設(shè)備與系統(tǒng)的集成，大大降低系統(tǒng)的購置、運(yùn)行、維護(hù)與擴(kuò)展的費(fèi)用。

無疑，更快地學(xué)習(xí)到LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)的基本理論，了解其在樓宇自控領(lǐng)域的最新發(fā)展和應(yīng)用，掌握并且熟練使用這門技術(shù)，將會使學(xué)生在今后能更快適應(yīng)所從事的工作。LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

3.1 建設(shè)背景

學(xué)院自1999年建成了樓宇自控 LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。以美國Echelon公司的Lon Builder開發(fā)系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)平臺。面向本科學(xué)生開設(shè)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)教學(xué)。所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要是LonWorks網(wǎng)絡(luò)底層設(shè)備(控制節(jié)點(diǎn))的開發(fā);簡單組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，以建筑物自動化系統(tǒng)作為研究對象開設(shè)了相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)。

隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)和通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，原有的Lon Builder開發(fā)系統(tǒng)軟硬件已顯得過時(shí)。并且由于擴(kuò)招的壓力，一套開發(fā)系統(tǒng)已不能滿足教學(xué)需要。因此，學(xué)院又于2005年開始對Lon Works現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了二期建設(shè)。3.2 考慮因素及特色

此次實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中，考慮了以下三方面內(nèi)容。

(1)在實(shí)驗(yàn)室的軟硬件更新上積極與企業(yè)進(jìn)行合作。學(xué)院參加了美國Echelon公司的EIP項(xiàng)目(Educational Institute Project，大學(xué)教育項(xiàng)目)，從而以較優(yōu)惠的價(jià)格購進(jìn)了一批最先進(jìn)的LonWorks網(wǎng)絡(luò)開發(fā)系統(tǒng)軟硬件，并成為Echelon公司全球350家EIP成員單位之一。這樣的校企合作不僅使得學(xué)校能夠獲得實(shí)際工程中應(yīng)用的最先進(jìn)的設(shè)備，也使后續(xù)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、設(shè)備技術(shù)支持上有所保證。同時(shí)，企業(yè)也能通過學(xué)校推廣其技術(shù)，培養(yǎng)應(yīng)用型人才。

(2)充分利用學(xué)院已有的教學(xué)資源。學(xué)院于2005年建成了初具規(guī)模的建筑智能化實(shí)驗(yàn)研究中心。中心擁有樓宇自控系統(tǒng)、建筑物火災(zāi)報(bào)警消防系統(tǒng)、電梯控制系統(tǒng)、建筑物供配電系統(tǒng)、變風(fēng)量(VAV)空調(diào)系統(tǒng)、保安監(jiān)控系統(tǒng)等樓宇自動化子系統(tǒng)，能夠提供大量真實(shí)生動的控制對象。這些子系統(tǒng)可以與LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)進(jìn)行充分結(jié)合，為學(xué)生進(jìn)行智能建筑自動化、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等課程的實(shí)踐學(xué)習(xí)和搭建實(shí)驗(yàn)平臺提供方便。

(3)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的改造與利用。由于LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)是通用和開放的控制技術(shù)，僅僅對控制技術(shù)和方法進(jìn)行介紹而沒有控制背景和控制對象，將使得實(shí)踐教學(xué)變得干澀無味，學(xué)生也不易將所學(xué)的知識和技術(shù)應(yīng)用。為此，改造了自動控制原理和PLC的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，將這些設(shè)備的控制對象與LonWorks設(shè)備結(jié)合。同時(shí)，也開發(fā)出LonWorks控制節(jié)點(diǎn)。這樣讓學(xué)生在有控制背景和控制對象的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)控制技術(shù)與控制方法，使他們對計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程和LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)有更快更深的理解，并將所學(xué)知識應(yīng)用到實(shí)際中去。3.3 設(shè)備構(gòu)成

實(shí)驗(yàn)室設(shè)備構(gòu)成分為LonWorks網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開發(fā)工具部分和控制對象部分。

Lon Works網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開發(fā)工具以 NodeBuilder開發(fā)工具為基礎(chǔ)。NodeBuilder開發(fā)工具是一套用于開發(fā)Neuron芯片和智能收發(fā)器應(yīng)用程序的軟、硬件開發(fā)平臺。它包括在Windows下運(yùn)行的全套設(shè)備開發(fā)軟件和用于測試、仿真的硬件平臺。其中的LTM-10A平臺提供了應(yīng)用程序的簡單仿真環(huán)境，支持原始的應(yīng)用程序開發(fā)和測試。此外還配有Gizmo4 I/O調(diào)試板。它可以與LTM-l0A開發(fā)平臺連接，或是直接插人嵌人式控制模塊，從而開發(fā)原型設(shè)備或I/O電路，也可開發(fā)用于檢測，運(yùn)行NodeBuilder范例程序的特別功能設(shè)備。同時(shí)，Gizmo4上也包含了一個(gè)原型區(qū)域，可供安裝自己開發(fā)的硬件原型設(shè)備，或是在調(diào)試板上擴(kuò)展硬件。用于與計(jì)算機(jī)相連的U10網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備是一個(gè)低成本的、高性能的LonWorks網(wǎng)絡(luò)接口。

NodeBuilder開發(fā)工具教學(xué)版包括 LonMaker 3.1 集成工具(標(biāo)準(zhǔn)版)軟件，NodeBuilder軟件等。

LonMaker集成工具(3.1版本)是一個(gè)軟件包，它可以用于設(shè)計(jì)、安裝、操作和維護(hù)多廠商的、開放的、可互操作的LonWorks網(wǎng)絡(luò)。它以Echelon公司的LNS網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)，把強(qiáng)大的客戶一服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)和很容易使用的Microsoft Visio用戶接口綜合起來。這使得LonMaker成為一個(gè)完善的，并足以用于設(shè)計(jì)和啟動一個(gè)分布式的控制網(wǎng)絡(luò)的工具。同時(shí)它又足以作為一個(gè)操作和維護(hù)工具。

NodeBuilder軟件從屬于NodeBuilder開發(fā)平臺的一部分，由LonMaker工具進(jìn)行裝載。并且提供了編碼向?qū)?，使設(shè)備開發(fā)變得簡便。在NodeBuilder軟件下可以進(jìn)行Neuron C語言的編寫、編譯。并且可以將程序的應(yīng)用映像下載到LTM-l0A開發(fā)平臺或其他顧客節(jié)點(diǎn)，完成程序調(diào)試等功能。

此外以Echelon公司的 i.LON 600 LonWorks/IP服務(wù)器和i.Lon 100英特網(wǎng)服務(wù)器作為底層組網(wǎng)構(gòu)架設(shè)備。i.LON 600 LonWorks/IP服務(wù)器是一個(gè)遵從 EIA852協(xié)議的LonTalk到IP的路由器，它為日常設(shè)備的存取訪問能夠提供一個(gè)可靠的、安全的Internet通道，可將Internet或者任何基于10/100 Base-T的LAN或者WAN作為本地或者遠(yuǎn)程傳遞LonWorks控制信息的通道。i.LON 100 Internet服務(wù)器是一個(gè)低成本、高性能的網(wǎng)絡(luò)接口，同時(shí)還是一個(gè)能夠連接LonWorks設(shè)備、M-Bus設(shè)備和傳統(tǒng)設(shè)備，并將它們連接到IP網(wǎng)絡(luò)或者因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。i.LON 100 e2的特點(diǎn)是內(nèi)置了一個(gè)Web服務(wù)器，因此可以通過Web的方式訪問i.LON 100 e2內(nèi)置的時(shí)序調(diào)度、報(bào)警處理和數(shù)據(jù)記錄應(yīng)用程序維護(hù)的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)。

控制對象部分主要有:用舊的PLC實(shí)驗(yàn)箱改造而成I/O接口實(shí)驗(yàn)箱，實(shí)驗(yàn)箱上有仿真的電梯滑塊、混料灌，選料盤等模型，可以供學(xué)生在進(jìn)行簡單LonWorks節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序開發(fā)時(shí)作為演示模型使用。此外，還有用自控原理實(shí)驗(yàn)裝置—電機(jī)轉(zhuǎn)速控制模型，單容水箱控制模型和溫度控制箱組成的控制對象。這些控制模型可以供學(xué)生課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)作為較復(fù)雜的LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)對象，同時(shí)也可以用于進(jìn)行簡單的數(shù)字控制算法研究。實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況

4.1 實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是為了更好地為教學(xué)、科研服務(wù)。目前LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)驗(yàn)室面向?qū)W院自動化專業(yè)、電氣工程與自動化專業(yè)本科高年級學(xué)生開設(shè)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)。

在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中主要開設(shè)了NodeBuilder開發(fā)系統(tǒng)軟件使用、單節(jié)點(diǎn)開發(fā)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、單節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)及I/O調(diào)試板使用綜合性實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)配置基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)配置綜合性實(shí)驗(yàn)、數(shù)字控制PID算法研究實(shí)驗(yàn)等。

課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)以建筑物自動化系統(tǒng)為設(shè)計(jì)背景，進(jìn)行基于LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)的電梯子系統(tǒng)、空調(diào)子系統(tǒng)、給排水子系統(tǒng)和安防子系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)控制、監(jiān)視和組網(wǎng)設(shè)計(jì)。學(xué)生將用3周時(shí)間完成節(jié)點(diǎn)控制程序、底層監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)、系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行等方面的設(shè)計(jì)和調(diào)試工作。這樣，學(xué)生不僅鞏固掌握了基本的計(jì)算機(jī)控制、現(xiàn)場總線技術(shù)方面知識，學(xué)會了底層控制技術(shù)應(yīng)用，同時(shí)，也初步加深了建筑物內(nèi)自控系統(tǒng)集成和智能建筑方面的知識。4.2 其他教學(xué)實(shí)踐和科研活動

實(shí)驗(yàn)室不僅完成本科教學(xué)大綱所規(guī)定的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)，同時(shí)也為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)和科技活動提供了場所。學(xué)生可以利用實(shí)驗(yàn)室對LonWorks現(xiàn)場總線及其在樓宇自控方面的應(yīng)用進(jìn)行深人學(xué)習(xí)。

