第1章 现场总线技术概述 1
1.1 现场总线的诞生 1
1.1.1 自动化技术的发展历程 1
1.1.2 现场总线的定义 1
1.1.3 现场总线的概念 2
1.2 企业网的结构与网络化控制的功能模型 2
1.3 现场总线的主流技术与IEC61158 3
1.3.1 IEC61158 3
1.3.2 主流现场总线介绍 4
1.4 现场总线的特点、现状与发展 6
1.4.1 现场总线的特点与优点 6
1.4.2 现场总线的现状 7
1.4.3 现场总线的发展 7
1.5 西门子工业通信网络概述 8
1.5.1 西门子工业通信协议 8
1.5.2 西门子现场总线的组态软件 10
第2章 工业串行通信原理 11
2.1 工业串行通信概述 11
2.2 串行通信的基础知识 12
2.2.1 串行通信的概念 12
2.2.2 串行通信的数据帧 12
2.2.3 同步通信与异步通信 13
2.2.4 串行通信的全双工和半双工方式 15
2.2.5 数据传输速率与传输距离 15
2.2.6 差错检验 16
2.2.7 数据的编码 17
2.3 工业串行通信与EIA485 21
2.3.1 工业控制中的串行通信特点 21
2.3.2 EIA485的接口电路与电气特性 21
2.3.3 EIA485的半双工与全双工连接 23
2.4 串行通信的总线控制方式 24
2.4.1 串行总线的结构 24
2.4.2 串行通信的总线控制方式 25
第3章 西门子PPI和MPI通信技术 28
3.1 西门子PPI通信技术 28
3.1.1 PPI通信概述 28
3.1.2 PPI通信协议 28
3.1.3 西门子S7-200 PLC之间的PPI通信的组态 32
3.1.4 西门子S7-200 PLC与上位机之间的PPI通信 35
3.2 西门子MPI通信技术 36
3.2.1 西门子MPI协议概述 36
3.2.2 西门子MPI通信协议模型 37
3.2.3 西门子MPI网络的硬件组态 38
3.2.4 PLC之间的全局数据的MPI通信 38
3.2.5 PLC之间的直接数据读写的MPI通信 42
第4章 现场总线PROFIBUS通信原理 45
4.1 现场总线PROFIBUS的通信模型 45
4.1.1 PROFIBUS协议的概况 45
4.1.2 PROFIBUS的通信模型概述 45
4.1.3 PROFIBUS的组成 46
4.1.4 PROFIBUS的通信方式概述 47
4.2 PROFIBUS的物理层 48
4.2.1 PROFIBUS-FMS/DP的物理层 48
4.2.2 PROFIBUS-PA的物理层 49
4.3 PROFIBUS的数据链路层 53
4.3.1 PROFIBUS数据链路层概述 53
4.3.2 PROFIBUS数据链路层提供的数据传输服务 54
4.3.3 现场总线管理层用户与接口 55
4.3.4 数据链路层的令牌管理 55
4.3.5 数据链路层的主从网络原理 57
4.3.6 循环与响应时间 59
4.3.7 出错控制 60
4.3.8 站点内的定时器和计数器 60
4.3.9 帧 61
4.4 PROFIBUS-FMS的应用层与用户接口 66
4.4.1 PROFIBUS-FMS的通信模型 66
4.4.2 通信关系 66
4.4.3 PROFIBUS-FMS的通信对象与通信字典 67
4.4.4 PROFIBUS-FMS服务 68
4.4.5 低层接口 70
4.4.6 网络管理 71
4.4.7 FMS行规 71
4.5 PROFIBUS-DP/PA的用户接口与行规 71
4.5.1 PROFIBUS-DP/PA通信协议的模型 71
4.5.2 PROFIBUS-DP的服务功能 73
4.5.3 直接数据链路映像程序 74
4.5.4 电子设备数据文件 77
4.5.5 DP行规 78
4.5.6 PA行规 79
第5章 现场总线PROFIBUS组网技术 80
5.1 PROFIBUS组网技术概述 80
5.2 PROFIBUS-DP主站与被动从站之间的通信 80
5.2.1 S7-300/400和ET200M/S的PROFI3US-DP通信 80
5.2.2 S7-300/400和S7-200的PROFIBUS-DP通信 86
5.3 PROFIBUS-DP主站与智能从站之间的通信 91
5.3.1 S7-300/400之间的PROFIBUS-DP不打包通信 91
5.3.2 S7-300/400之间的PROFIBUS-DP打包通信 99
5.4 基于PROFIBUS-DP连接的直接数据交换通信 103
5.4.1 直接数据交换用于从站之间通信 103
5.4.2 直接数据交换用于多主站通信 111
第6章 西门子工业以太网PROFINET原理 120
6.1 概述 120
