工业控制系统信息安全技术与实践教学教案

第二次课程教学方案

备课时间2022年8月15备课教师冯俊梅

教学时间2022年9月1日教学地点E2-204周次1课时数2

教学内容

课程介绍

（章、节）

第一章工控系统信息安全概述

模块/单元

1、了解工业控制系统的基本概念

教学目标2、掌握工业控制系统信息安全的特点

和要求3、了解我国工业控制行业存在的主要问题

4、理解工业控制系统安全的重大意义

教学重点工业控制系统架构、工控安全的特点

教学难点工控安全的特点

教学方法头脑风暴、互动、讲授、引导、演示、案例、小组活动等

使用媒体

资源V纸质材料V多媒体课件V网络资源口其他资源：____________

使用教

具、设备、多媒体教学设备

设施等

作业练习

课

后

记

教学步骤、方法及

教学内容（板书）时间

学生活动

一、课程介绍

1、课程概述

本课程利用菲尼克斯电气公司的PLC、AIO/DIO模块、PROFINET交换

机、安全路由器和防火墙MGUARD等设备，构建小型工业控制系统，使学

生了解利用PLC进行程序开发实现简单的工业控制，掌握工业交换机的

配置方法，熟练掌握工业防火墙的安全配置方法，理解VPN、NAT的功能

特点及配置”

2、实践教学内容

序号实验项目学时实险内容引导学生了解整个课15分

<1)PLC的网珞连接；程的教学设计；了解钟

⑵PLCnextEneineer的基本操作；

1PLC基本操作8

⑶设百PLC的IP地址；这个课程的组成要素

(4)PLC龙马灯程序.

(1)SMCS交换机的网络连接；和实施要求。

(2)交换机复位及IP地址分配：

2SMCS交换机配置8(3)配亶交换机VLAN；

(4)配置交换机RSTP・

(1)MGUARD的网络连接；

(2)MGUARD的基本配置；

3工业防火墙配宣8⑶根据需要创建防火塘规则；

(4)使用规则记录简化配百；

(5)使用用户防火端启用对外部网络的访问.

(1)MGUARD的网络连接；

(2)配置1出为袋

4NAT技术4(3)配亶送口转发

(4)配置11NAT

(1)MGUARD的网络连接；

(2)生成并导入X509证书和密钥；

5VPN技术4⑶配置IPsecVPN连接陵道设置；

(4)测试IPsecVPN连接设置,

(5)通过IPsecVPN,将程序远程下毂到P_C中运行.

3、考核评价

考查学生学习态度及职业规范，包括出勤、回答问题的创新性意识、

为同学服务的意识，以及学生的信息安全意识和遵纪守法意识等。

根据学生提交报告以及实践主要考查学生课前预习和课后复习

过程中的表现确定成绩.的效果.

4、教材：工业控制系统信息安全技术实践

二、安全教育

K发生火灾时的应对措施?

