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| 內容簡介： |
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本书系统地介绍了现场总线系统和结构、数据通信技术原理、总线拓扑结构、访问控制方式、数据传输介质、差错控制等内容，重点介绍了FF 总线、PROFIBUS 总线、CAN 总线、DeviceNet 总线、ControlNet 总线、Modbus 总线、工业以太网总线技术及其应用示例，突出协议的通信模型、物理层、数据报文协议、对象模型、设备选型、工程应用等，所举的例子具有一定的代表性和广泛性，对典型现场总线应用系统的剖析深入浅出。本书主要面向智能制造、机器人以及自动控制领域从事科学研究、产品开发与工程应用的科研人员和工程技术人员，也可作为自动化、机电一体化、计算机、通信、测控、电气等专业高年级本科生及研究生的教材。
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| 目錄：
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前 言第 1 章 现场总线绪论11.1 现场总线概述 .11.1.1 现场总线产生背景 11.1.2 现场总线发展现状 11.1.3 现场总线未来趋势 21.2 现场总线简介 .31.2.1 现场总线的概念 31.2.2 现场总线的通信协议 41.2.3 现场总线的结构 51.2.4 现场总线的技术特征 51.3 典型现场总线 .61.4 现场总线控制系统 91.4.1 现场总线控制系统的定义 91.4.2 现场总线控制系统的结构 101.4.3 现场总线控制系统的特点.111.5 现场总线控制系统的分类 121.5.1 具有 2 层结构的现场总线 控制系统.121.5.2 具有 3 层结构的现场总线 控制系统.131.5.3 DCS 扩充而成的现场总线 控制系统.13思考题 14第 2 章 现场总线通信技术基础 152.1 数据通信系统 .152.2 数据通信模型 .162.2.1 OSI 参考模型162.2.2 OSI 参考模型的各层功能. 162.3 通信数据编码 .182.3.1 数字编码波形 182.3.2 模拟编码波形 192.4 总线拓扑结构 .202.4.1 总线型拓扑结构 202.4.2 树形拓扑结构 212.4.3 星形拓扑结构 212.4.4 环形拓扑结构 212.5 访问控制方式 .222.5.1 主从方式.222.5.2 冲突检测和逐位仲裁方式 222.5.3 令牌环方式.242.5.4 令牌总线方式 242.6 数据传输方式分类 252.6.1 按数据传输顺序分类 252.6.2 按字符同步方式分类 262.6.3 按数据流向和时间关系分类 272.6.4 按传输信号频带分类 272.7 数据传输介质 .282.7.1 有线传输介质 282.7.2 无线传输介质 302.8 传输差错控制 .312.8.1 传输差错检测 31目 录 V2.8.2 传输差错校正 332.9 通信系统性能指标 352.9.1 有效性指标.352.9.2 可靠性指标.362.9.3 通信信道的频率特性 372.9.4 信号带宽与介质带宽 372.9.5 信噪比对信道容量的影响 38思考题 39第 3 章 FF 总线技术与应用 403.1 FF 总线概述403.2 FF 总线通信协议403.2.1 FF 总线参考模型. 403.2.2 FF 总线通信数据. 423.3 FF 总线的主要形式. 433.3.1 FF-H1 总线 .433.3.2 FF-H2 总线 .443.3.3 HSE 总线.453.4 FF-H1 总线通信模型. 453.4.1 OSI 通信模型453.4.2 VCR 虚拟通信关系. 453.5 FF-H1 总线物理层. 473.5.1 31.25kbit/s 现场总线. 473.5.2 31.25kbit/s 现场总线信号. 473.5.3 31.25kbit/s 现场总线布线. 483.5.4 本质安全现场总线布线 493.6 FF-H1 总线数据链路层. 493.6.1 通信设备类型 493.6.2 受调度通信.503.6.3 非调度通信.503.6.4 链路活动调度 513.6.5 数据链路维护 513.6.6 数据链路协议数据单元 . 