《工業(yè)網(wǎng)絡技術與應用（微課版）》-教案全套 李穎 第1-17次 第1章 緒論 -工業(yè)防火墻NAT和NAPT功能配置

PAGE2PAGE第1次課程教學方案備課時間備課教師教學時間教學地點周次課時數(shù)4教學內容（章、節(jié)）模塊/單元第1章緒論教學目標和要求1、了解現(xiàn)場總線及工業(yè)控制系統(tǒng)的產生、現(xiàn)狀和發(fā)展情況2、理解現(xiàn)代工業(yè)網(wǎng)絡的層次結構3、了解工業(yè)以太網(wǎng)絡的發(fā)展4、理解主流工業(yè)以太網(wǎng)技術5、掌握PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議結構6、了解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展教學重點理解工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)場總線、工業(yè)網(wǎng)絡之間的關系掌握PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議結構教學難點掌握PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議結構教學方法教學方法：1.啟發(fā)式教學2.情境教學法教學手段：1.講解2.教師演示3.學生實踐使用媒體資源eq\o\ac(□,√)紙質材料eq\o\ac(□,√)多媒體課件□網(wǎng)絡資源□其他資源：使用教具、設備、設施等多媒體計算機、投影機西門子四芯“快速連接”工業(yè)以太網(wǎng)線纜1根，以太網(wǎng)接口1對，工業(yè)網(wǎng)絡做線工具1套，網(wǎng)絡測線儀。作業(yè)練習課后記（空白不夠可添加附頁）

教學內容（板書）教學步驟、方法及學生活動教學管理：點名記錄考勤，上交手機課程介紹1.推薦教材：律德財.《工業(yè)網(wǎng)絡技術與應用》.大連理工大學出版社.2022。李穎.《工業(yè)控制系統(tǒng)與工業(yè)網(wǎng)絡實驗指導書》.天津中德應用技術大學智能制造學院,2023,62.參考資料：[1]范其明.《工業(yè)網(wǎng)絡與現(xiàn)場總線》.西安電子科技大學出版社.2020；[2]張帆.《工業(yè)控制網(wǎng)絡技術》.機械工業(yè)出版社.2018；[3]王德吉.《西門子工業(yè)網(wǎng)絡通信技術詳解》.機械工業(yè)出版社.2012。3.考核及成績評定方式課程成績評定細則考核環(huán)節(jié)考核形式考核細則過程考核40%課堂表現(xiàn)5%為調動學生參與課程學習的積極性，詳細記錄學生出勤、課堂討論、提問、互動等情況，并根據(jù)學生對各章節(jié)知識點的理解與掌握情況評定成績。評分標準：按照0-100分評分。缺勤學時達到總學時三分之一，將取消考試資格平時作業(yè)5%為幫助學生了解自己對各章知識的掌握情況，每章均安排課后作業(yè)（或測驗），并根據(jù)學生完成情況評定成績。評分標準：每份作業(yè)（或測驗）按照0-100分評分，計算平均成績作為該課程的平時作業(yè)成績。作業(yè)（或測驗）未提交次數(shù)達到總次數(shù)三分之一，將取消考試資格。要求獨立完成作業(yè)（或測驗），雷同作業(yè)（或測驗作弊）按0分處理實踐項目30%5個實驗項目，每個實驗項目提交一份實驗報告，實驗報告中包含報告成績和操作成績；評分依據(jù)：[(實驗報告1+實驗報告2+實驗報告3+實驗報告4+實驗報告5)/5]×30%；評分標準：每份實驗報告以1-100分評判結課考核60%結課考試考核學生對各章知識的掌握情況以及應用所學知識對信息安全工作機制進行綜合分析的能力〖實訓室日常安全措施〗1、不要隨意更換鼠標和鍵盤，機器使用有問題請及時向老師反映。2、嚴禁在實訓室吃各種食物，請將水杯擰緊放好，注意不要將水潑灑在鍵盤上。3、未經允許不得隨意使用實訓室電源給手機充電或使用其他電子設備。4、發(fā)現(xiàn)有安全隱患的電子設備應及時報告老師，不要擅自動手。5、下課后請整理好桌面雜物、將機器正常關閉后再離開。6、每天課后安排2名學生整理實訓室，打掃衛(wèi)生、關閉電源、關好門窗。引導學生了解整個課程的教學設計；了解這個課程的組成要素和實施要求理論知識講解第1章工業(yè)網(wǎng)絡概述1.1現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)1.傳統(tǒng)串行通信和并行總線（1980s）：2.工業(yè)總線的出現(xiàn)（1990s）：3.以太網(wǎng)的引入（1990s-2000s）：4.工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展（2000s-至今）：5.統(tǒng)一標準的推動（近年）：1.2現(xiàn)場總線1.PROFIBUS總線2.CAN總線3.DeviceNet4.ControlNet5.CC-Link1.3工業(yè)以太網(wǎng)1.IDA2.Ethernet/IP3.PROFINET4.HSE1.4以太網(wǎng)基礎1.OSI開放系統(tǒng)互連模型2.局域網(wǎng)3.以太網(wǎng)1.4.1物理層1.基于同軸電纜的以太網(wǎng)2.基于雙絞線的以太網(wǎng)3.基于光纖的以太網(wǎng)1.4.2數(shù)據(jù)鏈路層1.以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀2.CSMA/CD1.5TCP/IP協(xié)議1.網(wǎng)絡控制協(xié)議2.TCP協(xié)議3.UDP協(xié)議理論部分以教師講授為主要形式學生可以提問，由教師進行進一步的解釋和說明實訓講解以太網(wǎng)電纜是從一個網(wǎng)絡設備連接到另外一個網(wǎng)絡設備傳遞信息的介質，是以太網(wǎng)網(wǎng)絡的基本構件。本小節(jié)以西門子四芯“快速連接”工業(yè)以太網(wǎng)線纜為例，制作網(wǎng)線接口。1.實訓目的：（1）掌握以太網(wǎng)基本原理；（2）掌握西門子四芯“快速連接”工業(yè)以太網(wǎng)線纜制作方法；（3）掌握工業(yè)以太網(wǎng)線測試方法；2.實訓準備（1）復習本章內容；（2）熟悉西門子四芯“快速連接”工業(yè)以太網(wǎng)線纜；（3）熟悉網(wǎng)絡測線儀的使用；3.實訓設備本章實訓所需要的設備一共有：西門子四芯“快速連接”工業(yè)以太網(wǎng)線纜1根，以太網(wǎng)接口1對，工業(yè)網(wǎng)絡做線工具1套，網(wǎng)絡測線儀。具體實驗步驟如下：步驟1截取一根100mm長的工業(yè)以太網(wǎng)線。步驟2線的兩端剝去25mm長外皮，金屬屏蔽網(wǎng)保留5mm長步驟3打開金屬接頭，按照頭內線顏色標識把對應線插入到底。步驟4合攏金屬接頭，用螺絲刀插入金屬圓環(huán)的孔內，順時針時針旋轉90度完成固定。步驟5將制作完成的ProfiNet線接到線測試儀上進行測試，1、2、3、6燈亮為正常。教師邊講解邊進行實物展示學生可以提問，由教師進行進一步的解釋和說明。學生實踐根據(jù)實驗指導書完成實訓學生進行分組實驗。五、實驗室整理點名實驗室衛(wèi)生第2次課程教學方案備課時間備課教師教學時間教學地點周次課時數(shù)4教學內容（章、節(jié)）模塊/單元第2章工業(yè)網(wǎng)絡設備基礎 2.1工業(yè)網(wǎng)絡設備 2.1.1可編程邏輯控制器 2.1.2工業(yè)交換機2.1.3工業(yè)路由器 2.1.4工業(yè)防火墻 教學目標和要求1、了解各種工業(yè)網(wǎng)絡設備及終端設備2、理解可編程控制器、HMI人機界面、工業(yè)交換機、工業(yè)路由器、工業(yè)防火墻基本功能培養(yǎng)學生具備需求分析的能力培養(yǎng)學生耐心、細致和認真的工作精神教學重點理解可編程控制器、HMI人機界面、工業(yè)交換機、工業(yè)路由器、工業(yè)防火墻基本功能教學難點掌握可編程控制器、HMI人機界面地址配置方法教學方法教學方法：1.啟發(fā)式教學2.情境教學法教學手段：1.講解2.教師演示3.學生實踐使用媒體資源eq\o\ac(□,√)紙質材料eq\o\ac(□,√)多媒體課件□網(wǎng)絡資源□其他資源：使用教具、設備、設施等多媒體計算機、投影機西門子四芯“快速連接”工業(yè)以太網(wǎng)線纜1根，以太網(wǎng)接口1對，工業(yè)網(wǎng)絡做線工具1套，網(wǎng)絡測線儀。作業(yè)練習課后記（空白不夠可添加附頁）

