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編輯推薦: |
1)详细讲述了由Adesto Technologies公司推出并在物联网领域得到广泛应用的LonWorks嵌入式智能控制网络
2)同时讲述了CAN FD高速现场总线及在运动控制领域广泛应用的EtherCAT工业以太网。
3)从科研、教学和工程实际应用出发,理论联系实际,全面系统地讲述了现场总线、工业以太网及其应用系统设计。
4)配有电子课件、教学大纲、习题答案等教学资源。
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內容簡介: |
本书从科研、教学和工程实际应用出发,理论联系实际,全面系统地讲述了现场总线、工业以太网及其应用系统设计。
本书详细讲述了由Adesto Technologies公司推出并在物联网领域得到广泛应用的LonWorks嵌入式智能控制网络;同时讲述了CAN FD高速现场总线及在运动控制领域广泛应用的EtherCAT工业以太网。
全书共9章,主要内容包括:现场总线与工业以太网概述、PROFIBUS-DP现场总线、PROFIBUS-DP从站的系统设计、CAN 现场总线与应用系统设计、CAN FD现场总线与应用系统设计、LonWorks嵌入式智能控制网络、EtherCAT通信协议与从站控制器ET1100、EtherCAT工业以太网主站与从站系统设计和EtherCAT工业以太网从站驱动程序设计。全书内容丰富,结构合理,理论与实践相结合,尤其注重工程应用技术,给出了一些详细的编程实例。
本书是在作者教学与科研实践经验的基础上,结合二十年现场总线与工业以太网技术的发展编写而成的。
本书可作为高等院校自动化、机器人、自动检测、机电一体化、人工智能、电子与电气工程、计算机应用、信息工程等专业的本科教材,同时可以作为相关专业的研究生教材,也适合从事现场总线与工业以太网控制系统设计的工程技术人员参考。
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目錄:
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前言
第1章现场总线与工业以太网概述
1.1现场总线概述
1.2工业以太网概述
1.3企业网络信息集成系统
1.4现场总线简介
习题
第2章PROFIBUS-DP现场总线
2.1 PROFIBUS概述
2.2 PROFIBUS的协议结构
2.3 PROFIBUS-DP现场总线系统
2.4 PROFIBUS-DP的通信模型
2.5 PROFIBUS-DP的总线设备类型和数据通信
2.6 PROFIBUS通信用ASICs
2.7 PROFIBUS-DP从站通信控制器SPC3
2.8主站通信网络接口卡CP5611
习题
第3章PROFIBUS-DP从站的系统设计
3.1 PMM2000电力网络仪表概述
3.2 PROFIBUS-DP通信模块的硬件电路设计
3.3 PROFIBUS-DP通信模块从站软件的开发
3.4 PMM2000电力网络仪表从站的GSD文件
3.5 PMM2000电力网络仪表在数字化变电站中的应用
3.6 PROFIBUS-DP从站的测试方法
习题
第4章CAN现场总线与应用系统设计
4.1 CAN的特点
4.2 CAN的技术规范
4.3 CAN独立通信控制器SJA1000
4.4 CAN 总线收发器
4.5 CAN总线节点设计实例
4.6 CAN通信转换器的设计
习题
第5章CAN FD现场总线与应用系统设计
5.1 CAN FD通信协议
5.2 CAN FD控制器MCP2517FD
5.3 CAN FD高速收发器TJA1057
5.4 CAN FD收发器隔离器件HCPL-772X和HCPL-072X
5.5 MCP2517FD的应用程序设计
习题
第6章LonWorks嵌入式智能控制网络
6.1 LonWorks概述
6.2 LonWorks技术平台
6.3 6000系列智能收发器和处理器
6.4神经元现场编译器
6.5 FT 6000 EVK评估板和开发工具包
习题
第7章EtherCAT通信协议与从站控制器ET1100
7.1 EtherCAT通信协议
7.2 EtherCAT从站控制器概述
7.3 EtherCAT从站控制器的BECKHOFF解决方案
7.4 EtherCAT从站控制器ET1100
7.5 EtherCAT从站控制器的数据链路控制
7.6 EtherCAT从站控制器的应用层控制
7.7 EtherCAT从站控制器的存储同步管理
7.8 EtherCAT从站信息接口(SII)
习题
第8章EtherCAT工业以太网主站与从站系统设计
8.1 EtherCAT主站分类
8.2 TwinCAT3 EtherCAT主站
8.3基于ET1100的EtherCAT从站总体结构
8.4微控制器与ET1100 的接口电路设计
8.5 ET1100 的配置电路设计
8.6 EtherCAT从站以太网物理层PHY器件
8.7 10/100BASE-TX/FX的物理层收发器KS8721
8.8 ET1100与KS8721BL的接口电路
8.9 IEC 61800-7通信接口标准
习题
第9章EtherCAT工业以太网从站驱动程序设计
9.1 EtherCAT从站驱动和应用程序代码包架构
9.2 EtherCAT从站驱动和应用程序的设计实例
9.3 EtherCAT通信中的数据传输过程
9.4 EtherCAT主站软件的安装
9.5 EtherCAT从站的开发调试
习题
参考文献
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內容試閱:
