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第1章 绪论1

1.1 现场总线的概念1

1.1.1 现场总线是低带宽的计算机局域网2

1.1.2 现场总线是一种数字通信协议4

1.1.3 现场总线是开放式、数字化、多点通信的底层控制网络6

1.2 现场总线的产生及发展6

1.2.1 现场总线的产生6

1.2.2 几种流行的现场总线10

1.2.3 现场总线的国际标准14

1.2.4 现场总线的发展趋势16

1.3 现场总线的特点18

1.4 工业控制网络体系21

1.5 本书的基本结构24

参考文献26

第2章 网络基础知识27

2.1 网络与数据通信技术基础27

2.1.1 数据通信系统概述27

2.1.2 数据通信的理论基础29

2.1.3 数据编码31

2.1.4 数据传输方式33

2.1.5 数据传输介质35

2.1.6 局域网拓扑结构38

2.1.7 媒体访问控制技术39

2.1.8 数据交换技术41

2.1.9 差错控制技术42

2.1.10 网络互连设备45

2.2 ISO/OSI参考模型48

2.2.1 物理层49

2.2.2 数据链路层50

2.2.3 网络层53

2.2.4 传输层55

2.2.5 会话层57

2.2.6 表示层57

2.2.7 应用层59

2.3 小结60

参考文献60

3.1 基金会现场总线(FF)62

3.1.1 基金会现场总线概述62

第3章 几种流行的现场总线62

3.1.2 基金会现场总线通信系统的构成67

3.1.3 基金会现场总线网络拓扑结构71

3.1.4 基金会现场总线通信模型74

3.1.5 基金会现场总线的功能块88

3.1.6 FB3050基金会现场总线通信控制器95

3.1.7 基金会现场总线的组态98

3.1.8 一致性与互操作性测试99

3.2 Profibus现场总线102

3.2.1 Profibus现场总线概述102

3.2.2 Profibus协议结构和通信模型103

3.2.3 Profibus主要特性106

3.2.4 Profibus-DP108

3.2.5 Profibus-FMS111

3.2.6 Profibus-PA112

3.2.7 Profibus协议ASIC芯片114

3.2.8 Profibus-DP从站通信接口的开发121

3.3 LonWorks138

3.3.1 LonWorks技术概述138

3.3.2 LonWorks通信模型141

3.3.3 LonTalk协议146

3.3.4 LON总线通信控制器及其接口——Neuron芯片154

3.3.5 Neuron C157

3.3.6 LNS和网络管理160

3.3.7 LON总线的组网162

3.3.8 LonWorks现场总线技术在铁路列车通信网络中的应用165

3.4.1 CAN总线概述171

3.4 CAN总线171

3.4.2 CAN通信协议174

3.4.3 CAN器件介绍185

3.4.4 CAN总线应用201

3.5 小结206

参考文献207

第4章 控制及信息协议(CIP)209

4.1 CIP网络概况209

4.2 CIP的特点214

4.2.1 报文214

4.2.2 面向连接215

4.2.3 生产者/消费者模型217

4.2.5 I/O数据触发方式219

4.2.4 通信模式219

4.3.1 对象有关的基本概念221

4.3 CIP221

4.3.2 CIP对象模型222

4.3.3 类库226

4.4 CIP设备描述231

4.5 CIP设备开发235

4.6 CIP网络组网237

4.6.1 网络规划和网络安装237

4.6.2 设备配置239

4.7 小结240

参考文献241

5.1 DeviceNet概述242

第5章 DeviceNet242

5.2 DeviceNet的网络模型246

5.3 DeviceNet的物理层和传输介质248

5.3.1 媒体访问单元249

5.3.2 传输介质254

5.3.3 物理层信号258

5.4 DeviceNet的数据链路层259

5.4.1 MAC帧259

5.4.2 总线仲裁机制262

5.4.3 错误诊断和故障界定机制263

5.5 DeviceNet的应用层265

5.5.1 DeviceNet的连接和报文组266

5.5.2 DeviceNet的报文272