教學內容（板書）教學步驟、方法及學生活動教學管理：點名記錄考勤，上交手機一、實驗室安全〖實訓室日常安全措施〗1、不要隨意更換鼠標和鍵盤，機器使用有問題請及時向老師反映。2、嚴禁在實訓室吃各種食物，請將水杯擰緊放好，注意不要將水潑灑在鍵盤上。3、未經允許不得隨意使用實訓室電源給手機充電或使用其他電子設備。4、發(fā)現(xiàn)有安全隱患的電子設備應及時報告老師，不要擅自動手。5、下課后請整理好桌面雜物、將機器正常關閉后再離開。6、每天課后安排2名學生整理實訓室，打掃衛(wèi)生、關閉電源、關好門窗。引導學生了解整個課程的教學設計；了解這個課程的組成要素和實施要求二、理論講解第2章工業(yè)網(wǎng)絡設備基礎2.1工業(yè)網(wǎng)絡設備2.1.1可編程邏輯控制器可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicalController）簡稱PLC，是一種以微處理器為基礎，綜合了現(xiàn)代計算機技術、自動控制技術和通信技術發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置，也是當今工業(yè)以太網(wǎng)中最常用的設備。1.SIMATICS7-1200PLC簡介2.SIMATICHMI面板簡介2.1.2工業(yè)交換機1.第2層工業(yè)交換機2.第3層工業(yè)交換機3.并行冗余交換機2.1.3工業(yè)路由器1.工業(yè)路由器概述工業(yè)路由器是一種用于連接兩個或兩個以上網(wǎng)絡的耐用器件，可將信號僅傳送到所需端口。網(wǎng)關可對標準以太網(wǎng)與工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議、無線與有線接口、以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線通信協(xié)議進行轉換。這種工廠自動化設備結構堅固，適用于無風扇冷卻的惡劣工業(yè)環(huán)境，是專門用于工業(yè)領域的數(shù)據(jù)傳輸設備。2.西門子SCALANCEM系列工業(yè)路由器1）有線連接到遠程網(wǎng)絡2）無線連接到遠程網(wǎng)絡2.1.4工業(yè)防火墻1.工業(yè)防火墻概述2.西門子SCALANCES系列工業(yè)防火墻簡介3.西門子SCALANCES-615工業(yè)防火墻理論部分以教師講授為主要形式學生可以提問，由教師進行進一步的解釋和說明三、實訓講解西門子SIMATICS7-1200PLC與HMI的基本操作本小節(jié)將介紹在博途環(huán)境下完成S7-1200PLC和HMI設備組態(tài)、完成S7-1200PLC和HMI的IP地址配置及復位操作的方法和實施步驟。按照如圖2-20所示的實驗拓撲完成設備連接。1.PLC硬件組態(tài)及IP地址配置步驟1配置上位機IP地址為00，如圖2-21所示。步驟2啟動博途軟件，選擇創(chuàng)建新項目，如圖2-22所示輸入項目名稱、選擇文件存儲路徑，然后單擊創(chuàng)建。步驟3進入組態(tài)設備，點擊添加新設備，如圖2-23所示選擇控制器--SIMATICS7-1200--CPU1215CDC/DC/DC--版本V4.4，點擊確定。步驟4進入設備視圖，雙擊PLC的網(wǎng)絡接口，在屬性界面中為PLC配置IP地址和子網(wǎng)掩碼，結果如圖2-24所示。必要時可選擇“使用路由器”并設置網(wǎng)關地址。。步驟5在項目樹中選擇PLC_1，然后點擊下載到設備，將當前配置下載到相應的PLC中，如圖2-25所示。步驟6在下載界面設置PG/PC接口的類型PN/IE、選擇電腦的網(wǎng)卡為Ethernet、接口/子網(wǎng)為默認參數(shù)，點擊開始搜索。步驟7系統(tǒng)會自動搜索到網(wǎng)絡中所有的PLC，選擇一臺設備，點擊閃爍LED，可以確認選擇的是哪一臺PLC，選中正確的PLC后，點擊下載按鈕，如圖2-26所示。步驟8系統(tǒng)會自動執(zhí)行下載前檢查，若有還需要設置的選項，就需要按界面提示進行設置后點擊裝載按鈕，這樣才能真正執(zhí)行下載操作，如圖2-27所示。步驟9系統(tǒng)顯示下載到設備已順利完成，說明下載成功。在“動作”列要確保選擇為“啟動模塊”，這樣點擊完成按鈕，系統(tǒng)就會重新啟動PLC從而使配置生效，如圖2-28所示。2.HMI硬件組態(tài)及IP地址配置步驟1在項目樹中雙擊添加新設備，如圖2-29所示，選擇HMI--SIMATICBasicPanel--7’’Display--KTP700Basic--版本，點擊確定。步驟2進入HMI設備向導界面，如圖2-30所示。點擊完成可直接退出該界面。步驟3在項目樹中雙擊“設備和網(wǎng)絡”進入網(wǎng)絡視圖，如圖2-31所示，用鼠標直接在PLC和HMI的網(wǎng)絡接口間拖動來建立連接。步驟4雙擊HMI的網(wǎng)絡接口顯示屬性界面，如圖2-32所示，選擇常規(guī)--以太網(wǎng)地址，為HMI配置IP地址和子網(wǎng)掩碼，必要時可選擇“使用路由器”并設置網(wǎng)關地址。步驟5在項目樹中選擇HMI_1，然后點擊下載到設備，將當前配置下載到相應的HMI中，如圖2-33所示。步驟6在下載界面設置PG/PC接口的類型PN/IE、選擇電腦的網(wǎng)卡為Ethernet、接口/子網(wǎng)為默認參數(shù)，點擊開始搜索。步驟7系統(tǒng)會自動搜索到網(wǎng)絡中的HMI設備，選擇該設備，點擊閃爍LED，可以確認選擇的是哪一臺設備，選中正確的HMI后，點擊下載按鈕，如圖2-34所示。步驟8系統(tǒng)會自動執(zhí)行下載前檢查，若有還需要設置的選項，就需要按界面提示進行設置，如圖2-35所示必須勾選動作列中的“全部覆蓋”和“調整”復選框，之后才能點擊裝載按鈕，這樣才能真正執(zhí)行下載操作。步驟9裝載成功后，HMI會顯示出默認的根界面信息，如圖2-36所示。3.PLC和HMI的復位操作步驟1在左側項目樹中單擊展開“在線訪問”，找到計算機的有線網(wǎng)卡，雙擊下面的更新可訪問設備，如圖2-37所示。步驟2在可訪問設備列表中找到PLC，雙擊下面的在線和診斷，如圖2-38所示，將會在右側窗口中顯示出診斷和功能菜單。步驟3在“在線訪問”->“功能”->“固件更新”路徑下，選中“復位為出廠設置”，點擊“重置”按鈕，可將PLC恢復為出廠狀態(tài)。界面中會顯示當前PLC的IP地址和設備名稱，執(zhí)行復位操作時可以選擇保留或刪除IP地址，如圖2-39所示。步驟4在可訪問設備列表中找到HMI，雙擊下面的在線和診斷，將會在右側窗口中顯示出診斷和功能菜單。在“在線訪問”->“功能”路徑下，選中“復位為出廠設置”，點擊“重置”按鈕，可將HMI恢復為出廠狀態(tài)。如圖2-40所示。教師邊講解邊進行實物展示學生可以提問，由教師進行進一步的解釋和說明。學生實踐根據(jù)實驗指導書完成實訓學生進行分組實驗。五、實驗室整理點名實驗室衛(wèi)生第3次課程教學方案備課時間備課教師教學時間教學地點周次課時數(shù)4教學內容（章、節(jié)）模塊/單元第2章工業(yè)網(wǎng)絡設備基礎 2.2網(wǎng)絡地址基礎 2.2.1MAC地址2.2.2IP地址2.2.3子網(wǎng)掩碼2.2.4子網(wǎng)劃分教學目標和要求1、理解網(wǎng)絡地址原理及配置方法2、掌握MAC地址基本格式3、掌握工業(yè)網(wǎng)絡IP地址基本概念4、掌握子網(wǎng)掩碼基本概念及子網(wǎng)劃分方法5、掌握西門子交換機和防火墻IP地址配置方法培養(yǎng)學生具備需求分析的能力培養(yǎng)學生耐心、細致和認真的工作精神教學重點子網(wǎng)掩碼基本概念及子網(wǎng)劃分方法西門子交換機和防火墻IP地址配置方法教學難點子網(wǎng)掩碼基本概念及子網(wǎng)劃分方法教學方法教學方法：1.啟發(fā)式教學2.情境教學法教學手段：1.講解2.教師演示3.學生實踐使用媒體資源eq\o\ac(□,√)紙質材料eq\o\ac(□,√)多媒體課件□網(wǎng)絡資源□其他資源：使用教具、設備、設施等多媒體計算機、投影機西門子四芯“快速連接”工業(yè)以太網(wǎng)線纜1根，以太網(wǎng)接口1對，工業(yè)網(wǎng)絡做線工具1套，網(wǎng)絡測線儀。作業(yè)練習完成實驗報告1課后記（空白不夠可添加附頁）