同時(shí)，也認(rèn)識到建筑自動化及智能建筑對建筑領(lǐng)域所帶來的深刻影響，所以應(yīng)使與建筑設(shè)備有關(guān)的非電氣信息類—如暖通空調(diào)、建筑設(shè)備與環(huán)境工程、機(jī)電工程等專業(yè)學(xué)生—對樓宇自控系統(tǒng)構(gòu)建與控制方法和技術(shù)有所了解。因此，LonWorks現(xiàn)場總線實(shí)驗(yàn)室也將對這些專業(yè)的學(xué)生開設(shè)一些初步的理論與實(shí)踐認(rèn)識課程，以使他們在未來工作中有更好的專業(yè)結(jié)合能力。

此外，LonWorks網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室還承擔(dān)部分教師的科研工作，這將使實(shí)驗(yàn)室資源得到最大的利用。實(shí)驗(yàn)室展望

LonWorks網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過近七年的發(fā)展目前已初具特色，圓滿地完成了本科學(xué)生的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)工作。然而，一個(gè)好的專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)室決不能僅僅停留在目前現(xiàn)有的技術(shù)水平和教學(xué)層次上，特別是像計(jì)算機(jī)控制與現(xiàn)場總線技術(shù)這樣飛速發(fā)展的技術(shù)，新的設(shè)計(jì)理念、技術(shù)和設(shè)備迅速涌現(xiàn)。不緊緊跟上技術(shù)的發(fā)展與實(shí)際應(yīng)用就不能適應(yīng)當(dāng)前培養(yǎng)人才的需要。

為此，將繼續(xù)積極與企業(yè)合作，同時(shí)注重此項(xiàng)技術(shù)與實(shí)際工程應(yīng)用的緊密結(jié)合，發(fā)展建設(shè)一流的專業(yè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，并將不斷改革教學(xué)內(nèi)容，探索新的教學(xué)方法，培養(yǎng)出城市建設(shè)“用得上、干得好、留得住”的高級專門人才。

參考文獻(xiàn)(References)[1]魏東，陳一民.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)研究[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2005(增刊):219-223.[2]陳志新，李惠升，周渡海，等.自動化專業(yè)特色實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2005(增刊):278-279.[3]Echelon Corporation.i.LON 100 e2 Quick-Start Guide [Z].2004.[4]Echelon Corporation.i.LON 600 Quick-Start Guide [Z].2004.[5]Echelon Corporation.NodeBuilder3.1/FT Development Tool Classroom Edition [Z].2004.[6]楊育紅.LON網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)及應(yīng)用[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社，1999.[7]王松青.LonWorks與BACnet現(xiàn)場總線技術(shù)及其在樓宇自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].低壓電器，2004(9):35-39.

第二篇：現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告

課程名稱

《現(xiàn)場總線技術(shù)》

題目名稱

現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)報(bào)告

學(xué)生學(xué)院

信息工程學(xué)院

專業(yè)班級

學(xué)生學(xué)號

學(xué)生姓名

指導(dǎo)教師

2015 年 1 月 1 日

實(shí)驗(yàn)一

0 STEP7 V5.0 編程基礎(chǔ)及 S7--C 300PLC 組態(tài)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>

通過老師講解 STEP7 軟件和硬件組態(tài)的基礎(chǔ)知識，使同學(xué)們掌握使用 STEP7 的步驟和硬件組態(tài)等內(nèi)容，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。

二、實(shí)驗(yàn) 內(nèi)容 1、組合硬件和軟件 STEP7 V5.0 是專用于 SIMATIC S7-300/400 PLC 站的組態(tài)創(chuàng)建及設(shè)計(jì) PLC 控制程序的標(biāo)準(zhǔn)軟件。按照以下步驟：

（1）運(yùn)行 STEP7 V5.0 的軟件，在該軟件下建立自已的文件。

（2）對SIMATIC S7-300PLC站組態(tài)、保存和編譯，下載到 S7-300PLC。

（3）使用 STEP7 V5.0 軟件中的梯形邏輯、功能塊圖或語句表進(jìn)行編程，還可應(yīng)用 STEP7 V5.0 對程序進(jìn)行調(diào)試和實(shí)時(shí)監(jiān)視。

2、使用 STEP7 V5.0 的步驟

設(shè)計(jì)自動化任務(wù)解決方案 生成一個(gè)項(xiàng)目 下載到 CPU 進(jìn)行調(diào)試診斷 硬件組態(tài) 程序生成 程序生成 硬件組態(tài)

圖 1-1 STEP7 的基本步驟

3、啟動 SIMATIC 管理器并創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目（1）新建項(xiàng)目 首先在電腦中必須建立自己的文件：File → New →寫上 Name（2）通信接口設(shè)置 為保證能正常地進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，需對通信接口進(jìn)行設(shè)置，方法有 2 種：

1）所有程序

SIMATIC

STEP 7

設(shè)置 PG/PC 接口

PC Adapter(Auto)

屬性

本地連接

USB/COM（根據(jù)適配器連接到計(jì)算機(jī)的方式選擇）； 2）SIMATIC 管理器界面

選項(xiàng)

PC Adapter(Auto)

屬性

本地連接

USB/COM（根據(jù)適配器連接到計(jì)算機(jī)的方式選擇）。

（3）硬件組態(tài) 在自己的文件下，對 S7-300PLC 進(jìn)行組態(tài)，一般設(shè)備都需有其組態(tài)文件，西門子常用設(shè)備的組態(tài)文件存在 STEP7 V5.0 中，其步驟如下;? 插入 →站點(diǎn) →

SIMATIC 300 站點(diǎn) ； ? 選定 SIMATIC 300（1）的Hardwork（硬件）右邊 Profi

→

標(biāo)準(zhǔn) → SIMATIC 300 將軌道、電源、CPU、I/O 模塊組態(tài)到硬件中：

軌道：RACK-300 →

Rail；，插入電源：選中（0）UR 中 1 1, 插入電源模塊 PS-300 →

PS307 5A；

插入 CPU：選中（0）UR 中 2 2，插入 CPU 模塊 CPU-300→CPU315-2DP→配置 CPU 的型號（CPU 模塊的最下方）； ? 插入輸入/輸出模塊 DI/DO：

1)選中（0）UR 中 4，插入輸入/輸出模塊 SM-300

→ DI/DO→ 配置

輸入/輸出模塊的型號（CPU 模塊的最上方）； 2)S7-300 PLC 中有些 CPU 自帶輸入/輸出模塊，此時(shí)不需進(jìn)行 DI/DO組態(tài)。

（4）S7-300PLC CPU 的開關(guān)與指示燈 S7-300PLC CPU 的開關(guān)與顯示燈如圖 1－1 所示 模式選擇器：

MRES:

模塊復(fù)位功能。

STOP:

停止模式，程序不執(zhí)行。

RUN:

程序執(zhí)行，編程器只讀操作。

RUN-P:

程序執(zhí)行，編程器讀寫操作。

指示燈：

S F: 組錯(cuò)誤：CPU 內(nèi)部錯(cuò)誤或帶診斷功能錯(cuò)誤。

BF: 組錯(cuò)誤: 總線出錯(cuò)指示燈(只適用于帶有 DP

接口的 CPU)。出錯(cuò)時(shí)亮。

FRCE:

FORCE：指示至少有一個(gè)輸入或輸出被強(qiáng)

制。

DC5V: 內(nèi)部 5VDC 電壓指示。

RUN:

當(dāng) CPU 啟動時(shí)閃爍，在運(yùn)行模式下常亮。

STOP:

在停止模式下常亮，有存儲器復(fù)位請求時(shí)慢速閃爍。正在執(zhí)行存儲器復(fù)位時(shí)快速閃爍，由于存儲器卡插入需要存儲器復(fù)位時(shí)慢速閃爍。

（5）編程 圖 1-5

CPU 開關(guān)與指示燈 圖 1-1

CPU 開關(guān)與指示燈

S7-300PLC 采用模塊化的編程結(jié)構(gòu)，包含有通用的 OB 組織塊，通用的 FC、FB 功能與功能塊，西門子提供的 SFC，SFB 系統(tǒng)功能塊，DB 數(shù)據(jù)塊，各個(gè)模塊之間可以相互調(diào)用。OB1 是其中的循環(huán)執(zhí)行組織塊，程序首先并一直在 OB1 中循環(huán)運(yùn)行，在 OB1 中可以調(diào)用其它的程序塊執(zhí)行。

在 S7

Program 下的 Block 中，選定并打開 OB1，用梯形邏輯、功能塊圖或語句表編程，再保存編譯和下載，即可執(zhí)行程序。

（6）程序的清除（存儲器復(fù)位）：

圖 1－2 編程界面 A、模式選擇器放在 STOP 位置 B、模式選擇器保持在 MERS 位置，直到 STOP 指示燈閃爍兩次（慢速）

C、松開模式選擇器（自動回到 STOP 位置）

D、模式選擇器保持在 MERS 位置（STOP 指示燈快速閃爍）

E、松開模式選擇器（自動回到 STOP 位置）

（7）運(yùn)行并監(jiān)控 將 CPU 打到 STOP 模式，下載整個(gè) SIMATIC 300 站點(diǎn)。再將 CPU打到 RUN 模式，打開監(jiān)視，程序運(yùn)行狀態(tài)可在 OB1 上監(jiān)視到。

三、思考題 一.為什么要進(jìn)行硬件組態(tài)？

PLC 是一種模塊化的結(jié)構(gòu)，電源、cpu、i/o 等模塊都是單獨(dú)成塊的。而 PLC 組態(tài)是對硬件進(jìn)行配置，簡單的說就是告訴系統(tǒng)你配置了哪些東西，這樣系統(tǒng)才能去連接你的東西。

二.硬件組態(tài)和程序生成有先后之分嗎？哪種比較方便些？ 沒有先后之分。先進(jìn)行硬件組態(tài)，然后是下載用戶程序方便些。這樣STEP7 在硬件組態(tài)編輯器中會顯示可能的地址。而且有了系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊后，如果你的程序中硬件組態(tài)與你的實(shí)際硬件一致，就可以在 SIMATIC管理器中，直接選中 Blocks，然后執(zhí)行下載，在提示你是否也下載系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊時(shí)，只要點(diǎn)擊 Yes，就把硬件組態(tài)信息和用戶程序一起下載到 CPU 中。

