现场总线控制网络技术PDF电子书下载

目录 1

第1章　企业信息网络技术 1

1.1　企业信息网络 1

1.2　企业网技术 4

1.2.1　企业网技术的需求 4

1.2.2　企业网技术 4

1.2.3　企业网的特性 5

1.2.4　企业信息化与自动化的层次模型 5

1.3　企业网的体系结构 6

1.3.1 体系结构 6

1.3.2　控制网络系统与企业网的关系 8

1.3.3　企业网的实现结构 8

1.4　企业网的实现 11

1.4.1 建立企业网的策略 11

1.4.2　分布式控制网络平台 12

1.4.3　分布式控制网络平台 14

1.5.1 CIMS的概念、产生与发展 15

1.5　企业网应用——CIMS 15

1.5.2　CIMS的构成 16

1.5.3　CIMS中的数据集成技术 17

1.6　企业内联网 20

1.6.1 Intranet的基本概念 20

1.6.2　Intranet应用 22

1.6.3　Intranet与Internet 24

1.6.4　Intranet的模式及技术 24

1.6.5　Intranet的安全技术 28

1.6.6　Intranet的建立 29

1.6.7　Intranet管理 32

1.6.8　基于现场总线的Intranet 36

第2章　控制网络技术 38

2.1 网络的信息通信基础 38

2.1.1　数据传输技术 38

2.1.2　两台相邻设备之间的数据通信 39

2.1.3　多台相邻设备之间的数据通信 40

2.1.5　网络中不同计算机之间的数据交换 42

2.1.4　信号的传输方式 42

2.1.6　差错检测与控制 45

2.2　开放式系统互连参考模型 46

2.2.1　OSI参考模型 46

2.2.2　OSI参考模型各层的基本功能 47

2.2.3　OSI参考模型的数据传输 49

2.3　网络协议 50

2.3.1　IP协议 51

2.3.2　传输控制协议 54

2.3.3　TCP/IP之上的网络服务和高层协议 56

2.3.4 NetBEUI/NetBIOS协议 57

2.3.5 IPX/SPX协议 58

2.3.6　ATM协议 59

2.4　局域网技术 62

2.4.1 局域网的特点与基本组成 62

2.4.2　局域网协议 63

2.4.3　媒体访问控制方法 63

2.5.1　传统以太网技术 68

2.5　局域网的网络互连 68

2.5.2　快速以太网技术 72

2.5.3　光纤分布式数据接口 74

2.5.4 ATM网络技术 80

2.5.5 千兆位以太网 85

2.6　网络连接设备 91

2.6.1 网络连接的基本概念 91

2.6.2　网络互连设备的选择 91

2.6.3　无线局域网连接产品 102

2.7　控制网络与信息网络 104

2.7.1　控制网络与信息网络的区别 104

2.7.2　控制网络与信息网络的互连 105

2.7.3　控制网络与信息网络互连技术在控制领域的应用 106

2.7.4　控制网络的规划设计 107

2.8　控制网络与信息网络的集成 109

2.8.1　控制网络与信息网络集成的目标 109

2.8.2　控制网络与信息网络集成技术 109

2.8.3　控制网络技术的展望 110

第3章　现场总线控制网络 111

3.1　现场总线技术 111

3.1.1　现场总线的产生和发展 111

3.1.2　现场总线的技术特点 113

3.1.3　几种有影响的现场总线 115

3.2　现场总线控制网络技术 117

3.2.1 现场总线控制系统 117

3.2.2　现场总线控制系统的组成 118

3.2.3　现场总线控制系统的体系结构 120

3.2.4　现场总线与网络的差异 123

3.3　现场总线设备 124

3.3.1 设备类型 124

3.3.2　设备管理 124

3.4　现场总线控制网络的体系结构 125

3.4.1　现场总线控制网络的模型 125

3.4.2　FCS的拓扑结构 127

3.5　通信模型与协议 128

3.5.1　基金会现场总线通信模型 130

3.5.2　LonWorks通信模型 131

3.5.3　Profibus通信模型 131

3.5.4 CAN通信模型 131

3.6 现场总线控制系统的软件结构 132

3.6.1 软件设计的基本原则 132

3.6.2 数据采集工作站及现场总线通信服务器 133

3.6.3　实时数据库 133

3.6.4　控制策略组态 134

3.6.5　监控组态系统 137

3.6.6　远程应用 138

3.7　现场总线控制系统的集成 140

3.7.1　控制系统的集成 140

