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第1章 绪论 1

1.1 现场总线的产生 1

1.2 现场总线及其现场总线控制系统 3

1.2.1 现场总线的概念 3

1.2.2 现场总线与局域网的区别 5

1.2.3 现场总线控制系统体系结构 5

1.2.4 现场总线控制系统的特点 7

1.3 现场总线技术的进展和标准现状 7

1.3.1 现场总线技术的进展 9

1.3.2 现场总线标准 13

1.4 其他具有代表性的现场总线 21

1.4.1 CAN总线 22

1.4.2 LonWorks总线 22

1.4.3 HART总线 23

1.4.4 ModBus总线 23

1.4.5 CC-Link总线 24

1.5 现场总线技术的研究 25

第2章 基金会现场总线 27

2.1 基金会现场总线概述 27

2.2 网络组成原理 33

2.2.1 基金会现场总线的物理层 33

2.2.2 数据链路层 34

2.2.3 现场总线访问子层 36

2.2.4 现场总线报文规范 38

2.3 功能块 40

2.3.1 功能块的内部结构与功能块连接 41

2.3.2 功能块应用进程中的用户应用块 42

2.3.3 功能块服务 44

2.3.4 现场总线设备的功能块应用进程 45

2.4 通信模式与通信协议 46

2.4.1 通信系统的主要组成部分及其相互关系 46

2.4.2 通信接口电路介绍 48

2.4.3 协议数据的构成与层次 51

2.5 典型产品介绍 52

2.5.1 FB3050 52

2.5.2 FF现场仪表 55

2.6 典型应用示例 57

2.6.1 世界第一套投入商业运行的FF现场总线系统 57

2.6.2 美国阿拉斯加West Sak ARCO油田 57

2.6.3 基于FF现场总线的分布式温度测量系统 59

2.7 应用前景展望 62

第3章 Profibus现场总线 63

3.1 Profibus现场总线概述 63

3.1.1 Profibus现场总线的产生与体系结构 63

3.1.2 Profibus“工具箱” 65

3.2 传输技术 67

3.2.1 RS-485传输技术 69

3.2.2 符合MBP的传输 69

3.2.3 光纤传输技术 70

3.3 通信协议 71

3.4 行规 73

3.4.1 通用应用行规 73

3.4.2 特殊应用行规 78

3.4.3 系统行规 85

3.5 设备管理 88

3.5.1 GSD 90

3.5.2 实现 91

3.6 PROFInet 94

3.6.1 PROFInet工程模型 95

3.6.2 PROFInet通信模型 96

3.6.3 PROFInet转移模型 96

3.6.4 XML 97

3.6.5 OPC和OPC DX 97

3.7 Profibus现场总线技术的应用 98

3.7.1 Profibus在自动化立体仓库系统中的应用 99

3.7.2 Profibus总线接口在智能仪表中的应用 103

3.8 Profibus现场总线技术在中国的发展 105

3.9 前景展望 106

第4章 P-NET现场总线 108

4.1 P-NET现场总线概述 108

4.1.1 P-NET协议中的有关术语 108

4.1.2 P-NET的特点 110

4.2 P-NET现场总线的硬件结构及基本原理 112

4.2.1 P-NET的总体架构——多网络结构 112

4.2.2 P-NET现场总线的结构及其各层完成的功能 114

4.2.3 P-NET协议的节点形式 116

4.3 P-NET通信协议及通信模式 117

4.3.1 P-NET通信协议总线访问机制 117

4.3.2 P-NET通信协议的地址域类型 119

4.3.3 P-NET通信协议的优点 120

4.4 P-NET通信软件VIGO软件 121

4.4.1 VIGO简介 121

4.4.2 VIGO用户接口 124

4.5 P-NET及其应用 128

4.5.1 P-NET的智能模块 128

4.5.2 运行模式 129

4.5.3 系统集成的解决方案 131

4.5.4 应用范围、产品以及支持厂商 133

4.5.5 典型应用示例 133

5.1 SwiftNet现场总线概述 136

第5章 SwiftNet现场总线 136

5.2 SwiftNet现场总线的结构 137

5.3 SwiftNet的性质和特征 138

5.3.1 SwiftNet的性质 138

5.3.2 SwiftNet的特征 139