5.5.3 UCMM服务276

5.5.4 DeviceNet的I/O数据触发方式276

5.5.5 DeviceNet对象模型279

5.5.6 DeviceNet设备描述280

5.5.7 DeviceNet预定义主/从连接288

5.6 DeviceNet组网291

5.6.1 组态配置所需软硬件291

5.6.2 网络配置292

5.7 DeviceNet应用实例302

5.8 小结307

参考文献307

6.1 DeviceNet节点开发的途径和步骤308

第6章 DeviceNet的节点开发308

6.2 DeviceNet的硬件设计315

6.2.1 硬件的基本构成315

6.2.2 硬件的特征320

6.2.3 设计硬件时需注意的问题320

6.3 软件的设计和实现321

6.3.1 需要支持的连接和报文322

6.3.2 设备对象模型328

6.3.3 对象类的设计和实现329

6.3.4 主程序设计347

6.4 设备描述的规划352

6.5 设备配置和电子数据文档(EDS)353

6.5.1 设备配置概述354

6.5.2 EDS概述356

6.5.3 EDS文件的编写360

6.6 一致性实验测试367

6.7 DeviceNet节点开发实例371

6.8 小结378

参考文献379

第7章 ControlNet380

7.1 ControlNet概况380

7.2 ControlNet物理层385

7.2.1 三个子层385

7.2.2 同轴电缆386

7.2.3 光纤388

7.2.4 屏蔽双绞线390

7.2.5 中继器391

7.3 ControlNet数据链路层392

7.3.1 MAC协议原理392

7.3.2 MAC帧396

7.3.3 内部结构397

7.3.4 外部接口398

7.4 ControlNet应用层399

7.5 ControlNet设备开发399

7.5.1 需求分析400

7.5.2 硬件和软件的开发401

7.5.3 EDS文件编写402

7.6 ControlNet组网402

7.6.1 网络规划和网络安装402

7.6.2 设备配置和网络配置404

7.7 ControlNet应用实例405

7.8 小结407

参考文献408

第8章 工业以太网和EtherNet/IP409

8.1 以太网及TCP/IP409

8.1.1 以太网概况409

8.1.2 以太网的物理层411

8.1.3 以太网的数据链路层416

8.1.4 TCP/IP概况418

8.1.5 TCP/IP网络层419

8.1.6 TCP/IP传输层423

8.1.7 TCP/IP应用层424

8.2 工业以太网425

8.3 EtherNet/IP429

8.3.1 EtherNet/IP概况429

8.3.2 EtherNet/IP网络模型430

8.3.3 CIP的封装432

8.3.4 EtherNet/IP底层436

8.4 EtherNet/IP设备开发437

8.4.1 需求分析438

8.4.2 硬件开发439

8.4.3 软件开发441

8.5 EtherNet/IP组网442

8.5.1 系统规划442

8.5.2 网络规划与网络安装443

8.5.3 设备配置445

8.6 EtherNet/IP应用实例446

8.7 小结447

参考文献447

第9章 现场总线控制系统的集成技术450

9.1 系统集成的含义450

9.2 现场总线控制系统集成框架453

9.3 现场总线控制系统集成方法457

9.3.1 FCS和DCS的集成方法457

9.3.2 FCS和网络的集成方法461

9.4 现场总线控制系统集成的原则463

9.5 现场总线控制系统集成时应注意的问题464

9.6 现场总线的选型467

9.7.1 工业企业网的基本概念和特性471

9.7 工业企业网471

9.7.2 工业企业网的发展历程472

9.7.3 控制网络与信息网络的互连473

9.7.4 工业企业网的体系结构475

9.7.5 工业企业网的一般实现结构478

9.7.6 以现场总线与Intranet为基础的工业企业网结构480

9.8 现场总线控制系统集成实例486

9.8.1 FCS和网络集成技术在我国钢铁工业中的应用486

9.8.2 DCS和FCS集成技术在自来水厂中的应用493

9.9 小结497

参考文献498

缩略语499