工业数据通信与控制网络作者简介

姓名:阳宪惠著

作者简介:

作品:《现场总线技术及其应用》 《现场总线技术及其应用》 《网络化控制系统:现场总线技术》 《工业数据通信与控制网络》 姓名:阳宪惠 出 版 社:清华大学出版社著

作者简介:

作品:《工业数据通信与控制网络》 《现场总线技术及其应用》

本书力图全面展现工业数据通信与控制网络的技术概貌，从介绍网络、通信的基础知识入手，较深入地描述了多种现场总线各自的技术特点、规范、通信控制芯片、接口电路以及控制网络的设计与应用，详细讨论了基于FF，CAN，Profibus，LonWorks以及工业以太网的控制网络技术与系统，介绍了已被列入ISO，IEC国际标准的13种现场总线。全书从不同角度共涉及有发展前景和实力的控制网络技术约20种，并介绍了工业数据交换中的OPC技术，反映了工业数据通信与控制网络领域近年来的技术发展。

全书图文并茂，立足应用。可作为大专院校自动化、电机、机械、石油化工等专业中与测量控制应用相关的课程的教材和教学参考书，也可作为控制网络系统设计和应用人员的培训教材。

第1章绪论

1.1工业数据通信与控制网络概述

1.1.1控制网络与现场总线

1.1.2工业数据通信

1.1.3早期的总线技术

1.2网络集成式控制系统

1.2.1控制系统的新型结构

1.2.2网络集成式控制系统的特点

1.2.3控制系统对网络的要求

1.3控制网络在企业网络系统中的地位与作用

1.3.1企业网络系统的层次结构

1.3.2控制网络的地位与作用

1.3.3控制网络与上层网络的连接方式

1.4控制网络的发展与标准化

第2章数据通信基础

2.13工业数据通信系统的基本组成

2.1.1数据通信系统是硬软件的结合体

2.1.2广义通信系统模型

2.1.3发送与接收设备

2.1.4传输介质

2.1.5通信软件

2.2通信系统的性能指标

2.2.1有效性指标

2.2.2可靠性指标

2.2.3通信信道的频率特性

2.2.4介质带宽

2.2.5信道容量

2.2.6信噪比对信道容量的影响

2.3数据编码

2.3.1数字编码波形

2.3.2模拟数据编码

2.4数据传输方式

2.4.1串行传输和并行传输

2.4.2同步传输与异步传输

2.4.3位同步.字符同步与帧同步

2.5通信线路的工作方式

2.5.1单工通信

2.5.2半双工通信

2.5.3全双工通信

2.6信号的传输模式

2.6.1基带传输

2.6.2载波传输

2.6.3宽带传输

2.6.4异步转移模式ATM

2.7差错控制

2.7.1差错的检测方法

2.7.2差错的纠正方法

2.7.3CRC检错码的工作原理

2.7.4自动重发

第3章控制网络基础

3.1计算机网络

3.2控制网络

3.2.1控制网络的节点

3.2.2控制网络的任务与工作环境

3.2.3控制网络的实时性要求

3.3网络拓扑

3.3.1环形拓扑

3.3.2星形拓扑

3.3.3总线拓扑

3.3.4树形拓扑

3.4网络的传输介质

3.4.1双绞线

3.4.2同轴电缆

3.4.3光缆

3.4.4无线通信

3.5网络传输介质的访问控制方式

3.5.1载波监听多路访问/冲突检测

3.5.2介质访问控制的令牌方式

3.5.3时分复用

3.6网络互联

3.6.1网络互联的基本概念

3.6.2网络互联规范

3.6.3网络互联与操作系统

3.6.4控制网络互联

3.7网络互联的通信参考模型

3.7.1开放系统的互联参考模型

3.7.2OSI参考模型的功能划分

3.7.3几种典型控制网络的通信模型

3.8网络互联设备

3.8.1中继器

3.8.2网桥

3.8.3路由器

3.8.4网关

第4章通用串行端口的数据通信

4.1串行通信

4.1.1串行通信帧的起始.停止位

4.1.2连接握手

4.1.3确认

4.1.4中断

4.1.5轮询

4.1.6差错检验

4.2EIA-232-D的接口标准

4.2.1接口的机械特性

4.2.2接口的电气特性

4.2.3接口的功能特性

4.2.4EIA-232-D的规程特性

4.2.5DB-9连接器

4.2.6EIA-232-D端口的直接连接

4.3EIA-485

4.3.1EIA-485的技术参数

4.3.2EIA-485的内部电路

4.4EIA-485的端口连接

4.4.1EIA-485的半双工连接

4.4.2EIA-485的全双工连接,

4.4.3EIA-232到EIA-485端口的转换

4.5EIA-485的网络连接

4.5.1网络的机械电气接口

4.5.2网络拓扑

4.5.3添加地线

4.5.4电气隔离

4.5.5屏蔽与接地

4.6485网络的主从式通信管理