5.4 SwiftNet总线技术 139

5.4.1 物理层概述 139

5.4.2 数据链路层 140

5.4.3 应用层概述 142

5.5 SwiftNet的主要应用 143

6.1.1 ControlNet的网络结构 144

6.1 ControlNet现场总线的技术概况 144

第6章 ControlNet现场总线概述 144

6.1.2 DeviceNet的技术特点 147

6.2 ControlNet的网络通信模式及信息交换 149

6.2.1 ControlNet的网络通信模式 150

6.2.2 ControlNet的信息交换 151

6.3 ControlNet的传输技术 154

6.3.1 ControlNet的网络介质 154

6.3.2 ControlNet网络物理组成 155

6.3.3 ControlNet网络物理特性 156

6.4.1 Rockwell公司的ControlNet现场总线产品结构 157

6.4 ControlNet现场总线产品结构及相关设备 157

6.4.2 新的控制网产品 159

6.5 ControlNet现场总线技术的应用 160

6.5.1 基于ControlNet现场总线的过程控制系统 161

6.5.2 ControlNet大豆分离蛋白质生产线控制系统 164

第7章 Interbus现场总线 170

7.1 Interbus总线概述 170

7.1.1 Interbus的特点 171

7.1.2 Interbus网络组成原理及功能块介绍 173

7.1.3 Interbus通信协议和通信模式 174

7.2.1 Interbus传感器／执行器总线 177

7.2 运行环境 177

7.2.2 基于连接两个器件间的点对点逻辑 178

7.2.3 PMS服务 178

7.2.4 用户界面 178

7.2.5 有关技术支持 178

7.3 Interbus与Ethernet结合构成完整的工业控制通信网络 187

7.3.1 工业控制系统对通信方法的要求 187

7.3.2 Interbus和Ethernet技术的特点和比较 189

7.3.3 Ethernet工业现场安装管理系统Factory Line 191

7.3.4 Interbus+Ethernet的实际应用 191

7.4.1 系统部件 192

7.4 典型产品技术介绍 192

7.4.2 Phoenix Contact的模块 196

7.5 Interbus的应用 198

7.5.1 Internet工业现场总线在大型煤码头中的应用 199

7.5.2 Interbus在自动化物流系统中的应用 203

第8章 WorldFIP现场总线 207

8.1 WorldFIP概述 207

8.1.1 WorldFIP的技术特点 208

8.1.2 WorldFIP现场总线的发展 211

8.1.3 WorldFIP一般结构 211

8.1.4 WorldFIP现场总线技术特点 213

8.1.5 WorldFIP协议模型 214

8.2 WorldFIP的应用 220

8.2.1 WorldFIP的应用前景分析 220

8.2.2 WorldFIP的产品 221

8.2.3 WorldFIP的应用领域 221

8.2.4 应用实例 221

第9章 工业以太网 233

9.1 工业以太网概述 233

9.1.1 概述 233

9.1.2 以太网已成为工业控制网络的发展方向 235

9.1.3 工业以太网的特点与要求 238

9.2 工业以太网系统结构 240

9.2.1 以太网的帧格式 241

9.2.2 以太网的工作原理 242

9.2.3 Ethernet/IP协议简介 244

9.3 工业以太网的关键技术 250

9.3.1 通信确定性和实时性技术 250

9.3.2 系统稳定性技术 252

9.3.3 系统互操作性技术OPC 253

9.3.4 网络安全性技术 255

9.3.5 总线供电技术 256

9.3.6 本质安全与安全防爆技术 257

9.4 典型工业以太网 258

9.4.1 Modbus-IDA工业以太网 260

9.4.2 Ethernet/IP工业以太网 263

9.4.3 FF HSE工业以太网 265

9.4.4 ProfiNet工业以太网 266

9.4.5 EPA 268

9.4.6 EtherCAT 276

9.4.7 Powerlink 276

9.4.8 VNET/IP和TCnet 277

9.5 工业以太网典型产品 278

9.6 工业以太网应用展望 279

参考文献 281