工业以太网技术PDF电子书下载

第一章　工业控制网络的发展 1

1.1　工业控制网络的特点 1

1.1.1　工业控制网络与信息网络的区别 1

1.1.2　工业控制网络的技术特征 2

1.2　传统控制网络——现场总线的发展 5

1.2.1　现场总线的定义 5

1.2.2　现场总线技术的发展历程 5

1.2.3　现场总线技术的发展趋势 6

1.3　工业以太网技术的发展现状 8

1.3.1　工业以太网标准化进程 8

1.3.2　EPA的国际标准化进程 10

1.3.3　工业以太网正在成为工业控制网络的主流技术 11

1.3.4　以太网用于工业控制需要解决的问题 13

1.3.5　以太网用于工业控制的技术问题正在逐渐解决 14

1.4　现代信息技术推动工业控制网络的全方位技术发展 16

1.4.1　现代计算机技术对控制技术的影响 16

1.4.2　工业控制网络的发展趋势 18

1.4.3　控制网络技术的发展推动了综合自动化系统的广泛应用 22

第二章　工业控制网络技术基础 24

2.1　数据通信技术基础 24

2.1.1　数据通信的基本概念 24

2.1.2　通信系统的结构 26

2.1.3　数据的编码技术 28

2.1.4　数据的传输模式 32

2.1.5　数据的通信方式 35

2.2　控制网络的拓扑结构 40

2.3　传输介质 42

2.4　介质访问控制方式 44

2.5　差错控制技术 46

第三章　工业以太网的技术标准 51

3.1　工业以太网与实时以太网 51

3.2　IEC61784-2标准 52

3.2.1 IEC61784-2标准体系结构 52

3.2.2 IEC61784-2中主要标准简介 53

3.3 IEC61784-1/2与IEC61158 60

3.4 EPA标准体系简介 61

3.4.1 EPA网络拓扑结构 61

3.4.2 EPA通信协议 63

3.4.3 EPA系列标准 66

3.5 ProfiNet标准体系简介 68

3.5.1 ProfiNet系统结构 68

3.5.2 ProfiNet实时通信 71

3.5.3 ProfiNet IO 72

3.5.4 ProfiNet系统集成 73

3.6 HSE标准简介 73

3.6.1 HSE的体系结构 74

3.6.2 HSE网络拓扑结构 75

3.6.3　现场设备访问FDA 76

3.6.4　SNTP 81

第四章　EPA控制网络关键技术 84

4.1　EPA应用层通信协议栈的设计与实现 84

4.1.1 EPA应用层通信协议栈模型 84

4.1.2 EPA通信协议栈整体设计 85

4.1.3 EPA管理信息库 87

4.1.4 EPA应用访问实体 90

4.1.5 EPA系统管理实体 94

4.1.6 EPA套接字映射实体 99

4.1.7 EPA通信协议栈的程序实现 105

4.2 EPA时间同步技术 108

4.2.1　精确时间同步协议技术背景 108

4.2.2　PTP系统模型 108

4.2.3　PTP同步原理 112

4.2.4 PTP报文格式 115

4.2.5 PTP系统设计 119

4.3 EPA确定性调度技术 123

4.3.1 EPA数据链路层模型 123

4.3.2 EPA确定性调度原理 124

4.3.3　确定性调度的实现 126

4.4　面向工业以太网的总线供电技术 130

4.4.1　IEEE802.3af标准简介 131

4.4.2　基于LTC4259A的中跨式PSE设计与实现 132

4.4.3　基于LTC4257的PD设计与实现 135

4.4.4　面向工业以太网的高功率24VDC以太网供电技术 138

4.5　EPA设备描述技术 141

4.5.1　设备描述文件在EPA中的作用 141

4.5.2　设备描述文件的逻辑结构 142

4.5.3　设备描述文件的解析 146

4.5.4　设备描述文件在组态软件中的应用 158

4.6　EPA功能块规范 160

4.6.1　功能块的定义 161

4.6.2　EPA控制系统模型 161

4.6.3　现场设备模型 162

4.6.4　EPA功能块模型 162

4.6.5　功能块类型 165

4.6.6　EPA功能块基本数据结构 166

4.6.7　功能块参数状态和模态切换 167

4.6.8　功能块应用进程 169

4.6.9　功能块间的信息交互 170

4.6.10　功能块的调度 172

4.6.11　EPA功能块的设计与开发 173

4.7　EPA控制网络安全技术 177

4.7.1 EPA控制网络的安全目标 177

4.7.2 EPA控制网络的安全威胁分析 178

4.7.3 EPA控制网络分层安全结构 178