6.2 局域网及其体系结构 120
6.2.1 IEEE802模型 121
6.2.2 IEEE802标准 121
6.2.3 载波多路访问和冲突检测 122
6.3 以太网 123
6.3.1 以太网的帧结构 123
6.3.2 以太网的拓扑结构 124
6.3.3 以太网的发展 124
6.3.4 交换型以太网 127
6.4 TCP/IP模型 127
6.4.1 TCP/IP与OSI/RM参考模型 128
6.4.2 IP协议 129
6.4.3 TCP协议 131
6.4.4 以太网与TCP/IP协议 132
6.5 工业以太网原理 133
6.5.1 以太网应用于工业环境的缺陷 133
6.5.2 工业以太网的特点 134
6.5.3 工业以太网的发展趋势 135
6.5.4 西门子工业以太网 136
6.6 实时工业以太网PROFINET 137
6.6.1 PROFINET协议结构 138
6.6.2 PROFINET的功能范围 139
6.7 PROFINET IO 143
6.7.1 PROFINET IO概述 143
6.7.2 PROFINET IO与PROFIBUS-DP 143
6.7.3 PROFINET IO设备类型 144
6.7.4 PROFINET IO协议 144
6.7.5 PROFINET IO诊断 145
6.8 PROFINET CBA 149
6.8.1 PROFINET CBA概述 149
6.8.2 PROFINET CBA组件 150
6.8.3 PROFINET CBA互连 151
6.8.4 PROFINET CBA诊断 152
第7章 西门子工业以太网组网技术 155
7.1 S7-200PLC间的客户端／服务器端通信 155
7.1.1 C/S网络客户端配置 155
7.1.2 C/S网络服务器端配置 161
7.1.3 程序编写 162
7.2 S7-300与S7-200 PLC之间的IE通信 166
7.2.1 2台CPU222客户端组态 166
7.2.2 S7-300的服务器组态 168
7.2.3 编写通信程序 169
7.2.4 项目下载 170
7.2.5 通信结果监控 171
7.3 多台S7-300 PLC之间的IE通信 172
7.3.1 网络组建 172
7.3.2 程序编写 175
7.3.3 项目下载及运行监控 178
7.4 S7-300与ET200S的PROFINET IO通信 178
7.4.1 PROFINET网络组建 179
7.4.2 程序编写及验证 182
第8章 西门子OPC技术 183
8.1 OPC技术介绍 183
8.2 西门子S7-200 PLC的OPC服务器的建立 184
8.2.1 PC Access 184
8.2.2 OPC服务器的建立 184
8.2.3 测试客户机 186
8.3 基于PROFIBUS的OPC服务器的建立 186
8.4 基于PROFINET的OPC服务器的建立 195
8.5 OPC服务器的测试工具OPC Scout 196
第9章 西门子人机界面技术 200
9.1 人机界面简介 200
9.1.1 人机界面的基本概念 200
9.1.2 人机界面的分类 200
9.1.3 人机界面的功能 200
9.2 基于触摸屏的监控网络 202
9.2.1 触摸屏概述 202
9.2.2 组态软件WinCC Flexible基础 204
9.2.3 WinCC Flexible过程通信 205
9.2.4 应用举例 206
9.3 基于PC的工业监控网络 209
9.3.1 工控机概述 209
9.3.2 组态软件WinCC基础 209
9.3.3 WinCC过程通信 211
9.3.4 WinCC通信组态 213
第10章 现场总线应用系统设计 216
10.1 现场总线应用系统设计概述 216
10.1.1 现场总线应用系统设计的一般方法 216
10.1.2 现场总线系统网络选择和系统设计的原则 217
10.1.3 现场总线技术应用与开发概述 218
10.1.4 应用举例说明 219
10.2 MPS工作站的远程控制系统设计 219
10.2.1 MPS工作站分析 219
10.2.2 加工站远程控制的总体方案设计 220
10.2.3 加工站远程控制的硬件系统设计与组态 221
10.2.4 加工站远程控制的软件系统设计 222
10.3 多节点除湿机监控系统的设计 223
10.3.1 除湿机控制对象分析 223
10.3.2 除湿机监控系统总体方案设计 224
10.3.3 除湿机监控系统的硬件系统设计与组态 224
10.3.4 除湿机监控系统的软件设计 226
10.3.5 除湿机监控系统的触摸屏与WinCC监控 227
参考文献 230