523.6.7 数据传输方式 523.7 FF-H1 总线应用层. 543.7.1 现场总线访问子层 543.7.2 现场总线报文规范 593.8 FF 总线应用设计633.8.1 FF 总线应用需求. 633.8.2 FF 总线的设计和组态. 653.8.3 FF 总线的安装和测试. 663.8.4 FF 总线的设备调试. 663.8.5 FF 总线使用问题分析. 673.9 FF 总线在石化领域的应用. 673.9.1 FF 总线乙烯工程项目. 673.9.2 FF 总线项目的优点. 70思考题 70第 4 章 PROFIBUS 总线技术与应用. 714.1 PROFIBUS 总线概述 714.1.1 PROFIBUS 总线背景 714.1.2 PROFIBUS 总线分类 724.2 PROFIBUS 总线通信模型 724.2.1 PROFIBUS 总线结构 724.2.2 PROFIBUS 协议结构 734.3 PROFIBUS 总线物理层 764.4 PROFIBUS 总线数据链路层 764.4.1 PROFIBUS 总线存取协议 764.4.2 PROFIBUS 总线存取协议特点 774.4.3 PROFIBUS 传输服务和报文格式 784.5 PROFIBUS-DP 总线 794.5.1 PROFIBUS-DP 的基本功能 79VI 现场总线技术与工业控制网络系统4.5.2 PROFIBUS-DP 的扩展功能 824.5.3 PROFIBUS-DP 的系统结构 844.6 PROFIBUS-PA 总线 854.6.1 PROFIBUS-PA 的基本功能 854.6.2 PROFIBUS-PA 的设备行规 854.6.3 PROFIBUS-PA 总线的特性 854.7 PROFIBUS-FMS 总线. 864.7.1 PROFIBUS-FMS 的基本功能. 864.7.2 PROFIBUS-FMS 应用层. 864.7.3 PROFIBUS-FMS 通信模型. 864.7.4 通信对象和通信字典 874.7.5 PROFIBUS-FMS 服务. 874.7.6 PROFIBUS-FMS 与 PROFIBUS-DP 的 连接.874.8 PROFIBUS 行规和 GSD 文件 874.8.1 通用应用行规 874.8.2 专用应用行规 904.8.3 GSD 文件914.9 PROFIBUS 配置及设备选型 924.9.1 PROFIBUS 系统的规划 924.9.2 PROFIBUS 系统的组成 924.9.3 PROFIBUS 系统的配置 934.9.4 全厂自动化系统的集成 944.9.5 PROFIBUS 系统的设备选型 944.9.6 PROFIBUS 系统软件 974.9.7 PROFIBUS 应考虑的问题 984.10 PROFIBUS 总线在监控系统应用 984.10.1 系统结构.994.10.2 系统特点.102思考题 102第 5 章 CAN 总线技术与应用. 1035.1 CAN 总线概述1035.2 CAN 总线通信模型. 1045.2.1 CAN 协议结构. 1045.2.2 报文传送与帧结构 1055.2.3 错误类型与界定 1095.2.4 位定时与同步要求.1115.2.5 电气连接与通信距离.1125.3 典型 CAN 控制器.1135.3.1 SJA1000 特点 .1135.3.2 SJA1000 引脚 .1145.3.3 SJA1000 结构 .1155.4 典型 CAN 收发器.1165.4.1 PCA82C 收发器1165.4.2 TJA1050 收发器 .1185.4.3 CAN 总线通信节点. 1205.5 嵌入 CAN 控制器 P8xC591 1225.5.1 P8xC591 特点 1225.5.2 P8xC591 引脚 1235.5.3 P8xC591 结构 1255.5.4 P8xC591 扩展 1265.6 CAN 总线系统选型. 1285.6.1 通信距离与节点数量 1285.6.2 网络结构及总线终端 1305.7 CAN 总线在测控系统应用. 1335.7.1 基于 MCU 的 CAN 总线应用. 1335.7.2 基于 USB 的 CAN 总线应用 136思考题 141第 6 章 DeviceNet 总线技术与应用. 