教學內容（板書）教學步驟、方法及學生活動教學管理：點名記錄考勤，上交手機一、實驗室安全〖實訓室日常安全措施〗1、不要隨意更換鼠標和鍵盤，機器使用有問題請及時向老師反映。2、嚴禁在實訓室吃各種食物，請將水杯擰緊放好，注意不要將水潑灑在鍵盤上。3、未經允許不得隨意使用實訓室電源給手機充電或使用其他電子設備。4、發(fā)現(xiàn)有安全隱患的電子設備應及時報告老師，不要擅自動手。5、下課后請整理好桌面雜物、將機器正常關閉后再離開。6、每天課后安排2名學生整理實訓室，打掃衛(wèi)生、關閉電源、關好門窗。引導學生了解整個課程的教學設計；了解這個課程的組成要素和實施要求二、理論講解2.2網(wǎng)絡地址基礎2.2.1MAC地址1.MAC地址的組成2.工業(yè)網(wǎng)絡設備MAC地址3.交換機MAC地址表1）交換機建立和維護MAC地址表2）交換機根據(jù)MAC地址表轉發(fā)數(shù)據(jù)幀2.2.2IP地址1.IP地址的表示方法2.IP地址的結構與分類2.2.3子網(wǎng)掩碼1.子網(wǎng)掩碼的表示方法2.利用子網(wǎng)掩碼計算網(wǎng)絡地址3.無分類編址CIDR2.2.4子網(wǎng)劃分理論部分以教師講授為主要形式學生可以提問，由教師進行進一步的解釋和說明三、實驗講解西門子SCALANCE工業(yè)交換機和工業(yè)防火墻的基本操作本小節(jié)將介紹使用PRONETA軟件完成對二層工業(yè)交換機SCALANCEXB-208、三層工業(yè)交換機SCALANCEXM-408及工業(yè)防火墻SCALANCES-615等設備進行IP地址配置及復位操作的方法和實施步驟。按照如圖2-41所示的實驗拓撲完成設備連接。1.第2層工業(yè)交換機SCALANCEXB-208的基本配置步驟1雙擊圖標啟動PRONETA軟件，進入其初始工作界面，如圖2-42所示。步驟2選擇設置--網(wǎng)絡適配器，可在界面中單擊選中所使用的網(wǎng)卡--以太網(wǎng)，如圖2-43所示。步驟3點擊網(wǎng)絡分析，系統(tǒng)會自動搜索并顯示出在線拓撲和組態(tài)設備信息，如圖2-44所示。步驟4對XB-208執(zhí)行復位操作，在圖形視圖下右擊SCALANCEXB-200交換機圖標，選擇“復位網(wǎng)絡參數(shù)”，將對交換機執(zhí)行復位操作并恢復到出廠配置，如圖2-45所示。復位完成后會自動重啟交換機。步驟5為XB-208配置IP地址，在圖形視圖下右擊SCALANCEXB-200交換機圖標，選擇“設置網(wǎng)絡參數(shù)”，在IP組態(tài)下手工輸入IP地址和子網(wǎng)掩碼，必要時可設置網(wǎng)關地址。結果如圖2-46所示。步驟6通過瀏覽器訪問XB-208交換機配置界面，在圖形視圖下右擊SCALANCEXB-200交換機圖標，選擇“打開Web瀏覽器”，進入系統(tǒng)登錄界面。輸入用戶名和密碼（初始都是admin）。如圖2-47所示。步驟7按界面提示設置新密碼為ZD@123456，點擊SetValues按鈕使設置生效，如圖2-48所示。步驟8登錄成功后進入第2層交換機SCALANCEXB-208管理及配置界面，如圖2-49所示。2.第3層工業(yè)交換機SCALANCEXM-408的基本配置步驟1為XM-408執(zhí)行復位操作，右擊SCALANCEX-400交換機圖標，選擇“復位網(wǎng)絡參數(shù)”，對該交換機執(zhí)行復位操作并恢復到出廠配置，復位完成后會自動重啟交換機。步驟2為XM-408配置IP地址，右擊SCALANCEX-400交換機圖標，選擇“設置網(wǎng)絡參數(shù)”，為交換機設置IP地址為，子網(wǎng)掩碼為。步驟3通過瀏覽器訪問XM-408交換機配置界面，右擊SCALANCEX-400交換機圖標，選擇“打開Web瀏覽器”，進入系統(tǒng)登錄界面。輸入用戶名和密碼（初始都是admin），首次登錄時同樣需要設置新密碼。步驟4登錄成功后進入第3層交換機SCALANCEXM-408管理及配置界面，如圖2-50所示。3.工業(yè)防火墻SCALANCES-615的基本配置步驟1為S-615執(zhí)行復位操作：S-615工業(yè)防火墻的復位需要直接操作物理設備來實現(xiàn)。找到設備前面板上的RESET按鈕，長按10秒鐘后松開，將對S-615執(zhí)行復位操作并恢復到出廠配置。復位完成后會自動重啟防火墻。步驟2為S-615配置IP地址，右擊SCALANCES-600防火墻圖標，選擇“設置網(wǎng)絡參數(shù)”，為防火墻設置IP地址為，子網(wǎng)掩碼為。交換機和防火墻完成IP配置后的在線設備表如圖2-51所示，通過該界面可方便用戶查看每個設備的IP地址、子網(wǎng)掩碼等信息。步驟3通過瀏覽器訪問S-615防火墻配置界面，右擊SCALANCES-600交換機圖標，選擇“打開Web瀏覽器”，進入系統(tǒng)登錄界面。輸入用戶名和密碼（初始都是admin）,，首次登錄時同樣需要設置新密碼。步驟4登錄成功后進入S-615防火墻的管理及配置界面，如圖2-52所示。教師邊講解邊進行實物展示學生可以提問，由教師進行進一步的解釋和說明。學生實踐根據(jù)實驗指導書完成實訓學生進行分組實驗。五、實驗室整理點名實驗室衛(wèi)生第4次課程教學方案備課時間備課教師教學時間教學地點周次課時數(shù)4教學內容（章、節(jié)）模塊/單元第3章VLAN虛擬局域網(wǎng)技術 VLAN的基本概念單交換機VLAN配置教學目標和要求1、理解VLAN虛擬局域網(wǎng)原理2、掌握VLAN協(xié)議格式3、熟練掌握單交換機VLAN配置培養(yǎng)學生工業(yè)網(wǎng)絡整體設計的能力、實施能力、調試的能力及故障診斷分析的能力培養(yǎng)學生獨立思考、遇見問題不退縮的素質教學重點VLAN協(xié)議格式單交換機VLAN配置教學難點熟練掌握單交換機VLAN配置教學方法教學方法：1.啟發(fā)式教學2.情境教學法教學手段：1.講解2.教師演示3.學生實踐使用媒體資源eq\o\ac(□,√)紙質材料eq\o\ac(□,√)多媒體課件□網(wǎng)絡資源□其他資源：使用教具、設備、設施等多媒體計算機、投影機兩臺安裝有博途軟件的電腦、兩臺S7-1200PLC、一臺SCALANCE-XB-208工業(yè)交換機、一臺SCALANCE-XM-408工業(yè)交換機及網(wǎng)線若干。作業(yè)練習完成報告實驗2-1課后記（空白不夠可添加附頁）教學內容（板書）教學步驟、方法及學生活動教學管理：點名記錄考勤，上交手機一、實驗室安全〖實訓室日常安全措施〗1、不要隨意更換鼠標和鍵盤，機器使用有問題請及時向老師反映。2、嚴禁在實訓室吃各種食物，請將水杯擰緊放好，注意不要將水潑灑在鍵盤上。3、未經允許不得隨意使用實訓室電源給手機充電或使用其他電子設備。4、發(fā)現(xiàn)有安全隱患的電子設備應及時報告老師，不要擅自動手。5、下課后請整理好桌面雜物、將機器正常關閉后再離開。6、每天課后安排2名學生整理實訓室，打掃衛(wèi)生、關閉電源、關好門窗。引導學生了解整個課程的教學設計；了解這個課程的組成要素和實施要求二、理論講解第3章VLAN虛擬局域網(wǎng)技術3.1VLAN的基本概念1.VLAN產生的原因2.VLAN工作原理3.VLAN類型1）靜態(tài)VLAN2）動態(tài)VLAN4.VLAN協(xié)議格式理論部分以教師講授為主要形式學生可以提問，由教師進行進一步的解釋和說明三、實驗講解單交換機VLAN配置如網(wǎng)絡拓撲圖3-10所示，通過IP地址為00的上位機可以訪問IP地址為9的PLC，不可訪問另外一臺上位機2及另外一臺PLC2；通過IP地址為00的上位機可以訪問IP地址為99的PLC，不可訪問另外一臺上位機1及另外一臺PLC1；PLC與PLC之間不可相互訪問。具體實訓步驟如下：步驟1將交換機和PLC恢復出廠設置。步驟2將兩臺上位機的IP地址分別設為00和00，使用博圖軟件將兩臺PLC的IP地址分別設為9和99，交換機的IP地址設為0。步驟3用工業(yè)以太網(wǎng)線纜將IP地址為00的上位機連接至交換機的P1網(wǎng)口上，將IP地址為00的上位機連接至交換機的P5網(wǎng)口上，將IP地址為9的PLC連接至交換機的P4網(wǎng)口上，將IP地址為99的PLC連接至交換機的P8網(wǎng)口上。步驟4使用00上位機，連接到P5端口。打開一個WEB瀏覽器，輸入交換機地址0，點擊回車鍵，進入交換機的配置界面，如圖3-11所示。步驟5在圖3-12登陸界面中Name和Password后面的輸入框中，分別輸入默認的用戶名admin和默認的密碼admin，點擊Login。步驟6如圖3-13在彈出更改密碼提示的對話框中點擊OK。步驟7修改密碼，如圖3-14所示重新設置密碼后點擊SetValues。密碼設置規(guī)則為長度大于8位，至少包含大寫字母、數(shù)字和特殊符號三種字符。本書統(tǒng)一使用密碼為Zd@123456。步驟8在Layer2>RingRedundancy路徑下，取消RingRedundancy選項，點擊SetValues，如圖3-15所示。步驟9在Layer2>VLAN路徑下，選擇General標簽如圖3-16所示，在BaseBridgeMode參數(shù)中選擇802.1QVLANBridge。步驟10如圖3-17在彈出的對話框中選擇OK。步驟11如圖3-18在VLANID后輸入1，點擊SetValues。步驟12在VLANID后輸入10，點擊Create，如圖3-19。步驟13如圖3-20在VLANID后輸入20，點擊Create。步驟14按照圖3-21所示，設置交換機各端口屬性，設置完成后點擊SetValues。步驟15在PortBasedVLAN視圖下如圖3-22，將P0.1和P0.4的PortVID設為VLAN10，P0.5和P0.8的PortVID設為VLAN20，設置完成后點擊SetValues。步驟16通過“ping”測試，可以驗證實驗任務是否完成。教師邊講解邊進行實物展示學生可以提問，由教師進行進一步的解釋和說明。學生實踐根據(jù)實驗指導書完成實訓學生進行分組實驗。