1、发生火灾后第一时间报告老师，老师立即上报领导。

2、火灾发生后，学生要保持冷静不要慌张更不要拥挤，在火势较大的情教育引导学生重视安5分

全问题，掌握遇到安钟

况下想办法立即逃离现场。如需要应迅速拨打119火警电话

全问题时的应对措

3、在火势较大，烟大，楼道拥挤的情况下，滞留在楼内的学生应大声呼

施。

救或用湿毛巾捂住嘴迅速逃生。

K实训室日常安全措施1

1、不要随意更换鼠标和键盘，机器使用有问题请及时向老师反映。

2、严禁在实训室吃各种食物，请将水杯拧紧放好，注意不要将水泼洒在

键盘上。

3、未经允许不得随意使用实训室电源给手机充电或使用其他电子设备。

4、发现有安全隐患的电子设备应及时报告老师，不要擅自动手。

5、下课后请整理好桌面杂物、将机器正常关闭后再离开。

6、每天课后安排2名学生整理实训室，打扫卫生、关闭电源、关好门窗。

三、理论知识介绍

1、工控系统及工控网络概述

工业控制系统（IndustrialControlSystcn,简称ICS）是指由计算机与

理论部分以教师讲授

工业过程控制部件组成的自动控制系统，它由控制器、传感器、传送器、

为主要形式

执行器和输入输出接口等部分组成。这些组成部分通过工业通信线路，

按照一定的通信协议进行连接，形成一个具有自动控制能力的工业生产

制造或加工系统。

20分

工控网络简单来说，就是工业控制系统中的网络部分，是一种把工厂中钟

各个生产流程和自动化控制系统，通过各种通信设备组织在一远的通信

网络。

学生可以提问，由教

2、典型的工控网络分层架构师进行进一步的解释

一个典型的工业工控网络通常包括：和说明。

>现场设备层

>现场控制层

>过程监控器

>制造执行系统（MES）层

>企业管理层

>外部网络

以制造执行系统（MES）层为分界线，向上是通用IT领域，向下是

工业控制系统领域。

3、数据采集与监控系统SCADA

SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动亿的系统，

用于控制分散的资产以便进行与控制同样重要的集中数据采集,

SCADA系统集成了数据采集系统，数据传输系统和HMI软件，以提供

集中的监视和控制，以便进行过程的输入和输出.

理论部分以教师讲授

为主要形式

4、分布式控制系统（DCS）

15分

DCS系统是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽钟

带的多级计算机系统，综合了计算机、通信、显示和控制等4c技术，其

基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。学生可以提问，由教

5、现场总线控制系统（FCS）师进行进•步的解释

和说明。

现场总线控制系统（FCS）是基于现场总线技术的计算机控制系统，

它是集计算机技术、网络技术和控制技术为一体的先进的计算机控制系

统。是一种全分散、全数字、全开放的控制系统。

FCS具有以下特点：

（1）FCS采用的现场总线是一个全数字化的现场通信网络。

（2）FCS的现场总线网络是开放式互连网络。

（3）FCS的所有现场设备直接通过一对传输线（现场总线）互连。

（4）FCS普遍采用智能仪表，增强了系统的自治性。

6、工业控制系统信息安全的特点

1）高实时性要求

2）高业务连续性要求

15分

3）工业专用协议生命周期长

钟

7、工控系统安全的分类

工控系统的安全通常可分为功能安全、物理安全和信息安全三类。

（1）功能安全是为了实现设备和工厂安全功能

（2）物理安全是减少由于电击、着火、辐射、机械危险、化学危险等因

素造成的危害

（3）信息安全是指通过计算机技术和网络技术手段，使计算机系统的硬

件、软件、数据库等受到保护

8、我国工业控制行业存在的主要问题

1.核心技术产品受制于人理论部分以教师讲授

2.安全防护水平相对落后为主要形式

3.网络攻击风险持续加剧10分

4.安全管理机制尚待健全钟

学生可以提问，由教

9、工业控制系统安全的重大意义

师进行进一步的解释

工业自动化和信息化系统是工业的核心组成部分，是支撑国民经济的重

和说明.

要基础设施，是工业各行业、企业的“神经中枢”。工业控制系统安全

的核心任务是确保这些“神经中枢”的安全。工业控制系统安全与人民

的生活息息相关，对国家的发展有非常重要的战略意义。

四、课程总结

本次课程主要完成了以下内容：

1、工业控制系统的基本概念教师针对本次课内容10分

2、工业控制系统信息安全的特点进行总结与归纳陈钟

述。

3、我国工'也控制行业存在的主要问题

4、工业控制系统安全的重大意义

五、布置作业

1、复习所学内容。

2、完成中国大学恭课MOOC上自主学习的内容和单元测试。

第次课程教学方案

备课时间2021年08月备课教师廖旭金

教学时间年月日教学地点周次课时数2

教学内容

(章、节)第2章工控安全防护体系

模块/单元

(1)了解工业控制系统信息安全保障体系

教学目标(2)了解工业控制系统安全防护技术

和要求(3)了解工业控制系统安全设备

(4)掌握常见的工控网络边界防护方案

(1)工业控制系统安全防护策略；

(2)工业控制系统安全防护理念；

(3)常用安全防护技术；

教学重点

(4)网络边界安全防护：

(5)区域边界安全防护；

(6)常见的工控网络边界防护方案。

(1)工控安全防护理念；

教学难点

(2)工控网络边界防护方案的选择。

教学方法理论讲解•、课堂练习

使用媒体

0纸质材料0多媒体课件0网络资源口其他资源：___________

资源

使用教

具、设备、多媒体教学设备

设施等

(1)复习所学内容，完成课后作业；

作业练习

(2)完成中国大学慕课MOOC上自主学习的内容和单元测试。

(空白不够可添加附页)

