《现场总线技术》课程实验教学大纲
Fieldbus Technology
课程编号：115167 学 分 数：2
课程类别：专业课 课程性质：限选
总学时数：32 实验学时：4
授课学期：7 独立设课：否
一、实验课程的目的与任务
目的和要求：现场总线控制系统(FCS)作为第五代控制系统，具有突出的优点，近年来发展很快，近几年国内现场总线的研究与应用也得到很大发展。本课程为将结合现场总线的最新进展，介绍现场总线的概念、现场总线的特点、发展背景与趋势、现场总线的应用、现场总线网络通信基础、开放系统互联模型profibus、CAN两种典型的现场总线及局部总线技术、现场总线的控制软件——组态软件，使学生了解总线控制的典型形式和控制方法。
二、实验内容与要求
| 序号 | 实验项目 | 学时 | 实验内容及要求 | 每组人数 | 实验类型 | 选 做 | 必 做 | 备注 |
| 1 | Step7 v5.0 编程基础S7-300plc组态 | 2 | 内容：使用Step7 v5.0软件熟悉Profibus的内容。 要求：熟悉Step7 v5.0 软件的操作环境和使用步骤以及怎样在SIMATIC管理器中创建项目。 | 5 | 演示型 | | 必 做 | |
| 2 | 监控界面组态 | 2 | 内容：使用CAN总线对监控界面组态设计 要求：监控界面组态与仿真运行 | 5 | 设计型 | | 必 做 | |
三、考核及实验报告
（一）考核
1.本课程最终成绩以优秀、良好、中等、及格、不及格五档评定（相当于百分制为：大于等于90、80--89、70--79、60—69、小于60）。
2.基本完成全部“必做实验”，评定成绩为合格。
高质量完成全部“必做实验”，评定成绩为合格、良好或优秀。
3.评定完成实验质量高低的主要依据是：预习情况、实验动手能力的强弱、实验结果的争取性和实验质量等，指导教师对每位学生的每次实验进行记录，最后综合评定课程成绩。
（二）实验报告
实验报告的内容：参见实验报告
四、主要仪器设备
硬件：过程控制实验装置1套
PC机1台
五、教材及参考书
教材
《现场总线技术及其应用》，阳宪惠，清华大学出版社
主要参考书
[1] 《现场总线技术》，刘泽祥，机械工业出版社
[2] 《现场总线技术及其应用》，甘永每等，机械工业出版社
六、说明
注：审核人一般为本专业负责人。
设计性实验教学大纲
实验课程名称：现场总线技术
实验项目名称：监控界面组态
实验类型：设计性实验
实验类别：专业课
实验学时：2
一、实验目的
通过对PLC基本环节和组态程序的编程，掌握组成监控系统的基本方法。
二、预习与参考
1、掌握PLC梯形图设计软件的使用方法；
2、掌握PLC的外部接线；
3、掌握PLC各位元件和数据寄存器的特点。
三、设计指标
四、实验要求（设计要求）
（一）MCGS软件的基本使用方法
工程项目系统分析：分析工程项目的系统构成、技术要求和工艺流程，弄清系统的控制流程和测控对象的特征，明确监控要求和动画显示方式，分析工程中的设备采集及输出通道与软件中实时数据库变量的对应关系，分清哪些变量是要求与设备连接的，哪些变量是软件内部用来传递数据及动画显示的。
工程立项搭建框架：MCGS称为建立新工程。主要内容包括：定义工程名称、封面窗口名称和启动窗口（封面窗口退出后接着显示的窗口）名称，指定存盘数据库文件的名称以及存盘数据库，设定动画刷新的周期。经过此步操作，即在MCGS组态环境中，建立了由五部分组成的工程结构框架。封面窗口和启动窗口也可等到建立了用户窗口后，再行建立。
设计菜单基本体系：为了对系统运行的状态及工作流程进行有效地调度和控制，通常要在主控窗口内编制菜单。编制菜单分两步进行，第一步首先搭建菜单的框架，第二步再对各级菜单命令进行功能组态。在组态过程中，可根据实际需要，随时对菜单的内容进行增加或删除，不断完善工程的菜单。
制作动画显示画面：动画制作分为静态图形设计和动态属性设置两个过程。前一部分类似于“画画”，用户通过MCGS组态软件中提供的基本图形元素及动画构件库，在用户窗口内“组合”成各种复杂的画面。后一部分则设置图形的动画属性，与实时数据库中定义的变量建立相关性的连接关系，作为动画图形的驱动源。
编写控制流程程序：在运行策略窗口内，从策略构件箱中，选择所需功能策略构件，构成各种功能模块（称为策略块），由这些模块实现各种人机交互操作。MCGS还为用户提供了编程用的功能构件（称之为“脚本程序”功能构件），使用简单的编程语言，编写工程控制程序。
完善菜单按钮功能：包括对菜单命令、监控器件、操作按钮的功能组态；实现历史数据、实时数据、各种曲线、数据报表、报警信息输出等功能；建立工程安全机制等。
编写程序调试工程：利用调试程序产生的模拟数据，检查动画显示和控制流程是否正确。
连接设备驱动程序：选定与设备相匹配的设备构件，连接设备通道，确定数据变量的数据处理方式，完成设备属性的设置。此项操作在设备窗口内进行。
（二）基本电路组态编程练习实验
1、建立实时数据库；
2、选择连接设备构件，设置通信参数，定义其内部属性，进行通道连接和数据处理方式；
3、制作动画显示画面，参考画面见图1；
图1 参考动画画面
4、设计各控制环节PLC的梯形图
1）点动、自锁控制
A、参考梯形图见图2。
图2 点动、自锁梯形图
B、下载梯形图至PLC中。
C、联机进行调试，验证监控界面的正确性。
2）定时器的控制
A、参考梯形图见图3。
图3 定时器控制梯形图
B、下载梯形图至PLC中。
C、联机进行调试，验证监控界面的正确性。
2）计数器的控制
A、参考梯形图见图4。
图4计数器控制梯形图
B、下载梯形图至PLC中。
C、联机进行调试，验证监控界面的正确性。
五、实验报告要求
按规范撰写实验报告、实验总结。叙述各基本环节的工作过程。完成思考题。
六、思考题
1、设计一控制系统，实现用PLC进行数码显示控制，用PC进行监控。
执笔人： 张奔 审核人： 范凯 分管院系领导
注：审核人一般为本专业负责人。