五、實驗室整理點名實驗室衛(wèi)生第5次課程教學方案備課時間備課教師教學時間教學地點周次課時數(shù)4教學內容（章、節(jié)）模塊/單元第3章VLAN虛擬局域網(wǎng)技術 私有VLAN西門子SCALANCE-XM-200交換機VLAN界面教學目標和要求熟練掌握跨交換機VLAN配置同一網(wǎng)段VLAN技術應用3、熟練掌握西門子私有VLAN技術培養(yǎng)學生工業(yè)網(wǎng)絡整體設計的能力、實施能力、調試的能力及故障診斷分析的能力培養(yǎng)學生培養(yǎng)團隊協(xié)作、團隊精神教學重點跨交換機VLAN配置同一網(wǎng)段VLAN技術應用私有VLAN技術教學難點同一網(wǎng)段VLAN技術應用私有VLAN技術教學方法教學方法：1.啟發(fā)式教學2.情境教學法教學手段：1.講解2.教師演示3.學生實踐使用媒體資源eq\o\ac(□,√)紙質材料eq\o\ac(□,√)多媒體課件□網(wǎng)絡資源□其他資源：使用教具、設備、設施等多媒體計算機、投影機兩臺安裝有博途軟件的電腦、兩臺S7-1200PLC、一臺SCALANCE-XB-208工業(yè)交換機、一臺SCALANCE-XM-408工業(yè)交換機及網(wǎng)線若干。作業(yè)練習完成實驗報告2全部內容課后記（空白不夠可添加附頁）教學內容（板書）教學步驟、方法及學生活動教學管理：點名記錄考勤，上交手機一、實驗室安全〖實訓室日常安全措施〗1、不要隨意更換鼠標和鍵盤，機器使用有問題請及時向老師反映。2、嚴禁在實訓室吃各種食物，請將水杯擰緊放好，注意不要將水潑灑在鍵盤上。3、未經允許不得隨意使用實訓室電源給手機充電或使用其他電子設備。4、發(fā)現(xiàn)有安全隱患的電子設備應及時報告老師，不要擅自動手。5、下課后請整理好桌面雜物、將機器正常關閉后再離開。6、每天課后安排2名學生整理實訓室，打掃衛(wèi)生、關閉電源、關好門窗。引導學生了解整個課程的教學設計；了解這個課程的組成要素和實施要求二、理論講解3.2私有VLAN1.私有VLAN的類型私有VLAN分為主私有VLAN（PrimaryPVLAN）和次私有VLAN（SecondaryPVLAN）（1）主私有VLAN是指被劃分的VLAN。（2）次私有VLAN只存在于主私有VLAN內。每個次私有VLAN都有一個特定的VLAN號，并且與主私有VLAN相連。次私有VLAN包括兩種類型：隔離次私有VLAN和團體次私有VLAN。（1）隔離次私有VLAN（IsolatedSecondaryPVLAN）：隔離次私有VLAN內的各設備之間不能通過第2層進行通信。（2）團體次私有VLAN（CommunitySecondaryPVLAN）：團體次私有VLAN內的各設備之間可直接通過第2層進行通信。隸屬不同團體私有VLAN的設備之間不能通過第2層進行通信。2.私有VLAN端口類型（1）帶標簽混合端口（2）不帶標簽主機端口（3）不帶標記的混合端口3.3西門子SCALANCE-XM-200交換機VLAN界面3.3.1General常規(guī)標簽3.3.2PortBasedVLAN標簽理論部分以教師講授為主要形式學生可以提問，由教師進行進一步的解釋和說明三、實驗講解1、跨交換機VLAN配置如圖3-23所示，VLAN10中，通過IP地址為00的上位機可以訪問IP地址為的PLC_1，VLAN20中，通過IP地址為00的上位機可以訪問IP地址為的PLC_2，VLAN10與VLAN20主機不能相互通信。2、同一網(wǎng)段VLAN技術應用如圖3-28所示，通過IP地址為00的上位機可以訪問IP地址為的PLC和IP地址為的PLC，PLC與PLC之間不可相互訪問。3、西門子私有VLAN技術通過上位機可以訪問PL1、PLC2、PLC3和PLC4，PLC1不可訪問其它PLC，PLC2不可訪問其它PLC，PLC3不可訪問PLC1和PLC2，PLC4不可訪問PLC1和PLC2，PLC3和PLC4可以互相訪問。拓撲結構如圖3-31所示。具體實訓步驟詳見實驗指導書教師邊講解邊進行實物展示學生可以提問，由教師進行進一步的解釋和說明。學生實踐根據(jù)實驗指導書完成實訓學生進行分組實驗。五、實驗室整理點名實驗室衛(wèi)生第6次課程教學方案備課時間備課教師教學時間教學地點周次課時數(shù)4教學內容（章、節(jié)）模塊/單元第4章網(wǎng)絡冗余技術 24.1STP生成樹與RSTP快速生成樹4.1.1生成樹協(xié)議中的基本概念4.1.2生成樹協(xié)議的工作過程4.1.3生成樹協(xié)議的端口狀態(tài)4.1.4快速生成樹協(xié)議教學目標和要求理解STP生成樹與RSTP快速生成樹基本原理掌握生成樹協(xié)議的工作過程了解生成樹協(xié)議的端口狀態(tài)了解快速生成樹協(xié)議熟練掌握生成樹配置方法培養(yǎng)學生具備需求分析的能力培養(yǎng)學生耐心、細致和認真的工作精神教學重點生成樹協(xié)議的工作過程掌握生成樹配置方法教學難點生成樹協(xié)議的工作過程教學方法教學方法：1.啟發(fā)式教學2.情境教學法教學手段：1.講解2.教師演示3.學生實踐使用媒體資源eq\o\ac(□,√)紙質材料eq\o\ac(□,√)多媒體課件□網(wǎng)絡資源□其他資源：使用教具、設備、設施等多媒體計算機、投影機兩臺安裝有博途軟件的電腦、兩臺S7-1200PLC、四臺SCALANCE-XB-208工業(yè)交換機、兩臺SCALANCE-XM-408工業(yè)交換機，兩臺SCALANCEX204RNA交換機及網(wǎng)線若干。。作業(yè)練習課后記（空白不夠可添加附頁）教學內容（板書）教學步驟、方法及學生活動教學管理：點名記錄考勤，上交手機一、實驗室安全〖實訓室日常安全措施〗1、不要隨意更換鼠標和鍵盤，機器使用有問題請及時向老師反映。2、嚴禁在實訓室吃各種食物，請將水杯擰緊放好，注意不要將水潑灑在鍵盤上。3、未經允許不得隨意使用實訓室電源給手機充電或使用其他電子設備。4、發(fā)現(xiàn)有安全隱患的電子設備應及時報告老師，不要擅自動手。5、下課后請整理好桌面雜物、將機器正常關閉后再離開。6、每天課后安排2名學生整理實訓室，打掃衛(wèi)生、關閉電源、關好門窗。引導學生了解整個課程的教學設計；了解這個課程的組成要素和實施要求二、理論講解第4章網(wǎng)絡冗余技術4.1STP生成樹與RSTP快速生成樹4.1.1生成樹協(xié)議中的基本概念1.橋接協(xié)議數(shù)據(jù)單元2.路徑成本3.網(wǎng)橋ID4.端口ID4.1.2生成樹協(xié)議的工作過程1.選舉一個根網(wǎng)橋2.選舉根端口3.選舉指定端口4.阻塞非根、非指定端口4.1.3生成樹協(xié)議的端口狀態(tài)在STP中,正常的端口具有四種狀態(tài):阻塞（Blocking）、監(jiān)聽（Listening）、學習（Learning）和轉發(fā)（Forwarding），端口的狀態(tài)就在這四種狀態(tài)里面變化。4.1.4快速生成樹協(xié)議在理想條件下，RSTP應當是網(wǎng)絡中使用的默認生成樹協(xié)議。由于STP與RSTP之間的兼容性,由STP到RSTP轉換是無縫的。理論部分以教師講授為主要形式學生可以提問，由教師進行進一步的解釋和說明三、實驗講解快速生成樹配置配置3臺交換機RSTP快速生成樹協(xié)議，將3臺交換機連接成圖4-15拓撲結構，其中SCALANCE-XM-408交換機為根交換機，優(yōu)先級為4096；兩臺SCALANCE-XM-208交換機優(yōu)先級均為32768，觀察哪個端口被阻塞。拔掉根交換機1和交換機2之間的網(wǎng)線，觀察網(wǎng)絡恢復情況。具體實訓步步驟1將3臺交換機和PLC恢復出廠設置。步驟2將上位機的IP地址設為00，使用博途軟件將PLC的IP地址配置為00，根交換機的IP地址設為0，交換機1的地址為，交換機2的地址為。步驟3按照圖4-16進行設備連接步驟5檢驗網(wǎng)絡配置是否正確。在上位機上用PNI軟件進行掃描，查看是否可以掃描到全部設備，如圖4-17所示核對設備配置是否正確。步驟6配置408根交換機，在上位機中打開瀏覽器輸入0，進入管理界面，輸入用戶名admin和初始密碼admin，進入賬戶密碼界面，將密碼修改為TJzd@123。步驟7進入408交換機管理界面選擇Layer2->SpanningTree->General，如圖4-18，在SpanningTree前面打勾，ProtocolCompatibility下拉列表中選擇RSTP，單擊SetValues按鈕。步驟8選擇CISTGeneral標簽，在BridgePriority中填寫優(yōu)先級為4096，單擊SetValues按鈕，如圖4-19。步驟9配置208交換機1和208交換機2，參考步驟6重新設置交換機密碼，如果啟用RSTP，應該先取消環(huán)狀冗余，在Layer2->RingRedundancy中選擇Ring標簽，取消RingRedundancy前面的對勾，如圖4-19所示，單擊SetValues按鈕。步驟10參考步驟7-8用同樣的方法配置交換機1和交換機2的生成樹協(xié)議，不同的是在BridgePriority中填寫優(yōu)先級為32768，如圖4-20所示。步驟11用網(wǎng)線連接交換機1和交換機2，在拓撲圖上記錄連接端口，如圖4-21所示步驟12打開交換機1的STPort標簽，觀察P0.1和P0.4處于轉發(fā)狀態(tài)，P0.7處于丟棄狀態(tài)如圖4-22。這是因為生成樹協(xié)議下，交換機1的P0.7的端口被阻塞，防止廣播風暴產生。上位機訪問PLC的數(shù)據(jù)流如圖所示。