工业企业网与现场总线技术及应用PDF电子书下载

第1章 绪论 3

1.1 信息技术与计算机网络 3

1.1.1 信息技术的发展与计算机网络 3

1.1.2 计算机网络发展的历史 3

1.1.3 计算机网络的概念、功能和分类 8

1.2 企业网概述 11

1.2.1 企业信息基础设施的发展 11

1.2.2 企业网的概念与基本特性 12

1.2.3 工业企业网 12

1.2.4 企业网的研究框架 14

1.3.1 现场总线的基本概念 15

1.3 现场总线概述 15

1.3.2 现场总线控制系统 16

1.3.3 现场总线控制系统的体系结构 17

1.3.4 现场总线控制系统的技术特点 18

1.3.5 现场总线控制系统的优越性 18

第2章 计算机网络体系结构 20

2.1 计算机网络的协议体系结构模型 20

2.1.1 网络的层次体系结构 20

2.1.2 分层的好处 20

2.1.3 分层的原则 20

2.1.4 开放系统互联参考模型OSI/RM 21

2.1.6 ATM体系结构模型 23

2.1.5 TCP/IP体系结构模型 23

2.1.7 局域网结构标准 25

2.2 OSI/RM的基本特性 26

2.2.1 层次结构中的基本概念 26

2.2.2 层操作要素 34

2.2.3 连接映射特性——复用与解复用、分流与合流 38

2.3 计算机网络协议标准化 39

第3章 工业企业网 42

3.1 工业企业网的产生和发展背景 42

3.1.1 需求背景 42

3.2 工业企业网的基本概念及特性 43

3.1.2 技术背景 43

3.3 工业企业网的发展历程 44

3.4 控制网络与信息网络的互联 44

3.4.1 控制网络与信息网络互联的基础及必要性 45

3.4.2 控制网络与信息网络互联的技术特点 45

3.4.3 控制网络与信息网络互联技术在控制领域的应用 46

3.5 工业企业网的体系结构 47

3.5.1 工业企业网的功能体系结构 47

3.5.2 网络控制系统与工业企业网 49

3.5.3 工业企业网的一般实现结构 50

3.5.4 以现场总线与企业内部网为基础的工业企业网结构 52

4.1 建立工业企业网的策略 57

第4章 工业企业网的实现与应用 57

4.2 分布式控制网络平台 58

4.2.1 分布式控制网络技术的目标 58

4.2.2 分布式控制网络的结构 59

4.2.3 分布式控制网络平台 59

4.3 管理信息系统（MIS） 61

4.3.1 管理信息系统的主要任务 62

4.3.2 管理信息系统的主要任务 63

4.3.3 管理信息系统的特点 63

4.3.4 管理信息系统的开发方法 63

4.4.1 OA的定义与特点 65

4.4 办公自动化系统（OA） 65

4.3.5 管理信息系统的经济效益评价 65

4.4.2 办公业务的分类和典型形式 66

4.4.3 OA的支撑技术和功能 66

4.4.4 OA的系统模型 66

4.5 供应链管理（SCM） 67

4.5.1 企业内部供应链 67

4.5.2 产业供应链或动态联盟供应链 67

4.5.3 全球网络供应链 68

4.5.4 敏捷供应链管理关键技术 69

4.5.5 动态联盟和敏捷供应链管理系统 69

4.5.6 建立敏捷供应链管理系统的关键技术 70

4.6.1 CIMS的产生与发展 73

4.6 计算机集成制造系统（CIMS） 73

4.6.2 CIMS的概念 76

4.6.3 CIMS的构成 77

4.6.4 CIMS中的数据集成技术 78

4.6.5 CIMS的实施与经济效益 82

4.6.6 CIMS成功应用的案例 82

4.7 制造资源计划与企业资源计划 82

4.7.1 制造资源计划 82

4.7.2 企业资源计划 85

4.8 决策支持系统（DSS） 87

4.8.1 DSS的构成和结构 87

4.8.2 DSS的特点 88

4.8.4 DSS的应用举例 89

4.8.3 决策支持系统的开发方法 89

4.8.5 群体决策支持系统 90

4.8.6 智能决策支持系统 91

4.9 客户关系管理（CRM） 93

4.9.1 CRM的基本概念 93

4.9.2 CRM的商业挑战 93

4.9.3 CRM的主要内容 95

4.9.4 CRM应用现状 96

4.10 电子商务 97

4.10.1 电子商务的发展历程与概念 97

4.10.2 电子商务的基本流转程式 102

4.10.3 电子商务的主要模式 104

第5章 局域网络技术 109

5.1 局域网络的特点与基本组成 109

5.2 局域网络协议 110

5.3 介质访问控制方法 113

5.3.1 带冲突检测的载波监听多路访问CSMA/CD 114

5.3.2 令牌环（Token Ring）介质访问控制（IEEE 802.5） 117