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经过二十多年的发展,现场总线已经成为工业控制系统中重要的通信网络,并在不同的领域和行业得到了广泛的应用。近几年,无论是在工业、电力、交通,还是在机器人等运动控制领域,工业以太网均得到了迅速发展和应用。
在汽车领域,随着人们对数据传输带宽要求的增加,传统的CAN总线由于带宽的限制难以满足这种增加的需求。此外为了缩小CAN网络(1Mbit/s)与FlexRay(10Mbit/s)网络的带宽差距,BOSCH(博世)公司于2011年推出了CAN FD方案。
由于CAN FD(CAN with Flexible Data-Rate)现场总线具有可变速率且数据长度可以为64字节的特点,克服了CAN现场总线通信速率低且数据长度只有8字节的缺点,CAN FD现场总线在工业控制及汽车领域得到了广泛的应用。
美国的Echelon(埃施朗)公司是全分布智能控制网络技术LonWorks平台的创立者,LonWorks控制网络技术可用于各主要工业领域,如工厂厂房自动化、生产过程控制、楼宇及家庭自动化、农业、医疗和运输业等,为实现智能控制网络提供完整的解决方案。
2018年9月,总部位于美国加州的Adesto Technologies(阿德斯托技术)公司收购了Echelon公司。Echelon公司的早期产品如TMPN3150B1AF等早已停止供货,其开发工具如Lonbuilder和Nodebuilder也不适用于新产品的开发,Adesto Technologies公司现在主推FT智能收发器系列,同时推出了低成本的开发工具和协议栈,并在工控及物联网领域得到了广泛的应用。本书讲述的是的LonWorks技术和产品。
Adesto公司是创新的、特定应用的半导体和嵌入式系统的领先供应商,这些半导体和嵌入式系统构成了物联网边缘设备在全球网络上运行的基本组成部分。半导体和嵌入式技术组合优化了连接物联网设备,广泛应用于工业、消费、通信和医疗等领域。
EtherCAT是由德国BECKHOFF自动化公司于2003年提出的实时工业以太网技术。它具有高速和高数据有效率的特点,支持多种设备连接拓扑结构。其从站节点使用专用的控制芯片,主站使用标准的以太网控制器。EtherCAT 是一项高性能、低成本、应用简易、拓扑灵活的工业以太网技术,并于2007年成为国际标准。EtherCAT 技术协会(EtherCAT Technology Group,ETG)负责推广EtherCAT技术和对该技术的持续研发。
EtherCAT扩展了 IEEE8023 以太网标准,满足了运动控制对数据传输的同步实时要求。它充分利用了以太网的全双工特性,并通过“On Fly”模式提高了数据传送的效率。
EtherCAT工业以太网技术在全球多个领域得到广泛应用。如机器控制、测量设备、医疗设备、汽车和移动设备以及无数的嵌入式系统中。
本书共9章。第1章介绍了现场总线与工业以太网的概念,以及国内外流行的现场总线与工业以太网;第2章详述了PROFIBUS通信协议、PROFIBUS通信控制器SPC3和主站通信网络接口卡CP5611;第3章以PMM2000电力网络仪表为例,详述了PROFIBUS-DP通信模块的硬件电路设计、PROFIBUS-DP通信模块从站软件的开发、从站的GSD文件编写和PMM2000电力网络仪表在数字化变电站中的应用,后介绍了PROFIBUS-DP从站的测试方法;第4章详述了CAN控制器局域网的技术规范、CAN通信控制器、CAN收发器和CAN智能测控节点的设计实例;第5章详述了CAN FD通信协议和CAN FD控制器MCP2517FD、CAN FD高速收发器、CAN FD收发器隔离器件和MCP2517FD的应用程序设计;第6章讲述了 LonWorks嵌入式智能控制网络,包括LonWorks概述、LonWorks技术平台、6000系列智能收发器和处理器、神经元现场编译器、用于LonWorks和IzoT平台的FT 6000 EVK评估板和开发工具包。第7章首先讲述了EtherCAT工业以太网、EtherCAT物理拓扑结构、EtherCAT数据链路层、EtherCAT应用层、EtherCAT系统组成,然后介绍了EtherCAT从站控制器的功能与通信协议,详述了EtherCAT从站控制器的BECKHOFF解决方案和EtherCAT从站控制器ET1100,后讲述了EtherCAT从站控制器的数据链路控制、EtherCAT从站控制器的应用层控制、EtherCAT从站控制器的存储同步管理和EtherCAT从站信息接口(SII);第8章首先讲述了EtherCAT主站分类、TwinCAT3 EtherCAT主站,然后详述了基于ET1100的EtherCAT从站总体结构、微控制器与ET1100 的接口电路设计、ET1100 的配置电路设计、EtherCAT从站以太网物理层 PHY器件、10/100BASE-TX/FX的物理层收发器KS8721和ET1100与KS8721BL的接口电路,后介绍了IEC61800-7通信接口标准;第9章讲述了EtherCAT从站驱动和应用程序代码包架构、EtherCAT从站驱动和应用程序的设计实例、EtherCAT通信中的数据传输过程、EtherCAT主站软件的安装和EtherCAT从站的开发调试。
本书是作者科研实践和教学的总结,书中实例取自作者二十年来的现场总线与工业以太网科研攻关课题。对本书中所引用的参考文献的作者,在此一并向他们表示真诚的感谢。由于编者水平有限,加上时间仓促,书中错误和不妥之处在所难免,敬请广大读者不吝指正。
作者
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