步驟13將交換機1上的P1端口網(wǎng)線拔掉，模擬根交換機和交換機1之間線路損壞的情況，觀察到交換機1的STPort標簽中，觀察P0.4和P0.7處于轉發(fā)狀態(tài)，P0.1處于丟棄狀態(tài)如圖4-24。這是因為生成樹協(xié)議下，原先鏈路損壞時，冗余鏈路能夠快速恢復。上位機訪問PLC數(shù)據(jù)流如圖4-25所示教師邊講解邊進行實物展示學生可以提問，由教師進行進一步的解釋和說明。學生實踐根據(jù)實驗指導書完成實訓學生進行分組實驗。五、實驗室整理點名實驗室衛(wèi)生第7次課程教學方案備課時間備課教師教學時間教學地點周次課時數(shù)4教學內容（章、節(jié)）模塊/單元第4章網(wǎng)絡冗余技術 24.2環(huán)網(wǎng)冗余 4.2.1.介質冗余協(xié)議（MediaRedundancyProtocol） 4.2.2.HRP高速冗余協(xié)議教學目標和要求第4章網(wǎng)絡冗余技術 理解HRP和MRP環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議基本原理熟練掌握HRP單環(huán)網(wǎng)絡配置熟練掌握MRP單環(huán)網(wǎng)絡配置培養(yǎng)學生具備需求分析的能力培養(yǎng)學生耐心、細致和認真的工作精神教學重點HRP和MRP環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議基本原理熟練掌握HRP單環(huán)網(wǎng)絡配置熟練掌握MRP單環(huán)網(wǎng)絡配置教學難點掌握HRP和MRP單環(huán)網(wǎng)絡配置教學方法教學方法：1.啟發(fā)式教學2.情境教學法教學手段：1.講解2.教師演示3.學生實踐使用媒體資源eq\o\ac(□,√)紙質材料eq\o\ac(□,√)多媒體課件□網(wǎng)絡資源□其他資源：使用教具、設備、設施等多媒體計算機、投影機兩臺安裝有博途軟件的電腦、兩臺S7-1200PLC、四臺SCALANCE-XB-208工業(yè)交換機、兩臺SCALANCE-XM-408工業(yè)交換機，兩臺SCALANCEX204RNA交換機及網(wǎng)線若干。。作業(yè)練習課后記（空白不夠可添加附頁）教學內容（板書）教學步驟、方法及學生活動教學管理：點名記錄考勤，上交手機一、實驗室安全〖實訓室日常安全措施〗1、不要隨意更換鼠標和鍵盤，機器使用有問題請及時向老師反映。2、嚴禁在實訓室吃各種食物，請將水杯擰緊放好，注意不要將水潑灑在鍵盤上。3、未經允許不得隨意使用實訓室電源給手機充電或使用其他電子設備。4、發(fā)現(xiàn)有安全隱患的電子設備應及時報告老師，不要擅自動手。5、下課后請整理好桌面雜物、將機器正常關閉后再離開。6、每天課后安排2名學生整理實訓室，打掃衛(wèi)生、關閉電源、關好門窗。引導學生了解整個課程的教學設計；了解這個課程的組成要素和實施要求二、理論講解4.2環(huán)網(wǎng)冗余4.2.1.介質冗余協(xié)議（MediaRedundancyProtocol）1.MRP概述MRP一種基于環(huán)形拓撲結構的快速恢復協(xié)議，圖4-5所示為兩個MRP環(huán)互聯(lián)的拓撲結構。2.MRP協(xié)議的端口狀態(tài)MRM和MRC應該有兩個環(huán)形端口，環(huán)形端口應禁用STP、RSTP或MSTP。環(huán)形端口通常為以下端口狀態(tài)：不可用（DISABLED）：全部數(shù)據(jù)幀被丟棄。阻塞（BLOCKED）；除了MRP用于管理的數(shù)據(jù)幀和高層應用不轉發(fā)的數(shù)據(jù)幀，其余數(shù)據(jù)幀都被丟棄。轉發(fā)（FORWARDING）：所有數(shù)據(jù)幀均轉發(fā)。3.媒體冗余管理器MRM的控制方式4.媒體冗余客戶端MRC的控制方式5.冗余域4.2.2.HRP高速冗余協(xié)議1.HRP高速冗余協(xié)議和MRP協(xié)議類似HRP也是一種基于環(huán)形拓撲結構的快速恢復協(xié)議。圖4-8是一個單環(huán)HRP網(wǎng)絡，在一個HRP環(huán)網(wǎng)中只能由一個冗余管理器RM，冗余客戶端可以多個；環(huán)網(wǎng)阻塞端口和環(huán)網(wǎng)接收端口是最開始隨機分配的。2.Standby備用冗余協(xié)議理論部分以教師講授為主要形式學生可以提問，由教師進行進一步的解釋和說明三、實踐講解1、HRP單環(huán)網(wǎng)配置搭建圖4-26中網(wǎng)絡，配置HRP協(xié)議，正常工作狀態(tài)下，上位機可以通過路徑“上位機->XM408->XB208_1->S7-1200”監(jiān)控S7-1200的狀態(tài)，當拔掉XM408的P1.2端口上的網(wǎng)線，破壞上面的通信路徑后，網(wǎng)絡通信可以快速的進行重構，從而通過“上位機->XM408->XB208_2->XB208_1->S7-1200”這一路徑繼續(xù)監(jiān)控S7-1200的狀態(tài)。2、MRP單環(huán)網(wǎng)配置配置3臺交換機MRP協(xié)議，將3臺交換機連接成圖4-35拓撲結構，當人為拔掉XM408的P1.2端口上的網(wǎng)線，破壞通信路徑后，觀察網(wǎng)絡通信如何快速的進行重構。具體實驗步驟詳見實驗指導書教師邊講解邊進行實物展示學生可以提問，由教師進行進一步的解釋和說明。學生實踐根據(jù)實驗指導書完成實訓學生進行分組實驗。五、實驗室整理點名實驗室衛(wèi)生第8次課程教學方案備課時間備課教師教學時間教學地點周次課時數(shù)4教學內容（章、節(jié)）模塊/單元第4章網(wǎng)絡冗余技術 2備用環(huán)網(wǎng)間冗余協(xié)議4.3RSTP+協(xié)議教學目標和要求理解備用環(huán)網(wǎng)間冗余協(xié)議基本原理；理解RSTP+協(xié)議基本原理培養(yǎng)學生具備需求分析的能力培養(yǎng)學生耐心、細致和認真的工作精神教學重點備用環(huán)網(wǎng)間冗余協(xié)議基本原理熟練掌握雙環(huán)網(wǎng)間備用配置教學難點熟練掌握雙環(huán)網(wǎng)間備用配置教學方法教學方法：1.啟發(fā)式教學2.情境教學法教學手段：1.講解2.教師演示3.學生實踐使用媒體資源eq\o\ac(□,√)紙質材料eq\o\ac(□,√)多媒體課件□網(wǎng)絡資源□其他資源：使用教具、設備、設施等多媒體計算機、投影機兩臺安裝有博途軟件的電腦、兩臺S7-1200PLC、四臺SCALANCE-XB-208工業(yè)交換機、兩臺SCALANCE-XM-408工業(yè)交換機，兩臺SCALANCEX204RNA交換機及網(wǎng)線若干。。作業(yè)練習完成實驗報告3-4課后記（空白不夠可添加附頁）教學內容（板書）教學步驟、方法及學生活動教學管理：點名記錄考勤，上交手機一、實驗室安全〖實訓室日常安全措施〗1、不要隨意更換鼠標和鍵盤，機器使用有問題請及時向老師反映。2、嚴禁在實訓室吃各種食物，請將水杯擰緊放好，注意不要將水潑灑在鍵盤上。3、未經允許不得隨意使用實訓室電源給手機充電或使用其他電子設備。4、發(fā)現(xiàn)有安全隱患的電子設備應及時報告老師，不要擅自動手。5、下課后請整理好桌面雜物、將機器正常關閉后再離開。6、每天課后安排2名學生整理實訓室，打掃衛(wèi)生、關閉電源、關好門窗。引導學生了解整個課程的教學設計；了解這個課程的組成要素和實施要求二、理論講解2.Standby備用冗余協(xié)議Standby協(xié)議是HRP的擴展，支持在環(huán)網(wǎng)之間或開放網(wǎng)段（線性總線）之間采用冗余連接。在冗余鏈路中，環(huán)網(wǎng)通過以太網(wǎng)連接相連在一起。實現(xiàn)的方法是在一個環(huán)網(wǎng)中配置一個主、從設備對，主、從設備能彼此監(jiān)視對方，并且能在發(fā)生故障時將數(shù)據(jù)通信從常用的主以太網(wǎng)連接重定向到替代（從）以太網(wǎng)連接，圖4-10中展示了兩個環(huán)網(wǎng)之間的備用冗余。圖4-10兩個HSP環(huán)網(wǎng)之間的備用冗余正常狀態(tài)下，環(huán)網(wǎng)中交換機第一次啟動時，當備用主交換機發(fā)送一個信號到環(huán)網(wǎng)中，并且該信號被備用從交換機接收到時，說明備用主交換機已經準備就緒。當備用從交換機發(fā)送一個信號到環(huán)網(wǎng)中，該信號被備用主交換機接收到時，說明備用從交換機已經準備就緒。這樣備用主交換機和備用從交換機都成功完成了啟動，環(huán)網(wǎng)便可以開始采用備用冗余協(xié)議（standby）進行通訊，也就是說在環(huán)網(wǎng)開始通訊之前會進行一個關鍵幀的檢測，檢測備用主交換機和備用從交換機是不是已經準備就緒，是否可以開始進行通訊了。備用協(xié)議工作時，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，備用主交換機會不斷的向備用從交換機發(fā)送一個被動“狀態(tài)”的信號，如果備用從交換能夠接收到這個信號，說明此時的環(huán)是正常的，那么此時的路徑是由備用主交換機的主端口進行轉發(fā)。