第1章 工控领域和楼控领域的控制网络技术 1
1.1 工控领域控制网络的发展及主要特点 1
1.1.1 控制网络技术的发展 1
1.1.2 控制网络的主要特点 3
1.2 控制网络和信息网络的主要区别及常用的控制网络 4
1.3 传统的控制总线 6
1.3.1 RS-232总线 6
1.3.2 RS-485总线 8
1.4 现场总线 9
1.4.1 什么是现场总线及主要种类 9
1.4.2 PROFIBUS 11
1.4.3 LonWorks总线技术 13
1.4.4 ModBus 16
1.4.5 CAN总线网络 17
1.4.6 EIB 19
1.4.7 CEBus 22
1.5 工业以太网与实时以太网 23
1.5.1 工业以太网及其特点 23
1.5.2 工业以太网作为控制网络的技术优势 24
1.5.3 实时以太网 25
1.5.4 灵活组织控制网络的架构 26
1.5.5 关于实时以太网的IEC 61784-2标准 26
1.6 BACnet标准支持的控制网络 26
1.6.1 楼宇自控系统通信网络架构 26
1.6.2 BACnet支持的控制网络 28
1.7 楼宇自控系统中常用控制网络和底层控制网络的选择 28
1.7.1 楼宇自控系统中常用的控制网络 28
1.7.2 底层控制网络的选择 28
第2章 BACnet标准概述 29
2.1 BACnet标准 29
2.1.1 BACnet标准的推出 29
2.1.2 BACnet标准的推广 29
2.1.3 采用BACnet标准构建BAS的优点 30
2.2 SPC 135P及工作组 31
2.3 BACnet标准的主要组成内容和概要 32
2.3.1 BACnet标准的主要组成内容 32
2.3.2 BACnet标准概要 38
2.4 国际和国内推广BACnet标准的组织 43
2.4.1 ASHRAE SSPC 135委员会 43
2.4.2 BACnet International 43
2.4.3 BACnet Interest Group Europe(BIG-EU) 43
2.4.4 Caba 44
2.4.5 IPC 44
2.4.6 PCI-SIG 44
2.4.7 ARCnet Trade Association(ATA) 44
2.4.8 BMA-BACnet制造商协会 44
2.4.9 国内的相关组织 44
2.4.10 国内近两年来开展关于BACnet标准技术交流的情况 45
2.5 BACnet认证和BTL测试 46
第3章 BACnet协议的体系结构和应用层 48
3.1 OSI七层参考模型和BACnet简化体系结构的提出 48
3.1.1 OSI七层参考模型及各层级数据的组织形式 48
3.1.2 BACnet简化体系结构的提出 51
3.2 BACnet简化的体系结构和支持的局域网 52
3.2.1 BACnet简化的体系结构和各层功能 52
3.2.2 BACnet标准支持的局域网 53
3.3 BACnet网络中的一些基本组件 54
3.3.1 BACnet网络中的物理网段、网段和网桥 54
3.3.2 节点、半路由器和路由器 54
3.4 BACnet网络的拓扑结构 55
3.5 应用层 57
3.5.1 应用层的模型 57
3.5.2 有证实的应用层服务和无证实的应用层服务 59
3.5.3 BACnet报文的分段 59
3.5.4 BACnet APDU的传输 60
3.5.5 应用层协议状态机 63
3.5.6 BACnet对象 66
3.5.7 BACnet标准的应用层服务 70
3.5.8 应用层协议时序图 72
第4章 BACnet的网络层、物理层和数据链路层 77
4.1 BACnet网络层功能及对网络层的说明 77
4.1.1 BACnet网络层功能 77
4.1.2 BACnet网络层与TCP/IP网络层的区别 77
4.2 BACnet网络层服务与PDU结构 80
4.2.1 BACnet网络层服务 80
4.2.2 BACnet网络层PDU结构 81
4.3 网络层协议报文和运行规程 82
4.3.1 网络层协议报文 82
4.3.2 网络层协议运行规程 83
4.4 BACnet路由器 85
4.4.1 路由表和路由表的管理方式 86
4.4.2 路由器的运行和路由器流量控制 86