4.6.1主从协议

4.6.2通用串行协议

4.6.3Modbus与ModbusPlus

第5章CAN通信技术与汽车内部网络

5.1CAN与汽车网络简介

5.2CAN通信技术

5.2.1CAN的通信参考模型

5.2.2CAN的报文传送与帧结构

5.2.3错误类型和界定

5.2.4位定时与同步

5.2.5CAN总线介质装置

5.3CAN通信控制器

5.3.1CAN通信控制器82C200

5.3.2SJA1000CAN通信控制器

5.3.3Intel82527CAN通信控制器

5.3.4带有CAN通信控制器的CPU

5.4CAN总线收发器与I/O器件

5.4.1CAN总线收发器82C250

5.4.2CAN总线I/O器件82C150

5.5SAEJ1939汽车内部网络

5.5.1汽车内部网络

5.5.2SAEJ1939规范

5.5.3J1939的物理连接与网络拓扑

5.5.4J1939报文帧的格式与定义

5.5.5ECU的设计说明

5.5.6多网段车辆网络与网络管理

第6章FF通信技术与控制网络

6.1FF的技术特色

6.1.1FF的主要技术

6.1.2通信系统的主要组成部分及其相互关系

6.1.3协议数据的构成与层次

6.1.4FF网络通信中的虚拟通信关系

6.2物理层及控制网络的物理连接

6.2.1物理层的功能

6.2.2物理层的结构

6.2.3传输介质

6.2.4FF的物理信号波形

6.2.5基金会现场总线的信号编码

6.2.6H1网段的拓扑结构

6.3FF的链路活动调度

6.3.1链路活动调度器LAS及其功能

6.3.2通信设备类型

6.3.3数据链路协议数据单元DLPDU

6.3.4链路活动调度器的工作过程

6.3.5数据传输的连接方式

6.3.6链路时间

6.4总线访问子层的功能与服务

6.4.1FF通信关系中的端点角色

6.4.2通信传输路径与触发策略

6.4.3通信关系的建立方式

6.4.4端点的综合特性

6.4.5总线访问子层的服务及其参数

6.4.6总线访问子层的协议数据单元

6.5现场总线报文规范子层

6.5.1对象字典

6.5.2虚拟现场设备

6.5.3联络关系管理

6.5.4变量访问对象及其服务

6.5.5事件服务

6.5.6"域"的上载或下载服务

6.5.7程序调用服务

6.5.8FMS协议数据单元及其编码

6.6网络管理

6.6.1网络管理者与网络管理代理

6.6.2网络管理代理虚拟现场设备

6.6.3NMA对象与相应的对象服务

6.6.4通信实体

6.7系统管理

6.7.1系统管理概述

6.7.2系统管理的作用

6.7.3系统管理信息库SMIB及其访问

6.7.4SMK状态

6.7.5系统管理服务和作用过程

6.7.6地址与地址分配

6.8功能块应用进程

6.8.1功能块的内部结构与功能块连接

6.8.2功能块应用进程中的用户应用块

6.8.3块参数

6.8.4功能块服务

6.8.5功能块的对象字典

6.8.6功能块的应用进程

6.9设备描述与设备描述语言

6.9.1设备描述

6.9.2设备描述的参数分层

6.9.3设备描述语言

6.9.4设备描述DD的开发

6.9.5CFF文件

6.10FF通信控制器与网卡

6.10.1FF通信控制器的功能

6.10.2基金会现场总线通信控制器芯片

6.10.3基于FB3050通信控制器的网卡设计

6.11FF的网络布线与安装

6.11.1H1网段的构成

6.11.2总线供电与网络配置

6.11.3网络的连接长度

6.11.4网络的接地.屏蔽与极性

6.11.5H1网络的常见故障及检测工具

6.12FF应用系统,

6.12.1FF应用系统的设计

6.12.2FF应用系统的组态

6.12.3FF应用系统的投运

6.12.4H1与其他异构网段的集成应用

第7章PROFIBUS

7.1概述

7.1.1PROFIBUS基本特性

7.1.2PROFIBUS-DP

7.1.3PROFIBUS-PA

7.1.4PROFIBUS-FMS

7.2PROFIBUS通信协议

7.2.1PROFIBUS与ISO/OSI参考模型

7,2.2PROFIBUS设备配置

7.2.3面向连接的数据交换顺序图

7.3PROFIBUS的实现

7.3.1DP从站单片的实现

7.3.2智能化FMS和DP从站的实现

7.3.3复杂的FMS和DP主站的实现

7.3.4PA现场设备的实现

7.4PROFIBUS控制器ASPC2

7.4.1概述

7.4.2功能概要

7.4.3引脚描述

7.4.4ASIC接口

7.4.5处理器接口

7.4.6串行总线接口

7.4.7封装(P-MQFP100)

