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出版说明 1
前言 1
第1章 现场总线概述 1
1.1 现场总线的现状与发展 1
1.1.1 现场总线的产生 1
1.1.2 现场总线的本质 2
1.1.3 现场总线的特点和优点 3
1.1.4 现场总线标准的制定 5
1.1.5 现场总线的现状 7
1.1.6 现场总线网络的实现 8
1.1.7 现场总线技术的发展趋势 10
1.2 企业网络信息集成系统 10
1.2.1 企业网络信息集成系统的层次结构 10
1.2.2 现场总线的作用 13
1.2.3 现场总线与上层网络的互联 14
1.2.4 现场总线网络集成应考虑的因素 15
1.3.2 CAN 16
1.3.1 基金会现场总线（FF） 16
1.3 现场总线简介 16
1.3.3 DeviceNet 17
1.3.4 LonWorks 18
1.3.5 PROFIBUS 19
1.3.6 HART 20
1.3.7 INTERBUS 21
1.3.8 CC-Link 22
1.3.9 ControlNet 27
1.3.10 WorldFIP 29
1.3.13 AS-i 30
1.3.11 P-Net 30
1.3.12 SwiftNet 30
1.3.14 RS-485 31
第2章 数据通信基础与网络互联 32
2.1 数据通信基础 32
2.1.1 基本概念 32
2.1.2 通信系统的组成 34
2.1.3 数据编码 35
2.1.4 通信系统的性能指标 37
2.1.5 信号的传输模式 41
2.1.6 局域网及其拓扑结构 42
2.1.7 网络传输介质 43
2.1.8 介质访问控制方式 45
2.1.9 CRC校验 47
2.2 现场控制网络 48
2.2.1 现场控制网络的节点 48
2.2.2 现场控制网络的任务 49
2.3 网络硬件 50
2.3.1 网络传输技术 50
2.2.3 现场控制网络的实时性 50
2.3.2 局域网 51
2.3.3 城域网 52
2.3.4 广域网 53
2.3.5 无线网 53
2.3.6 联网 53
2.4 网络互联 53
2.4.1 基本概念 53
2.4.2 网络互联规范 54
2.4.3 网络互联和操作系统 54
2.5.1 中继器 55
2.4.4 现场控制网络互联 55
2.5 网络互联设备 55
2.5.2 网桥 56
2.5.3 路由器 57
2.5.4 网关 57
2.6 通信参考模型 58
2.6.1 OSI参考模型 58
2.6.2 TCP/IP参考模型 62
2.6.3 OSI参考模型和TCP/IP参考模型的比较 64
2.6.4 现场总线的通信模型 65
第3章 串行通信接口技术 67
3.1 串行通信基础 67
3.1.1 串行异步通信数据格式 67
3.1.2 连接握手 68
3.1.3 确认 68
3.1.4 中断 68
3.1.5 轮询 69
3.1.6 差错检验 69
3.2.1 RS-232C端子 70
3.2 RS-232C串行通信接口 70
3.2.2 通信接口的连接 71
3.2.3 RS-232C电平转换器 72
3.3 RS-485串行通信接口 72
3.3.1 RS-485接口标准 72
3.3.2 RS-485收发器 73
3.3.3 应用电路 74
3.3.4 RS-485网络互联 74
3.4.1 概述 76
3.4 Modbus通信协议 76
3.4.2 两种传输方式 78
3.4.3 Modbus消息帧 79
3.4.4 错误检测方法 82
3.4.5 Modbus的编程方法 86
第4章 CAN 88
4.1 CAN的技术规范 88
4.1.1 CAN的基本概念 89
4.1.2 CAN的分层结构 91
4.1.3 报文传送和帧结构 92
4.1.4 错误类型和界定 96
4.1.5 位定时与同步的基本概念 98
4.1.6 CAN总线的位数值表示与通信距离 100
4.2 CAN通信控制器SJA1000 101
4.2.1 内部结构 101
4.2.2 引脚介绍 103
4.2.3 应用说明 104
4.2.4 BasicCAN功能说明 105
4.2.5 PeliCAN功能说明 114
4.2.6 BasicCAN和PeliCAN的公用寄存器 134
4.3 CAN BUS器件 138
4.3.1 简介 138
4.3.2 CAN总线驱动器 139
4.3.3 TN82527 CAN通信控制器 146
4.3.4 内嵌CAN控制器的P8xC591 150
4.4 CAN应用节点设计 157
4.4.1 硬件电路设计 157
4.4.2 程序设计 158
4.5.1 SCADA系统结构 169
4.5 基于PCI总线的CAN智能网络通信适配器的设计 169