當主鏈路出現(xiàn)故障時，備用主交換機發(fā)送的被動狀態(tài)信號，無法被備用從交換機收到，備用從交換機長時間未收到主交換機發(fā)送的被動信號，那么此時從交換機備用端口變?yōu)檗D發(fā)狀態(tài)，進行鏈路的切換。4.3RSTP+協(xié)議RSTP+主要用于將MRP環(huán)網(wǎng)冗余與RSTP網(wǎng)絡的集成。對于只使用RSTP的網(wǎng)絡，如果想和更高效且更快速的MRP環(huán)網(wǎng)集成，就要使用RSTP+協(xié)議。MRP環(huán)網(wǎng)冗余模式不受RSTP+的影響，因為這兩種模式相互獨立地工作。除外，還可以使用RSTP+基于一個MRP環(huán)網(wǎng)連接兩個RSTP網(wǎng)絡。如果不使用RSTP+，則無法實現(xiàn)該連接，因為生成樹在環(huán)網(wǎng)端口上已禁用。原則上，RSTP網(wǎng)絡與MRP環(huán)網(wǎng)之間連接點處的所有設備都必須支持RSTP+方法。MRP環(huán)網(wǎng)中的所有其它設備都必須轉發(fā)BPDU（橋接協(xié)議數(shù)據(jù)單元）。RSTP網(wǎng)絡和MRP環(huán)網(wǎng)集成2.多個MRP環(huán)網(wǎng)集成理論部分以教師講授為主要形式學生可以提問，由教師進行進一步的解釋和說明三、實踐講解雙環(huán)網(wǎng)間備用冗余網(wǎng)絡結構如圖4-45所示。分別配置環(huán)網(wǎng)A和環(huán)網(wǎng)B的環(huán)形冗余；配置環(huán)間冗余，將環(huán)網(wǎng)A中的一臺SCALANCEXM408配置為StandbyMaster，另一臺XM408配置為StandbySlave；通過博途軟件配置S7-1200，包括需要監(jiān)控的變量；依據(jù)如圖所示網(wǎng)絡結構圖連接網(wǎng)絡結構；完成通訊測試：將StandbyMaster對應端口斷開，檢查StandbySlave冗余通信線路是否自動激活，并將S7-1200中的數(shù)據(jù)通過第一個環(huán)網(wǎng)，傳輸?shù)降诙€環(huán)網(wǎng)，最終傳輸?shù)缴衔粰C具體實驗步驟詳見實驗指導書教師邊講解邊進行實物展示學生可以提問，由教師進行進一步的解釋和說明。學生實踐根據(jù)實驗指導書完成實訓學生進行分組實驗。五、實驗室整理點名實驗室衛(wèi)生第9次課程教學方案備課時間備課教師教學時間教學地點周次課時數(shù)4教學內容（章、節(jié)）模塊/單元第4章網(wǎng)絡冗余技術 24.4PRP/HSR并行冗余協(xié)議和高可靠性無縫冗余協(xié)議教學目標和要求掌握PRP和HSR平行冗余協(xié)議基本原理培養(yǎng)學生具備需求分析的能力培養(yǎng)學生耐心、細致和認真的工作精神教學重點PRP和HSR平行冗余協(xié)議基本原理熟練掌握平行冗余配置教學難點熟練掌握平行冗余配置教學方法教學方法：1.啟發(fā)式教學2.情境教學法教學手段：1.講解2.教師演示3.學生實踐使用媒體資源eq\o\ac(□,√)紙質材料eq\o\ac(□,√)多媒體課件□網(wǎng)絡資源□其他資源：使用教具、設備、設施等多媒體計算機、投影機兩臺安裝有博途軟件的電腦、兩臺S7-1200PLC、四臺SCALANCE-XB-208工業(yè)交換機、兩臺SCALANCE-XM-408工業(yè)交換機，兩臺SCALANCEX204RNA交換機及網(wǎng)線若干。。作業(yè)練習課后記（空白不夠可添加附頁）教學內容（板書）教學步驟、方法及學生活動教學管理：點名記錄考勤，上交手機一、實驗室安全〖實訓室日常安全措施〗1、不要隨意更換鼠標和鍵盤，機器使用有問題請及時向老師反映。2、嚴禁在實訓室吃各種食物，請將水杯擰緊放好，注意不要將水潑灑在鍵盤上。3、未經允許不得隨意使用實訓室電源給手機充電或使用其他電子設備。4、發(fā)現(xiàn)有安全隱患的電子設備應及時報告老師，不要擅自動手。5、下課后請整理好桌面雜物、將機器正常關閉后再離開。6、每天課后安排2名學生整理實訓室，打掃衛(wèi)生、關閉電源、關好門窗。引導學生了解整個課程的教學設計；了解這個課程的組成要素和實施要求二、理論講解4.4PRP/HSR并行冗余協(xié)議和高可靠性無縫冗余協(xié)議HSR/PRP全稱分別為高可靠性無縫冗余（High-availabilitySeamlessRedundancy）與并行冗余協(xié)議（ParallelRedundancyProtocol）。最初，該標準主要目的是為了滿足IEC61850-5中所提到的變電站自動化應用中各通信組件或服務故障所要求的恢復時間問題，但協(xié)議設計時的通用性，使得這兩項協(xié)議能不僅僅適用于變電站的應用場景下，而是成為一項工業(yè)網(wǎng)絡中的通用解決方案。HSR/PRP協(xié)議位于IEC62439其中的第3部分，即IEC62439-3，2008年第一版的協(xié)議中只有PRP協(xié)議，HSR協(xié)議是在2010年的第二版中才添加進去的。在應用場景上，HSR協(xié)議可以實現(xiàn)單環(huán)網(wǎng)，PRP協(xié)議可以實現(xiàn)雙環(huán)網(wǎng)和雙星網(wǎng)。下面我們介紹PRP協(xié)議的工作原理。1.PRP協(xié)議基本概念PRP協(xié)議在數(shù)據(jù)轉發(fā)時，提供了兩條不同的鏈路進行鏈路冗余備份，如圖4-13所示。其中：SAN（SinglyAttachedNode）表示單端口設備，不實現(xiàn)PRP功能。DANP（DoublyAttachedNodeimplementingPRP）表示PRP的雙端口設備，可直接發(fā)送PRP流量。REDBOX（RedundancyBox）表示將SAN傳入的流量轉換成PRP流量發(fā)送出去的冗余盒。PRP冗余機制主要依靠兩個邏輯或物理獨立的子網(wǎng)（網(wǎng)絡A和網(wǎng)絡B）分別傳送相同的PRP數(shù)據(jù)幀來實現(xiàn)。圖4-13PRP協(xié)議網(wǎng)絡拓撲圖2.PRP協(xié)議工作原理發(fā)送方將原始數(shù)據(jù)幀A復制一份，并在兩份數(shù)據(jù)幀中添加了特定字段RCT，形成PRP數(shù)據(jù)幀，即數(shù)據(jù)幀B和數(shù)據(jù)幀C，分別從自身的兩個端口發(fā)送給網(wǎng)絡A和網(wǎng)絡B，最終都會到達同一個P接收方。接收方從兩個端口分別接收到這兩份帶有PRP信息的數(shù)據(jù)幀后，會經過一系列的數(shù)據(jù)幀處理算法，依據(jù)“先來后到”的原則，將后到達的PRP數(shù)據(jù)幀丟棄，僅保留一份先到達的PRP信息數(shù)據(jù)幀，再將特定字段RCT去掉后，還原成原始的數(shù)據(jù)幀A，傳遞給上層。3.PRP數(shù)據(jù)幀PRP協(xié)議在設備的內部實現(xiàn)只是在標準以太網(wǎng)設備的介質訪問控制MAC子層中增添了一個鏈路層冗余實體子層LRE（LinkRedundancyEntity），這個子層內部實現(xiàn)了PRP數(shù)據(jù)幀的產生和丟棄算法。協(xié)議在原始數(shù)據(jù)幀的基礎上，增加了一個RCT（RedundancyControlTrailer，冗余控制體）字段，并針對這個字段進行一系列的處理，基于802.3標準以太網(wǎng)的PRP幀格式如圖4-14所示.8字節(jié)6字節(jié)6字節(jié)2字節(jié)46-1500字節(jié)2字節(jié)12位4位2字節(jié)4字節(jié)報頭目標地址源地址L/T數(shù)據(jù)幀序列號載荷大小子網(wǎng)IDPRP數(shù)據(jù)幀后綴FCSRCT字段圖4-14PRP幀格式RCT字段由6個字節(jié)組成：幀序列號（SequenceNumber）:16位，LRE對同一原始信息幀復制而來的PRP幀賦予相同的序列號，并會隨PRP幀的發(fā)送而遞增序列號的值。載荷大?。↙SDUsize）：12位，標識數(shù)據(jù)字段和RCT字段的總字節(jié)大小。子網(wǎng)ID（LanId）：4位，僅有兩個值可選，0xa、0xb，代表A、B兩個子網(wǎng)PRP數(shù)據(jù)幀后綴（PRPSuffix）：16位，固定為0x88fb理論部分以教師講授為主要形式學生可以提問，由教師進行進一步的解釋和說明三、實踐講解4.5.5高可靠性無縫冗余配置配置SCALANCEX204RNA將其中一臺S71200配置成PROFINETIOController，另一臺S71200配置成IODevice實現(xiàn)零秒切換通訊測試。網(wǎng)絡拓撲如圖4-52所示具體實驗步驟詳見實驗指導書教師邊講解邊進行實物展示學生可以提問，由教師進行進一步的解釋和說明。四、學生實踐根據(jù)實驗指導書完成實訓學生進行分組實驗。