7.4.8举例

7.4.9PROFIBUS接口

7.5PROFINet

第8章LonWorks控制网络

8.1LonWorks技术概述及应用系统结构

8.1.1LonWorks控制网络的基本组成

8.1.2LonWorks节点

8.1.3路由器

8.1.4LonWorksinternet连接设备

8.1.5网络管理

8.1.6LonWorks技术的性能特点

8.2LonWorks网络中分散式通信控制处理器--神经元芯片

8.2.1处理单元

8.2.2存储器

8.2.3输入输出

8.2.4通信端口

8.2.5时钟系统

8.2.6睡眠-唤醒机制

8.2.7ServicePin

8.2.8Watchdog定时器

8.3通信

8.3.1双绞线收发器

8.3.2电力线收发器

8.3.3其他类型介质

8.3.4路由器

8.4LonWorks通信协议--LonTalk

8.4.1LonTalk协议概述

8.4.2LonTalk协议的物理层通信协议

8.4.3LonTalk协议的网络地址结构及.对大网络的支持

8.4.4LonTalkMAC子层

8.4.5LonTalk协议的链路层

8.4.6LonTalk协议的网络层

8.4.7LonTalk协议的传输层和会话层

8.4.8LonTalk协议的表示层和应用层

8.4.9LonTalk协议的网络管理和网络诊断

8.4.10LonTalk协议的报文服务

8.4.11LonTalk网络认证

8.5面向对象的编程语言--NeuronC

8.5.1定时器

8.5.2网络变量

8.5.3显式报文

8.5.4调度程序

8.5.5附加功能

8.6LonWorks的互操作性

8.6.1LonMark协会

8.6.2收发器和物理信道准则

8.6.3应用程序准则

8.7LonWorks节点开发工具

8.7.1LonBuilder多节点开发工具

8.7.2NodeBuilder节点开发工具

8.8LNS网络操作系统

8.8.1概述

8.8.2LNS网络工具

8.9应用系统

8.9.1LonWorks技术在楼宇自动化抄表系统中的应用

8.9.2LonWorks技术在炼油厂原油罐区监控系统中的应用

8.9.3LonWorks在某铝电解厂槽控机中的应用

第9章工业以太网

9.1工业以太网简介

9.1.1工业以太网与以太网

9.1.2工业以太网解决非确定性问题的措施

9.1.3以太网的通信帧结构与数据封装

9.2以太网的物理层与MAC子层

9.2.1IEEE802.3与以太网

9.2.2以太网物理层

9.2.3以太网和IEEE802的帧格式

9.3TCP/IP协议组

9.3.1TCP/IP协议组的构成

9.3.2IP协议

9.3.3用户数据报协议

9.3.4传输控制协议TCP

9.3.5简单网络管理协议SNMP

9.4EtherNet/IP

9.4.1EtherNet/IP的通信参考模型

9.4.2CIP的对象与标识

9.4.3EtherNet/IP的报文种类

9.4.4EtherNet/IP的技术特点

9.5高速以太网HSE

9.5.1HSE的系统结构

9.5.2HSE与现场设备间的通信

9.5.3HSE的柔性功能块

9.5.4HSE的链接设备

9.6基于Web技术的远程监控

9.6.1Web技术简介

9.6.2基于Web的远程监控系统

9.6.3Web嵌入式工控节点及其远程监控

9.6.4Web服务器独立式远程监控系统

第10章几种控制网络的特色技术

10.1ControlNet

10.1.1并行时间域多路存取

10.1.2ControlNet的MAC帧结构

10.1.3通信调度的时间分片方法

10.1.4ControlNet的虚拟令牌

10.1.5ControlNet的显性报文与隐性报文

10.2WorldFIP

10.2.1WorldFIP技术简介

10.2.2WorldFIP通信

10.2.3WorldFIP的通信控制器

10.2.4新一代FIP

10.3Interbus的通信特色

10.3.1Interbus简介

10.3.2识别周期与数据传输工作周期

10.3.3Interbus的数据环单总帧协议

10.3.4Interbus的总线适配控制板

10.4ASI控制网络

10.4.1ASI的网络构成

10.4.2ASI的主从通信

10.4.3ASI的报文格式

10.4.4主节点的通信功能

10.4.5从节点的通信接口

10.5DeviceNet

10.5.1DeviceNet技术简介

10.5.2DeviceNet的通信参考模型

10.5.3DeviceNet的物理层和物理媒体

10.5.4DeviceNet的对象模型

10.5.5DeviceNet的连接与连接标识