5.3.3 令牌总线（Token Bus）访问控制（IEEE 802.4） 118

5.4 局域网组网方法 119

5.4.1 IEEE802.3物理层标准类型 119

5.4.2 以太网络接口适配器 120

5.4.3 同轴电缆以太网组网方法 122

5.4.4 双绞线以太网组网方法 124

5.5 局域网互联技术 126

5.5.1 网络互联的基本概念 126

5.5.2 网络互联设备分类 126

5.6 高速局域网技术 127

5.7 局域网结构化布线技术 127

5.7.1 智能大厦与结构化布线的基本概念 127

5.7.2 结构化布线系统的组成 128

5.8 网络规划 128

6.1 百兆比特快速以太网 131

6.1.1 快速以太网体系结构 131

第6章 高速以太网技术 131

6.1.2 快速以太网系统组成及其跨距 132

6.1.3 自动协商与10/100Mbit/s自适应功能 137

6.1.4 快速以太网与10Base-T/FL性能比较 138

6.2 吉比特以太网技术 140

6.2.1 吉比特以太网体系结构 140

6.2.2 1000 Base-X 141

6.2.3 吉比特以太网系统集成 146

6.2.4 升级到吉比特以太网 147

6.3 高速以太网典型组网方案 151

6.3.1 传统以太网升级方案 151

6.3.2 吉比特以太网的组网 152

第7章 异步传输模式（ATM）技术 153

7.1 概述 153

7.1.1 ATM技术的特点 153

7.1.2 ATM的应用领域 154

7.2 ATM的基本概念和原理 155

7.2.1 ATM参考模型 155

7.2.2 ATM适应层 155

7.2.3 ATM层 156

7.2.4 物理层 158

7.2.5 ATM交换 158

7.3 ATM的实现 161

7.4.1 位置管理 163

7.4 ATM移动通信网 163

7.4.2 切换 164

7.4.3 ATM移动通信网发展的过程预测 164

7.4.4 关于ATM移动通信网的讨论 165

7.5 IP协议与ATM技术的结合 165

7.6 IPOA（ATM上的传统IP） 166

7.6.1 IPOA的通信规程 166

7.6.2 IPOA的基本原理 167

7.6.3 IPOA的应用模式 168

7.6.4 IPOA的发展趋势 171

7.7.1 局域网仿真的概念 172

7.7 ATM局域网仿真技术 172

7.7.2 局域网仿真体系结构及工作原理 173

7.7.3 局域网仿真的网络连接 175

7.7.4 IPOA与LANE技术的比较 175

7.7.5 局域网仿真的局限性 176

7.8 ATM上的多协议（MPOA） 176

7.8.1 MPOA系统组成元素 177

7.8.2 MPOA的工作过程 179

7.9 MPLS 180

7.9.1 MPLS的基本原理 180

7.9.2 MPLS的优势 182

7.10.2 面向ATM的多媒体网络控制 183

7.10.1 概述 183

7.10 ATM技术与多媒体通信 183

7.10.3 ATM的多媒体应用 184

7.11 ATM组网应用 185

7.11.1 交换网络结构及交换容量分析 185

7.11.2 交换机的主要技术参数 185

7.11.3 ATM网络的接入技术 187

第8章 交换式以太网和虚拟局域网技术 190

8.1 交换式以太网技术 190

8.1.1 交换式技术发展过程 190

8.1.5 交换式Hub 191

8.1.4 直通式（Cut-Throuth）与存储转发（Store-and-Forward）方式的比较 191

8.1.3 交换式以太网技术的优点 191

8.1.2 交换式以太网的工作原理 191

8.1.6 交换式局域网的设计 195

8.1.7 交换式以太网的多媒体技术 201

8.2 VLAN技术及其应用 203

8.2.1 VLAN技术概述 203

8.2.2 VLAN的划分方式 205

8.2.3 VLAN技术的优点 205

8.2.4 VLAN技术的标准 206

8.2.5 基于交换式以太网的VLAN 208

8.2.6 基于ATM网络的VLAN 209

8.2.7 VLAN技术的困惑 210

9.1.2 网络系统集成框架 212

9.1.1 系统集成的含义 212

第9章 网络集成相关技术 212

9.1 网络集成概念与框架 212

9.1.3 工业企业网系统集成框架 213

9.1.4 交换式控制网络技术 215

9.1.5 嵌入式控制网络技术 217

9.2 第三层交换技术 218

9.2.1 引言 218

9.2.2　第三层交换的概念 219

9.2.3 第三层交换技术的发展现状 219

9.2.4 第三层交换原理 221

