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第1章　控制网络概述 1

1.1　信息网络与控制网络 1

1.2　控制网络的应用背景 2

1.3　IEC 61158现场总线标准简介 4

1.4　典型现场总线简介 6

1.4.1 IEC 61158技术规范 6

1.4.2　ControlNet现场总线 7

1.4.3　Profibus现场总线 8

1.4.4 P-NET现场总线 9

1.4.5　H2-HSE现场总线 11

1.4.6　Swiftnet现场总线 12

1.4.7　WorldFIP现场总线 12

1.4.8　Interbus现场总线 13

1.4.9 IEC 62026现场总线标准简介 15

1.5　工业生产过程对现场总线的要求 17

1.5.1　现场总线的基本功能 18

1.5.2　现场总线的实时性能 18

1.5.3　现场总线的结构 19

1.6　递阶分布式控制系统 20

第2章　数据通信理论基础 23

2.1　数据的同步与异步传输 23

2.1.1 同步传输 23

2.1.2　异步传输 24

2.1.3　通信方式举例 25

2.2　数据的编码与传输方式 26

2.2.1　数据的编码 26

2.2.2　数据的传输 28

2.3 网络拓扑结构与传输介质 30

2.3.1　拓扑结构 30

2.3.2　传输介质 32

2.4.1　点对点通信 35

2.4　点对点通信与广播式通信 35

2.4.2　点对点式网络 36

2.4.3　广播式网络 36

2.5　数据帧的同步方式 36

2.5.1　字节计数法 36

2.5.2　使用字符填充的首尾定界符法 37

2.5.3　使用比特填充的首尾定界符法 37

2.5.4　违法编码法 37

2.6　数据检错方法 37

2.6.1　奇偶校验码 38

2.6.2　循环冗余码 40

2.7.1　汉明码的概念 43

2.7.2　汉明码的生成与接收求解举例 43

2.7　数据纠错方法 43

2.8　差错控制 44

2.8.1　差错产生的原因 44

2.8.2　差错控制概念 45

2.8.3　差错控制方法 45

2.9　流量的控制与滑动窗口协议 48

2.9.1　滑动窗口机制 48

2.9.2 流量控制 49

2.10 网络交换技术与路由技术 50

2.10.1　网络交换技术 50

2.10.2　路由技术 55

2.11　通带传输与多路复用技术 59

2.11.1　通带传输 59

2.11.2　多路复用技术 60

3.1.2 网络体系结构及其划分所遵循的原则 62

3.1.1 网络协议 62

第3章　OSI参考模型与现场总线体系结构 62

3.1　网络协议与层次 62

3.2　OSI/RM层次模型 63

3.2.1 OSI的历史 63

3.2.2　OSI层次模型 64

3.3　服务类型与服务原语 66

3.3.1　传输层在OSI中的地位和作用 66

3.3.2　传输服务 66

3.3.3　服务质量 67

3.3.4　传输层协议等级 68

3.3.5　传输服务原语 68

3.4　OSI模型中的传输过程 69

3.4.1　OSI模型中数据的实际传递过程 69

3.4.2　数据链路控制协议 69

3.5.1　现场总线的结构特点 76

3.4.3　关于网络安全和保密 76

3.5　现场总线体系结构 76

3.5.2　现场总线的体系结构 77

3.5.3　现场总线的技术特点 78

第4章　RS-232和RS-485通信 80

4.1　串行通信基础 80

4.1.1　传输位率与通信线长度之间的关系曲线 80

4.1.2　单端线路驱动器与接收器 81

4.1.3　差分线路接收器 82

4.1.4　平衡驱动与差分接收 82

4.2　通用异步串行通信接口 82

4.2.1　RS-232C的技术条件 83

4.2.2　RS-232C的端口定义及连接 83

4.2.3　硬件接口电路设计 85

4.3.1　RS-485网络结构及通信控制 87

4.3　RS-485通信标准 87

4.3.2　RS-485网络的电压偏置 88

4.3.3　RS-485网络的终端匹配 89

4.3.4　RS-485网络抗干扰与保护 89

4.3.5　RS-485接口芯片与微控制器的连接 91

4.4　嵌入式控制系统通信软件设计 91

4.4.1　RS-232通信软件设计 91

4.4.2　RS-485通信软件设计 94

4.4.3　通信“软件狗”监测定时器设计 96

第5章　典型现场总线解析 98

5.1　常用现场总线媒体访问控制技术 98

5.1.1　载波监听、多路存取／冲突检测 98

5.1.2　令牌总线 101

5.1.3　主从媒体访问控制 105

5.2 CAN总线的工作原理 106

5.1.4　总线竞争的仲裁规则 106

5.2.1 CAN总线数据链路控制 107

5.2.2 CAN总线的基本性能 108

5.2.3 CAN总线的基本概念 108

5.2.4　CAN总线的位同步与帧同步 111

5.2.5 CAN总线的仲裁规则 113

5.3 CAN总线的结构特点 114

5.3.1 CAN的分层结构 114

5.3.3 MAC子层功能 115

5.3.2 LLC子层功能 115

5.3.4 MAC子层结构 116

5.3.5 网络间LLC层和MAC层之间的相互关系 120

5.3.6 CAN总线的管理机制 121

5.4　CAN总线的应用实例 122

5.4.1 CAN结点构造 122

5.4.2　SJA1000 123

5.4.3 TJA1050 126

5.5 CC-Link总线的工作原理 127

5.5.1 CC-Link现场总线MAC层协议 128

5.5.2 CC-Link现场总线支持的传输类型 130

5.6 CC-Link总线的结构特点 131

5.6.1 CC-Link现场总线帧的基本格式 131

5.6.2 CC-Link现场总线系统的优化 132

5.7 CC-Link总线的应用实例 134

5.7.1　平台的组成 134