五、實驗室整理點名實驗室衛(wèi)生第10次課程教學方案備課時間備課教師教學時間教學地點周次課時數(shù)4教學內容（章、節(jié)）模塊/單元第5章路由技術 5.1路由基礎 5.2靜態(tài)路由 教學目標和要求1、掌握路由、網(wǎng)關、路由表等基本概念；2、掌握靜態(tài)路由基本概念；4、熟練掌握子網(wǎng)配置及VLAN間路本地路由配置教學重點1、掌握路由、網(wǎng)關、路由表等基本概念；2、靜態(tài)路由基本概念；教學難點1、正確理解網(wǎng)關概念2、正確理解靜態(tài)路由概念教學方法教學方法：1.啟發(fā)式教學2.情境教學法教學手段：1.講解2.教師演示3.學生實踐使用媒體資源eq\o\ac(□,√)紙質材料eq\o\ac(□,√)多媒體課件□網(wǎng)絡資源□其他資源：使用教具、設備、設施等（1）1臺電腦：已安裝博途和PRONETA軟件（2）1臺SIMATICS7-1200PLC（3）1臺SIMATICKTP700HMI面板（4）2臺SCALANCEXB-208第2層工業(yè)交換機（5）2臺SCALANCEXM-408第3層工業(yè)交換機（6）網(wǎng)線若干作業(yè)練習課后記（空白不夠可添加附頁）教學內容（板書）教學步驟、方法及學生活動教學管理：點名記錄考勤，上交手機點評上周作業(yè)情況詢問個別同學作業(yè)情況第5章路由技術5.1路由基礎5.1.1路由功能概述1.路由器的主要功能確定發(fā)送數(shù)據(jù)包的最佳路徑將數(shù)據(jù)包轉發(fā)到目的地。2.網(wǎng)關與下一跳地址教師講解利用舉例講解網(wǎng)關與下一跳概念5.1.2路由表1.路由表的信息構成（1）直連路由。（2）遠程路由。2.度量5.1.3第三層交換技術教師講解5.2靜態(tài)路由5.2.1靜態(tài)路由概述靜態(tài)路由優(yōu)勢：（1）靜態(tài)路由不通過網(wǎng)絡通告，從而能夠提高安全性。（2）靜態(tài)路由比動態(tài)路由協(xié)議使用更少的帶寬，且不需要使用CPU周期計算和交換路由信息。（3）靜態(tài)路由用來發(fā)送數(shù)據(jù)的路徑已知。靜態(tài)路由缺點：（1）初始配置和維護耗費時間。（2）配置容易出錯，尤其對于大型網(wǎng)絡。（3）需要管理員維護變化的路由信息。（4）不能隨著網(wǎng)絡的增長而擴展；維護會越來越麻煩。（5）需要完全了解整個網(wǎng)絡的情況才能進行操作。5.2.2默認路由教師講解5.5本章實訓5.5.1VLAN間路由配置部署設備并連接構建網(wǎng)絡拓撲，然后需要在兩臺SCALANCEXB-208二層交換機上完成VLAN基礎配置，將PLC加入到VLAN10中、將HMI加入到VLAN20中，通過在三層交換機SCALANCEXM-408上配置路由功能，最終實現(xiàn)PLC和HMI兩個不同VLAN設備間的通信。教師講解實驗原理，關鍵配置實驗步驟，詳見實驗指導書學生動手完成實驗4-1教師記錄實驗成績5.5.2靜態(tài)路由配置利用工業(yè)以太網(wǎng)線纜，按照如圖5-23所示的網(wǎng)絡邏輯拓撲圖將2臺SCALANCEXM-408第3層交換機、1臺S7-1200PLC和上位機連接起來。第一個SCALANCEXM-408的P4端口與S7-1200PLC的以太網(wǎng)端口相連、P5端口與第二個SCALANCEXM-408的P1端口相連，第二個SCALANCEXM-408的P8端口與上位機相連。為每一臺設備配置所屬網(wǎng)絡的IP地址，通過在2臺SCALANCEXM-408上配置靜態(tài)路由實現(xiàn)PLC和上位機之間的通信。教師講解實驗原理，關鍵配置，學生動手完成實驗4-2教師記錄實驗成績實驗步驟，詳見實驗指導書學生動手完成實驗4-2教師記錄實驗成績實驗室整理第11次課程教學方案備課時間備課教師教學時間教學地點周次課時數(shù)4教學內容（章、節(jié)）模塊/單元第5章路由技術 5.3動態(tài)路由 5.4VRRP虛擬路由冗余教學目標和要求1、掌握動態(tài)路由原理；2、理解OSPF路由協(xié)議的工作過程；3、理解VRRP協(xié)議的工作過程；教學重點1、掌握路由、網(wǎng)關、路由表等基本概念；2、掌握動態(tài)路由基本概念3、理解VRRP協(xié)議基本概念教學難點1、掌握在SCALANCEXM-408上實施OSPF協(xié)議的配置方法2、掌握在SCALANCEXM-408上實施VRRP協(xié)議的配置方法。教學方法教學方法：1.啟發(fā)式教學2.情境教學法教學手段：1.講解2.教師演示3.學生實踐使用媒體資源eq\o\ac(□,√)紙質材料eq\o\ac(□,√)多媒體課件□網(wǎng)絡資源□其他資源：使用教具、設備、設施等（1）1臺電腦：已安裝博途和PRONETA軟件（2）1臺SIMATICS7-1200PLC（3）1臺SIMATICKTP700HMI面板（4）2臺SCALANCEXB-208第2層工業(yè)交換機（5）2臺SCALANCEXM-408第3層工業(yè)交換機（6）網(wǎng)線若干作業(yè)練習課后記（空白不夠可添加附頁）

教學內容（板書）教學步驟、方法及學生活動教學管理：點名記錄考勤，上交手機點評上周作業(yè)情況詢問個別同學作業(yè)情況5.3動態(tài)路由5.3.1動態(tài)路由概述1.動態(tài)路由的特點與靜態(tài)路由相比，動態(tài)路由具有如下特點：（1）無需管理員手工維護，減輕了管理員的工作負擔；（2）會占用一定網(wǎng)絡帶寬、CPU及內存資源；（3）在路由器上運行路由協(xié)議，使路由器可以自動根據(jù)網(wǎng)絡拓樸結構的變化調整路由條目；（4）適合網(wǎng)絡規(guī)模大、拓撲復雜的網(wǎng)絡。2.動態(tài)路由協(xié)議概述動態(tài)路由協(xié)議的用途包括：（1）發(fā)現(xiàn)遠程網(wǎng)絡，選擇通往目標網(wǎng)絡的最佳路徑；（2）維護最新路由信息，當前路徑無法使用時找出新的最佳路徑動態(tài)路由協(xié)議按照其應用范圍通常分為兩大類（1）內部網(wǎng)關協(xié)議（InteriorGatewayProtocol，IGP）（2）外部網(wǎng)關協(xié)議（ExternalGatewayProtocol，EGP）自治系統(tǒng)教師講解5.3.2RIP動態(tài)路由協(xié)議1.RIP協(xié)議的度量2.RIP路由更新過程當路由器在完成配置后的協(xié)議初始化階段，各自的路由表中只有直連鏈路的相關路由信息。經過一段時間，到達路由更新周期后，三臺路由器之間開始執(zhí)行第一次完整的路由表更新再經過一個路由更新周期，各路由器發(fā)起第二次路由更新，同樣的，將各自完整的路由表廣播發(fā)送給鄰居路由器利用圖分析協(xié)議的度量及RIP路由更新過程5.3.3OSPF動態(tài)路由協(xié)議1.OSPF協(xié)議術語（1）路由器ID（RouterID）（2）鄰居表（3）鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫（LSDB）（4）LSA和LSU（5）DR和BDR（6）區(qū)域2.OSPF協(xié)議工作過程（1）建立鄰接關系（2）數(shù)據(jù)庫同步（3）路由選擇（4）路由維護3.多區(qū)域OSPF多區(qū)域OSPF的主要優(yōu)點是：（1）路由表減小。一個區(qū)域內部的路由表條目減少，同時可以匯總區(qū)域之間的網(wǎng)絡地址。（2）鏈路狀態(tài)更新開銷減少。LSU更新信息只需在區(qū)域內部傳遞。（3）SPF重計算次數(shù)減少。只有本區(qū)域內發(fā)生拓撲變化時才會啟動SPF重計算最佳路由。教師講解概念，利用圖講解多區(qū)域OSPF5.4VRRP虛擬路由冗余5.4.1VRRP概述VRRP虛擬路由冗余協(xié)議（VirtualRouterRedundancyProtocol，簡稱VRRP）5.4.2VRRP中路由器的角色1.VRRP路由器和虛擬路由器2.主路由器和備份路由器5.4.3VRRP工作原理如果主路由器R1出現(xiàn)故障教師利用圖片講解工作原理5.5.3OSPF動態(tài)路由配置本實驗拓撲如圖5-34所示，網(wǎng)絡拓撲區(qū)域劃分為：Network1在Area1中；Network2在Area0中；Network3在Area2中。Network1中的上位機與交換機SCALANCEXM408（A）的P1端口連接；Network2分別與SCALANCEXM408(A)和SCALANCEXM408(B)的P8端口連接（此實驗通過交換機SCALANCEXB208構成Network2）；Network3中的S7-1200(B)與交換機SCALANCEXM408(B)的P1端口連接。在本實驗中SCALANCEXB208第2層交換機只用于設備互連，不需要附加任何配置。通過在2臺SCALANCEXM-408上配置多區(qū)域OSPF動態(tài)路由實現(xiàn)三個網(wǎng)絡中的PLC和上位機之間的通信。