課程編號：
eee03705
課程名稱：
dcs/plc/fcs原理與應用a
學分/學時：
6學分/48學時+3周（講課/實驗:48學時/3周）
英文名稱：
principle and application a of dcs/plc/fcs
大綱執筆人：
紀文剛魏文淵
大綱審核人：
張立新
適用專業
自動化專業
課程類別：
必修課
團隊負責人:
紀文剛
責任教授:
紀文剛
核準院長：
戴波
大綱更新時間：
2015年04月
一、課程的任務和目的
《dcs/plc/fcs原理與應用a》課程是自動化專業的一門專業必修課。本課程大綱是依據專業認證理念和卓越工程師教育培養計劃編制，隸屬于計算機控制系統設計集成調試運行維護能力模塊，是一門面向應用、實踐性較強的課程。主要闡述了集散控制系統、可編程序控制器和現場總線系統等自動化裝置的工作原理和應用，指導學生在學習系統結構和工作原理的基礎上構建控制器的硬件軟件平臺。學生將學會dcs/plc/fcs等控制器的硬件和軟件設計技術，用系統規范技術設計系統的硬件配置和選型，用梯形圖等編程語言和組態軟件設計應用系統軟件。授課內容主要涵蓋：dcs/plc/fcs等控制器的硬件結構和工作原理，軟件編程和組態。通過學習，使學生獲得用dcs/plc/fcs等控制器組成系統的設計、安裝和調試的能力，為學生今后從事計算機控制系統設計、集成、投運和維護工作奠定基礎。
二、與各課程的關系
先修課程：電路分析a、模擬電子技術、數字電子技術、微機原理及接口技術、自動控制原理
后續課程：dcs/plc/fcs原理與應用b、計算機過程控制工程a/b、過程控制系統運行及維護
相關課程：單片機工程實訓、檢測技術及儀表、嵌入式系統及應用
三、課程教學目標
學生在完成這門課程的學習后，應該能夠：
知識：以自動化裝置的角度掌握dcs/plc/fcs等控制器的硬件和軟件知識；
能力：具有dcs/plc/fcs等控制器的設計、集成、安裝和調試的能力；
意識：樹立溝通交流和團隊協作意識，共同完成dcs/plc/fcs等控制器應用的全部工作；
素質：具有dcs/plc/fcs等控制器實施全過程的工程素質；
1.6解決自動化系統工程設計集成、運行維護、技術服務等復雜工程問題所需的自動化工程知識及認知能力
①掌握常見工藝設備控制原理的基礎上，能設計集成自動控制系統、繪制p&id圖（管道儀表圖）；②熟悉自動化裝置和儀表（含傳感器、檢測元件、儀表設備、集散控制系統、plc、現場總線等）的產品、類別和功能；③初步具有自動化系統調試、運行能力。
3.3 plc、dcs、fcs控制系統組態、軟件設計與調試能力
①plc、dcs、fcs控制系統硬件配置組態及通信網絡組態；②實現各種邏輯控制功能的程序設計與調試；③實現模擬量檢測與控制功能的程序設計與調試；④人機系統程序設計與調試；⑤控制算法和控制方案組態；⑥數據采集與處理程序設計與調試；⑦操作員站/工程師工作站監控系統組態。
5.2常用工程軟件使用能力，機械、電氣、電子電路制圖能力和自動控制系統數字仿真能力
①cad等常用工程軟件使用；②plc編程語言/組態軟件等常用控制系統工程軟件使用。
5.3自動化儀器/儀表/裝置的使用能力及自動化系統工程的調試、運行和維護能力
①常見品牌自動化裝置的系列、原理、特點和應用領域，編程軟件和監控軟件的使用能力；②根據總體設計和系統功能規范以及用戶需要等確定控制系統的選型；③控制系統通信網絡設計能力。
9.1多學科背景環境下正確理解個人與團隊的關系，組建有效的團隊
①了解團隊形成的步驟和生命周期；②掌握團隊任務和工作過程；③分清團隊的作用與責任；④分析每個成員的目標、需求和特征（工作風格、文化差異等）；⑤分析團隊的強項與弱點；⑥掌握團隊工作在保密、問責和主動性方面的基本規定；⑦正確認識不同類型的團隊中的工作：跨學科團隊（包括非工程人員）、小型團隊、大型團隊、遠距、分散、電子化環境；⑧展示與團隊成員的技術合作。
9.2理解團隊成長和演變的基本規律，團隊工作有效運行