课

后

记

教学步骤、方法

教学内容（板书）

及学生活动

第2章工控安全防护体系

2.1工业控制系统信息安全保障体系教师讲解：构建工业控制系统

构建工业控制系统信息安全保障体系是一项复杂且长期的系统工信息安全保障体系。

程，需要根据工业企业自身的实际情况，从法律法规、制度、人员、资

金、技术、软硬件设备等多个维度进行统筹规划，依据工业控制系统安

全防护策略和理念，将网络安全的观念贯穿到工业控制系统的整个生命

周期，实现」.业控制系统的功能安全与信息安全的全方位深度融合。

2.1.1工业控制系统安全防护策略

工业控制系统可依据“网络专用、分层分域、横向隔离、纵深防御”教师讲解：重点讲解工业控制

的策略进行安全防护，搭建工业控制系统安全架构。系统安全防护策略。

1.工业控制网络与企业办公网络安全互联

必须严格落实工业控制网络与企业办公网络及互联网等其他网络安

全互联的要求，用网络安全防护设备将工控网络与办公网络进行逻辑分

隔，避免办公网络与工业控制网络在同一网络平面中，层次不清。

在两个网络之间建立网络壁垒，实现身份鉴别、安全隔离、加密认

证、访问控制、恶意行为防范、入侵检测、安全审计等安全功能。

2.分层分域设计教师讲解：重点讲解分层分域

工业控制系统安全防护的重点是结构安全性，IEC62443-3标准建议设计的方法以及案例。

通过横向分区、纵向分域，对工业控制系统的各个子系统进行分段管理，

即通过安全层次和安全区域的划分以及边界防护设备的部署来实现结构教师提问：分层分域设计的关

安全性。键点是什么？引导学生找出

通过分层分域设计，整个网络系统的安全问题就转化为各个安全区关键点

域的安全防护问题。由于各个安全区域的网络结构相对简单，具有相同

或相近的安全防护需求和策略，可以在安全区域内部以及安全区域之间，

采用有效的安全防护手段，更好地避免工控网络安全风险，提高安全设

备的利用率。

3.纵深防御架构

纵深防御架构指的是采用两种或以上重叠的安全机制对工业控制系教师讲解：简单介绍纵深防御

统进行保护，这样任何一种安全机制出现故障，都不会导致工业控制系架构

统完全失去保障。

纵深防御架构通常包括防火增系统、DMZ区域和入侵检测能力，同

时配置有效的安全策略、培训程序和事件响应机制。

2.1.2工业控制系统安全防护理念

教师讲解：简单介绍安全防护

姐织机掏、人员嫔制.职费分工育培训

理念，强调三位一体，缺一不

组iss体系

可。

三位一体

行班去规

撷理安全防沪

技术标准和规范技术防护体系电磁安全防妒

安全制度僖息安全防!P

教学步骤、方法

教学内容（板书）

及学生活动

在构建工业控制系统安全防护体系时要注意的原则：教师讲解：简单介绍8个原则

（1）水桶原则。

（2）整体性原则。

（3）均衡性原则。

（4）等级性原则。

（5）一致性原则。

（6）易操作性原则。

（7）统筹规划、分步实施原则。

（8）动态发展原则.