9.2.5 第三层交换的实现要点和不同的实现技术 221

9.2.6 第三层交换技术的未来 222

9.2.7 以第三层交换式路由器为主体的网络设计 223

9.2.8 第四层交换 224

9.3 路由器技术 225

9.3.1 路由器的作用 226

9.3.2 路由器的类型及特点 226

9.3.3 路由器的基本原理和主要技术 227

9.3.4 路由器技术的发展 229

9.3.5 高速路由器 231

9.3.6 路由器的选择 234

10.1.2 Intranet的特性 239

10.1.1 什么是Intranet 239

10.1 Intranet的基本概念 239

第10章 Intranet技术 239

10.1.3 Intranet的优点 240

10.1.4 Intranet的功能 240

10.2 Intranet在企业中的应用 241

10.2.1 Intranet对企业管理的影响 241

10.2.2 企业应用 241

10.3 Intranet与Internet的关系 243

10.4 企业Intranet计算结构及其相关技术 244

10.4.1 浏览器/服务器（B/S）计算模式 244

10.4.2 HTML与HTTP 246

10.4.3 企业Intranet计算结构 247

10.4.4 企业Intranet系统的安全技术 249

10.5 企业Intranet的建立 251

10.5.1 企业Intranet的建立步骤 251

10.5.2 企业Intranet的设计 252

10.5.3 Intranet的实现方案 253

10.5.4 建设步骤 254

10.5.5 企业Intranet开发技术 255

10.6 Intranet管理 255

10.6.1 Intranet管理内容 255

10.6.2 基于Web的Intranet管理 257

10.7 Intranet的局限性与Extranet 260

10.7.2 Extranet的体系结构 261

10.7.1 Extranet概述 261

第11章 现场总线技术概述 265

11.1 控制系统的网络化发展 265

11.1.1 计算机控制系统的发展历程 265

11.1.2 自动控制网络技术及其变革 266

11.1.3 控制系统的网络化发展背景 267

11.1.4 控制系统软件技术的新发展 271

11.2 现场总线技术 271

11.2.1 现场总线技术的产生与发展 271

11.2.2 现场总线技术产生的意义 272

11.2.3 现场总线技术带来的控制系统变革 273

11.2.4 现场总线技术带来的新机遇 275

11.3 现场总线标准化 276

11.3.1 几种有影响的现场总线 276

11.3.2 IEC61158现场总线国际标准 277

11.4 现场总线的通信协议 279

11.5 现场总线的拓扑结构 280

11.6 现场总线设备体系结构 281

11.6.1 现场总线设备组成 281

11.6.2 现场总线设备类型 282

11.7.1 现场总线控制系统的概念 283

11.7.2 现场总线控制系统的组成 283

11.7 现场总线控制系统（FCS） 283

11.7.3 现场总线控制系统的特点 284

11.7.4 FCS对DCS的挑战 285

11.8 一致性与互操作性测试技术 286

11.8.1 一致性测试 286

11.8.2 互操作性测试 288

11.9 基于现场总线的Intranet体系 289

11.9.1 体系结构 289

11.9.2 系统实现及主要问题 290

11.10 应用现场总线技术建立自动化控制系统时应注意的几个问题 291

11.10.1 项目是否适于使用现场总线 291

11.10.3 有无应用先例 292

11.10.2 系统实时性要求 292

11.10.4 采用什么样的系统结构配置 293

11.10.5 如何与车间自动化系统或全厂自动化系统连接 293

11.11 现场总线的发展趋势 293

11.11.1 现场总线的发展不会被计算机通信技术取代 293

11.11.2 国内现场总线的发展趋势 296

11.11.3 现场总线应用工程的发展趋势 297

第12章 控制器局域网总线——CAN 299

12.1 CAN的技术特点 299

12.1.1 CSMA/CD—载波侦听多路访问/冲突检测 300

12.1.2 基于报文的通信 300

12.2 CAN控制器 301

12.1.3 快速、可靠的网络通信 301

12.3 CAN协议结构 302

12.3.1 CAN协议层次 302

12.3.2 CAN与其他通信方案的比较 303

12.4 CAN的工作原理 303

12.4.1 报文传送及其帧结构 303

12.4.2 错误类型和界定 309