1426.1 DeviceNet 总线概述 142目 录 VII6.2 DeviceNet 通信模型 1436.2.1 DeviceNet 总线网络结构 1436.2.2 DeviceNet 网络参考模型 1456.3 控制与信息协议（CIP）. 1476.3.1 CIP 简介1476.3.2 CIP 主要特点. 1486.3.3 CIP 对象1516.3.4 CIP 对象库1526.3.5 CIP 设备描述. 1536.4 DeviceNet 报文协议 1546.4.1 DeviceNet 报文分组 1546.4.2 DeviceNet 报文协议 1576.5 DeviceNet 对象模型 1606.6 DeviceNet 设备描述 1626.7 DeviceNet 设备选型 1626.8 DeviceNet 设备设计 1636.9 DeviceNet 总线在控制系统应用 165思考题 166第 7 章 ControlNet 总线技术与应用 1677.1 ControlNet 总线概述 . 1677.2 ControlNet 通信模型 . 1687.2.1 ControlNet 总线拓扑结构. 1687.2.2 ControlNet 参考模型. 1697.3 ControlNet 物理层 . 1707.3.1 ControlNet 物理层协议. 1707.3.2 ControlNet 传输介质. 1707.4 ControlNet 数据链路层 . 1727.4.1 数据链路层协议简介 1727.4.2 媒体访问控制（MAC）子层协议 1737.4.3 逻辑链路控制（LLC）子层协议 1747.5 ControlNet 网络层与传输层 . 1757.6 ControlNet 对象模型 . 1767.7 ControlNet 设备描述 . 1777.8 ControlNet 设备选型 . 1777.9 ControlNet 设备开发 . 1787.10 ControlNet 总线在电解系统应用 . 179思考题 181第 8 章 Modbus 总线技术与应用 1828.1 Modbus 总线概述 1828.2 Modbus 通信模型 1828.2.1 Modbus 拓扑结构 1828.2.2 网络参考模型 1838.2.3 查询回应周期 1848.3 Modbus 传输方式 1858.3.1 数据帧格式.1858.3.2 数据通信模式（ASCII/RTU/TCP） . 1908.4 Modbus 通信信息 1928.4.1 设备地址域.1928.4.2 功能代码域.1928.4.3 通信数据域.1938.4.4 错误检测域.1938.4.5 字符连续传输 1938.5 错误检测方法 .1948.5.1 奇偶校验.1948.5.2 LRC 检测 1958.5.3 CRC 检测1958.6 Modbus 总线在智能系统应用 1958.6.1 基于 RTU 的智能设备应用 1958.6.2 基于 TCP/IP 的集成应用 197思考题 199VIII 现场总线技术与工业控制网络系统第 9 章 工业以太网技术与应用 2009.1 工业以太网简介 2009.1.1 工业以太网概述 2009.1.2 工业以太网关键技术 2019.1.3 通信非确定性缓解措施 2029.2 以太网通信模型 2039.2.1 网络参考模型 2039.2.2 以太网物理层 2039.2.3 TCP/IP/UDP 协议组 2049.2.4 SNMP 2099.2.5 以太网通信信息 2109.3 实时以太网 .2129.3.1 实时以太网通信参考模型 2129.3.2 实时以太网媒体访问控制 2149.3.3 精确时间同步协议（PTP） 2159.4 PROFINET 总线 2169.4.1 PROFINET 拓扑结构 2169.4.2 网络参考模型 2179.4.3 I/O 设备模型与数据交换 2179.4.4 CBA 组件模型与数据交换. 2229.4.5 PROFINET 通信的实时性 2249.4.6 PROFINET 总线数据集成 2259.4.7 PROFINET 与其他总线集成 2279.5 EtherNet/IP 总线 2289.5.1 EtherNet/IP 网络参考模型 2289.5.2 EtherNet/IP 物理层 2299.5.3 CIP 的对象与标识. 