3.7.2　现场总线控制网络与信息网络的集成 141

3.7.3　现场总线控制系统建立时注意的技术问题 143

3.8　现场总线控制系统的功能块及组态 144

3.8.1　功能块组态概述 145

3.8.2　功能块库 151

3.8.3　功能块的内部结构与功能块连接 153

3.8.4　功能块的应用进程 154

3.9　现场总线控制系统的网络布线与安装 155

3.9.1　现场总线系统的网络部件 155

3.9.2　网络布线和安装 157

3.10　现场总线的发展趋势 160

3.10.1　现场总线与计算机通信技术的关系 160

3.10.2　国内现场总线的发展趋势 162

3.10.3　现场总线应用工程的发展趋势 163

第4章　Profibus总线技术 165

4.1 Profibus基本特性 166

4.2 Profibus总线 171

4.2.1 Profibus-PA 171

4.4.2 Profibus-DP 173

4.2.3 Profibus-FMS 179

4.3 Profibus通信协议 181

4.3.1 Profibus与OSI参考模型 181

4.3.2 Profibus设备配置 182

4.3.3 面向连接的数据交换 185

4.4 Probibus控制系统的集成技术 186

4.4.1 Profibus控制系统的组成 186

4.4.2 Profibus控制系统的配置 186

4.4.3 Profibus系统配置中的设备选型 188

4.5 Profibus通信接口与从站的实现 196

4.5.1 Profibus协议专用ASICS芯片 196

4.5.5 PA现场设备的实现 197

4.5.4 复杂的FMS和DP主站的实现 197

4.5.3 智能化FMS和DP从站的实现 197

4.5.2 DP从站单片实现 197

4.6 Profibus控制器ASPC2 198

4.6.1 ASPC2功能 198

4.6.2 ASPC2引脚 199

4.6.3 ASIC接口 200

4.6.4 处理器接口 203

4.7 Profibus总线技术应用 207

5.1 基金会现场总线的核心技术 213

第5章 基金会现场总线技术 213

5.2 通信系统结构及其相互关系 214

5.2.1　通信实体 214

5.2.2　协议数据的构成与层次 215

5.2.3　基金会现场总线网络拓扑 216

5.2.4　应用进程及其网络可视对象 217

5.2.5　虚拟通信关系 221

5.3　基金会现场总线的物理层及其网络连接 223

5.3.1　物理层的功能 223

5.3.2　物理层的结构 223

5.3.3　传输媒体 224

5.3.4　基金会现场总线的物理信号波形 225

5.3.5　基金会现场总线的信号编码 225

5.3.6　现场设备 227

5.4　数据链路层 228

5.4.1　链路活动调度器及其功能 228

5.4.3　数据链路协议数据单元 229

5.4.2　通信设备类型 229

5.4.4　链路活动调度器的工作 230

5.4.5　数据链路时间的同步 231

5.4.6　数据传输方式 231

5.5　现场总线访问子层 232

5.5.1 协议机制 232

5.5.2　应用关系端点角色 233

5.5.3　传输路径与策略 234

5.5.5　应用关系端点的类型 235

5.5.4　建立应用关系的方法 235

5.5.6　总线访问子层的服务及其参数 236

5.5.7　总线访问子层协议数据单元 237

5.5.8　数据链路层映射协议机构 238

5.6　现场总线报文规范层 238

5.6.1　虚拟现场设备 238

5.6.2　联络关系管理 239

5.6.3　变量访问对象及其服务 240

5.6.4　事件服务 240

5.6.5　域上载／下载服务…………………………………………………………2■5.6.6　程序调用服务 241

5.6.7　FMS协议数据单元及其编码 242

5.6.8　FMS的信息格式 243

5.6.9　FMS的启动 243

5.7　网络管理 243

5.7.1 网络管理者与网络管理代理 243

5.7.2　网络管理代理的虚拟现场设备 245

5.7.3　网络管理代理对象与相应的对象服务 245

5.8.1　系统管理概述 246

5.8　系统管理 246

5.8.2　系统管理的功能 248

5.8.3　系统管理信息库及其访问 249

5.8.4　系统管理内核状态 251

5.8.5　系统管理服务和作用过程 251

5.8.6　地址及地址分配 253

5.8.7　基金会现场总线通信控制器 254

5.9　系统组态与运行 254