4.4.3 一种BACnet路由器产品 87
4.5 BACnet数据链路和物理层规范 88
4.5.1 BACnet数据链路／物理层支持和自定义的局域网技术 88
4.5.2 BACnet的以太网规范 88
4.5.3 BACnet的ARCnet局域网规范 89
4.5.4 MS/TP局域网规范 90
4.5.5 BACnet网络架构 94
第5章 BACnet/IP网络 95
5.1 IP网络与BACnet/IP互联协议的提出 95
5.1.1 TCP/IP体系中的IP 95
5.1.2 BACnet/IP网络的互联与BACnet/IP互联协议的提出 99
5.2 B/IP PAD技术 100
5.2.1 B/IP PAD技术（隧道技术）的基本原理 100
5.2.2 B/IP PAD的实现结构 100
5.3 BACnet/IP网络 102
5.3.1 BACnet/IP互联网 103
5.3.2 BVLL协议 106
5.3.3 BBMD和FD 108
5.3.4 BACnet/IP网络互联及路由器 111
5.3.5 BACnet/IP和BACnet设备的混合网络 113
第6章 BACnet标准与PTP及MS/TP网络 116
6.1 MS/TP控制总线 116
6.1.1 MS/TP协议 116
6.1.2 MS/TP控制总线的基本组网方式 116
6.1.3 接收数据帧状态机和Master节点状态机 118
6.1.4 BACnet数据包接收、发送和提高BACnet MS/TP设备数据访问速度 119
6.1.5 MS/TP网络物理层中的RS-485总线 119
6.1.6 一个在MCU中实现的BACnet-MS/TP协议软件框架 122
6.2 PTP网络 123
6.2.1 BACnet PTP通信 123
6.2.2 BACnet PTP通信的服务规范 123
6.2.3 PTP的数据链路帧格式 124
第7章 BACnet标准与LON及ARCnet网络 126
7.1 LonWorks网络 126
7.1.1 LonWorks技术的主要组成 126
7.1.2 LonTalk协议 127
7.1.3 Neuron神经元芯片 137
7.1.4 收发器 139
7.1.5 LonWorks节点技术 140
7.1.6 Neuron C语言 141
7.1.7 I/O对象 145
7.1.8 网络变量 146
7.1.9 LON网络 148
7.1.10 LonWorks总线网络在BAS中的应用 152
7.1.11 LonWorks总线网络与Internet的互联 152
7.1.12 i.LON 600 LonWorks/IP服务器 153
7.1.13 计算机网络与LonWorks控制网络的比较 154
7.1.14 LonWorks系统的设计 154
7.1.15 LonWorks网络控制技术系统开发实例 157
7.2 ARCnet 162
7.2.1 ARCnet概述 162
7.2.2 ARCnet逻辑环建立和数据的接收与发送 163
7.2.3 ARCnet的实时性 164
7.2.4 数据链路层 166
7.2.5 ARCnet网卡和集线器 168
7.2.6 ARCnet的网络结构和最大网络长度 168
第8章 BACnet标准与以太网 171
8.1 以太网的标准系列 171
8.1.1 IEEE 802标准系列 171
8.1.2 IEEE 802.3以太网标准 172
8.2 典型以太网技术 173
8.2.1 10Base-T网络 173
8.2.2 10Base-F网络 174
8.2.3 IEEE 802.3u快速以太网 174
8.2.4 千兆位以太网 177
8.3 从标准以太网、快速以太网到千兆位以太网的升级 180
8.3.1 网络环境需要更高的带宽 180
8.3.2 交换机到交换机连接信道的升级 180
8.3.3 交换机到服务器连接信道的升级 180
8.3.4 对交换式快速主干以太网的升级 181
8.3.5 网络升级的一些注意事项 181
8.3.6 从标准和快速以太网向千兆位以太网升级的举例 181
8.4 以太网与楼宇自控网络 182
8.4.1 以太网进入工控和楼宇自控领域 182