4.5.2 PCI总线概述 171
4.5.3 PCI控制器CY7C09449PV 174
4.5.4 CAN智能网络通信适配器的设计 178
4.6 CAN智能节点的设计 192
4.6.1 CAN智能测控节点的一般结构 192
4.6.2 FBCAN-8DI八路数字量输入智能节点的设计 192
第5章 LonWorks智能控制网络 205
5.1 概述 205
5.2.1 神经元芯片概述 206
5.2 神经元芯片（Neuron Chip） 206
5.2.2 神经元芯片TMPN3150B1AF 208
5.2.3 网络通信端口 215
5.2.4 收发器 217
5.3 神经元芯片应用I/O 224
5.3.1 I/O时序 226
5.3.2 直接I/O对象 226
5.3.3 串行I/O对象 229
5.3.4 定时器／计数器I/O对象 230
5.4.1 LonWorks智能控制网络结构 231
5.4 LonWorks智能控制网络的组成 231
5.4.2 LonWorks的技术支持 234
5.5 LonTalk通信协议与LonMark对象 235
5.5.1 LonTalk协议介绍 235
5.5.2 LonTalk提供的服务 237
5.5.3 介质访问控制和MAC层协议 241
5.5.4 LonTalk协议的链路层及网络层 243
5.5.5 LonTalk高层协议 244
5.5.6 LonMark对象 245
5.6.1 Neuron C概述 247
5.6 Neuron C-面向对象的编程语言 247
5.6.2 Neuron C编程 255
5.6.3 网络变量 264
5.6.4 显式报文 267
5.7 LonWorks开发工具 273
5.7.1 LonBuilder开发工具 273
5.7.2 NodeBuilder节点开发工具 276
5.7.3 第三代LNS网络工具 277
5.7.4 i.LON LonWorks互联网连接设备 277
5.8 基于控制模块的LonWorks应用节点开发 278
5.8.2 基于控制模块的节点开发实例 279
5.8.1 控制模块 279
5.9 基于PCI总线的LON网络智能适配器 285
5.9.1 系统功能 286
5.9.2 总体设计 286
5.9.3 CPLD译码 290
5.10 Host-Base结构节点的设计 290
5.10.1 Host-Base结构节点的硬件设计 291
5.10.2 Host-Base结构节点的软件设计 293
5.11.1 技术特点 294
5.11 FBLon-4MV毫伏信号及热电偶测量智能节点的设计 294
5.11.2 硬件组成 295
5.11.3 测量原理 296
5.11.4 测量程序设计 297
5.11.5 通信程序设计 298
第6章 PROFIBUS现场总线 301
6.1 PROFIBUS概述 301
6.2 PROFIBUS的协议结构 302
6.2.3 PROFIBUS-PA 303
6.2.1 PROFIBUS-DP 303
6.2.2 PROFIBUS-FMS 303
6.3 PROFIBUS的通信模型 304
6.3.1 物理层 304
6.3.2 现场总线数据链路层 307
6.3.3 应用层 308
6.4 PROFIBUS-DP的总线设备类型和数据通信 310
6.4.1 概述 310
6.4.2 DP设备类型 310
6.4.3 DP设备之间的数据通信 312
6.4.4 PROFIBUS-DP循环 315
6.4.5 采用交叉通信的数据交换 316
6.4.6 设备数据库文件（GSD） 317
6.5 PROFIBUS传输技术 317
6.5.1 DP/FMS的RS-485传输技术和安装要点 317
6.5.2 PA的IEC1158-2传输技术和安装要点 318
6.5.3 光纤传输技术 320
6.6 PROFIBUS总线存取协议 320
6.6.1 PROFIBUS-DP 321
6.6.2 PROFIBUS-PA 323
6.6.3 PROFIBUS-FMS 325
6.7 从站通信控制器SPC3 326
6.7.1 ASICs介绍 326
6.7.2 功能简介 327
6.7.3 引脚介绍 327
6.7.4 存储器分配 329
6.7.5 ASIC接口 333
6.7.6 PROFIBUS-DP接口 339
6.7.7 通用处理器总线接口 340
6.7.8 UART 341
6.7.9 PROFIBUS接口 341
6.8 主站通信控制器ASPC2与网络接口卡 342
6.8.1 ASPC2介绍 342
6.8.2 CP5611网络接口卡 344
6.8.3 CP5613网络接口卡 345
6.8.4 CP5511/5512网络接口卡 345
6.9 PROFIBUS-DP开发包4 345