2.2工业控制系统安全防护技术

安全防护技术是工业控制系统安全防护体系中最关键的部分，工控教师介绍安全防护技术，帮助

网络安全防护的核心是建立以安全管理为中心，再配合符合工控网络特学生了解这些技术的功能及

性的安全技术，进行有目的、有针对性的防护。特点，引导学生分析这些技术

的区别及应用场景。

2.2.1网络隔离和访问控制技术

物理隔离技术

包括单向隔离技术、协议隔离

技术、信息摆渡技术等

VLAN技术

最常用的网络隔离技术之一，依

托于交换机的瑞口实现，经常在

工业控制系统中运用。

2.2.2身份验证技术

身份验证是指通过一定的手段，完成对用户或设备身份的确认，根教师介绍身份验证技术，比较

据用户或设备的角色或职责，分配不同的访问权限。身份验证是用户进不同的身份验证方法实现不

行资源访问的先决条件，也是工业控制系统访问控制的基本要求。同的安全性。

1）基于共享密钥的身份验证

2）基于生物学特征的身份验证

3）基于智能卡/令牌的身份验证

4）基于公开密钥加密算法的身份验证

5）基于位置的身份验证

6）双因子身份验证

教学步骤、方法

教学内容（板书）

及学生活动

2.2.3数据加密与确认技术教师讲解：简单介绍常见的加

数据加密技术实现保密性，是网络安全技术的基石。密算法与确认技术，比较它们

数据确认技术可以保护数据的准确性和完整性。的异同。

对称密钥加密技术

发送和接收数据的双方使用相同的密钥对数据进行

加密和解密运算

VPN技术

利用隧道技术、加解密技术、密钥管理技术和使用者

与设备身份认证技术等在不可信的第三方网络（例如

Internet）中通过磋道创建的安全、稳定的专用网络

2.2.4日常管理相关技术教师讲解：简单介绍日常管理

1.日志审核技术相关技术，介绍它们的功能特

2.恶意代码防护技术点，比较它们的异同。

3.入侵检测与入侵防护技术

4.漏洞扫描技术

5.蜜罐技术

6.态势感知技术

2.2.5物理安全防护技术教师讲解：简单介绍物理安全

物理安全防护是指采取一些物理措施来限制对工业控制系统资产的防护技术，介绍它们的功能特

物理访问。点，比较它们的异同。

1.物理安全防护技术

物理保护是指利用安全防范系统进行保护，主要有访问监视系统和

访问限制系统两类。其中，访问监视系统包括摄像头、传感器等识别系

统；访问限制系统包括围栏、门禁、保安等。

2.人员安全防护技术

人员安全防护指的是减少人为造成的失误、盗窃、欺骗、有意无意

滥用信息资产的可能性和风险，包括人员聘用制度、企业方针和实践、

任用条款、岗位职责等。

教学步骤、方法

教学内容（板书）

及学生活动

2.3工业控制系统安全设备

2.3.1网络边界安全防护教师讲解：介绍三种隔离防护

在工业控制系统网络与企业办公网络交界的位置，应通过具有隔离方法，比较它们的异同。

功能的网络防护设备进行严格的隔离防护，可以有以下三种方法：

（1）完全隔离：这对于数据保护来说是最理想的状况，即工业工控

网络和办公网络完全独立，两套网络之间没有任何的访问。

（2）单向隔离：随着工业互联网的发展，实时信息共享的需求日渐

增加，可使用单向隔离网闸或者防火墙对两个网络进行单向隔离防护，

数据流动方向由工控网络流向办公网络V

（3）双向访问：可在两套系统之间设置双向隔离网闸或者防火墙，

除了提高业务运行效率所必须的信息外，所有其他的流量都需要被屏蔽。

2.3.2区域边界安全防护教师讲解：重点介绍区域边界

1.防护设备安全防护的设备和防护要领，

在安全区域之间部署防火墙、路由器、入侵检测系统（IDS）、入侵介绍它们的功能特点，比较它

防护系统（IPS）、隔离网闸、安全监测平台、安全审计平台等设备，实们的异同。

现网络隔离和边界安全防护。

建议在工业控制网络的每个安全区域边界使用工业防火墙、安全检

测平台和安全设计平台，因为这此设备的功能各不相同，可以实现更好

的安全区域边界防护。

2.防护要领

（1）根据具体需求，将系统或设备划归到合适的安全区域，并严格

定义区域中使用的协议、端口及服务。

（2）严格保护有修改区域权限的用户。

（3）所有入站和出站流量必须强制通过一个或多个已知的可被监视

和控制的网络连接，尤其注意控制无线网络的使用。

（4）每个连接都应该部署一个或多个安全设备。

（5）在区域边界防护设备上配置合适的规则，以拒绝所有（DENY

ALL）的规则结束，确保所有允许规则都明确定义。

（6）阻止所有格式不正确的工业网络协议包，阻止所有区域中不允

许的入站或出站流量，阻止所有在协议不被允许区域中检测出的工业网

络协议包，对所有的登录验证尝试进行记录，对所有的工业网络端口扫

