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第1章 概述 1

1.1 现场总线的产生、本质与发展 1

1.1.1 现场总线的产生 1

1.1.2 现场总线的本质 5

1.1.3 现场总线的发展 6

1.2 现场总线的结构及其特点 9

1.2.1 现场总线的结构 9

1.2.2 现场总线的特点 11

1.3 几种有影响的现场总线 11

1.4 现场总线面临的挑战 13

1.5 小结 14

1.6 思考与练习 14

第2章 现场总线通信基础 15

2.1 总线的概念 15

2.1.1 基本术语 15

2.1.2 总线操作的基本内容 16

2.2 通信系统的组成 17

2.3 数据通信基础 18

2.3.1 数据通信的基本概念 18

2.3.2 数据编码 19

2.3.3 数据传输技术 20

2.3.4 网络拓扑结构与网络控制方法 25

2.3.5 数据交换技术 27

2.3.6 差错控制 28

2.4 通信模型 30

2.4.1 ISO/OSI参考模型 30

2.4.2 现场总线通信模型 32

2.5 网络互联设备 33

2.6 现场总线控制网络 35

2.6.1 现场总线网络节点 35

2.6.2 现场总线控制网络的任务 35

2.7 小结 36

2.8 思考与练习 36

第3章 Profibus现场总线及其应用 38

3.1 Profibus现场总线基础 38

3.1.1 Profibus现场总线的分类 38

3.1.2 Profibus的通信协议 39

3.2 Profibus的传输技术 43

3.2.1 DP/FMS的RS-485传输技术 44

3.2.2 DP/FMS的光纤传输技术 46

3.2.3 PA的IEC1158-2传输技术 47

3.3 Profibus控制系统的配置 47

3.4 Profibus-DP控制系统 50

3.4.1 Profibus-DP的基本性能 50

3.4.2 GSD文件 51

3.4.3 Profibus-DP系统工作过程 52

3.5 S7-300与S7-200 PLC之间的Profibus-DP通信 54

3.6 S7-300与S7-300 PLC之间的Profibus-DP通信 59

3.7 Profibus现场总线在液位控制系统中的应用 67

3.8 实训项目 基于S7-300 PLC的现场总线系统构建与运行 73

3.9 小结 74

3.10 思考与练习 74

第4章 CC-Link现场总线及其应用 75

4.1 概述 75

4.2 FX2N系列CC-Link现场总线系统的构建 77

4.2.1 系统网络配置 77

4.2.2 主站模块FX2N-16CCL-M 77

4.2.3 从站模块FX2N-32CCL 94

4.2.4 基于FX2N系列PLC的CCLink现场总线应用 103

4.3 Q系列CC-Link现场总线系统的构建 109

4.3.1 Q系列PLC介绍 109

4.3.2 Q系列QJ61BT11模块 109

4.3.3 QJ61BT11模块的应用 112

4.3.4 基于Q系列PLC的CC-Link现场总线应用 115

4.4 实训项目 CC-Link现场总线控制系统的构建与运行 119

4.5 小结 119

4.6 思考与练习 120

第5章 Modbus现场总线及其应用 121

5.1 Modbus的概念 121

5.2 Modbus RTU通信 122

5.3 实现Twido系列PLC之间的Modbus RTU通信 124

5.3.1 Twido PLC简介 124

5.3.2 功能码03的应用 129

5.3.3 功能码16的应用 134

5.4 实现S7-200 PLC之间的Modbus RTU通信 136

5.4.1 Modbus协议的安装 136

5.4.2 Modbus地址 137

5.4.3 Modbus通信的建立 138

5.4.4 应用举例 141

5.5 实现FX2N PLC之间的Modbus RTU通信 145

5.5.1 Modbus通信的设置 145

5.5.2 RS通信指令 146

5.5.3 应用举例 146

5.6 Modbus协议在变频调速控制系统中的应用 148

5.6.1 控制要求及硬件配置 148

5.6.2 ATV31变频器简介 149

5.6.3 通信程序的实现 152

5.7 实训项目 Modbus通信系统的构建与运行 155

5.8 小结 156

5.9 思考与练习 156

第6章 工业以太网及其应用 158

6.1 工业以太网基础知识 158

6.2 工业以太网的现状与发展前景 161

6.2.1 工业以太网的现状 161

6.2.2 工业以太网的发展前景 162

6.3 Profinet技术及其应用 162

6.3.1 Profinet技术介绍 162

6.3.2 S7-300 PLC与ET200S的以太网通信 163

6.4 EtherCAT技术及其应用 172

6.4.1 EtherCAT技术介绍 172

6.4.2 Omron PLC与伺服驱动器的EtherCAT通信功能实现 172

6.5 实训项目 基于CP343-1通信模块系统的构建与运行 185

6.6 小结 186

6.7 思考与练习 186

第7章 现场总线控制系统集成及其应用 187

7.1 系统集成的概念 187

7.2 现场总线控制系统集成 188

7.2.1 现场总线控制系统集成框架 188

7.2.2 现场总线控制系统集成的原则 190

7.2.3 现场总线控制系统集成中的几个问题 190

7.3 现场总线控制系统集成方法 192

7.3.1 FCS与DCS的集成方法 192

7.3.2 FCS与网络的集成方法 195

7.3.3 FCS与其他现场总线的集成方法 197

7.4 基于工业网络的自动生产线控制系统集成 197

7.5 LonWorks技术在远程自动抄表系统中的应用 199

7.6 基于CAN总线在汽车网络中的应用 202

7.7 基于OPC技术的数据访问系统 205

7.8 小结 213

7.9 思考与练习 213

附录 215

附录A Step 7编程软件的安装与使用 215

附录B GX Developer编程软件的安装与使用 217

参考文献 221