四、實(shí)驗(yàn)心得 在這次的實(shí)驗(yàn)中，從中了解 STEP7 V5.0 的軟件，并學(xué)會在該軟件下建立自已的文件，對 PLC 站組態(tài)、保存和編譯，并且下載到 PLC，用軟件中的梯形邏輯進(jìn)行編程，還用軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。開始沒找到正確的硬件進(jìn)行組態(tài)，然后在師姐的指導(dǎo)下，找到完全和硬件一致的進(jìn)行組態(tài)，之后的還是比較容易。

實(shí)驗(yàn) 二

S7-300PLC 之間的 MPI 通訊

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò) MPI 網(wǎng)絡(luò)通訊的基本原理和 STEP7 硬件組態(tài)，掌握 S7-300PLC 編程和兩個(gè) PLC 之間 MPI 網(wǎng)絡(luò)通訊的具體方法。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 （1）要求：對 PLC 及 MPI 網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，采用 STEP 7 V5.x 編程，以 MPI 網(wǎng)絡(luò)通訊的方式，在第二臺 S7-300 的程序中編譯一組密碼，在第一臺 S7-300 上輸入八位的開關(guān)信號。如果開關(guān)信號與密碼不同，則第二臺 PLC 的某個(gè)輸出點(diǎn)上的輸出信號閃爍；如果開關(guān)信號與密碼相同，則這個(gè)輸出點(diǎn)上的輸出信號長亮。根據(jù)需要添加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和使用 PLC 內(nèi)部的系統(tǒng)功能。

（2）實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和器材：S7-300 可編程控制器，開關(guān)裝置，S7-300 適配器，裝有 STEP7 軟件的工控機(jī)（或電腦）。

（3）實(shí)驗(yàn)方法、步驟及結(jié)構(gòu)測試：

圖 2-1 MPI 通訊示意圖 具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：

1、硬件連接 應(yīng)用帶連接頭的屏蔽雙絞線，通過 PLC 中的 MPI 接口進(jìn)行連接，SIEMENS300(2)CPU SIEMENS300(1)CPU 全局?jǐn)?shù)據(jù)

將實(shí)際線路連好，開關(guān)輸入量也接好；同時(shí)全部清除兩臺 S7-300PLC原有的程序，并打到 STOP 擋，為硬件組態(tài)和編程作好準(zhǔn)備。

2、組態(tài)硬件 利用 SIMATIC 管理器，在項(xiàng)目中為要連網(wǎng)的設(shè)備生成硬件站之后利用硬件組態(tài)工具逐個(gè)打開這些站。

1)打開 SIMATIC Manager,在“文件”選擇“新建”。在空白處點(diǎn)擊右鍵選中“插入新對象”，再選 SIMATIC 300。

2)進(jìn)行組態(tài) 第一臺設(shè)備：根據(jù)實(shí)際硬件配置組態(tài)。

第二臺設(shè)備：根據(jù)實(shí)際硬件配置組態(tài)。

3)選“站點(diǎn)”,進(jìn)行“保存和編譯”。

3、設(shè)定 MPI 地址 組態(tài)硬件時(shí)，必須定義CPU連接在MPI網(wǎng)絡(luò)上，并分配各自MPI地址。

1)在 SIMATIC 300（1）選中 Hardware（硬件）。

2)雙擊，選 CPU315-2DP。

3)雙擊，選屬性。

4)選定 MPI（1），并設(shè)定其地址。

在硬盤上保存 CPU 的配置參數(shù)，然后分別下裝到每一 CPU 中(點(diǎn)到點(diǎn))。

4、檢查網(wǎng)絡(luò)

1)網(wǎng)絡(luò)組態(tài) 分別在兩臺 PLC 硬件組態(tài)中，選菜單欄中的“選項(xiàng)”，然后選“組

態(tài)網(wǎng)絡(luò)”，進(jìn)行組網(wǎng)。選中 MPI（I）雙擊，將兩臺 PLC 組網(wǎng)。

用 Profibus 電纜連接 MPI 節(jié)點(diǎn)，可以用多條 MPI 線連接。在這里用一條 MPI 線連接即可，這樣就可以與所有 CPU 建立在線連接。打開網(wǎng)絡(luò)組態(tài)查看，還可用 SIMATIC 管理中 PLC 下的“Accessible Nodes”功能來測試連接狀態(tài)。

5、設(shè)計(jì)程序 編譯程序 進(jìn)入程序設(shè)計(jì)時(shí)，可按以下步驟：選 SIMATIC 300（1）→CPU 315-2DP→S7 Program(1)→Blocks→OB1,雙擊后可開始編寫程序。

第一臺 S7_300 的程序框圖：

讀取八位開關(guān)信號 IB0，傳遞到 MB0：

MOVE EN

ENO IN

OUT 第二臺 S7-300 的程序框圖：

輸入密碼，輸入固定數(shù)據(jù) 1280，傳送到 MW2：

MOVE EN

ENO IN

OUT

開關(guān)信號數(shù)據(jù) MW6 與密碼數(shù)據(jù) MW2 對比：

IB0 MB0 1280 MW2

CMP==1 IN1

IN2

CMP<>1 IN1

IN2

輸出為 Q0.0。輸出信號燈閃爍：

第二臺 CPU 的時(shí)鐘存儲器，地址 M100 此時(shí)閃光頻率為 1Hz,周期=1s,燈通=0.5s,燈閉=0.5s 程序框圖

M100

Q124.5 6、生成全局?jǐn)?shù)據(jù)表 應(yīng)用“定義全局?jǐn)?shù)據(jù)”工具可以生成一個(gè)全局?jǐn)?shù)據(jù)表。將數(shù)據(jù)表編譯兩次然后下裝到 CPU 中。

根據(jù)程序可知，數(shù)據(jù)從第一個(gè) CPU 中的 MB0 發(fā)送到第二個(gè) CPU中的 MW6，編譯兩次后，下載。

生成全局?jǐn)?shù)據(jù)表步驟如下：

1）選擇 MPI 網(wǎng) 回到前面的項(xiàng)目界面雙擊 MPI 網(wǎng)→選項(xiàng)→定義全局?jǐn)?shù)據(jù)，產(chǎn)生或打開全局?jǐn)?shù)據(jù)表。

2）分配 CPU MW2 MW6 MW2 MW6

點(diǎn)擊 GDID 后的空格右鍵彈出 CPU→點(diǎn)擊 CPU→雙擊 SIMATIC

300(1)→雙擊 CPU 3）填入發(fā)送和接收數(shù)據(jù)（注明發(fā)送方）

填入 MB0→選“選作發(fā)送器”→在后一空格用右鍵彈出 CPU→點(diǎn)擊 CPU→雙擊 SIMATIC

300(2)→雙擊選中另一個(gè) CPU→點(diǎn)擊下一空格填入 MW6→編譯→關(guān)閉→點(diǎn)擊“查看”→選“掃描速率”及“全局?jǐn)?shù)據(jù)狀態(tài)”→編譯→關(guān)閉→退出。

4）下載程序

定義完全局?jǐn)?shù)據(jù)后下載程序。在下載程序前應(yīng)先清除原有的程序。SIMATIC 300（1）→下載。

5）運(yùn)行及結(jié)果 A、將兩臺 S7－300PLC 的開關(guān)打到 RUN 擋，S7－300CPU 上的其它燈是不亮的，這時(shí)全局?jǐn)?shù)據(jù)開始自動循環(huán)交換。

B、在第一臺 PLC 上輸入八位開關(guān)量 IB0，數(shù)據(jù)傳遞到 MB0，通過 MPI 網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)行全局?jǐn)?shù)據(jù)表，數(shù)據(jù)從第一臺 PLC 的 MB0 傳送到第二臺 PLC 的 MW6。MW6 上的數(shù)據(jù)與第二臺 PLC 的 MW2 中C、密碼數(shù)據(jù)相比較后，在第二臺 PLC 的輸出點(diǎn) Qxxx.x 輸出結(jié)果。若信號與密碼相同，第二臺 PLC 輸出燈 Qxxx.x 亮。

三、思考題 1、在下載程序前如何清除原來的程序？ 現(xiàn)在 PLC 把新的程序下載進(jìn)去，會自動覆蓋原本的程序的。如果要直接清除的話，則可通過復(fù)位清除寄存器內(nèi)容，先把模式選擇器放在STOP 位置，然后模式選擇器保持在 MERS 位置，直到 STOP 指示燈閃爍兩次，再松開模式選擇器，模式選擇器保持在 MERS 位置，此時(shí) STOP 指示燈快速閃爍，然后松開模式選擇器就可以了。

2、下載程序時(shí)應(yīng)注意什么問題？ A 硬件組態(tài)沒有錯(cuò)誤，組態(tài)都錯(cuò)了，下進(jìn)去也沒用。

B最好先下新硬件組態(tài)信息，然后保證按鍵打到STOP檔位再下程序。

C 在進(jìn)行了新的組態(tài)編譯時(shí)，必須點(diǎn)擊 Yes，即把新的硬件組態(tài)信息也下載到 CPU 中，否則新的硬件組態(tài)和舊的用戶程序?qū)a(chǎn)生沖突。

3、密碼數(shù)據(jù)在開關(guān)量上是如何表示的？試著把密碼設(shè)為小于 256 的數(shù)，再運(yùn)行程序看結(jié)果如何？為什么？ 如果字節(jié)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成字，則 MB0、MB1 分別變成 MW6 的高 8 位和低 8位，MB1 沒有則補(bǔ) 0，MB0 傳送到 MW6 中變成高 8 位。如果小于 256，則輸出信號長亮，因?yàn)槊艽a相同了啊。

四、實(shí)驗(yàn)心得 在這次實(shí)驗(yàn)中，學(xué)會了 PLC 兩個(gè) PLC 之間 MPI 網(wǎng)絡(luò)通訊的方法，同時(shí)學(xué)會了用梯形圖編程，如果是簡單的程序基本能自己編好。實(shí)驗(yàn)中開始沒懂程序原理，難點(diǎn)就在那個(gè)密碼表示，后來請教師姐才懂的。