描进行报警。

2.3.3区域内部安全防护教师讲解：重点介绍区域内部

1.防护设备安全防护的设备和防护要领，

区域内部的安全主要是通过基于主机的安全来完成的，包括主机防介绍它们的功能特点，比较它

火墙、主机IDS、终端杀毒系统、应用程序白名单、外部控制工具等。们的异同。

2.防护要领

（1）只允许需要的特定端口和服务，其他流量均拒绝。

（2）阻止未定义的流量、恶意软件或代码等，检测并记录异常活动,

若需要生成合规性报告，可以记录正常或合法的活动。

（3）定期更新终端杀毒系统的病毒库。

（4）确保只有安全获得审核的应用才能加入应用程序向名单。

教学步骤、方法

教学内容（板书）

及学生活动

2.4常见的工控网络边界防护方案

1.办公网络与工控网络间部署单防火墙教师讲解：重点讲解常见的工

2.办公网络和工控网络之间部署防火堵与路由器控网络边界防护方案，引导学

3.办公网络和工控网络之间部署带DMZ的防火墙生分析并比较它们的异同，了

4.办公网络和工控网络之间部署双防火墙等解它们的应用场景。

课程总结：

1.工业控制系统信息安全保障体系

2.工业控制系统安全防护技术

3.工业控制系统安全设备

4.常见的工控网络边界防护方案

作业布置：

1、复习所学内容，完成课后作业。

2、完成中国大学慕课MOOC上自主学习的内容和单元测试

第3次课程教学方案

备课时间2022年8月15日备课教师冯俊梅

教学时间2022年9月15日教学地点E2-204周次3课时数6

教学内容

1、PLC相关原理

（章、节）

2、开放的自动化技术

模块/单

3、PLC相关实训

元

了解PLC的基本概念，掌握PLC系统的结构及硬件组态

教学目标掌握IEC61131-3编程语言的基本应用

和要求了解PLCNext相关软件与基本操作

掌握PLC程序的开发与应用的基本方法

教学重点PLC硬件组态与基本设置、PLC程序开发与应用

教学难点PLC程序的开发

教学方法头脑风暴、互动、讲授、引导、演示、案例、小组活动等

使用媒体

纸质材料多媒体课件网络资源口其他资源：_________

资源VVV

使用教

具、设备、多媒体教学设备

设施等

作业练习完成电子版实训报告

课使用真实设备进行设置，很多同学感觉很不适应，后续就增加练习的机会

后

记

教学步骤、方法及

教学内容（板书）时间

学生活动

一、安全教育

R发生火灾时的应对措施？

1、发生火灾后第一时间报告老师，老师立即上报领导。

2、火灾发生后，学生要保持冷静不要慌张更不要拥挤，在火势较大的情

况下想办法立即逃离现场。如需要应迅速拨打119火警电话

3、在火势较大，烟大，楼道拥挤的情况下，滞留在楼内的学生应大声呼

救或用湿毛巾捂住嘴迅速逃生。教育引导学生重视安5分

K实训室日常安全措施1全问题，掌握遇到安钟

1、不要随意更换鼠标和键盘，机器使用有问题请及时向老师反映。全问题时的应对措

2、严禁在实训室吃各种食物，请将水杯拧紧放好，注意不要将水泼洒在施。

键盘上。

3、未经允许不得随意使用实训室电源给手机充电或使用其他电子设备。

4、发现有安全隐患的电子设备应及时报告老师，不要擅自动手。

5、下课后请整理好桌面杂物、将机器正常关闭后再离开。

6、每天课后安排2名学生整理实训室，打扫卫生、关闭电源、关好门窗。

特别注意关闭靠窗的三组电闸。

二、理论知识介绍

1、PLC简介

可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicalController）简称PLC,是

一种以微处理器为基础，综合了现代计算机技术、自动控制技术和通信理论部分以教师25分

技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。讲授为主。钟

2.PLC功能特点

1）可靠性高

2）编程容易学生可以提问，由教

3）组态灵活师进行进一步的解释

4）输入/输出功能模块齐全和说明。

5）安装方便

6）运行速度快

3、PLC基本结构

1）电源

2）中央处理单元（CPU）

3）存储器

4）输入单元

5）输出单元

6）其他部分

4、IEC61131-3编程语言简介

IEC6U31是一个标准集，涵盖了PLC的硬件、软件、通信、安全等

方方面面，并随着时间的发展添加了一些新的子集，IEC61131-3是

IEC61131标准的第三部分，该部分明确了PLC的编程语言、语法、程序

结构、数据类型、指令、函数等关于编程的方方面面，为PLC编程提出

了明确的、可操作的指导。

IEC61131-3提供了5种PLC的标准编程语言,其中有3种图形语言:

•梯形图(LD)

・功能块图(FBD)

•顺序功能图(SFC)；

两种文本语言：

•结构化文本(ST)

•指令表(1L)

三、实验环境及设备介绍

理论部分以教师

1、PLCnext技术简介讲授为主。

PLCncxt是PhoenixContact最新推出的自动化平台，涵盖新型PLC

控制器产品、PROFICLOUD服务、PLCnexlStore等产品与服务，是IT

迅猛发展时代背景下的新型自动化解决方案。30分

PLCncxt总体架构分为五大部分：硬件与操作系统、中间件、PLCncxt学生可以提问，由教钟

核心组件、内部用户组件、外部用户组件。师进行进一步的解释

2、菲尼克斯PLCnextAXCF2152和说明。

•ARMCortexA9处理署的Cvdone5,CPI)2x800

MHz

•512MBRAM

•SD闪存卡插槽

•1xETHMC接口(2xlO/100Ml)it),已切换

,Micro-USBtypeC

•姆时钟

•可支持多达63个Axioline现场总线殿

•可在左边并列安装蹶

,可满践全性要求的可信赖平台独(TPM)

•温度范卧25°(1孙60°C

3、PLCnextEngineer的基本操作

我们所使用的软件是PLCnextEngineer,它是由菲尼克斯公司所开

发的，用于菲尼克斯电气自动化控制器的工程软件平台，PLCnext

Engineer符合IEC61131-3,并可利用插件扩展其功能性。

PLCnextEngineer界面划分为四个区域：

◊实例区(系统)：包括本项目所用到的所有元素。如果配置正

确，此处存储的所有内容也会进行调试。

◊类型区（组件）：包括理论上可用于系统调试和编程的所有元

素和组件，除了编程块、程序和HMI对象，还包含PLC、总线

耦合器和10模块等设备。

小编辑区：用于编辑实例和类型。选择实例或类型后，可在编辑

器区域中配置相应的对象。

O消息窗口+附加功能：显示编译期间检测到的警告和错误，并提

供其他功能，如逻辑分析，断点控制和监视窗口。

四、实验讲解及演示

1、设置PLC的IP地址

教师边讲解边演

1）打开软件PLCnextEngineer,新建一个工程

示实验操作。

2）在右侧搜索框中输入2152,在弹出的下拉框中选择“AXCF2152

Rev.>=00/2019.0.0"

