工业控制网络技术PDF电子书下载

第1章　工业控制网络 1

1.1　计算机网络 1

1.1.1　计算机网络的定义 1

1.1.2　计算机网络的功能与应用 2

1.1.3　计算机网络的拓扑结构 3

1.1.4　计算机网络的硬件组成 4

1.1.5　计算机网络的软件体系 6

1.1.6　计算机网络的分类 7

1.2　数据通信基础 8

1.2.1　数据传输技术 8

1.2.2　两台相邻设备之间的数据通信 10

1.2.3 多台相邻设备之间的数据通信 10

1.2.4　信号的传输方式 12

1.2.5 网络中不同计算机之间的数据交换 12

1.2.6　差错检测与控制 15

1.3　开放系统互连参考模型 15

1.3.1　OSI七层参考模型 15

1.3.2　OSI参考模型的七层结构及其功能 16

1.3.3　OSI参考模型的数据传输 17

1.4　工业控制网络概论 18

1.4.1 工业控制网络的形成 18

1.4.2　工业控制网络的特点及分类 18

1.4.3 工业控制网络与信息网的区别 19

1.4.4　工业控制网络与信息网络的互联 19

1.5　工业控制网络的发展 20

1.5.1 工业以太网系统的组成 20

1.5.2 工业以太网互联模型 21

1.5.3 工业以太网络的特点 21

1.5.4　工业以太网软件 22

1.5.5 工业以太网的发展前景 24

1.5.6 工业以太网应解决的技术问题 26

第2章　集散控制系统 28

2.1　概述 28

2.1.1 集散控制系统的产生 28

2.1.2　集散控制系统的特点 29

2.1.3　集散控制系统的结构 30

2.2　集散控制系统的控制级 32

2.2.1　控制级结构及组成 32

2.2.2　基本控制单元 32

2.2.3　控制级软件 34

2.3　集散控制系统的监控级 35

2.3.1　监控级结构 35

2.3.2　监控级的基本功能 37

2.3.3　监控级设备 40

2.4　集散控制系统的组态 41

2.4.1　组态的基本概念 41

2.4.2　组态软件的功能 41

2.4.3　组态软件人机接口方式 42

2.4.4　控制算法组态 43

2.4.5　回路组态 44

2.4.6　实时数据库 46

2.4.7　其他组态 46

2.5　集散控制系统实例 48

2.5.1　设计思想 48

2.5.2　集散式电力参数监测系统构成 48

2.5.3　数据采集单元 49

2.5.4　从电路板软、硬件 50

2.5.5　主电路板软、硬件 56

2.5.6　管理级设计 62

第3章　现场总线概论 64

3.1　现场总线技术 64

3.1.1 现场总线的产生和发展 64

3.1.2　现场总线的技术特点 66

3.1.3　几种有影响的现场总线 67

3.2　现场总线控制网络 68

3.2.1　现场总线控制系统 68

3.2.2　现场总线控制系统的组成 69

3.2.3　现场总线控制系统的体系结构 70

3.3　现场总线网络的集成 70

3.3.1　控制系统的集成 70

3.3.2　现场总线控制网络与其他网络的集成 71

3.3.3　现场总线控制系统的建立 73

第4章　基金会现场总线 75

4.1　基金会现场总线概述 75

4.1.1　FF的发展历程 75

4.1.2　FF的技术特点 75

4.1.3　FF的主要技术内容 76

4.2　基金会现场总线的通信系统 77

4.2.1 FF通信系统的构成 77

4.2.2　FF的通信参考模型 79

4.3　基金会现场总线的物理层 80

4.3.1 物理层的功能与结构 80

4.3.2　物理层的信号编码 81

4.3.3 H1总线的信号波形及现场设备的网络配置 82

4.3.4　网络通信设备 83

4.3.5　拓扑结构 83

4.3.6　其他相关技术 84

4.4　基金会现场总线的数据链路层与应用层 86

4.4.1　数据链路层 86

4.4.2　现场总线访问子层 89

4.4.3　现场总线报文规范子层 91

4.5　基金会现场总线的用户层 94

4.5.1　功能模块 94