實(shí)驗(yàn)三 三

S7-300PLC 之間的 DP 通訊

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>

熟悉現(xiàn)場總線 DP 網(wǎng)絡(luò)通訊的基本原理，掌握 S7-300 編程和兩個(gè) PLC 之間 DP 網(wǎng)絡(luò)通訊的具體方法。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1）要求：對 PLC 及 DP 網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，采用 STEP 7 V5.0 編程，以 DP 網(wǎng)絡(luò)通訊的方式，在第二臺 S7-300（從站）的程序中編譯一組（三個(gè)）兩字節(jié)的密碼，分別為 256，512，1280，在第一臺 S7-300（主站）上輸入 16 位的開關(guān)信號。如果開關(guān)信號與其中一組密碼相同，則第一臺 PLC 的一個(gè)指定的相應(yīng)輸出點(diǎn)上的輸出信號亮，即輸入信號是256，則 Q4.0 亮，輸入信號是 512，則 Q4.1 亮，輸入信號是 1280，則 Q4.2 亮；否則沒有燈亮。

2）實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料：S7-300 可編程控制器，開關(guān)裝置，S7-300適配器，裝有 STEP7 軟件的工控機(jī)。

3）實(shí)驗(yàn)方法、步驟及結(jié)構(gòu)測試：

1、硬件連接 將兩臺的 DP 口通過 PROFIBUS 電纜連接，開關(guān)輸入量接在主站的DI 模塊上；同時(shí)將兩臺 PLC 全部清除原有程序，打到 STOP 擋，為硬件組態(tài)和編程作好準(zhǔn)備。

SIEMENS300(1)主站

交換區(qū) PROFIBUS-DP SIEMENS300(1)從站

交換區(qū)

圖 3-1 DP 通訊示意圖 4）組態(tài)硬件（1）新建項(xiàng)目 在 STEP7 中創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目，然后選擇“插入”?站點(diǎn)?Simatic 300 站點(diǎn)，插入兩個(gè) S7 300 站，這里命名為 Simatic 300(master)和 Simatic 300(slave)。再選擇“插入”?“站點(diǎn)”?PROFIBUS。如圖 3-2 所示。當(dāng)然也可完成一個(gè)站的配置后，再建另一個(gè)。

（2）組態(tài)硬件 從站和主站硬件根據(jù)實(shí)際選定，原則上要先組態(tài)從站。雙擊 Simatic 300(slave)“Hardware(硬件)”，進(jìn)入硬件組態(tài)窗口，在功能按鈕欄中點(diǎn)擊“Catalog”圖標(biāo)打開硬件目錄，按硬件安裝次序和訂貨號依次插入機(jī)架、電源、CPU 和輸入/輸出模塊等進(jìn)行硬件組態(tài)，主從站的硬件組態(tài)原理一樣。

5）參數(shù)設(shè)定 硬件組態(tài)后，雙擊 DP(X2)插槽，打開 DP 屬性窗口點(diǎn)擊屬性按鈕進(jìn)入 PROFIBUS 接口組態(tài)窗口，進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。

（1）從站設(shè)定：在“屬性 DP ”對話框中選擇“工作模式” 標(biāo)簽，將 DP 屬性設(shè)為從站(Slave)。然后點(diǎn)擊“常規(guī)”標(biāo)簽，點(diǎn)擊“屬

性”按鈕，之后點(diǎn)擊 Network Settings 標(biāo)簽，對其它屬性進(jìn)行配置，如：站地址、波特率等。設(shè)定完成之后，點(diǎn)擊”保存”即可,不要進(jìn)行編譯。

（2）主站設(shè)定：在“屬性 DP ”對話框中選擇 “工作模式”標(biāo)簽，將 DP 屬性設(shè)為主站(Master)。然后點(diǎn)擊“常規(guī)”標(biāo)簽，點(diǎn)擊“屬性”按鈕，對其它屬性進(jìn)行配置，如：站地址、波特率等。注意：這里的主站地址跟從站的地址不能重復(fù)，且同一個(gè)站的 MPI 地址和 DP地址要保持一致。

（3）連接從站：在硬件組態(tài)（HW Config）窗口中，打開窗口右側(cè)硬件目錄，選擇“ PROFIBUS DP?Configured Stations”文件夾，將 CPU31x 拖拽到主站系統(tǒng) DP 接口的 PROFIBUS 總線上，這時(shí)會彈出 DP 從站連接屬性對話框，選擇所要連接的從站后，點(diǎn)擊“連接”按鈕，再點(diǎn)擊“確認(rèn)”。注 注：如果有多個(gè)從站存在時(shí)，要一一連接。

（4）設(shè)定交換區(qū)地址 雙擊從站，選擇“組態(tài)”標(biāo)簽，打開 I/O 通信接口區(qū)屬性設(shè)置窗口，進(jìn)行設(shè)置?；蛘哌M(jìn)入“從站屬性“窗口，如果沒有出現(xiàn)表格，則要點(diǎn)擊下面的“新建”，分兩次輸入表格。

地址類型:

選擇“Input”對應(yīng)輸入?yún)^(qū)，“Output”對應(yīng)輸出區(qū)。

地址:

設(shè)置通信數(shù)據(jù)區(qū)的起地址。

長度:

設(shè)置通信區(qū)域的大小，最多 32 字節(jié)。本例設(shè)為 8 字節(jié)。

單位:

選擇是按字節(jié)（byte）還是按字（word）來通信。

一致性:

選擇“Unit”是按在“Unit”中定義的數(shù)據(jù)格式發(fā)送，即

按字節(jié)或字發(fā)送。

從站與主站設(shè)置完成后，點(diǎn)擊“編譯存盤”按鈕，編譯無誤后即完成從站和主站的組態(tài)設(shè)置。

6）檢查網(wǎng)絡(luò) 點(diǎn)擊“組態(tài)網(wǎng)絡(luò)”圖標(biāo)

。打開網(wǎng)絡(luò)組態(tài)查看，是否成功。

7）設(shè)計(jì)程序

輸入三個(gè) 16 位的密碼：

256，512，1280 結(jié)束 從站

主站 給定一個(gè) 16 位的開關(guān)量信號 開關(guān)量是 256 開關(guān)量是 512 開關(guān)量是1280 Q4.0 亮 Q4.1 亮 Q4.2 亮 結(jié)束 圖 3-2 程序框圖

8）程序清單

輸入零字節(jié)的任一位閉合，使能接通。IW0的值傳送到 QW10。

圖 3-4 從站中密碼設(shè)定

圖 3-3 主站程序

9）運(yùn)行及實(shí)驗(yàn)結(jié)果 輸入開關(guān)量 1，則 Q4.0 亮；輸入開關(guān)量 2，則 Q4.1 亮；輸入開關(guān)量 5，則 Q4.2 亮，輸入其它量時(shí)，信號與密碼不同，無燈亮。

三、思考題

1．指出 PROFIBUS 中，DP 與 MPI 通信的特點(diǎn)與區(qū)別。

MPI：多點(diǎn)通信的接口，是一種適用于少數(shù)站點(diǎn)間通信的網(wǎng)絡(luò)，多用于連接上位機(jī)和少量PLC之間近距離通信。MPI的通信速率為19.2K～12Mbit/s。在 MPI 網(wǎng)絡(luò)上最多可以有 32 個(gè)站。MPI 允許主-主通信和主-從通信。

DP：允許構(gòu)成單主站或多主站系統(tǒng)。在同一總線上最多可連接 126 個(gè)站點(diǎn)。通訊波特率最大支持 12MB，距離可達(dá) 1200M。包括以下三種不同類型設(shè)備：一級 DP 主站、二級 DP 主站、DP 從站。

2．簡述數(shù)據(jù)交換過程以及數(shù)據(jù)交換區(qū)的設(shè)置方法。

由主機(jī)數(shù)據(jù)交換區(qū)的數(shù)據(jù)通過總線傳送到從機(jī)的數(shù)據(jù)交換區(qū)。雙擊從站，選擇組態(tài)標(biāo)簽，打開 I/O 通信接口區(qū)屬性設(shè)置窗口，進(jìn)行設(shè)置?；蛘哌M(jìn)入從站屬性窗口，如果沒有出現(xiàn)表格，則要點(diǎn)擊下面的新建，分兩次輸入表格。

3．在不改變交換區(qū)地址的情況下，QW10-QW16，IW20-IW24 可以用 M寄存器區(qū)取代嗎？說明原因。

可以，取代的話還會使程序簡單，不過功能也會變得簡單罷了。

四、實(shí)驗(yàn)心得

在這次實(shí)驗(yàn)中，熟悉現(xiàn)場總線 DP 網(wǎng)絡(luò)通訊的基本原理，弄懂了兩個(gè)PLC 之間 DP 網(wǎng)絡(luò)通訊的方法，同時(shí)又用梯形圖編程，加強(qiáng)了編程能力。實(shí)驗(yàn)中 DP 通訊還是比較復(fù)雜，主要是有很多細(xì)節(jié)，常常要請教師姐，看來要多用和多了解才行。

第三篇：集散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線技術(shù)期末考試總結(jié)

縮寫詞全稱：

（1）SCC：Supervisory Computer Control 計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制（2）DDC: Direct Digital Control 直接數(shù)字控制（3）DCS：Distributed Control System 集散控制系統(tǒng)

（4）CIMS：Computer Integrated Manufactured System 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（5）FCS：Fieldbus Control System 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)

（6）CIPS：Computer Integrated Process System 計(jì)算機(jī)集成過程系統(tǒng)（7）PLC：Programmable Logic Controller 可編程邏輯控制器

關(guān)于DCS: 集散型控制系統(tǒng)，又稱分布式控制系統(tǒng)。是計(jì)算機(jī)技術(shù)（Computer），通信技術(shù)（Communication），圖形顯示技術(shù)（CRT）,控制技術(shù)（Control）的發(fā)展產(chǎn)物。主要特點(diǎn)：可靠性高，靈活的擴(kuò)展性，完善的自主控制性，完善的通信網(wǎng)絡(luò)。設(shè)計(jì)思想：危險(xiǎn)分散，控制功能分散，操作和管理集中。