2299.5.4 EtherNet/IP 报文种类 2309.5.5 EtherNet/IP 技术特点 2319.6 HSE 总线.2319.6.1 HSE 拓扑结构 2319.6.2 HSE 网络参考模型 2319.6.3 HSE 柔性功能块 2329.6.4 HSE 链接设备 2339.6.5 HSE 总线特征 2349.7 工业以太网在实时系统应用 2349.7.1 嵌入式以太网智能节点 2349.7.2 基于 Web 的远程监控系统. 235思考题 237第 10 章 现场总线控制系统集成技术. 23810.1 现场总线控制系统结构 23810.1.1 控制网络与数据网络融合 23810.1.2 基于 FCS 的企业信息系统. 23910.2 现场总线控制集成技术 23910.2.1 网络互联技术 23910.2.2 DDE 技术24010.2.3 ODBC 技术 24110.2.4 OPC 技术 24110.2.5 OPC UA 技术. 24410.3 现场总线控制系统的组态技术 24610.4 现场总线控制系统的冗余设计 24610.4.1 基于 DeviceNet 的电动机控制系统.24710.4.2 基于 ControlNet 的环境监控系统.25010.5 现场总线控制系统集成应用 25210.5.1 基于 EtherNet/IP 的智能监控系统.25210.5.2 基于 OPC U
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现场总线（Fieldbus）是20 世纪90 年代迅速发展起来的一种工业数据总线，现场总线把控制系统基础的现场设备变成网络节点连接起来，实现自下而上的全数字化通信，是一种新型的开放式、分布式的控制系统。现场总线控制系统是智能传感、系统控制、计算机、数字通信等技术的交叉与集成，几乎涵盖了工业现场所有领域，如连续工业过程和离散工业工程等，目前已经受到世界范围的广泛关注，成为自动化技术发展的热点。现场总线控制系统特别强调可靠性、实时性、安全性等，具有现场通信网络、现场设备互联、互操作性、分散的功能模块、通信线供电和开放式互联网络等技术特点。本书全面分析和阐述了7 类典型现场总线（包括FF 总线、PROFIBUS 总线、CAN 总线、DeviceNet 总线、ControlNet 总线、Modbus 总线、工业以太网总线）的原理、协议、结构、模型和应用，面向工业企业生产过程中的典型应用场景，构造分布式的现场总线控制系统，产生了很多新的控制系统、控制形式、控制结构和控制理论。这些新技术的产生对自动控制领域的影响深远，迫切需要融入人才培养的理论教学与工程实践中。本书共10 章，第1 章介绍现场总线的基本概念、总线分类等；第2 章介绍通信技术涉及的通信模型、数据编码、拓扑结构、传输方式、差错控制、性能指标等；第3 章介绍FF 总线的定义、通信模型、总线物理层、数据链路层、总线应用等；第4 章介绍PROFIBUS 总线的定义、通信模型、数据链路层、系统配置、设备选型、总线应用等；第5 章介绍CAN 总线的定义、通信模型、总线控制器、总线收发器、总线应用等；第6 章介绍DeviceNet 的定义、网络结构、网络参考模型、CIP 协议、总线应用等；第7 章介绍ControlNet 的定义、拓扑结构、数据链路、对象模型、设备描述、总线应用等；第8 章介绍Modbus 的定义、拓扑结构、参考模型、数据帧、错误检测方法、总线应用等；第9 章介绍工业以太网的定义、实时以太网、典型总线、以太网应用等；第10 章主要介绍现场总线控制系统集成技术等。本书第1、3、5、10 章由广东工业大学的廉迎战编写；第2 章由云南技师学院的张福亮编写；第4、8 章由广东三向智能科技股份有限公司的伊洪良、叶光显和刘学忠编写；第6 章由广东工业大学的李顺祥和刘义编写；第7 章由南海信息技术学校的杨绍忠编写；第9 章由广东机电职业技术学院的徐月华编写。全书由廉迎战负责统稿。在编写本书的过程中，盘琳、余学龄、曹仙南、周昭仁、戴作林、田宏鑫、罗声权等先后参加了书中的案例实验和科研项目工作，其中田宏鑫和罗声权承担了大量的文稿打印和图稿整理工作，在此一并致以衷心的感谢。由于编者水平有限，书中难免存在不妥之处，请读者提出宝贵意见。编 者
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