6.9.1 开发包4（PACKAGE 4）的组成 346
6.9.3 软件使用 349
6.9.2 硬件安装 349
6.10 PROFIBUS-DP从站的开发 351
6.10.1 硬件电路 351
6.10.2 软件开发 352
6.11 PROFIBUS-DP从站智能节点的设计 352
6.11.1 PROFIBUS-DP从站智能测控节点的一般结构 352
6.11.2 FBPRO-8DO 八路数字量输出智能节点的设计 353
6.11.3 FBPRO-8DO从站的GSD文件 370
6.11.4 PROFIBUS-DP上位机通信程序设计 372
6.11.5 PROFIBUS-DP从站的测试过程 377
6.12 PROFInet技术 384
6.12.1 PROFInet部件模型 384
6.12.2 PROFInet运行期 386
6.12.3 PROFInet的网络结构 387
6.12.4 PROFInet与OPC的数据交换 388
6.13 PROFIBUS控制系统的集成技术 389
6.13.1 PROFIBUS控制系统的构成 389
6.13.2 PROFIBUS控制系统的配置 389
6.13.3 PROFIBUS系统配置中的设备选型 390
7.1.1 基金会现场总线FF的主要技术 400
第7章 基金会现场总线FF 400
7.1 基金会现场总线FF概述 400
7.1.2 通信系统的组成及其相互关系 402
7.1.3 基金会现场总线的通信模型 404
7.1.4 物理层 405
7.1.5 数据链路层 409
7.1.6 现场总线访问子层 410
7.1.7 现场总线报文规范层 415
7.1.8 网络管理 417
7.1.9 系统管理 419
7.1.10 FF通信控制器 421
7.2 FF功能块参数 424
7.2.1 功能块及参数概述 424
7.2.2 控制变量的计算 426
7.2.3 块模式参数 427
7.2.4 量程标定参数 428
7.2.5 错误状态和警报 429
7.3 FF的功能块库 430
7.3.1 转换块和资源块 430
7.3.2 功能块 431
7.4 FF的典型功能块 432
7.4.1 模拟输入功能块AI 432
7.4.2 模拟输出功能块AO 435
7.4.3 开关量输入功能块DI 439
7.4.4 开关量输出功能块DO 441
7.4.5 PID控制算法功能块PID 442
7.5 功能块在串级控制设计中的应用 448
7.5.1 炉温控制系统 448
7.5.3 功能块参数设置 449
7.5.2 串级控制功能块连接 449
第8章 DeviceNet与工业以太网技术 451
8.1 DeviceNet概述 451
8.1.1 DeviceNet的特性 452
8.1.2 对象模型 452
8.1.3 DeviceNet网络及对象模型 454
8.2 DeviceNet连接 456
8.2.1 DeviceNet关于CAN标识符的使用 456
8.2.2 建立连接 456
8.3.1 显式报文 458
8.3 DeviceNet报文协议 458
8.3.2 输入输出报文 459
8.3.3 分段／重组 460
8.3.4 重复MAC ID检测协议 460
8.3.5 设备监测脉冲报文及设备关闭报文 462
8.4 DeviceNet通信对象分类 462
8.5 网络访问状态机制 464
8.5.1 网络访问事件矩阵 464
8.5.2 重复MAC ID检测 465
8.5.3 预定义主／从连接组 466
8.6 指示器和配置开关 468
8.6.1 指示器 468
8.6.2 配置开关 469
8.6.3 指示器和配置开关的物理标准 469
8.6.4 DeviceNet连接器图标 470
8.7 DeviceNet的物理层和传输介质 470
8.7.1 DeviceNet物理层的结构 470
8.7.2 物理层 471
8.7.3 传输介质 473
8.7.4 网络电源配置 474
8.8 设备描述 475
8.8.1 对象模型 475
8.8.2 I/O数据格式 476
8.8.3 设备配置 476
8.8.4 扩展的设备描述 477
8.8.5 设备描述编码机制 477
8.9 DeviceNet节点的开发 478
8.9.1 DeviceNet节点的开发步骤 478
8.9.2 设备描述的规划 482
8.9.3 设备配置和电子数据文档（EDS） 483
8.10 工业以太网技术 487
8.10.1 工业以太网概述 487
8.10.2 工业以太网的技术优势 488
8.10.3 工业以太网互连模型 489
8.10.4 工业以太网技术应解决的问题 490
8.10.5 工业以太网非确定性问题的解决措施 491
8.10.6 工业以太网技术的发展趋势 492
参考文献 495