DDZ_II DDZ_III:電動單元組合儀表

II特點(diǎn)：

（1）采用0-10mA的直流電流為統(tǒng)一的聯(lián)絡(luò)信號（信號制式），只有電流輸出。

方便各單元聯(lián)系

（2）將整套儀表分為若干能單獨(dú)完成某項(xiàng)功能的典型單元

（3）信號下限從0開始，便于模擬量的加減乘除開方等數(shù)學(xué)運(yùn)算，并能使用通

用刻度的指示、記錄儀表。

III特點(diǎn)：

（1）采用國際上統(tǒng)一使用的4-20mA的直流電流或者1-5V的直流電壓作為聯(lián)絡(luò)

信號（信號制式），信號電流與電壓轉(zhuǎn)換成電阻250歐姆?，F(xiàn)場與控制室之 間的信號傳輸采用電流傳輸方式，控制室內(nèi)的儀表之間使用電壓傳輸方式。（2）信號下限不是從0開始，使儀表的電氣零點(diǎn)和機(jī)械零點(diǎn)得以分開，便于檢驗(yàn)信號傳輸線是否斷線以及儀表是否斷電，并為現(xiàn)場送變器實(shí)現(xiàn)兩線制（既是電源線又是信號線）提供可能性。（3）集中統(tǒng)一供電，采用線性集成電路

SCC結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)定時(shí)采集生產(chǎn)過程參數(shù)，按指定的控制算法求出輸出關(guān)系和控制量，并通過一定方式提供現(xiàn)場信息。可以不經(jīng)過人員的參與而直接對生產(chǎn)過程施加影響。閉環(huán)結(jié)構(gòu)

DDC結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)對被控參數(shù)進(jìn)行檢測，再根據(jù)設(shè)定值和控制算法經(jīng)過運(yùn)算輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是參數(shù)穩(wěn)定在給定值上。

DCS主流網(wǎng)絡(luò)協(xié)議： OSI：七層

TCP/IP：TCP（傳輸控制協(xié)議）和IP（網(wǎng)際協(xié)議）FF:Fieldbus Foundation現(xiàn)場總線基金會 FCS主流協(xié)議：

CAN: Controller Area Network 一種有效支持分布式控制系統(tǒng)的串行通信網(wǎng)絡(luò) 性能高，可靠性高，傳輸速率高。采用一種稱作廣播式的傳輸工作方式，其特點(diǎn)是廢除了傳統(tǒng)的以節(jié)點(diǎn)地址為中心的編碼方式，而代之以基于數(shù)據(jù)塊的編碼方式 LonWorks：Local Operation Networks 特色是智能節(jié)點(diǎn)，可以脫離上層的管理工具自行完成數(shù)據(jù)采集和處理，并能與其他節(jié)點(diǎn)共享數(shù)據(jù)。節(jié)點(diǎn)內(nèi)部可以編程 ProfiBus： 應(yīng)用最廣泛，包括12M的高速總線DP和用于過程控制的低速總線PA，完美結(jié)合使其在結(jié)構(gòu)和性能上優(yōu)越于其他總線 FF：

DeviceNet：CAN總線的基礎(chǔ)上建立起來的，開放，低成本，高效率，高可靠性

AI采集溫度信號

現(xiàn)場PLC電源電源rCRRRRrBRTDRTADrRrRr 1-5V轉(zhuǎn)化為4-20mA

這個(gè)電路叫郝蘭德電路，是典型的電壓電流轉(zhuǎn)換電路。其特點(diǎn)是負(fù)載電阻有一端接地(恒流源通常有這個(gè)要求)，而取樣電阻兩端均不接地。之所以能夠?qū)崿F(xiàn)這個(gè)要求，關(guān)鍵就是上面一個(gè)運(yùn)放和電阻的匹配。上面一個(gè)運(yùn)放顯然是跟隨器，其輸入阻抗很高，可以看成開路，其輸出阻抗很低，可以看成電壓源，而電位與Rs右端相同。這樣就避免了R2中電流對輸出的影響(R2不從輸出端取用電流)。利用運(yùn)放的虛短和虛斷可以退出加在RL兩端的電壓是 V*RL*R2/R1/RS,因此流過RL的電流IL為V/RS*R2/R1,與負(fù)載無關(guān)。由運(yùn)放虛短概念可知，V2=V1,V5=V4 V3=V2+(V2/R3)*R4 ―> V3=V2*(1+R4/R3)=V1*(1+R4/R3)V1=R1*(V5-V)/(R1+R2)+ V －> V5=V1*(1+R2/R1)–V*(R2/R1)

= V3

–V*(R2/R1)= V4 采樣電阻RS兩端的電壓為：V4-V3= V*(R2/R1)流過RS的電流為：(V*(R2/R1))/RS，其大小與負(fù)載電阻RL無關(guān)，受輸入電壓V

控制。電流源

4-20mA轉(zhuǎn)化為0-5V

看門狗電路原理

看門狗芯片和單片機(jī)的一個(gè)I/O引腳相連,該I/O引腳通過程序控制它定時(shí)地往看門狗的這個(gè)引腳上送入高電平(或低電平),這一程序語句是分散地放在單片機(jī)其他控制語句中間的，一旦單片機(jī)由于干擾造成程序跑飛后而陷入某一程序段不進(jìn)入死循環(huán)狀態(tài)時(shí),寫看門狗引腳的程序便不能被執(zhí)行,這個(gè)時(shí)候,看門狗電路就會由于得不到單片機(jī)送來的信號,便在它和單片機(jī)復(fù)位引腳相連的引腳上送出一個(gè)復(fù)位信號,使單片機(jī)發(fā)生復(fù)位,即程序從程序存儲器的起始位臵開始執(zhí)行,這樣便實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)的自動復(fù)位.RTOS 當(dāng)外界事件或數(shù)據(jù)產(chǎn)生時(shí)，能夠接受并以足夠快的速度予以處理，處理的結(jié)果又能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)來控制生產(chǎn)過程或度對處理系統(tǒng)做出快速響應(yīng)，并控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致運(yùn)行。特點(diǎn)：

? 實(shí)時(shí)：每個(gè)可執(zhí)行的任務(wù)都能及時(shí)響應(yīng)，都可享用“時(shí)間片”。? 多任務(wù)：多個(gè)程序并行執(zhí)行。

? 響應(yīng)異步實(shí)體：能夠接受來自外部的中斷

? 能夠保證任務(wù)切換時(shí)間：必須有定時(shí)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)時(shí)鐘

? 必須有盡快的中斷響應(yīng)時(shí)間：即對最高優(yōu)先級中斷的快速響應(yīng) ? 可以實(shí)現(xiàn)多任務(wù)調(diào)度功能：循環(huán)、優(yōu)先級 ? 必須可以實(shí)現(xiàn)同步和互斥功能：資源共享

CSMA/CD 優(yōu)點(diǎn)：原理比較簡單，技術(shù)上易實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)中各工作站處于平等狀態(tài)，不需要集中控制，不提供優(yōu)先級控制

缺點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)負(fù)載增大時(shí)，發(fā)送時(shí)間增加，發(fā)送效率急劇下降。

原理：發(fā)送數(shù)據(jù)前先偵聽信道是否空閑。如果空閑，則立即發(fā)送數(shù)據(jù)。如果忙碌，則等待一段時(shí)間至信道中的信息傳輸結(jié)束后再發(fā)送數(shù)據(jù)。若在上一段信息發(fā)送結(jié)束后有兩個(gè)或以上的節(jié)點(diǎn)都提出發(fā)送請求，則判定為沖突。沖突的話就立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)，等待一段時(shí)間后再重新嘗試。先聽先發(fā)，邊發(fā)變聽，沖突停發(fā)，隨機(jī)延遲后重發(fā)。Token Bus/Token Ring 令牌總線（Token Bus）是一種在總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中利用令牌（Token）作為控制節(jié)點(diǎn)訪問公共傳輸介質(zhì)的控制方法。在令牌總線網(wǎng)絡(luò)中，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)只有在拿到令牌后才能在共享總線上發(fā)送數(shù)據(jù)。若節(jié)點(diǎn)不需發(fā)送數(shù)據(jù)，則將令牌交給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

CSMA/CD與Token Bus都是針對總線拓?fù)涞木钟蚓W(wǎng)設(shè)計(jì)的，而Token Ring 是針對環(huán)型拓?fù)涞木钟蚓W(wǎng)設(shè)計(jì)的。如果從介質(zhì)訪問控制方法的角度看，CSMA/CD屬于隨機(jī)型介質(zhì)訪問控制方法，而Token Bus 和Token Ring屬于確定型介質(zhì)訪問控制方法。Token Bus適用于實(shí)時(shí)性要求較高的場合。OSI的七層：

? 物理層:數(shù)據(jù)單位為比特。為數(shù)據(jù)端設(shè)備提供傳送數(shù)據(jù)的通路 ? 數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)單位為幀。為網(wǎng)絡(luò)層提供數(shù)據(jù)傳送服務(wù)

? 網(wǎng)絡(luò)層：數(shù)據(jù)單位為數(shù)據(jù)包。選擇合適的網(wǎng)間路由和交換節(jié)點(diǎn)，確保數(shù)據(jù)及時(shí)傳送。主要設(shè)備是路由器 ? 傳輸層：數(shù)據(jù)單位為數(shù)據(jù)段。

? 會話層：以后單位均為報(bào)文。不參與具體的傳輸，提供包括訪問驗(yàn)證和會話管理在內(nèi)的建立和維護(hù)應(yīng)用之間通信的機(jī)制。如用戶登錄驗(yàn)證。

? 表示層：主要解決用戶信息的語法表示問題。將某一用戶使用的抽象語法轉(zhuǎn)化為OSI系統(tǒng)內(nèi)部使用的傳送語法。如數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮，加密和解密。? 應(yīng)用層：為操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序提供訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的接口。TCP/IP：

? 網(wǎng)絡(luò)接口層：定義物理介質(zhì)的各種特性。

? 網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)相鄰計(jì)算機(jī)之間的通信。Ip協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)層的核心

? 傳輸層：提供應(yīng)用程序之間的通信；格式化信息流，提供可靠傳輸。接收端必須發(fā)回確認(rèn)，并且假如分組丟失，必須重新發(fā)送 ? 應(yīng)用層：提供常用的應(yīng)用程序