①選擇目標和議程；②實施計劃和組織有效會議；③執行團隊基本規定，保障團隊運行和成長；④掌握團隊交流和寫作策略，實施有效交流（聆聽、合作、提供和接受信息）；⑤掌握階段性小結、評估和自評的策略，進行正面和有效的反饋；⑥實現項目的規劃、安排和執行；⑦形成問題的解決方案（創造性和決策能力）；⑧談判并解決沖突。
10.1有效溝通交流的結構與策略
①提出邏輯和具有說服力的論點；②建立概念間合理的結構和關系；③選擇相關、可信和準確的有利證據；④采用簡練、明了、精確和清晰的語言，分析修辭因素（如考慮聽眾的偏好等）；⑤理解跨學科和跨文化的交流；⑥分析交流環境，選擇交流策略。
10.2能夠就自動化領域復雜工程問題與業界同行及社會公眾進行有效的書面和圖表交流、口頭表達和人際交流、電子及多媒體交流
①展示文章內容的連貫性、流暢性、層次性和邏輯性，以正確的語法、格式寫作技術報告、論文；②能畫草圖和正式圖紙，并解釋正式技術圖紙和圖像的意義和效果；③能夠使用適當的語言、風格、時間和流程準備報告和相應的支撐媒介；④應用適當的非語言交流方式（手勢、眼神接觸、姿態）；④能有效回答問題；⑤能制作電子演示材料，應用各種電子表達形式（圖形、網頁等）；⑥具有電郵、短信、視頻會議等多種網絡工作習慣；⑦能夠通過書面、圖表、ppt和口頭陳述清晰地表達電子類自動化產品開發過程中的解決方案、實施過程和技術結果，并正確回應指令；⑧能夠通過書面、圖表、ppt和口頭陳述清晰地表達自動化系統工程開發過程中的解決方案、實施過程和技術結果，并正確回應指令。
四、課程內容與基本要求
（一）概論
了解集散控制系統dcs、可編程序控制器plc和現場總線系統fcs等自動化裝置的產生、概念、特點、構成、應用和發展趨勢。
（二）典型集散系統的構成與組態
掌握典型集散系統的基本構成和各模塊的組成和功能、集散系統通信網絡結構、集散系統組態軟件的應用。包括集散系統的硬件網絡的組態和常規控制組態、自定義控制的組態、操作畫面組態、流程圖畫面的組態，以及監控軟件的應用。
（三）集散控制系統的工程設計
掌握集散控制系統的工程設計方法，了解系統性能評估的指標體系。
（四）plc系統概論
了解可編程控制器的產生、特點、分類、應用和發展，掌握可編程控制器的組成（cpu、存儲器、輸入單元、輸出單元、電源單元、編程器）、plc輸入接口電路、plc輸出接口電路。
（五）典型plc的指令系統和梯形圖編程
掌握基本邏輯指令、用梯形圖編制控制程序，能夠設計基本的plc控制程序并進行調試。
（六）典型plc的通信與人機系統
了解典型plc的通信與人機系統基本構成原理，了解plc通信系統的發展歷程，掌握人機系統通用組態軟件的組態方法。
（七）plc控制系統的工程設計
了解plc控制系統規范化工程設計的一般原則，掌握設計步驟及設計方法。
（八）現場總線技術概述
了解現場總線的基本概念及發展過程、現場總線的特點與優點、幾種有影響的現場總線技術、以現場總線為基礎的企業信息系統。
（九）控制網絡的基礎知識
了解通信信道和數據傳輸方式、網絡的拓撲結構、數據傳輸設備、介質訪問控制方式、數據交換、差錯控制、網絡互連，掌握開放系統互連參考模型的結構。
（十）典型現場總線技術介紹
了解ff、profibus、modbus現場總線標準及具體實現，掌握各總線傳輸協議，掌握通信節點的地址排列、數據傳輸協議及與主機數據交換技術等。
五、教學進度安排
第一部分dcs原理與應用
理論課16學時
1、集散系統概論2學時
2、典型集散系統介紹6學時
3、集散系統的硬件及常規控制組態4學時
4、集散系統設計與性能指標評估4學時
實驗課1周實驗（10學時）
1、031504js035典型集散系統的認識實驗3學時驗證性實驗（必開）
實驗目的：了解典型集散系統的硬件構成和組態軟件，要求學生掌握集散系統的各節點硬
件組成和功能。
2、031504js0109dcs的系統和常規控制組態3學時設計性實驗（必開）
實驗目的：針對特定工藝進行集散控制系統的設計，掌握典型集散系統的系統和常規控制
組態內容和方法。
3、031504js0110dcs的操作和監控畫面組態4學時設計性實驗（必開）
實驗目的：掌握典型集散系統的操作和監控畫面組態內容和方法。
第二部分plc原理與應用
理論課16學時