8.4.2 实现千兆位以太网的方法和用于工业控制及工业环境中的千兆位以太网 185
8.5 万兆位以太网 186
8.5.1 万兆位以太网的技术特点 187
8.5.2 10000Base-ER和10000Base-EW 187
8.5.3 10000Base-LR、10000Base-L4、10000Base-SR 187
8.5.4 10000Base-SW 188
8.5.5 万兆位以太网物理层标准和组网距离 188
8.5.6 万兆位以太网的应用 189
8.6 以太网信号帧结构 189
8.7 物理层中数据的组织形态 192
8.8 全双工交换式以太网 193
8.8.1 交换式以太网 193
8.8.2 全双工交换式以太网 194
第9章 工业以太网与实时以太网 197
9.1 工业以太网与实时以太网概述 197
9.1.1 工业网络 197
9.1.2 以太网、工业以太网和实时以太网 197
9.1.3 关于现场总线和实时以太网的IEC 61158标准 198
9.1.4 工业以太网与普通商用以太网产品 199
9.1.5 工业以太网的速度和覆盖距离 200
9.1.6 全双工及自动协商 200
9.1.7 一个工业以太网控制系统 201
9.2 设计和实现工业以太网应用系统要考虑的部分因素 202
9.2.1 传输介质与拓扑结构 202
9.2.2 以太网和控制网络的集成及硬件设备可靠性解决方案 203
9.3 关于工业以太网和实时以太网技术的问题 203
9.4 Ethernet/IP 205
9.4.1 Ethernet/IP通信协议模型 205
9.4.2 Ethernet/IP实时以太网系统结构 207
9.5 PROFINET 208
9.5.1 PROFINET简介 208
9.5.2 PROFINET通信协议模型 208
9.5.3 PROFINET技术中的部分重要概念 209
9.5.4 PROFINET组网拓扑和子网 211
9.5.5 PROFINET网络接口的技术规范 211
9.5.6 优化的PROFINET网络 212
9.5.7 PROFINET技术应用实例 213
9 6 EtherCAT 215
9.6.1 EtherCAT系统的结构 216
9.6.2 EtherCAT网络中的主站、从站和通信协议模型 217
9.6.3 EtherCAT网络拓扑结构和传输介质 218
9.6.4 EtherCAT技术特点 219
9.7 EPA 220
9.7.1 EPA标准 220
9.7.2 EPA通信协议和系统结构 221
9.7.3 互通信与互操作 223
9.7.4 开放性与安全 223
9.8 ModBus/TCP 224
9.8.1 ModBus/TCP工业以太网协议概述 224
9.8.2 ModBus/TCP数据帧 224
9.8.3 ModBus/TCP网络的体系结构及通信 224
9.9 工业以太网监控系统的结构 226
9.9.1 C/S结构 226
9.9.2 B/S结构 226
9.9.3 B/S与C/S相结合的体系结构 227
9.10 工业以太网的部分主要设备 227
9.10.1 一个工业以太网的解决方案 227
9.10.2 工业以太网供电PoE交换机 228
9.10.3 部分工业以太网PoE设备和终端 229
9.10.4 工业以太网网关 229
9.10.5 工业以太网中的交换机 230
9.10.6 工业以太网中的路由器 232
9.11 工业IP视频监控 232
9.12 一些工业以太网的比较 233
9.13 TCP/IP与现场总线通信协议结构的比较 234
9.14 工业以太网的规划安装调试 235
9.14.1 工业以太网和商用以太网的主要区别 235
9.14.2 MICE环境参数和结构化布线标准 236
9.14.3 工业以太网的网络结构和虚拟局域网 237
9.14.4 规划和组建一个工业以太网要考虑的问题 238
第10章 BAS及技术 242
10.1 BAS基础知识 242
10.1.1 BAS的功能和特点 242
10.1.2 BAS的组成和监控对象 243
10.1.3 BAS中的传感器和执行机构 244
10.1.4 DDC功能和结构 250
10.2 中央空调系统的冷源 252
10.2.1 中央空调及冷源 252