10.5.6DeviceNet的通信方式

10.5.7DeviceNet的设备描述

10.6几种总线技术简介

10.6.1SwiftNet

10.6.2HART

10.6.3智能分布式系统SDS

10.6.4Seriplex

10.6.5消费电子总线CEBus与X-10

10.6.6光总线

10.7蓝牙无线微微网

10.7.1蓝牙技术简介

10.7.2蓝牙微微网与主从设备

10.7.3蓝牙协议和应用行规

10.7.4蓝牙设备的通信连接

10.7.5蓝牙设备的状态与状态转移

10.7.6蓝牙的安全管理

10.7.7蓝牙基带控制器芯片MT1020A

10.7.8蓝牙应用系统

10.8控制网络的比较与选择

第11章工业数据通信中的OPC技术

11.1OPC技术简介

11.2COM/DCOM

11.3OPC服务器的对象与接口

11.3.1OPC服务器对象

11.3.2OPC接口

11.4OPC服务器的类型

11.4.1OPC数据访问服务器

11.4.2OPC报警和事件服务器

11.4.3OPC历史数据访问服务器

11.4.4OPC批量服务器

11.5OPC的软件主板功能

11.6OPC的应用示例

11.6.1不同控制网段之间的数据交换

11.6.2利用OPC连接FCS.DCS与PLC

11.6.3利用OPC增强系统的可扩展性

11.6.4利用OPC访问监控软件的专有数据库

11.6.5OPC与仿真功能和控制软件的连接

11.7互联网上的OPC

11.7.1OPC-DCOM方案

11.7.2OPC-XML方案

参考文献

前言

第1章 工业控制网络概论

1.1 概述

1.1.1 工业控制网络的发展

1.1.2 工业控制网络与企业网

1.2 典型工业企业网

1.2.1 工业企业网的产生和发展背景

1.2.2 工业企业网的基本概念和特性

1.2.3 工业企业网的发展历程

1.2.4 控制网络与信息网络的互连

1.2.5 工业企业网的体系结构

1.3 工业控制网络

1.4 工业以太网

习题

第2章 工业控制网络技术基础

2.1 局域网技术

2.1.1 局域网概述

2.1.2 局域网拓扑结构

2.2 局域网协议

2.2.1 iso/os[参考模型与标准

2.2.2 控制网络的ieee 802标准

2.2.3 osi参考模型与现场总线通信模型

2.2.4 控制网络的介质访问控制方法

2.2.5 osi参考模型与tcp/ip参考模型的比较

2.3 局域网互连技术

2.3.1 典型的局域网传输介质

2.3.2 网络互连设备

2.4 交换式控制网络技术

2.4.1 交换式控制网络技术概述

2.4.2 网络交换技术的工作原理

2.4.3 网络数据交换设备

2.4.4 交换式控制网络

2.4.5 atm交换控制网络

习题

第3章 典型现场总线技术

3.1 lonworks现场总线

3.1.1 lonworks概述

3.1.2 lonworks技术简介

3.1.3 lon网络产品

3.2 控制器局域网总线

3.2.l can的性能特点

3.2.2 can的技术规范

3.2.3 can总线有关器件介绍

3.2.4 canopen高层协议

3.3 profibus现场总线

3.3.l profibus概述

3.3.2 profibus技术简介

3.4控制及信息协议(cip)

3.4.1 cip网络概述

3.4.2 cip的特点

3.4.3 cip

3.4.4 cip设备描述

3.5 devicenet现场总线

3.5.1 devicenet概述

3.5.2 devicenet技术特性

3.5.3 devicenet现场总线

以现场总线为代表的工业控制网络已成为新一代工业控制系统中的重要技术，它是计算机网络技术在工业控制底层的具体实现。本书从数据通信技术基础、计算机网络OSI七层参考模型两方面介绍了工业控制网络的基础知识，着重讨论了CAN、DeviceNet、PROFIBUSDP三种国内应用较为广泛的现场总线技术，全面地分析了它们的技术特点、协议规范及通信接口设计方法，并给出了简单的应用实例。

本书可作为大专院校自动化、机电、仪器仪表等专业工业控制网络相关课程的教学参考书，也可供从事工业控制网络系统设计和产品研发的工程技术人员参考。

《数据通信与计算机网络》内容涵盖了数据通信和计算机网络的基本概念、原理、技术和应用，共分12章，主要包括数据通信基础、网络体系结构、网络接口及其通信设备、局域网、通信网与广域网、互联网、无线网络、网络管理及安全、网络综合实验等。全书内容简明扼要，突出应用，紧跟时代，图文并茂，循序渐进，注重体现知识的实用性、前沿性、技能性、系统性以及计算机网络和电信网络技术的融合性。每章都有不同类型的习题，并配有习题答案和多媒体课件 。