4.5.2　功能块应用进程 97

4.5.3 网络管理 98

4.5.4 系统管理 99

4.5.5　设备描述 101

4.6　基金会现场总线系统的组态与运行 102

4.6.1 FF系统的组态 102

4.6.2 网段与系统的启动 105

4.6.3　LAS调度表的装载与组态的修改 105

4.7　一致性与互操作性测试 106

4.7.1　测试系统结构及测试过程 106

4.7.2　测试案例分析 106

4.8　基金会现场总线控制系统的设计与实现 107

4.8.1　FF通信控制器 107

4.8.2　基于FB3050的FF仪表通信接口卡的设计 108

4.8.3　基于FB3050的FF仪表卡的设计 110

4.8.4　FF本质安全的实现 111

第5章　Profibus现场总线 115

5.1　概述 115

5.1.1　Profibus的组成 115

5.1.2　Profibus协议结构 116

5.1.3　Profibus传输技术 117

5.1.4　Profibus总线存取协议 119

5.2 Profibus-DP 120

5.2.1　基本功能 120

5.2.2　扩展功能 122

5.2.3　设备数据库文件 123

5.2.4　行规 124

5.3 Profibus-PA 124

5.3.1　传输协议 125

5.3.2　行规 125

5.4　Profibus-FMS 126

5.5　Profibus的实现 128

5.5.1　协议芯片 128

5.5.2　各站的实现 129

5.5.3　设备认证 130

第6章　LonWorks现场总线 132

6.1　概述 132

6.2　LonWorks总线装置 132

6.2.1　LonWorks节点 132

6.2.2 LonWorks收发器 133

6.2.3　LonWorks路由器 137

6.3　神经元芯片 138

6.4 LonTalk协议 139

6.4.1　概述 139

6.4.2　Lon Talk协议物理层 140

6.4.3　命名、寻址以及路由 141

6.4.4 LonTalk协议的MAC子层 143

6.4.5　LonTalk协议的链路层 144

6.4.6 LonTalk协议的网络层 144

6.4.7　LonTalk协议的传输层和会话层 144

6.4.8 LonTalk协议的表示层和应用层 144

6.5　Lon Works开发工具 145

6.6　住宅小区自动抄表系统 146

6.6.1 自动抄表管理系统的功能 146

6.6.2　数字化脉冲式电度表 146

6.6.3 家庭控制终端 147

6.6.4 自动抄表系统的数据采集 149

6.6.5 网络管理系统软件的设计 151

6.6.6 网络管理系统软件的实现 155

第7章　CAN总线 157

7.1　概述 157

7.1.1　CAN总线的产生 157

7.1.2　CAN总线技术特点 158

7.1.3　CAN总线的电平 158

7.2　CAN总线技术规范 159

7.2.1　CAN总线的分层结构 159

7.2.2　逻辑链路控制（LLC）子层 160

7.2.3　媒体访问控制（MAC）子层 161

7.2.4　物理层 167

7.3　CAN总线的硬件支持 169

7.3.1　CAN总线硬件介绍 169

7.3.2 独立CAN总线控制器SJA1000 169

7.3.3 CAN总线驱动器PCA82C250 171

7.4　CAN总线实验系统 172

7.4.1 CAN总线实验系统结构 172

7.4.2　上位机设计 173

7.4.3 RS232-CAN转换卡 174

7.4.4 中继器 176

7.4.5　下节点控制模块 176

7.4.6　步进电机控制模块 176

7.4.7　直流电机控制模块 179

7.4.8　交流电机控制模块 180

7.4.9　液晶显示模块 181

7.4.10　键盘接口模块 181

7.4.11　数据采集模块 182

7.4.12　软件程序例程 182

附录A　SJA1000独立CAN控制器 193

参考文献 229