PID：

U(t)?Kc[e(t)?1Ti?t0e(t)dt?Tdde(t)]dt

?U(k)?U(k)?U(k?1)?Kc{[e(k)?e(k?1)]?TTe(k)?d[e(k)?2e(k?1)?e(k?2)]}TiT

PID整定方法：

（1）臨界比例度法/閉環(huán)震蕩法

通過試驗(yàn)得到臨界比例度PB和臨界周期Tk，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式求出控制器各參考值。被控系統(tǒng)穩(wěn)定后，首先將積分時(shí)間放大最大，微分時(shí)間放到0，相當(dāng)于只使用比例作用。然后觀察其階躍響應(yīng)，從大到小逐步把控制器的比例度減小，看測量值震蕩的變化情況，當(dāng)產(chǎn)生恒定幅度和周期的震蕩波形時(shí)，記下PB，Tk。然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式求得PID參數(shù)。

特點(diǎn)：不需要求得控制對象的特性，而可以直接在閉合的系統(tǒng)中進(jìn)行整定，適用于一般的系統(tǒng)。對于臨界比例度比較小的系統(tǒng)不適用，而且有的系統(tǒng)是不容許震蕩的。

（2）衰減曲線法

跟1差不多，只是不是等幅振蕩，而是衰減4:1或者10:1的時(shí)候記下衰減比例度Ps和衰減周期Ts，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式求得

特點(diǎn)：簡單實(shí)用，適用于一般的控制系統(tǒng)。但是對于干擾頻繁，記錄曲線不規(guī)則，不斷有小擺動時(shí)，難以獲取有效參數(shù)，不適合用。（3）經(jīng)驗(yàn)湊試法

選取一個(gè)合適的P，Ti作為起始值；改變參數(shù)觀察曲線變化形狀，不斷改變參數(shù)滿足需求。然后在此基礎(chǔ)上加入微分作用，選取微分參數(shù)后試著減小P，Ti湊試，得到最佳結(jié)果為止。Pid各參數(shù)的作用：

Kp越大，被控曲線越平穩(wěn)。但是會產(chǎn)生余差，需要引入積分作用。Ti：消除余差

Td：超前控制，在偏差大之前調(diào)整

IEC標(biāo)準(zhǔn)編程語言： 1 梯形圖：適合于邏輯控制 功能塊圖：合適于典型固定復(fù)雜算法控制如PID調(diào)節(jié) 3 順序功能圖：適合于多進(jìn)程時(shí)序混合型復(fù)雜控制 4 指令表：適合于簡單文本自編專用程序 結(jié)構(gòu)化文本：適合于復(fù)雜自編專用程序，如特殊的模型算法 未來組態(tài)的發(fā)展：

組態(tài)就是利用工控軟件中提供的工具和方法來完成工程中某一具體任務(wù)的過程，這個(gè)軟件就叫做組態(tài)軟件。

組態(tài)軟件作為一種工業(yè)信息化的管理工具，其發(fā)展方向必然是不斷降低工程開發(fā)工作量，提高工作效率。易用性是提高效率永恒的主題，但是提高易用性對于提高開發(fā)效率是有限的，亞控科技則率先提出通過復(fù)用來提高效率，創(chuàng)造性地開發(fā)出模型技術(shù)，并將這一技術(shù)集成到KingView7.0中。這一技術(shù)能將客戶的工程開發(fā)周期縮短到原來的30%或更低，將組態(tài)軟件為客戶創(chuàng)造價(jià)值的能力提高到了一個(gè)新的境界，代表了組態(tài)軟件的未來。

組態(tài)軟件的發(fā)展必將沿著更好的人機(jī)交互、更加逼真的畫面、能滿足客戶個(gè)性化需求、具備行業(yè)特征和區(qū)域特征、具有很好的開放性、信息唾手可得和更高的可靠性以及大型SCADA的方向發(fā)展。

FCS：

減少接線和安裝的原因：由于現(xiàn)場總線系統(tǒng)設(shè)備前端的智能設(shè)備能執(zhí)行多種功能，可以減少變送器的數(shù)量，也不需要信號的調(diào)理轉(zhuǎn)換、隔離技術(shù)等，節(jié)省了一大筆硬件投資。

現(xiàn)場總線的接線非常簡單，由于一對雙絞線或一條電纜上通常可以掛接多個(gè)設(shè)備，所以電纜、端子、槽盒、橋架的用量大大減少。當(dāng)需要增加現(xiàn)場控制設(shè)備時(shí)，無需增加新的電纜，可就近連接在原有的電纜上，這樣可以節(jié)省大量的電纜。特點(diǎn)：

?適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用環(huán)境，?要求實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可靠性高，安全性好。?多為短幀傳送，?通信的傳輸速率相對較低。

結(jié)構(gòu)：全分布、網(wǎng)絡(luò)集成式控制系統(tǒng)。企業(yè)的底層網(wǎng)絡(luò)

FCS區(qū)別于DCS的特點(diǎn)

? 系統(tǒng)的開放性、互用性 ? 擺脫了傳統(tǒng)常規(guī)模擬儀表的束縛 ? 在各個(gè)層次上都采用了數(shù)字通信技術(shù) ? 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散

? 數(shù)字儀表在生產(chǎn)現(xiàn)場構(gòu)成虛擬控制站(Virtual control station)

CAN總線： 特點(diǎn)：

? CAN不采用節(jié)點(diǎn)地址編碼，而是對報(bào)文編碼，節(jié)點(diǎn)通過報(bào)文濾波決定是否與其有關(guān)，即接受或發(fā)送相應(yīng)的報(bào)文。

? CAN采用多主工作方式，節(jié)點(diǎn)不分主從。

? CAN總線節(jié)點(diǎn)報(bào)文分成不同的優(yōu)先級，滿足不同的實(shí)時(shí)需求。? CAN總線采用總線仲裁技術(shù)，保證優(yōu)先級高的節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)傳輸報(bào)文。

工業(yè)以太網(wǎng)與商業(yè)以太網(wǎng)的區(qū)別：

商用以太網(wǎng)具有價(jià)格低、通信速率和帶寬高、兼容性好、軟件資源豐富、廣泛的技術(shù)支持基礎(chǔ)和強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿Φ葍?yōu)點(diǎn)。但是以太網(wǎng)采用了載波偵聽多路訪問/碰撞（沖突）檢測（CSMA/CD）的傳輸規(guī)范，這無法滿足工業(yè)控制中的實(shí)時(shí)性、確定性、可重復(fù)性等方面的要求；此外，現(xiàn)有的高層協(xié)議也無法滿足工業(yè)控制要求。工業(yè)以太網(wǎng)需要應(yīng)對更為惡劣的環(huán)境需求。工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)勢

? 可滿足控制系統(tǒng)各個(gè)層次的要求，利于管控一體化。? 設(shè)備成本下降。

? 用戶擁有成本下降。（維護(hù)）? 易與Internet集成。? 廣泛的開發(fā)技術(shù)支持。? 大量的現(xiàn)有軟件資源。以太網(wǎng)的優(yōu)勢：

工業(yè)以太網(wǎng)面臨的問題

? 通信實(shí)時(shí)性

? 環(huán)境適應(yīng)性與可靠性（結(jié)構(gòu)、連接器）? 總線供電（5類線中的空閑線，10-36V）? 本質(zhì)安全（防爆安全柵）

本質(zhì)安全是指通過設(shè)計(jì)等手段使生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)系統(tǒng)本身具有安全性，即使在誤操作或發(fā)生故障的情況下也不會造成事故的功能。具體包括失誤—安全（誤操作不會導(dǎo)致事故發(fā)生或自動阻止誤操作）、故障—安全功能（設(shè)備、工藝發(fā)生故障時(shí)還能暫時(shí)正常工作或自動轉(zhuǎn)變安全狀態(tài)）。

本質(zhì)安全防爆方法是利用安全柵技術(shù)將提供給現(xiàn)場儀表的電能量限制在既不能產(chǎn)生足以引爆的火花，又不能產(chǎn)生足以引爆的儀表表面溫升的安全范圍內(nèi)，從而消除引爆源的防爆方法。

現(xiàn)場總線的發(fā)展趨勢： ?1.注重系統(tǒng)的開放性

?2.注重應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)備間的互操作性 ?3.注重控制網(wǎng)絡(luò)與公用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合 ?4.注重使測控設(shè)備具備網(wǎng)絡(luò)瀏覽功能 ?5.以太網(wǎng)已直接進(jìn)入控制網(wǎng)絡(luò)

?6.多種通信方式下的數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)集成，管控一體化目標(biāo)下的數(shù)據(jù)綜合利用

PLC 優(yōu)點(diǎn)：

1.編程方法簡單易學(xué) 2.功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高

3.硬件配套齊全．用戶使用方便。適應(yīng)性強(qiáng) 4.可靠性高?？垢蓴_能力強(qiáng)

5.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少

6.維修工作量小，維修方便 7.體積小，能耗低

區(qū)別：

第四篇：通用技術(shù)教學(xué)的探索與實(shí)踐

通用技術(shù)教學(xué)的探索與實(shí)踐

通用技術(shù)課程的開設(shè)，以提高學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)為主旨，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力為目標(biāo)。它是一門新興的課程，實(shí)踐性強(qiáng)，很多東西要求學(xué)生自己動手、動腦做一回，要想真正上好這門課，教師必須打破以前的教學(xué)模式，改變我們的教學(xué)方法和思路，在此，提出自己的幾點(diǎn)不成熟的觀點(diǎn)，僅供參考。

首先，深入鉆研教材，適當(dāng)增加教材的彈性。在教學(xué)過程中創(chuàng)造性的處理教材，對教材內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹v授，挖掘教材的深度和廣度，從實(shí)際生活中尋找貼近學(xué)生實(shí)際，充滿生活情趣，且技術(shù)含量較高的典型案例，使學(xué)生在聽課的過程中產(chǎn)生耳目一新的感覺，激起他們的學(xué)習(xí)興趣，如我們在設(shè)計(jì)《控制與設(shè)計(jì)》的教學(xué)時(shí)，引入學(xué)生宿舍樓道的聲控?zé)舭咐喝绻滋煊新曇?，燈同樣會亮，這樣浪費(fèi)電力，但是我們可以運(yùn)用其他學(xué)科的知識將裝置加以改進(jìn)，達(dá)到白天有聲音燈也不亮的目的，以此來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)這部分知識的欲望。當(dāng)學(xué)生比較困惑的時(shí)候，教師適當(dāng)?shù)募右蕴崾荆何锢砩衔覀儗W(xué)過了光電效應(yīng)、光敏電阻、傳感器等知識，引導(dǎo)他們積極思考，很多同學(xué)設(shè)計(jì)出了聲光共控?zé)?，滿足了要求。