10.2.2 冷水机组的分类及运行原理 252
10.2.3 制冷站的自动监测与控制 254
10.3 中央空调热源系统 259
10.3.1 热网和自备热源 259
10.3.2 电热锅炉的运行及控制 260
10.3.3 热交换器及控制 260
10.4 新风机组及控制 261
10.4.1 新风机组的控制原理和运行状态及参量监控 261
10.4.2 新风机组运行控制与节能控制 262
10.5 空调机组及自动控制 263
10.5.1 空调机组的安装位置关系 263
10.5.2 四管制空调机组的工作原理 264
10.5.3 定风量空调机组运行状态及参量监控 265
10.5.4 定风量空调机组的运行控制与节能运行 266
10.6 风机盘管系统及控制 267
10.6.1 风机盘管空调系统的工作原理 267
10.6.2 风机盘管加新风系统 269
10.7 变风量空调系统 270
10.7.1 变风量空调系统简介 270
10.7.2 VAV空调系统组成 271
10.7.3 VAV空调机组的末端装置（VAVBOX） 271
10.7.4 VAV空调系统基本原理 272
10.7.5 VAV空调系统分类 273
10.7.6 VAV空调系统特点 276
10.7.7 一个典型的VAV空调机组控制 276
10.7.8 VAV空调系统运行状态及参量监控 276
10.7.9 VAV空调系统运行与节能控制 277
10.7.10 变风量空调系统的设计 279
10.8 通风系统自动控制 282
10.9 空调房间热负荷和湿负荷计算及新风量确定 282
10.9.1 空调房间热负荷及计算 282
10.9.2 湿负荷及计算 284
10.9.3 空调房间送风量的确定和空调系统新风量的确定 285
10.10 BAS设计的基础知识 286
10.10.1 BAS设计的范围和系统规模确定 286
10.10.2 通信网络设计 286
10.10.3 控制点规划 287
10.10.4 中央管理机设计 287
10.10.5 现场分站设计 287
10.10.6 空调冷热水系统的一些参数设置 288
10.10.7 中控室 289
10.11 PID控制 290
10.11.1 比例调节、积分调节和微分调节 290
10.11.2 连续控制系统中的PID控制 292
10.11.3 比例调节器的比例带 293
10.11.4 三种调节作用的关系 293
10.11.5 闭环控制和位式调节器 294
10.12 中央空调系统各子系统的设计要点 296
10.12.1 冷水机组控制系统设计要点 296
10.12.2 新风机组、空调机组及风机盘管控制设计要点 296
10.13 部分典型BAS的软硬件架构 297
10.13.1 卓灵BAS 297
10.13.2 施耐德TAC BAS 299
10.13.3 METASYS BAS 302
10.13.4 BACtalk BAS 304
10.13.5 西门子Apogee BAS 308
第11章 系统集成 314
11.1 BAS集成概述 314
11.1.1 BAS的系统集成 314
11.1.2 系统集成概念的扩充 315
11.2 系统集成的特点和系统集成的基本思想 316
11.2.1 系统集成的特点 316
11.2.2 系统集成的基本思想 316
11.2.3 BAS集成的步骤 317
11.3 系统网络结构设计和系统集成的水平层次 317
11.3.1 系统网络结构设计 317
11.3.2 系统集成的水平层次 318
11.3.3 系统集成的信息流及信息单元矩阵描述 318
11.4 BAS集成的技术模式 320
11.4.1 以BMS为中心的集成模式 320
11.4.2 采用BACnet或LonWorks技术的模式 320
11.4.3 直接在以太网环境下进行系统集成 320
11.4.4 采用数据库集成模式 321
11.4.5 采用OPC技术及ODBC技术实现智能建筑系统集成 321
11.5 BACnet体系下的系统集成 322
11.5.1 BACnet体系在系统集成中具有的优势 322
11.5.2 BACnet系统集成方法 323
11.6 智能楼字系统集成工程应用实例 325
