《工业网络技术与应用（微课版）》-教案 第2次 2.1工业网络设备

PAGEPAGE2第2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教学内容（章、节）模块/单元第2章工业网络设备基础 2.1工业网络设备 2.1.1可编程逻辑控制器 2.1.2工业交换机2.1.3工业路由器 2.1.4工业防火墙 教学目标和要求1、了解各种工业网络设备及终端设备2、理解可编程控制器、HMI人机界面、工业交换机、工业路由器、工业防火墙基本功能培养学生具备需求分析的能力培养学生耐心、细致和认真的工作精神教学重点理解可编程控制器、HMI人机界面、工业交换机、工业路由器、工业防火墙基本功能教学难点掌握可编程控制器、HMI人机界面地址配置方法教学方法教学方法：1.启发式教学2.情境教学法教学手段：1.讲解2.教师演示3.学生实践使用媒体资源eq\o\ac(□,√)纸质材料eq\o\ac(□,√)多媒体课件□网络资源□其他资源：使用教具、设备、设施等多媒体计算机、投影机西门子四芯“快速连接”工业以太网线缆1根，以太网接口1对，工业网络做线工具1套，网络测线仪。作业练习课后记（空白不够可添加附页）

教学内容（板书）教学步骤、方法及学生活动教学管理：点名记录考勤，上交手机一、实验室安全〖实训室日常安全措施〗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。引导学生了解整个课程的教学设计；了解这个课程的组成要素和实施要求二、理论讲解第2章工业网络设备基础2.1工业网络设备2.1.1可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器（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技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置，也是当今工业以太网中最常用的设备。1.SIMATICS7-1200PLC简介2.SIMATICHMI面板简介2.1.2工业交换机1.第2层工业交换机2.第3层工业交换机3.并行冗余交换机2.1.3工业路由器1.工业路由器概述工业路由器是一种用于连接两个或两个以上网络的耐用器件，可将信号仅传送到所需端口。网关可对标准以太网与工业以太网协议、无线与有线接口、以太网与现场总线通信协议进行转换。这种工厂自动化设备结构坚固，适用于无风扇冷却的恶劣工业环境，是专门用于工业领域的数据传输设备。2.西门子SCALANCEM系列工业路由器1）有线连接到远程网络2）无线连接到远程网络2.1.4工业防火墙1.工业防火墙概述2.西门子SCALANCES系列工业防火墙简介3.西门子SCALANCES-615工业防火墙理论部分以教师讲授为主要形式学生可以提问，由教师进行进一步的解释和说明三、实训讲解西门子SIMATICS7-1200PLC与HMI的基本操作本小节将介绍在博途环境下完成S7-1200PLC和HMI设备组态、完成S7-1200PLC和HMI的IP地址配置及复位操作的方法和实施步骤。按照如图2-20所示的实验拓扑完成设备连接。1.PLC硬件组态及IP地址配置步骤1配置上位机IP地址为192.168.0.100，如图2-21所示。步骤2启动博途软件，选择创建新项目，如图2-22所示输入项目名称、选择文件存储路径，然后单击创建。步骤3进入组态设备，点击添加新设备，如图2-23所示选择控制器--SIMATICS7-1200--CPU1215CDC/DC/DC--版本V4.4，点击确定。步骤4进入设备视图，双击PLC的网络接口，在属性界面中为PLC配置IP地址和子网掩码，结果如图2-24所示。必要时可选择“使用路由器”并设置网关地址。。步骤5在项目树中选择PLC_1，然后点击下载到设备，将当前配置下载到相应的PLC中，如图2-25所示。步骤6在下载界面设置PG/PC接口的类型PN/IE、选择电脑的网卡为Ethernet、接口/子网为默认参数，点击开始搜索。步骤7系统会自动搜索到网络中所有的PLC，选择一台设备，点击闪烁LED，可以确认选择的是哪一台PLC，选中正确的PLC后，点击下载按钮，如图2-26所示。步骤8系统会自动执行下载前检查，若有还需要设置的选项，就需要按界面提示进行设置后点击装载按钮，这样才能真正执行下载操作，如图2-27所示。步骤9系统显示下载到设备已顺利完成，说明下载成功。在“动作”列要确保选择为“启动模块”，这样点击完成按钮，系统就会重新启动PLC从而使配置生效，如图2-28所示。2.HMI硬件组态及IP地址配置步骤1在项目树中双击添加新设备，如图2-29所示，选择HMI--SIMATICBasicPanel--7’’Display--KTP700Basic--版本16.0.0.0，点击确定。步骤2进入HMI设备向导界面，如图2-30所示。点击完成可直接退出该界面。步骤3在项目树中双击“设备和网络”进入网络视图，如图2-31所示，用鼠标直接在PLC和HMI的网络接口间拖动来建立连接。步骤4双击HMI的网络接口显示属性界面，如图2-32所示，选择常规--以太网地址，为HMI配置IP地址和子网掩码，必要时可选择“使用路由器”并设置网关地址。步骤5在项目树中选择HMI_1，然后点击下载到设备，将当前配置下载到相应的HMI中，如图2-33所示。步骤6在下载界面设置PG/PC接口的类型PN/IE、选择电脑的网卡为Ethernet、接口/子网为默认参数，点击开始搜索。步骤7系统会自动搜索到网络中的HMI设备，选择该设备，点击闪烁LED，可以确认选择的是哪一台设备，选中正确的HMI后，点击下载按钮，如图2-34所示。步骤8系统会自动执行下载前检查，若有还需要设置的选项，就需要按界面提示进行设置，如图2-35所示必须勾选动作列中的“全部覆盖”和“调整”复选框，之后才能点击装载按钮，这样才能真正执行下载操作。步骤9装载成功后，HMI会显示出默认的根界面信息，如图2-36所示。3.PLC和HMI的复位操作步骤1在左侧项目树中单击展开“在线访问”，找到计算机的有线网卡，双击下面的更新可访问设备，如图2-37所示。步骤2在可访问设备列表中找到PLC，双击下面的在线和诊断，如图2-38所示，将会在右侧窗口中显示出诊断和功能菜单。步骤3在“在线访问”->“功能”->“固件更新”路径下，选中“复位为出厂设置”，点击“重置”按钮，可将PLC恢复为出厂状态。界面中会显示当前PLC的IP地址和设备名称，执行复位操作时可以选择保留或删除IP地址，如图2-39所示。步骤4在可访问设备列表中找到HMI，双击下面的在线和