12.4.3 位定时与同步 311

12.4.4 CAN总线媒体装置特性 312

12.5 CAN总线的应用 317

12.5.1 CAN总线的主要应用领域 317

12.5.2 CAN总线在HS2000系统中的应用 319

第13章 过程现场总线Profibus 321

13.1 概述 321

13.2 Profibus基本特性 322

13.3 Profibus协议结构 322

13.4 Profibus总线存取协议 323

13.5 Profibus-DP 325

13.5.1 Profibus-DP的基本功能 325

13.5.2 Profibus-DP系统配置和设备类型 325

13.5.3 Profibus-DP系统行为 327

13.6.3 Profibus-FMS通信模型 328

13.6.2 Profibus-FMS应用层 328

13.6.1 Profibus-FMS主要功能 328

13.6 Profibus-FMS 328

13.6.4 通信对象与通信字典 329

13.6.5 Profibus-FMS服务 330

13.6.6 Profibus-FMS和Profibus-DP的混合操作 330

13.7 Profibus-PA 330

13.7.1 Profibus-PA的特性 331

13.7.2 Profibus-PA传输协议 331

13.7.3 Profibus-PA设备行规 331

13.7.4 Profibus-PA与DP的连接 331

13.8.1 Profibus控制系统组成 332

13.8 Profibus技术的应用 332

13.8.2 Profibus控制系统配置 333

13.8.3 Profibus系统配置及设备选型 334

13.9 Profibus通信接口的开发 343

13.9.1 概述 343

13.9.2 Profibus协议专用ASICs芯片 343

第14章 基金会现场总线 350

14.1 基金会现场总线的主要技术 350

14.2 FF现场总线模型 353

14.2.1 FF现场总线模型 353

14.2.2 协议数据的构成与层次 354

14.3.1 物理层的功能 355

14.3 基金会现场总线的物理层及其网络连接 355

14.3.2 物理层的结构 356

14.3.3 物理层的信号编码 357

14.3.4 31.25kbit/s现场总线信号 358

14.3.5 传输介质 358

14.3.6 基金会现场总线的网络拓扑结构 359

14.4 通信栈 359

14.4.1 数据链路层（DLL） 360

14.4.2 现场总线访问子层（FAS） 364

14.4.3 现场总线报文规范（FMS） 366

14.4.5 协议行为 370

14.4.4 报文格式 370

14.5 智能仪表功能模块 371

14.5.1 功能模块 371

14.5.2 现场总线智能仪表和设备的定义 374

14.5.3 功能块的内部结构与功能块连接 375

14.6 网络管理与系统管理 377

14.6.1 网络管理 377

14.6.2 系统管理 379

14.7 设备描述 381

14.7.1 设备描述 381

14.7.2 设备描述编译器 383

14.9 基金会现场总线系统的组态与运行 384

14.8 互可操作性 384

14.7.3 设备描述服务（DDS） 384

14.9.1 基金会现场总线系统的组态信息 385

14.9.2 系统的组态 387

14.9.3 网段与系统的启动 388

14.9.4 关于装载LAS调度表与修改组态 388

第15章 LonWorks技术和LON总线 390

15.1 LonWorks概述 390

15.1.1 LonWorks的技术特点 390

15.1.2 LonWorks的神经元芯片 390

15.1.3 LonWorks开发工具 392

15.1.4 LonWorks的网络通信协议：LonTalk 393

15.2.1 LonWorks现场总线企业网的总体解决方案 399

15.2 LonWorks在工业企业网中的应用 399

15.2.2 基于LonWorks的工业企业网的具体实现 400

15.3 LonWorks技术在楼宇自动化系统中的应用 402

15.3.1 工程简介及系统总体设计 403

15.3.2 系统功能 403

15.3.3 人机界面（Human Machine Interface，HMI） 405

15.4 用LonWorks构筑全分散智能控制网络系统 405

15.4.1 LonWorks全分散智能控制网络系统描述 405

15.4.2 LonWorks全分散智能控制网络系统应用工程示例 411

15.4.3 推荐应用领域 416

缩略语 419

参考文献 423