5.9.1　基金会现场总线的系统组态 254

5.9.2　系统的组态 257

5.9.3　网段与系统的启动 258

5.9.4　装载LAS与修改组态 258

5.10　设备描述与基金会现场总线的产品开发 258

5.10.1　设备描述 258

5.10.2　设备描述的开发步骤 259

5.10.3　基金会现场总线的系列产品与产品开发 260

5.11　基金会现场总线技术应用实例 261

5.11.1　基于基金会协议智能变送器的设计与开发 261

5.11.2　基金会现场总线技术在丁二烯生产控制系统中的应用 262

第6章　控制器局域网总线 266

6.1　CAN总线性能特点 266

6.2　CAN 2.0技术规范 267

6.2.1 CAN的基本概念 267

6.2.2　CAN节点的分层结构 270

6.2.3　报文传送及其帧结构 271

6.2.4　错误类型和界定 277

6.2.5　位定时与同步 278

6.2.6　CAN高层协议 280

6.2.7　CAN总线媒体装置特性 282

6.3　CAN总线相关器件 285

6.3.1 CAN独立通信控制器SJA1000 285

6.3.2　带有CAN总线接口的微控制器及I/O器件 290

6.4　CAN总线的应用 296

6.4.1 CAN总线的主要应用领域 296

6.4.2　CAN总线的应用 297

第7章　LonWorks总线技术 299

7.1 LonWorks技术 299

7.1.1 LonWorks的开放性和互操作性 299

7.1.2　LonWorks网络特性 299

7.1.3　LonWorks的本质安全性 300

7.1.4　LonWorks技术的未来 300

7.1.5　LonWorks技术的特点 301

7.2　LON网络控制技术 301

7.2.2　网络管理 302

7.2.1 Neuron芯片 302

7.2.3　LonWorks产品 303

7.2.4　Lonpoint（Lonpoint System） 306

7.3　LonWorks应用技术 308

7.3.1　LON节点 309

7.3.2　I/O设备 310

7.3.3　网络变量及显式消息 310

7.4.1 Neuron芯片家族 311

7.4　Neuron芯片 311

7.4.2　Neuron 芯片的内部结构 312

7.4.3　时钟信号 313

7.4.4　休眠／唤醒电路 313

7.4.5　看门狗定时器 314

7.4.6　复位 314

7.4.7　Neuron芯片存储器配置 315

7.4.8　专用开发语言Neuron C 316

7.5　Neuron芯片内部网络通信端口及服务引脚 316

7.5.1　通信端口 316

7.5.2　收发器 320

7.5.3　服务引脚 322

7.5.4　定时器／计数器 323

7.5.5　Neoron芯片的电气特性 324

7.5.6　存储映像 325

7.5.7　Neuron芯片的数据结构 328

7.6　Neuron芯片的I/O对象 330

7.6.1　I/O对象类别 330

7.6.2　I/O定时问题 332

7.6.3　I/O对象 332

7.7　LonTalk协议 336

7.7.1 LonTalk协议物理层 337

7.7.2　命名、寻址以及路由 338

7.7.3 LonTalk协议的MAC子层 343

7.7.4　LonTalk协议的链路层 344

7.7.7 LonTalk协议的表示层和应用层 345

7.7.9　LonTalk协议的网络管理和网络诊断 345

7.7.5 LonTalk协议的网络层 345

7.7.6　LonTalk协议的传输层和会话层 345

7.7.10　LonTalk协议的报文服务 346

7.7.11 LonTalk协议的网络认证 346

7.7.12　LonTalk协议定时器 346

7.7.13　网络消息（管理、诊断消息服务） 347

7.7.14　其他 355

7.8　LonWorks开发工具 357

7.8.1 基于网络的开发工具LonBuilder 357

7.7.15　Neuron芯片的网络映像 357

7.8.2　LonBuilder的软件和硬件 358

7.8.3　基于节点的开发工具NodeBuilder 359

7.8.4　LonWorks开发应用 360

7.8.5　LNS技术 361

7.9　LonWorks总线系统应用 365

7.9.1 基于LonWorks总线的企业网 365

7.9.2 LonWorks技术在楼宇自动化系统中的应用 368

7.9.3　LonWorks全分散智能控制网络系统 371

参考文献 375