3）点击Project,再点击Settings设置项H的IP地址范围

分

4）点击axc-f-2152:AXCF2152,然后点击Settings为PLC设置IP30

钟

地址

5）点击Project,然后点击OnlineDevices,将本地连接选成以太网（更

学生可以提问，由教

改机的以太网）

PCIP师进行进一步的解释

6）然后点击以太网右边的图标，最终将项目IP具体应用在在线设备上和说明。

2、开发PLC跑马灯程序

1）添加数字模块：在搜索框中输入DI16,选择AXLFDI16/1DO16/1

2H,添加模块，按住鼠标左键拖动到左边AxiolineF下

2）添加模拟模块：在搜索框中输入AI2,选择AXLFAI2AO2IH,添

加模块，按住鼠标左键拖动到左边AxiolineF下

3）定义全局变量：双击选择PLC,点击DataList,在全局变量Default

中创建新的变量，DO16

4）新建程序：在右侧选择Programming,右键选择Programs,点击Add

Program,建立一个新的程序项目

5）点击Code,添加程序段，分别添加程序

6）将程序下载到PLC：右键点击axc-2152-l:AXCF2I52,点击Wrileand

StartProject,进行程序的卜我

3、数字量一一实现“与”门逻辑

步骤1创建全局变量。双击左侧的PLC,在DataList下的Default添加

两个变量：GlobalBooKGlobalBoolOut,

步骤2应用全局变量。变量创建完成后，在PLC的Da【aList标签下

分别完成GlobalBool过程数据项（dio-1/IN）设置和GlobalBoolOut过程

数据项（dio-1/OUT）设置。

教师边讲解边演

步骤3新建程序Main。

示实验操作。

60分

钟

学生可以提问，由教

步骤4新建局部变量。在Main标签下的Variables下的Default中添加*

师进行进•步的解释

个变量LocalBoob

和说明。

步蛛5在Main下的Code中的空向地方构建程序框架

步骤6添加任务并应用程序双击左侧的PLCncxt（2）

步骤7将程序写入PLC设备。

4、模拟量——实现电压转换

步骤1设置输入通道值。

步骤2新建并应用全局变量。在PLC的DataList标签下添加一个全局变

量GlobalWord,并将GlobalWord的类型（Type）改为WORD。

步骤3新建功能块。

步骤4分别将“input"和"Output"定义为"input”和“Output”类型

步骤5把input的类型改为WORD,Output改为REAL

步骤6把功能块Analog」拖进Main程序中

0X61-215N-1/X■oxc-r-2152-1X0「otectX()0

Code

国HKM.<->>->»-T卜TTA<>

-GlobaIBcxM|1

步骤7重新将程序写入到PLC,并查看运行时参数的变化情况

5、PLC复位操作

（1）在PLCnextEngineer内对PLC程序执行复位操作

&Coc>8备Semng*回QMa3UhSUMbcs

Cockpit教师边讲解边演

l笈①/*g⑥%-nt&A±Q隼■MOe>@八加

Ov*rrtwwDtapiWc.aRdIndtotor.__________________________________示实验操作。

83"Q①

8F-O(D10分

SFQ•钟

PtCrv^meRUN

N<rMcatx>n«FAIL

DflG

D:Q

eQ•学生可以提问，由教

师进行进一步的解释

（2）通过PLC面板上的复位按钮执行复位操作和说明。

这种复位会删除以下数据：

（1）所有程序：包括IEC61131-3程序和高级语言编写的程序

（2）总线配置

（3）网络配置（但不复位IP地址）

执行此种复:位操作步赚如下：

步骤1将PLC断电，同时按住复位按钮；

步骤2将PLC重新上电，这个过程一直按住复位按钮；

步骤3等RUN灯和FAIL灯一起亮起来，再松开复位按钮，表示复

位成功。

五、学生分组实验

90

1、按照实验拓扑进行硬件连接。分

学生进行自主练习钟

2、按各自组号完成PLC和电脑IP地址的配置，测试二者之间的连通性，

测试通过IE浏览器访问到PLCo

3、开发PLC程序，将程序下载到PLC中，观察并记录实验结果。

4、完成PLC兔位操作

六、课程总结

教师针对本次课内容10分

本次课程主要完成了以下内容：

进行总结与归纳陈钟

（1）熟悉PLCnextEngineer软件的使用；述。

（2）完成PLC的IP地址设置：

（3）通过的编程实现对PLC的控制效果。

（4）完成PLC的复位操作10分

钟

七、布置作业

1、复习所学内容，完成电子版实训报告

2、完成中国大学慕课MOOC上自主学习的内容和单元测试。

第次课程教学方案

备课时间备课教师

教学时间教学地点周次课时数4

第4章工业总线与以太网基础

教学内容

4.1现场总线

（章、节）

4.2.工业以太网

模块/单元

4.3以太网基础

理解现场总线基本概念

了解现场总线产生与发展

教学目标了解主流总线

和要求理解工业以太网基本概念

了解工业以太网主要标准

掌握OSI开放系统互连模型

理解现场总线基本概念

教学重点工业以太网基本概念

OSI开放系统互连模型

OSI开放系统互连模型

教学难点

头脑风暴、互动、讲授、演示、案例、小组活动等

教学方法

使用媒体

0纸质材料0多媒体课件0网络资源口其他资源：___________

资源

多媒体教学设备

使用教

具、设备、

设施等

作业练习

（空白不够可添加附页）

课

后

记

教学步骤、方法及

教学内容(板书)

学生活动

4.1现场总线教师讲解，学生完成笔记

4.1.1现场总线产生与发展

20世纪50年代之前，第一代气动信号控制系统(PCS)

20世纪50年代，第二代电动模拟信号控制系统

20世纪70年代，第三代数字计算机集中式控制系统

20世纪70年代中期以来，第四代集散式分布控制系统(DCS)

第五代现场总线控制系统(FCS),作为新一代控制系统

4.1.2主流总线介绍

1.PROFIBUS总线

德国国家标准，是