工业控制网络与现场总线技术PDF电子书下载

前言 1

第1章　工业控制网络概论 1

1.1　概述 1

1.1.1　工业控制网络的发展 1

目录 1

1.1.2　工业控制网络与企业网 2

1.2　典型工业企业网 3

1.2.1　工业企业网的产生和发展背景 3

1.2.2　工业企业网的基本概念和特性 4

1.2.3　工业企业网的发展历程 5

1.2.4　控制网络与信息网络的互连 5

1.2.5　工业企业网的体系结构 7

1.3　工业控制网络 9

1.4　工业以太网 12

习题 14

2.1.1　局域网概述 15

第2章 工业控制网络技术基础 15

2.1　局域网技术 15

2.1.2　局域网拓扑结构 16

2.2　局域网协议 19

2.2.1　ISO/OSI参考模型与标准 19

2.2.2　控制网络的IEEE 802标准 25

2.2.3　OSI参考模型与现场总线通信模型 26

2.2.4　控制网络的介质访问控制方法 28

2.2.5　OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较 33

2.3　局域网互连技术 34

2.3.1　典型的局域网传输介质 34

2.3.2　网络互连设备 39

2.4　交换式控制网络技术 42

2.4.1　交换式控制网络技术概述 42

2.4.2　网络交换技术的工作原理 42

2.4.3　网络数据交换设备 44

2.4.4　交换式控制网络 46

2.4.5　ATM交换控制网络 47

习题 48

第3章　典型现场总线技术 49

3.1　LonWorks现场总线 49

3.1.1　LonWorks概述 49

3.1.2　LonWorks技术简介 50

3.1.3　LON网络产品 62

3.2　控制器局域网总线 62

3.2.1　CAN的性能特点 62

3.2.2　CAN的技术规范 63

3.2.3　CAN总线有关器件介绍 77

3.2.4　CANopen高层协议 78

3.3　Profibus现场总线 80

3.3.1　Profibus概述 80

3.3.2　Profibus技术简介 81

3.4.1　CIP网络概述 101

3.4　控制及信息协议（CIP） 101

3.4.2　CIP的特点 103

3.4.3　CIP 106

3.4.4　CIP设备描述 113

3.5 DeviceNet现场总线 114

3.5.1　DeviceNet概述 114

3.5.2　DeviceNet技术特性 115

3.5.3　DeviceNet现场总线和CAN现场总线 132

3.5.4　DeviceNet产品介绍 133

3.5.5　DeviceNet网络通信实例 134

3.6　ControlNet现场总线 141

3.6.1　ControlNet概述 141

3.6.2　ControlNet技术特性 143

3.6.3　ControlNet产品介绍 156

习题 158

4.1　概述 159

第4章　控制网络系统的构建与实现 159

4.2　现场总线控制网络的性能比较 160

4.3 以太控制网络系统与工业以太网 162

4.3.1　面向自动化的主干控制网络——以太控制网络系统 162

4.3.2 以太网向现场层的延伸——工业以太网 164

4.4　工业以太网通信设备 176

4.4.1　罗克韦尔自动化公司工业以太网产品 176

4.4.2　西门子公司工业以太网产品 177

4.5　基于现场总线的控制网络设计 178

4.5.1　Profibus现场总线网络的构建 178

4.5.2　DeviceNet现场总线网络的构建 185

4.5.3　ControlNet现场总线网络的构建 185

4.5.4　基于Ethernet/IP的工业以太网组网 186

4.5.5　多种现场总线网络的构建 188

4.6　系统设计示例 190

4.6.1　Rockwell网络在火力发电厂辅助系统改造中的应用 190

4.6.2　Profibus网络在污水处理厂自动化控制中的应用 192

习题 196

第5章　控制网络集成技术 197

5.1　DCS网络与现场总线控制网络的集成 197

5.2　现场总线控制系统网络之间的集成 198

5.2.1　OPC技术基础 198

5.2.2　基于OPC技术的系统级集成方法 205

5.2.3　设备级集成 206

5.3　控制网络和信息网络的集成 208

5.3.1　控制网络和信息网络之间加入转换接口 208

5.3.2　基于DDE技术的控制网络和信息网络的集成 208

5.3.3　采用统一的协议标准实现控制网络和信息网络的集成 210

5.3.4　控制网络和信息网络集成采用数据库访问技术 211

5.3.5　控制网络和信息网络集成采用OPC技术 211

5.3.6　控制网络与信息网络互连集成的若干关键问题 211

习题 212

6.1 网络控制系统问题概述 213

第6章 网络控制系统的分析 213

6.1.1 网络控制系统中的基本问题 214

6.1.2　NCS中的时延组成分析 215

6.1.3　网络控制系统的拥塞问题 216

6.1.4　网络控制系统的调度 217

6.2　网络控制系统稳定性概述 219

6.3　时延对网络控制系统的影响 220

6.3.1　概述 220

6.3.2　存在网络时延的闭环系统模型 221

6.4　采样速率对网络控制系统稳定性的影响 223

6.5　数据包丢失对网络控制系统稳定性的影响 225

6.5.1　概述 225

6.5.2　存在数据包丢失的网络控制系统的建模与稳定性 226

6.6　信息传递的时间间隔对系统稳定性的影响 227

6.6.1　问题的一般描述 228

6.6.2　连续系统状态反馈稳定性分析 229

6.6.3　全状态反馈系统的网络状态信息更新时间 230

6.6.4　系统矩阵M特征根分析 232

6.6.5　输出反馈控制 233

6.6.6　离散时间域系统分析 236

习题 239

第7章　网络控制系统设计 240

7.1　概述 240

7.2　网络控制系统的结构与模型 240

7.2.1 网络控制系统的基本结构 240

7.2.2　带有时延的网络控制系统模型 241

7.3　网络控制系统状态观测器的设计 242

7.4　网络控制系统仿真研究 244

习题 246

缩略语 247

参考文献 252