1、plc系統的產生、特點、分類和發展2學時
2、plc系統的結構和工作原理2學時
3、典型plc系統的指令系統和梯形圖編程4學時
4、plc系統的通信和組態軟件4學時
5、plc系統的規范化工程設計4學時
實驗課1周實驗（10學時）
1、031504jc0115典型plc系統的認識實驗3學時驗證性實驗（必開）
實驗目的：了解典型plc系統的硬件構成和編程軟件，要求學生掌握硬件結構、硬件配置、
編程軟件的使用和編程簡單的控制程序并調試。
2、031504jc0116典型plc系統設計與調試3學時設計性實驗（必開）
實驗目的：針對特定工藝進行plc控制系統的設計，掌握典型plc系統的設計和調試。
3、031504jc0118plc的監控畫面組態4學時設計性實驗（必開）
實驗目的：掌握plc系統的監控畫面組態。
第三部分fcs原理與應用
理論課16學時
1、現場總線技術概述2學時
2、現場總線技術基礎知識2學時
3、基金會現場總線4學時
4、profibus現場總線4學時
5、modbus--tcp總線技術4學時
實驗課1周實驗（10學時）
1、031504xc0101基于modbus/tcp的數據交換6學時綜合性實驗（必開）
實驗目的：了解協議原理，掌握協議下的數據交換的使用。
2、031504xc0102基于profibus的系統數據交換4學時綜合性實驗（必開）
實驗目的：了解協議的基本原理，掌握協議下的控制系統數據交換。
六、教材與參考書
1、《dcs/plc/fcs原理與應用》自編講義，紀文剛、張立新、魏文淵主編2011；
2、《dcs/plc/fcs原理與應用》實驗參考書，紀文剛、張立新、魏文淵主編2011；
3、《集散控制系統原理及應用》第三版，何衍慶編著，化學工業出版社，2009.3
4、《集散控制系統原理及其應用》，張德泉主編，電子工業出版社，2015
5、《可編程控制器原理與應用》，胡學林編，電子工業出版社，2012
6、《現場總線技術及其應用》，陽憲惠，清華大學出版社，2008.10
7、校內電子版講義（教育在線）
七、考核方式
1、考試采取開卷理論測試+實驗操作+文獻綜述+答辯多種考核方式。提交的各種報告包括紙質和電子版；
2、實驗成績：四個實驗各占10分，每個實驗中的預習占比20%、實驗操作情況占比50%、實驗報告占比30%
3、總成績采用百分制。
《dcs/plc/fcs原理與應用a》課程考核環節
| 序號 | 考核環節名稱 | 考核過程描述 | 考核滿分 | 支撐指標點 | 備注 |
| 1 | 撰寫文獻綜述+答辯ppt | 撰寫一篇關于工業控制系統發展趨勢的文獻綜述報告，按3人/組答辯 | 教師評分（4分） 組長排序（3分） 分工工作完成情況（3分） | 9.1 9.2 10.1 10.2 | 交電子版和紙制版 （1套/人） |
| 2 | plc編程實驗 | 交通燈、機械手、多級皮帶、倉庫貨運等選做三組實驗，3人/組 | 教師4分 組長排序3分 分工工作完成情況3分 | 5.2 5.3 | 交電子版和紙制版實驗報告 （1套/組） |
| 3 | 考試1 | 梯形圖編程、順序功能圖編程 | 25分 | 1.6 3.3 | |
| 4 | dcs組態實驗 | 以一個簡單系統為例，開展硬件配置、控制軟件組態和流程圖制作 | 教師評分（4分） 組長排序（3分） 分工工作完成情況（3分） | 5.2 5.3 | 交電子版和紙制版實驗報告 （1套/組） |
| 5 | 現場總線技術實驗 | 控制網絡數據交換編程 | 教師評分（4分） 組長排序（3分） 分工工作完成情況（3分） | 5.2 5.3 | 交電子版和紙制版實驗報告 （1套/組） |
| 6 | 通用組態軟件實驗 | 畫面制作、數據交換與數據庫記錄 | 教師評分（4分） 組長排序（3分） 分工工作完成情況（3分） | 5.2 5.3 | 交電子版和紙制版實驗報告 （1套/組） |
| 7 | 考試2 | 現場總線協議下的數據交換編程考核 | 25分 | 1.6 3.3 |
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
