工业控制网络技术

序
前言

第1章工业控制网络技术概述

1.1工业控制系统的发展历程和趋势

1.1.1传统标准信号控制系统

1.1.2直接数字控制系统

1.1.3集散控制系统

1.1.4现场总线控制系统

1.1.5工业以太网控制系统

1.2工业控制网络的基本概念、简单分类与
技术特点

1.2.1工业控制网络的基本概念

1.2.2工业控制网络的简单分类

1.2.3工业控制网络的特点

1.3现场总线概述

1.3.1现场总线的产生与发展

1.3.2现场总线的基本概念与特点

1.3.3现场总线的发展现状

1.3.4主流现场总线介绍

1.4工业以太网概述

1.4.1工业以太网的产生和发展

1.4.2工业以太网的定义与特点

1.4.3实时以太网技术

1.4.4主流工业以太网介绍

1.5工业控制系统的信息安全

本章小结

习题


第2章CAN总线技术及其应用

2.1CAN总线发展与特点

2.2CAN技术规范

2.2.1CAN技术规范中的基本概念

2.2.2报文传输

2.2.3报文滤波

2.2.4报文校验

2.2.5编码

2.2.6错误处理

2.2.7故障界定

2.2.8振荡器容差

2.2.9位定时要求

2.3CAN控制器及收发器

2.3.1独立CAN控制器SJA1000

2.3.2带SPI接口的独立CAN控制器
MCP2515

2.3.3CAN总线收发器PCA82C250

2.3.4CAN总线收发器TJA1050

2.4CAN总线技术应用实例

2.4.1CAN总线技术应用综述

2.4.2CAN总线节点硬件设计

2.4.3CAN总线节点的软件设计

2.4.4嵌入式PLC的CAN网络通信
实例

2.5基于CAN网络的高层协议

2.5.1CAN网络高层协议概述

2.5.2CANopen

本章小结

习题


第3章PROFIBUS总线技术及其
应用

3.1PROFIBUS概述

3.2PROFIBUSDP通信协议

3.2.1PROFIBUSDP的物理层

3.2.2PROFIBUSDP的数据链路层

3.2.3PROFIBUSDP的用户层

3.3PROFIBUSDP设备简介

3.3.1西门子S7300 PLC

3.3.2远程I/O

3.3.3西门子触摸屏TP 177B

3.4PROFIBUSDP系统

3.4.1STEP7软件介绍

3.4.2PROFIBUSDP系统组态

3.5PROFIBUSPA

3.5.1PROFIBUSPA简介

3.5.2PROFIBUSPA总线的优势

3.5.3PROFIBUSPA在工程设计中的
应用

3.6PROFIBUSFMS应用案例

3.6.1PROFIBUSFMS简介

3.6.2系统分析

3.6.3系统组态

本章小结

习题


第4章PROFINET技术及其应用

4.1PROFINET基础

4.1.1PROFINET概述

4.1.2PROFINET和PROFIBUS的
主要区别

4.1.3PROFINET的组成

4.1.4PROFINET的通信协议模型

4.2PROFINET实时通信技术

4.2.1通信等级

4.2.2通信通道

4.2.3等时同步实时通信

4.3PROFINET I/O

4.3.1PROFINET I/O设备模型

4.3.2数据元素

4.3.3应用关系

4.3.4通信关系

4.3.5通信路径及使用的协议

4.3.6主要报文的帧结构

4.3.7网络诊断和管理

4.4PROFINET CBA

4.4.1PROFINET CBA概述

4.4.2工艺技术模块和组件模型

4.4.3现场设备结构

4.4.4PROFINET CBA的通信

4.4.5PROFINET CBA的使用过程

4.5组态一个简单的PROFINET

4.5.1系统组成及架构

4.5.2组态过程

4.5.3系统运行

本章小结

习题






第5章EtherCAT技术及其应用

5.1EtherCAT概述

5.2EtherCAT协议

5.2.1EtherCAT系统组成

5.2.2EtherCAT数据帧结构

5.2.3EtherCAT报文寻址和通信服务

5.2.4分布时钟

5.2.5通信模式

5.2.6状态机和通信初始化

5.2.7应用层协议

5.3EtherCAT从站硬件设计

5.3.1EtherCAT从站控制芯片

5.3.2微处理器操作的EtherCAT从站
硬件设计实例

5.3.3直接I/O控制EtherCAT从站
硬件设计实例

5.4EtherCAT软件设计

5.4.1EtherCAT主站软件设计

5.4.2EtherCAT从站软件设计

5.5EtherCAT伺服驱动器控制应用协议

5.5.1CoE（CANopen over
EtherCAT）

5.5.2SoE（SERCOS over
EtherCAT）

本章小结

习题


第6章工业无线通信标准及典型
应用

6.1短距离无线通信标准

6.1.1IEEE 802.11

6.1.2IEEE 802.15.1

6.1.3IEEE 802.15.4

6.1.4ISO/IEC有关射频识别（RFID）
技术的标准

6.2WirelessHART标准及典型应用

6.2.1WirelessHART标准简介

6.2.2典型应用案例

6.3ISA 100.11a标准及典型应用

6.3.1ISA 100.11a标准简介

6.3.2典型应用案例

6.4面向工业过程自动化的WIAPA标准及
应用

6.4.1WIAPA标准简介

6.4.2典型应用案例

6.5面向工厂自动化的WIAFA标准及
应用

6.5.1WIAFA标准简介

6.5.2典型应用案例

6.6基于WIAPA的隧道施工安全监控
系统研发实例

本章小结

习题


第7章工业网络集成技术

7.1工业控制系统网络集成需求分析

7.2现场设备与控制网络集成——
EPON技术

7.2.1EPON技术简介

7.2.2协议转换器设计及实现

7.3控制网络与信息网络的集成——
OPC技术

7.3.1OPC技术简介

7.3.2OPC DA技术应用

7.3.3基于OPC UA的数字化车间
互联网络架构

7.4工业网络发展趋势及典型技术

7.4.1工业网络发展趋势

7.4