教師講解實驗原理，關鍵配置實驗步驟，詳見實驗指導書學生動手完成實驗4-3教師記錄實驗成績本實驗拓撲如圖5-51所示，使用兩臺SCALANCEXM408第3層交換機構建冗余拓撲，通過配置VRRP協(xié)議形成虛擬路由器，讓兩臺三層交換機分別承擔起主、備路由器的角色，保證兩端PC間的可靠數(shù)據(jù)通信。二層交換機XB208-A和XB208-B僅用于網(wǎng)絡連接，不需要做任何附加配置。教師講解實驗原理，關鍵配置，學生動手完成實驗4-2教師記錄實驗成績實驗步驟，詳見實驗指導書學生動手完成實驗4-4教師記錄實驗成績實驗室整理第12次課程教學方案備課時間備課教師教學時間教學地點周次課時數(shù)4教學內容（章、節(jié)）模塊/單元第6章NAT網(wǎng)絡地址轉換 6.1NAT原理 6.1.1專用私有地址 6.1.2網(wǎng)絡地址轉換 6.2利用西門子三層交換機實現(xiàn)NAT 6.2.1靜態(tài)地址轉換（NATStatic） 教學目標和要求掌握靜態(tài)地址轉換基本原理熟練掌握NAT靜態(tài)地址轉換配置培養(yǎng)學生具備需求分析的能力培養(yǎng)學生耐心、細致和認真的工作精神教學重點網(wǎng)絡地址轉換NAT靜態(tài)地址轉換配置教學難點NAT靜態(tài)地址轉換配置教學方法教學方法：1.啟發(fā)式教學2.情境教學法教學手段：1.講解2.教師演示3.學生實踐使用媒體資源eq\o\ac(□,√)紙質材料eq\o\ac(□,√)多媒體課件□網(wǎng)絡資源□其他資源：使用教具、設備、設施等多媒體計算機、投影機兩臺安裝有博途軟件的電腦、兩臺S7-1200PLC、四臺SCALANCE-XB-208工業(yè)交換機、兩臺SCALANCE-XM-408工業(yè)交換機，兩臺SCALANCEX204RNA交換機及網(wǎng)線若干。。作業(yè)練習課后記（空白不夠可添加附頁）教學內容（板書）教學步驟、方法及學生活動教學管理：點名記錄考勤，上交手機一、實驗室安全〖實訓室日常安全措施〗1、不要隨意更換鼠標和鍵盤，機器使用有問題請及時向老師反映。2、嚴禁在實訓室吃各種食物，請將水杯擰緊放好，注意不要將水潑灑在鍵盤上。3、未經允許不得隨意使用實訓室電源給手機充電或使用其他電子設備。4、發(fā)現(xiàn)有安全隱患的電子設備應及時報告老師，不要擅自動手。5、下課后請整理好桌面雜物、將機器正常關閉后再離開。6、每天課后安排2名學生整理實訓室，打掃衛(wèi)生、關閉電源、關好門窗。引導學生了解整個課程的教學設計；了解這個課程的組成要素和實施要求二、理論講解第6章NAT網(wǎng)絡地址轉換NAT（NetworkAddressTranslation，網(wǎng)絡地址轉換）是一種廣域網(wǎng)（WAN）的技術，用于將私有地址轉換為共有IP地址，被廣泛應用于各種類型Internet接入方式和各種類型的網(wǎng)絡中。NAT不僅能夠有效地隱藏并保護網(wǎng)絡內部的計算機，避免外部網(wǎng)絡攻擊，還能夠在IP地址分配不理想、不足的時候，有效、合理化地分配IP地址，從而能夠進行互聯(lián)網(wǎng)訪問。6.1NAT原理6.1.1專用私有地址類地址范圍A-55B-55C-55假設公司A和公司B都在使用網(wǎng)絡/8。在公司A中，一個內部用戶A想訪問公司B的一臺服務器C，此時就會出現(xiàn)問題：兩個網(wǎng)絡都在使用網(wǎng)絡/8，并都使用了相同的地址，這兩個網(wǎng)絡不能彼此通信，如圖6-1所示。有兩種方法可以解決這個問題：（1）將兩個網(wǎng)絡中的一個（或兩個）重新分配地址；（2）使用地址轉換。6.1.2網(wǎng)絡地址轉換網(wǎng)絡地址轉換（即NAT）是IETF（InternetEngineeringTaskForce，Internet工程任務組）提出的RFC1631標準，可以將數(shù)據(jù)包中的地址信息從一個地址轉換為另一個地址。1.需要使用NAT的情況以下情況可能需要使用NAT：（1）申請的公有IP地址數(shù)量不足以分配給所有的設備；（2）正在更換服務提供商，新服務提供商不再支持舊的公有地址空間；（3）需要連接兩個使用相同地址空間網(wǎng)絡；（4）正在使用給別人分配的公有IP地址；（5）想要實現(xiàn)負載平衡，用一個虛擬IP地址來代表多個設備；（6）想要對進出網(wǎng)絡的流量進行更好的控制，隱藏內部網(wǎng)絡結構，保護內部網(wǎng)絡。2.NAT的優(yōu)缺點1）NAT的優(yōu)點2）NAT的缺點6.2利用西門子三層交換機實現(xiàn)NAT三種地址：內部本地地址、內部全局地址和外部地址內部本地地址：分配給內部網(wǎng)絡中某個設備的實際IP地址，外部網(wǎng)絡無法訪問該地址。內部全局地址：可供外部網(wǎng)絡訪問內部設備的IP地址外部地址：分配給外部網(wǎng)絡中某個設備的實際IP地址。6.2.1靜態(tài)地址轉換（NATStatic）我們通過一個例子來展示靜態(tài)地址轉換的工作原理，在內部網(wǎng)絡中有3臺PLC控制器，連接到SCALANCEXM408交換機上，并通過交換機訪問外部網(wǎng)絡。因此，在交換機上配置了2個虛擬專用網(wǎng)VLAN10和VLAN20，VLAN10是內部私有網(wǎng)絡，VLAN20連接外部公共網(wǎng)絡。為了隱藏內部網(wǎng)絡結構，在VLAN20端口配置靜態(tài)地址轉換，NAT靜態(tài)映射表格如圖6-3所示。當工作站訪問PLC1時，工作站發(fā)出的數(shù)據(jù)包目的IP地址應為PLC1的內部全局地址，數(shù)據(jù)包經過交換機后，目的IP地址被轉換成內部本地地址。當響應數(shù)據(jù)包返回時，源地址為PLC1的內部本地地址，經過交換機后，源地址為PLC1的內部全局地址，如圖6-4所示。靜態(tài)地址轉換的優(yōu)點是映射關系固定，適用于需要對外提供服務的設備，如Web服務器、郵件服務器等?？梢詫崿F(xiàn)一對一的映射，確保外部網(wǎng)絡可以直接訪問特定設備。缺點也是顯而易見的，對于全局IP地址資源不足時，靜態(tài)NAT會浪費IP地址資源，因為每個設備需要一個獨立的映射IP地址。理論部分以教師講授為主要形式學生可以提問，由教師進行進一步的解釋和說明三、實踐講解NAT靜態(tài)地址轉換配置在圖6-9網(wǎng)絡中網(wǎng)段和網(wǎng)段屬于內網(wǎng)，網(wǎng)段屬于外網(wǎng)。內網(wǎng)中PLC1和PC2在訪問外網(wǎng)設備時需要提供地址保護，地址轉換如表6-2所示，使得PC3不知道PLC1和PC2的內部實際地址。表6-2靜態(tài)地址轉換表轉換接口內部本地地址內部全局地址VLAN10VLAN10具體實驗步驟詳見實驗指導書教師邊講解邊進行實物展示學生可以提問，由教師進行進一步的解釋和說明。四、學生實踐根據(jù)實驗指導書完成實訓學生進行分組實驗。五、實驗室整理點名實驗室衛(wèi)生第13次課程教學方案備課時間備課教師教學時間教學地點周次課時數(shù)4教學內容（章、節(jié)）模塊/單元第6章NAT網(wǎng)絡地址轉換 6.2.2動態(tài)地址轉換（Pool）6.2.3網(wǎng)絡地址端口轉換（NAPT）教學目標和要求掌握靜態(tài)地址轉換基本原理熟練掌握NAT靜態(tài)地址轉換配置培養(yǎng)學生具備需求分析的能力培養(yǎng)學生耐心、細致和認真的工作精神教學重點網(wǎng)絡地址轉換NAT靜態(tài)地址轉換配置教學難點NAT靜態(tài)地址轉換配置教學方法教學方法：1.啟發(fā)式教學2.情境教學法教學手段：1.講解2.教師演示3.學生實踐使用媒體資源eq\o\ac(□,√)紙質材料eq\o\ac(□,√)多媒體課件□網(wǎng)絡資源□其他資源：使用教具、設備、設施等多媒體計算機、投影機兩臺安裝有博途軟件的電腦、兩臺S7-1200PLC、四臺SCALANCE-XB-208工業(yè)交換機、兩臺SCALANCE-XM-408工業(yè)交換機，兩臺SCALANCEX204RNA交換機及網(wǎng)線若干。。作業(yè)練習課后記（空白不夠可添加附頁）教學內容（板書）教學步驟、方法及學生活動教學管理：點名記錄考勤，上交手機一、實驗室安全〖實訓室日常安全措施〗1、不要隨意更換鼠標和鍵盤，機器使用有問題請及時向老師反映。2、嚴禁在實訓室吃各種食物，請將水杯擰緊放好，注意不要將水潑灑在鍵盤上。3、未經允許不得隨意使用實訓室電源給手機充電或使用其他電子設備。4、發(fā)現(xiàn)有安全隱患的電子設備應及時報告老師，不要擅自動手。5、下課后請整理好桌面雜物、將機器正常關閉后再離開。6、每天課后安排2名學生整理實訓室，打掃衛(wèi)生、關閉電源、關好門窗。引導學生了解整個課程的教學設計；了解這個課程的組成要素和實施要求二、理論講解6.2.2動態(tài)地址轉換（Pool）動態(tài)地址轉換是一種網(wǎng)絡地址轉換技術，它允許多個內部網(wǎng)絡設備共享一組全局IP地址，從而在內部網(wǎng)絡和外部網(wǎng)絡之間建立映射關系。在動態(tài)地址轉換中，內部網(wǎng)絡的本地IP地址按需映射到一組可用的全局IP地址中的一個。這種映射是動態(tài)的，根據(jù)通信會話的需求動態(tài)創(chuàng)