在講《結(jié)構(gòu)是怎樣受力》這一節(jié)時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)通用技術(shù)與物理對受力分析的不同之處，在物理上通常將物體視為質(zhì)點(diǎn)，研究的是物體受到的外力，而通用技術(shù)研究的是構(gòu)件的內(nèi)力；二者研究的方向也不同，物理討論的是力引起的狀態(tài)變化，而通用技術(shù)強(qiáng)調(diào)的是結(jié)構(gòu)如何去承受力和抵抗變形。

對教材中的“問題思考”、“討論交流”、“技術(shù)試驗(yàn)”、“技術(shù)實(shí)習(xí)”等欄目深入研究，挖掘技術(shù)內(nèi)涵。為了使學(xué)生更好的掌握技術(shù)，我們對這些欄目加以拓展，如在做完“拉伸試驗(yàn)”后，我們設(shè)計(jì)了一個(gè)小型的比賽：將全班學(xué)生分成8個(gè)小組，每小組提供八張A4紙，不限定紙的組合方式，可以膠水粘貼、搓成紙繩、麻花編織、卷成圓筒等方式作成吊繩，以提起重物的多少來決定勝負(fù)，比賽場面極其熱烈。這樣學(xué)生在弄懂科學(xué)原理和操作方法的前提下，動手做、做中學(xué)、學(xué)中做，增加他們實(shí)踐的機(jī)會，給學(xué)生搭建創(chuàng)新的平臺，提高把握和運(yùn)用技術(shù)的能力，學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)得到了提高,創(chuàng)新精神和創(chuàng)新思維得到了培養(yǎng)。

其次，要注重技術(shù)思想和方法的學(xué)習(xí)指導(dǎo)

教師教學(xué)中要重視技術(shù)思想和方法學(xué)習(xí)的指導(dǎo)，要讓學(xué)生正確認(rèn)識學(xué)習(xí)技術(shù)思想和方法的重要意義，讓學(xué)生在實(shí)踐中領(lǐng)悟技術(shù)思想和方法。

《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》中系統(tǒng)的思想與方法、流程的思想與方法、結(jié)構(gòu)的思想與方法等,這些思想與方法對學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)的提高和能力的發(fā)展具有重要的作用。此外，技術(shù)的思想與方法的指導(dǎo)需要教師教學(xué)觀念和方法的轉(zhuǎn)變，即教師要由重“教”向重學(xué)生“學(xué)”轉(zhuǎn)變。這樣學(xué)生才會學(xué)習(xí)得主動。

技術(shù)思想和方法是能從宏觀的理論層面上提供了解決技術(shù)問題的思路和處理技術(shù)問題的方法,有利于綜合運(yùn)用所學(xué)到的知識和技能解決實(shí)際的問題,有利于學(xué)生創(chuàng)新思維發(fā)展, 有利于提高理論應(yīng)用于實(shí)踐的能力,從而實(shí)現(xiàn)對共通能力的發(fā)展。例如我們在講系統(tǒng)的基本特性這一節(jié)時(shí)，課本是以洗衣機(jī)系統(tǒng)和龍舟賽廷系統(tǒng)這兩個(gè)例子來說明系統(tǒng)具有整體性、相關(guān)性、目的性和環(huán)境適應(yīng)性這四個(gè)基本特性的，為了讓學(xué)生對系統(tǒng)的整體性和相關(guān)性有更深刻地認(rèn)識，在據(jù)賽艇系統(tǒng)取勝的決定因素是靠團(tuán)隊(duì)精神和團(tuán)隊(duì)技術(shù)狀態(tài)的發(fā)揮時(shí)，我巧妙地將龍舟賽與學(xué)校組織的考試聯(lián)系起來，將班級之間的競爭看成是賽艇之間的競爭，引導(dǎo)學(xué)生思考決定一個(gè)班級成績好壞的因素是什么，是一個(gè)好的班主任還是一群出類拔萃的任課教師，還是其他的因素決定的，經(jīng)過一段時(shí)間的討論，學(xué)生們得出這樣的結(jié)論：學(xué)生才是這場比賽起決定作用的因素，只有他們整體力量的發(fā)揮才能使得班級的成績名列前茅，這個(gè)時(shí)候我又問：“這體現(xiàn)了扳機(jī)這個(gè)系統(tǒng)得哪種特性？”學(xué)生們齊聲回答“整體性”。同樣在講相關(guān)性時(shí)，我讓學(xué)生自己用相關(guān)性解釋同學(xué)之間的關(guān)系，很多學(xué)生可以想到同學(xué)之間是相互影響的，并且還舉了很多的例子。通過這樣的對比引申，學(xué)生們很快就學(xué)會了利用系統(tǒng)的觀點(diǎn)去分析問題、解決問題的方法葉結(jié)出了學(xué)生對于系統(tǒng)這個(gè)詞的神秘和遙不可及的看法。

此外，要求教師注重信息技術(shù)在教學(xué)中的使用.信息技術(shù)引人通用技術(shù)課程的教學(xué)之中,可以降低學(xué)習(xí)技術(shù)的難度，提高學(xué)習(xí)的效率。這既是教師教學(xué)的一種先進(jìn)的思想和方法，也是學(xué)生要學(xué)習(xí)到的先進(jìn)的思想和方法。在講《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》中的《初識結(jié)構(gòu)》一節(jié)時(shí)，我們利用多媒體將多種風(fēng)格的建筑放給學(xué)生看，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識分析這些建筑分別屬于那種結(jié)構(gòu)類型，即開闊了學(xué)生的視野，又加深了學(xué)生對結(jié)構(gòu)的集中分類的理解。又如在講設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性原則時(shí)，我們利用多媒體投影儀播放了有關(guān)的影像紀(jì)錄，讓學(xué)生很直觀地了解各個(gè)時(shí)代的自行車是什么樣子，其中的發(fā)展變化一目了然，且記憶深刻。另外信息技術(shù)的引入，也讓部分愛上網(wǎng)的學(xué)生在上網(wǎng)時(shí)不再單純的玩游戲，而是學(xué)著利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)，拓寬自己的知識面，如在講結(jié)構(gòu)一節(jié)時(shí)，我們鼓勵(lì)學(xué)生自己上網(wǎng)查有關(guān)橋梁的分類等知識，很多學(xué)生完成得很好，讓學(xué)生學(xué)到了在課本上學(xué)不到的知識，也從另一方面激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。從根本改變了通用技術(shù)教學(xué)的呈現(xiàn)方式、教學(xué)方法和師生互動方式,為學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展提供豐富多彩的教育環(huán)境。

最后，要注重學(xué)生對技術(shù)過程的親身體驗(yàn)過程

教學(xué)中,學(xué)生要親歷產(chǎn)生需求、構(gòu)思方案、表達(dá)交流、制作試驗(yàn)、評價(jià)分析、優(yōu)化綜合等組成的一系列技術(shù)過程。

在通用技術(shù)教學(xué)中，我們特別注重學(xué)生的參與。教材中有很多技術(shù)實(shí)習(xí)等等許多要求學(xué)生自己動手、動腦來完成。如在講完《結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》一章后，我們讓學(xué)生利用身邊的材料設(shè)計(jì)、制作橋梁模型，同學(xué)們踴躍參加，最后的作品超乎我們的想象，有拱形的、有斜拉式的、有懸索式的、有鋼架式的，用的材料也是多種多樣，有用木材的、有用金屬的，還有的用易拉罐、礦泉水瓶來搭建的。

在講完照片沖印這一部分后，我們鼓勵(lì)學(xué)生利用在家休假的時(shí)間，親自動手做一下這一流程，并要求寫出自己的試驗(yàn)情況報(bào)告。返校后，很多學(xué)生寫出了自己在沖印過程中發(fā)現(xiàn)的一些小問題，比如，顯影時(shí)間的長短會帶來什么問題、怎樣操作可以事顯影更快、更好等等，很多在上課的時(shí)候沒有提到的問題，被他們發(fā)現(xiàn)了，并且有好多都給出了很不錯(cuò)的解決辦法。經(jīng)過多次的動手與動腦的過程,學(xué)生產(chǎn)生了多樣化的思維,提出了許多有創(chuàng)意的設(shè)計(jì)方案,在這過程中,學(xué)生保持了對技術(shù)問題的強(qiáng)烈興趣,為學(xué)生展示創(chuàng)造力提供廣闊的舞臺。通過這樣的活動讓學(xué)生更深刻的體會到了親身體驗(yàn)的重要性，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

以上即是我們對技術(shù)教學(xué)的幾點(diǎn)感想，總的來說，通用技術(shù)教師在教學(xué)中不僅要遵循一般的教學(xué)規(guī)律,而且要結(jié)合技術(shù)教學(xué)的實(shí)際和學(xué)生學(xué)習(xí)技術(shù)的具體情況進(jìn)行突破和創(chuàng)新。通用技術(shù)的教學(xué)進(jìn)一步完善需要教師的不斷實(shí)踐、探索，只有不斷的實(shí)踐，才能將通用技術(shù)課程的理念發(fā)揮到極致，更好地完成教學(xué)任務(wù)，為國家培養(yǎng)新一代富有創(chuàng)造精神的人才做出自己的貢獻(xiàn)。

第五篇：《集散控制與現(xiàn)場總線》課程教學(xué)改革與實(shí)踐

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《集散控制與現(xiàn)場總線》課程教學(xué)改革與實(shí)踐