4.7.4 EPA控制网络安全等级划分 180

4.7.5 EPA网络安全管理实体结构 180

4.7.6　EPA密钥管理 181

4.7.7　EPA设备鉴别服务 182

4.7.8　EPA访问控制 183

4.7.9　EPA报文校验方法 184

4.7.10　EPA报文加密方法 185

第五章　EPA网络产品开发技术 188

5.1 EPA通信卡 188

5.2 EPA网桥 194

5.2.1 EPA网桥的分类 194

5.2.2 EPA网桥硬件设计 197

5.2.3 EPA网桥软件设计 200

5.2.4 EPA安全网桥软件设计 202

5.3 EPA总线供电集线器 206

5.3.1　总体设计 207

5.3.2　集线器部分电路设计 208

5.3.3　以太网供电部分电路设计 211

5.4　EPA蓝牙接入点的开发 213

5.4.1　蓝牙技术概述 213

5.4.2　EPA网络中的蓝牙接入规范 214

5.4.3　EPA蓝牙接入点硬件设计 215

5.4.4　EPA蓝牙接入点软件设计 218

5.5　EPA无线局域网接入点 220

5.5.1　无线局域网技术概述 220

5.5.2　EPA网络中的无线局域网接入规范 221

5.5.3　EPA网络中IEEE802.11b接入点的数据处理流程 222

5.5.4　IEEE802.11b接入点的硬件设计 223

5.5.5　IEEE802.11b接入点的软件设计 232

第六章　EPA现场仪表开发技术 236

6.1 EPA I/O模块的设计 236

6.1.1 EPA I/O模块的结构设计 236

6.1.2　数字量输入输出通道硬件设计 236

6.1.3　模拟量输入输出通道硬件设计 239

6.1.4　定时计数通道硬件设计 242

6.1.5　EPA I/O模块软件设计 242

6.2 EPA控制器设计 244

6.2.1 EPA控制器结构设计 244

6.2.2 EPA控制器硬件设计 245

6.2.3 EPA控制器软件设计 250

6.3 EPA超声波物位计 253

6.3.1 EPA超声波物位计的工作原理 253

6.3.2 US-500系列超声波物位计 254

6.3.3 EPA超声波物位计的设计 255

6.4 EPA电磁流量计 257

6.4.1 EPA电磁流量计工作原理 257

6.4.2　电磁流量计的特点 258

6.4.3　EPA电磁流量计设计 259

第七章　基于功能块的组态技术 262

7.1　系统组态与启动 263

7.1.1　制造商对设备的初始化组态 263

7.1.2　设备基本信息组态 263

7.1.3　EPA分布式控制系统应用组态 264

7.1.4　设备启动 265

7.2　组态软件功能需求 266

7.2.1　系统组态平台 267

7.2.2　运行监控平台 270

7.2.3　设备执行平台 271

7.3　组态软件系统设计 272

7.3.1　开发环境 272

7.3.2　面向对象的设计 273

7.3.3　组态软件用例设计 273

7.3.4　组态软件的类设计 274

7.3.5　组态软件的界面设计 275

7.4　控制链路组态 276

7.4.1　EPA链接对象 276

7.4.2　功能描述 277

7.4.3　EPA链路组态模块设计 281

7.4.4　运行流程 285

7.5　编译下载 293

7.5.1　功能描述 293

7.5.2　编译下载模块设计 294

7.5.3　编译下载运行流程 296

7.6　组态实例 303

第八章　EPA协议测试技术 308

8.1　EPA协议一致性测试技术 309

8.1.1　协议一致性测试原理 309

8.1.2　协议一致性测试方法及测试过程 310

8.1.3　EPA协议一致性测试系统结构设计 313

8.1.4　EPA协议一致性测试硬件平台 318

8.1.5　EPA协议一致性测试软件设计 319

8.1.6　服务测试 325

8.1.7　对象属性测试 327

8.1.8　状态机测试 327

8.1.9　时间同步测试 328

8.1.10　确定性调度测试 331

8.2　互操作性测试技术 334

8.2.1 EPA互操作测试系统结构 335

8.2.2 EPA互操作测试平台 335

8.2.3 EPA互操作测试流程 338

8.2.4　互操作测试案例 339

8.3　通信性能测试技术 344

8.3.1　EPA实时性能指标集测试 345

8.3.2　递交时间测试 347

8.3.3　网络吞吐量测试 350

8.3.4　非实时通信带宽测试 351

8.3.5　冗余恢复时间 352

参考文献 353