5.7.2　站的设定（以X轴为例） 135

5.7.3　运动过程 136

5.8　ControlNet总线的工作原理 137

5.8.1 通信模式与MAC帧的结构 137

5.8.2 并存时间多路存取（CTDMA）技术 138

5.9　ControlNet总线的结构特点 140

6.1　现场总线应用层的功能 141

第6章　现场总线应用层的研究与设计 141

6.2 基于CAN总线的CANOpen协议解析 142

6.2.1 CANOpen的通信对象 142

6.2.2　标识符的地址分配 143

6.2.3 CANOpen的通信模式 144

6.3 CANOpen最小系统 145

6.3.1 CANOpen的网络管理——初始化和具体操作 146

6.3.2 CANOpen的网络管理——执行 147

6.3.3 CANOpen的结点保护 148

6.4　CANOpen中的数据通信对象的比较 148

6.4.1　过程数据实体转换方式 149

6.4.2　CANOpen的过程数据实体举例 149

6.4.3 PDO的重新配置 149

6.4.4　PDO的传送方式 150

6.5.1　通信适配器硬件系统设计 151

6.4.5 PDO的禁止时间 151

6.5 基于CAN总线的DeviceNet应用 151

6.5.2　通信适配器软件系统设计 152

第7章 网络控制系统和工业以太网 154

7.1　网络控制系统 154

7.1.1 网络控制系统的局限性 155

7.1.2 网络控制系统的评价标准 156

7.1.3 网络控制系统中的数据特性 156

7.1.4 网络控制系统中信息的延迟 157

7.1.5 网络控制系统中的数据特征 158

7.2　基于网络控制的多Agent 159

7.2.1 网络控制系统理论概述 159

7.2.2　Agent概念的发展 159

7.2.4　基于“黑板”结构的网络数据共享 160

7.2.3 Agent、智能Agent和多Agent的关系 160

7.3　网络控制技术解析 162

7.3.1 主导技术 162

7.3.2　辅助技术 163

7.3.3　几种常用协议的技术构成 165

7.4 工业以太网与TCP/IP协议 166

7.4.1 工业以太网 166

7.4.2 TCP/IP协议 172

7.5 网络互联与因特网 180

7.5.1 网络互联的概念 180

7.5.2　网络互联的任务 182

7.5.3 网络互联中的路由选择与分段 182

7.5.4　网络互联设备 183

7.5.5　从网络互联到因特网 185

8.1.1 问题的提出 189

8.1.2　扩频通信原理及组建无线专网系统的优势 189

8.1　基于扩频技术的无线网络应用 189

第8章 网络控制系统实例剖析 189

8.1.3　海岛间无线网络工程建设 196

8.2 基于CAN总线的网络电子天平 201

8.2.1 双向加力式电子天平的基本原理 202

8.2.2　模拟电路闭环调节系统分析 203

8.2.3　双向加力式电子天平的工作原理 205

8.2.4　双向加力式电子天平的总体设计 206

8.2.5　网络电子天平 208

8.3　卡机联动加油机通信模式解析 210

8.3.1 IC卡加油计算机网络系统 210

8.3.2　加油站管理控制子系统 210

8.3.3　卡机联动加油机 211

8.3.4　卡机联动加油机通信协议举例 212

8.3.6　需要加强的问题 218

8.3.5　卡机联动加油机通信模式的选择 218

8.4　RS-232接口通信协议转换器设计 219

8.4.1　RS-232/RS-485通信协议转换器 219

8.4.2 RS-232/CAN总线协议转换器 223

8.5　选矿厂监控系统设计 224

8.5.1　计算机监控系统硬件设计方案选择 224

8.5.2　系统总体硬件组成 224

8.5.4　下位机电路的设计 225

8.5.3　主要监控任务简介 225

8.5.5　通信接口设计 227

8.5.6　系统采用的硬件抗干扰技术 228

8.5.7　通信协议设计 231

8.5.8　下位机软件设计 233

8.5.9　智能诊断程序设计 240

8.5.10　开关量数字滤波程序设计 241

8.5.11　软件抗干扰技术 243

8.6.1　系统结构及硬件设计 244

8.6 基于CAN总线的楼宇设备控制系统设计 244

8.6.2　通信结点软件设计 248

8.6.3　上位机基本操作界面介绍 250

8.7　异步路由在工业城域网中的应用 251

8.7.1 网络城域化的需求 251

8.7.2　异步路由的应用 251

8.7.3　通信服务器用作异步路由 251

8.7.4　异步路由应用举例 252

8.8　基于多Agent的多机械手协调工作控制 253

8.8.1 问题的提出 253

8.8.2　各Agent的控制要求 254

8.8.3　多Agent间的互联结构 255

8.8.4　多机械手的协调工作控制 256

第9章　本钢冷轧网络系统 260

9.1　本钢冷轧系统概述 260

9.2　JISNET以太网下的过程／管理自动化 261

9.2.1　Ethernet的几个概念 262

9.2.2　JISNET网络简介 262

9.2.3 以太网／JISNET网络结构 263

9.2.4 以太网／JISNET网在冷轧系统中的应用 264

9.3　Optobus光纤网下的基础自动化 268

9.3.1　Optobus网络结构 269

9.3.2　Optobus网络主要设备 272

9.4 CAN总线下的设备层网络 278

9.4.1 CAN总线与MV900变频器的数据交换 279

9.4.2 HPCi80 CAN232通信卡 281

9.4.3 CAN总线接口及接线 281

9.4.4　CAN总线在检查台控制中的应用 283

9.4.5 HPCi80工控机与CAN总线的数据交换 284

9.4.6 检查台GE90-70与HPCi80之间的数据交换 284

参考文献 286