作者：陳懷忠 韓承江

來源：《職業(yè)·中旬》2010年第10期

一、引言

工業(yè)自動化技術(shù)根據(jù)控制對象特性分為過程自動化和制造自動化兩大方向,《集散控制與現(xiàn)場總線》是過程自動化專業(yè)的一門核心專業(yè)課程。課程涉及到自動控制原理、過程控制技術(shù)、集散控制技術(shù)等課程的學(xué)習(xí),在過程自動化高技能人才培養(yǎng)中占據(jù)較重要的地位。長期以來,在教學(xué)內(nèi)容上側(cè)重講解四大變量的原理和各種經(jīng)典控制算法,以講解為主,同時(shí)開展驗(yàn)證性教學(xué)實(shí)驗(yàn)。課程內(nèi)容陳舊,理論與實(shí)踐相互脫節(jié),基本上是“教師講,學(xué)生聽;教師寫,學(xué)生抄;教師考,學(xué)生背”的比較呆板的教學(xué)模式。難以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。為了改變這種教學(xué)狀況,本教學(xué)團(tuán)隊(duì)近幾年經(jīng)過不斷摸索實(shí)踐,在課程體系構(gòu)建、教學(xué)方法和手段等方面進(jìn)行全面改革,將理論與實(shí)踐緊密聯(lián)系起來,大大調(diào)動了學(xué)生積極性。

二、基于工作工程課程體系構(gòu)建

1.課程體系構(gòu)建

首先對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整,構(gòu)建基于工作工程的課程體系。以過程控制職業(yè)能力的培養(yǎng)和職業(yè)素質(zhì)教育為主線,突出綜合職業(yè)能力的培養(yǎng),從明確崗位群——職業(yè)崗位分析——典型工作任務(wù)——設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)領(lǐng)域——設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程的順序進(jìn)行分析?！都⒖刂婆c現(xiàn)場總線》課程體系構(gòu)建流程如圖所示。

《集散控制與現(xiàn)場總線》課程體系構(gòu)建流程圖

具體教學(xué)內(nèi)容包括三個(gè)模塊:基礎(chǔ)模塊、應(yīng)用模塊和技能模塊?；A(chǔ)模塊以必需夠用為度,弱化原理講解。技能模塊和應(yīng)用模塊以企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目為載體,是針對高職高專生產(chǎn)過程自動化技術(shù)專業(yè)和自動化類專業(yè)學(xué)生的系統(tǒng)安裝調(diào)試和操作維護(hù)崗位職業(yè)能力所需知識、能力、素質(zhì)要求而設(shè)計(jì)。

課程體系構(gòu)建以培養(yǎng)學(xué)生從事集散控制系統(tǒng)運(yùn)行及維護(hù)崗位工作的核心職業(yè)能力為主線,使學(xué)生掌握過程控制系統(tǒng)的基本理論知識,并通過集散控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的操作訓(xùn)練,使學(xué)生熟悉集散控制系統(tǒng)的構(gòu)成、工作原理,并具有一定生產(chǎn)過程自動控制系統(tǒng)的策略組態(tài)、系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)能力、故障處理能力和管理能力;每個(gè)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練內(nèi)容是依據(jù)過程控制系統(tǒng)維護(hù)員、儀表維修工職業(yè)崗位典型工作任務(wù)所需要的知識、能力、素質(zhì)要求,依據(jù)核心能力、行業(yè)

通用能力和敢為專項(xiàng)能力的要求而設(shè)計(jì)的。項(xiàng)目的實(shí)施按照實(shí)際系統(tǒng)工作過程組織教學(xué)活動,融合了理論知識傳授和職業(yè)崗位技能訓(xùn)練。

2.課程內(nèi)容開發(fā)

整個(gè)項(xiàng)目訓(xùn)練內(nèi)容以實(shí)際生產(chǎn)過程控制中液位、壓力、溫度、流量四大工業(yè)變量為主要控制參數(shù),以測量與控制儀表、DCS控制系統(tǒng)為主要控制裝置,以任務(wù)為驅(qū)動展開對學(xué)生職業(yè)能力的訓(xùn)練和培養(yǎng),通過模擬真實(shí)企業(yè)工業(yè)環(huán)境等多種學(xué)習(xí)情境設(shè)置,充分發(fā)揮學(xué)生的積極性、能動性,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識,提高學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力,培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng),為學(xué)生今后勝任職業(yè)崗位工作,適合職業(yè)變化和可持續(xù)發(fā)展打下一定的基礎(chǔ)。在課程內(nèi)容的選擇與排序中,圍繞工作任務(wù)學(xué)習(xí)的需要,以工作任務(wù)為中心選擇和組織《集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場總線》課程的核心內(nèi)容,來體現(xiàn)綜合職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)。將課程內(nèi)容劃分為互相聯(lián)系的學(xué)習(xí)情景,以項(xiàng)目化教學(xué)來組織課程內(nèi)容,通過對各學(xué)習(xí)情景中學(xué)習(xí)目標(biāo)、主要內(nèi)容、授課方式、師生要求等各項(xiàng)內(nèi)容的描述,來規(guī)范課程所要求的內(nèi)容。為了實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo),根據(jù)實(shí)訓(xùn)裝置需要編寫相應(yīng)一體化教材。

三、教學(xué)方法改革

為了適應(yīng)企業(yè)對應(yīng)用性技能人才的需求,有效實(shí)施

“教、學(xué)、做、工、融合”一體化教學(xué)模式的實(shí)施,本課程建設(shè)小組突破了傳統(tǒng)教學(xué)方法,探索采取“行為引導(dǎo)型”教學(xué)法,教學(xué)團(tuán)隊(duì)于2008年開始,在《集散控制與現(xiàn)場總線》課程中展開了“行動導(dǎo)向”教學(xué)法實(shí)踐研究,至今已有5個(gè)教學(xué)班級進(jìn)行了該教學(xué)方法實(shí)踐,收效較好。

1.“行動導(dǎo)向”教學(xué)法在課程中的應(yīng)用

(1)教學(xué)準(zhǔn)備階段(課前確定)。教師根據(jù)班級學(xué)生的特點(diǎn),將班級的學(xué)生進(jìn)行分組。

(2)下達(dá)任務(wù)書(引導(dǎo)文)。教師在投影幕布上投影任務(wù)書(引導(dǎo)文),任務(wù)書(引導(dǎo)文)分教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)任務(wù)、操作步驟三塊內(nèi)容,以任務(wù)四進(jìn)行“行動導(dǎo)向”教學(xué)法為例,任務(wù)書見表1。

(3)檢查階段。及時(shí)了解學(xué)生對任務(wù)的實(shí)施情況,對學(xué)生遇到的問題,作好引導(dǎo),過程與答案由學(xué)生自己得出。

(4)項(xiàng)目成果展示階段。根據(jù)分工,各小組推選一名主講員上臺講解任務(wù)的完成情況及演示任務(wù)成果。

(5)學(xué)生互評階段。小組根據(jù)對上臺演講同學(xué)的演講內(nèi)容、演講體態(tài)、演講方法、演講手段、演示效果、表達(dá)能力、專業(yè)能力、合作能力等進(jìn)行綜合評價(jià)。

(6)教師評價(jià)階段。引導(dǎo)學(xué)生開展深入的自我批評,指出每個(gè)小組完成任務(wù)的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。

(7)成績考核階段。對學(xué)生核心能力的建立上采取個(gè)體能力評價(jià)與小組合作能力評價(jià)、小組成員評價(jià)與自我評價(jià)、筆試或口試與動手能力測試相結(jié)合,而不是一卷論成敗。

2.“教、學(xué)、做、工融合”教學(xué)模式

集中式“教、學(xué)、做、工融合”一體課程教學(xué)模式是基于職教規(guī)律、課程的特點(diǎn)、高職生的學(xué)習(xí)特點(diǎn),根據(jù)過程控制系統(tǒng)制造、現(xiàn)場安裝與調(diào)試及在設(shè)備中的維護(hù)與維修等崗位的知識與能力需求以典型應(yīng)用案例為主線重構(gòu)課程體系與教學(xué)內(nèi)容將課程學(xué)習(xí)的場地安排在實(shí)訓(xùn)室、生產(chǎn)現(xiàn)場,將原來該門課程學(xué)習(xí)分散安排在15周完成變?yōu)榧性?周時(shí)間內(nèi)完。成老師邊講解、邊演示,學(xué)生邊學(xué)習(xí)、邊實(shí)踐、邊提問,實(shí)現(xiàn)知識與技能相融合,學(xué)生在“教、學(xué)、做一體”的教學(xué)環(huán)境下,較快理解并掌握現(xiàn)場總線系統(tǒng)安裝、接線、調(diào)試能力。

3.利用現(xiàn)代化多媒體教學(xué)手段

教師積極學(xué)習(xí)制作教學(xué)課件和動畫,利用多媒體教室,采用多媒體教學(xué)手段,給學(xué)生提供更多的圖片、資料,增大課堂的信息量,尤其是將集散控制設(shè)備中復(fù)雜的機(jī)構(gòu)原理,單閉環(huán)電路控制過程等通過課件比較形象的展示出來。課程采用多層次立體化的現(xiàn)代教育技術(shù),課堂教學(xué)全程采用現(xiàn)場教學(xué)、多媒體教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué),突出教學(xué)重點(diǎn),分解教學(xué)難度,形象生動,有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,從而提高教學(xué)效率。

4.現(xiàn)場教學(xué)法

校內(nèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)在實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行,現(xiàn)場教學(xué)在校外實(shí)訓(xùn)基地完成。在教授《集散控制與現(xiàn)場總線》課程中,教師直接將學(xué)生帶到校外實(shí)訓(xùn)基地,現(xiàn)場對工廠DCS控制,現(xiàn)場總線設(shè)備的硬件系統(tǒng)運(yùn)行和軟件調(diào)試有關(guān)問題現(xiàn)場講解,學(xué)生印象較深。

幾年來,對該課程在課程體系、教學(xué)方法、教學(xué)模式等進(jìn)行了一系列改革與實(shí)踐,著眼于學(xué)生崗位職業(yè)能力和面向未來的遷移能力的培養(yǎng),實(shí)現(xiàn)“教、學(xué)、做、工融合”的有機(jī)統(tǒng)一。按照職業(yè)崗位和工作任務(wù)設(shè)置課程,對課程內(nèi)容進(jìn)行取舍、重構(gòu)。學(xué)生能在工廠仿真環(huán)境下接收職業(yè)指導(dǎo),學(xué)生技能水平得到明顯提高。

(作者單位:浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院)