11.6.1 某标志建筑的智能化系统集成工程 325
11.6.2 某大厦建筑智能化管理系统中的系统集成案例 326
11.7 智能楼宇系统集成的部分问题探讨 328
11.7.1 系统集成的一些新特点 329
11.7.2 使用以太网架构系统的集成技术正在迅速发展 329
11.7.3 中间件技术在系统集成中的重大作用 330
第12章 BACnet网关以及BACnet网络与异构网的互联 331
12.1 BACnet网络的互操作域 331
12.1.1 描述设备的通用方式和分层级的体系结构 331
12.1.2 BACnet的互操作模型 331
12.2 BACnet网关 333
12.2.1 BACnet网关的主要作用 333
12.2.2 一种支持BACnet总线的无线传感器网关 334
12.2.3 LonWorks网络与BACnet网关 334
12.2.4 ModBus与BACnet MS/TP互联的网关主要技术参数 336
12.3 部分网关产品及性能参数 337
12.3.1 Rogerwe Ⅱ网关（通信协议转换器PC-GATEWAY） 337
12.3.2 EIB转BACnet/IP网关 338
12.3.3 ModBus RTU转LonWorks网关 338
12.3.4 ModBus转BACnet/IP网关 339
12.3.5 ModBus转BACnet MS/TP网关 339
12.4 BACnet与蓝牙网络的互联互通 340
12.5 关于BACnet网关的开发 343
12.5.1 BACnet网关 343
12.5.2 BACnet网关开发中的程序调试 343
第13章 应用系统举例及分析 345
13.1 BACnet系统的说明和设计 345
13.2 应用BACnet协议的控制器产品举例 346
13.2.1 Delta的ORCA系列产品和应用 346
13.2.2 CornfortPoint控制器及BAS的组织 347
13.3 BACnet标准在冷水机组群控方面的应用 350
13.3.1 系统组成 350
13.3.2 地址、设备编号与冷水机组内部参数表 350
13.3.3 地址和通信接口绑定 351
13.3.4 有效的群控方法 352
13.4 BACnet应用系统中的无线传感器网络 352
13.4.1 无线传感器网络 352
13.4.2 ZigBee网络与BACnet的互联 354
13.4.3 ZigBee网络在BACnet系统中的扩展应用 354
13.5 基于BACnet/Web Services BAS 356
13.5.1 Web技术和XML 356
13.5.2 XML-Web Services 360
13.5.3 Web集成技术 361
第14章 BACnet技术的发展和技术融合 363
14.1 现代建筑中的通信网络覆盖和网络融合 363
14.1.1 现代建筑中的通信网络覆盖 363
14.1.2 网络融合 364
14.2 信息域网络与测控网络的互联互通 365
14.3 短距离无线网络的互联互通 368
14.3.1 楼宇自控网络选择 368
14.3.2 什么是短距离无线网络的互联互通 368
14.3.3 应用方向及前景 370
14.4 构建楼宇自控网络的优化模式 371
14.4.1 现有楼宇自控网络的结构特点及不足 371
14.4.2 现有楼宇自控网络的结构缺欠 372
14.4.3 架构楼宇自控网络的模式选择 375
14.4.4 优化的楼宇自控网络模式及组织 376
14.5 BACnet标准支持的楼宇自控网络的比较 378
14.5.1 性价比排序 378
14.5.2 ISO 8802.3局域网的优、缺点 378
14.5.3 选用ARCnet的考虑 379
14.5.4 选用MS/TP网络的考虑 379
14.5.5 选用LON网络的考虑 379
14.6 BACnet标准与IPv6 380
14.6.1 IPv6的地址结构和地址配置 380
14.6.2 IPv6地址体系结构 381
14.6.3 IPv4向IPv6的过渡 382
14.6.4 新技术对网络地址资源的需求和IPv6 384
14.6.5 BACnet标准与IPv6 385
14.7 关于BACnet标准有待商榷的问题 386
参考文献 389