第1章 绪论 1
1.1 现场总线的概念 1
1.1.1 现场总线是低带宽的计算机局域网 2
1.1.2 现场总线是一种数字通信协议 4
1.1.3 现场总线是开放式、数字化、多点通信的底层控制网络 6
1.2 现场总线的产生及发展 6
1.2.1 现场总线的产生 6
1.2.2 几种流行的现场总线 10
1.2.3 现场总线的国际标准 14
1.2.4 现场总线的发展趋势 16
1.3 现场总线的特点 18
1.4 工业控制网络体系 21
1.5 本书的基本结构 24
参考文献 26
第2章 网络基础知识 27
2.1 网络与数据通信技术基础 27
2.1.1 数据通信系统概述 27
2.1.2 数据通信的理论基础 29
2.1.3 数据编码 31
2.1.4 数据传输方式 33
2.1.5 数据传输介质 35
2.1.6 局域网拓扑结构 38
2.1.7 媒体访问控制技术 39
2.1.8 数据交换技术 41
2.1.9 差错控制技术 42
2.1.10 网络互连设备 45
2.2 ISO/OSI参考模型 48
2.2.1 物理层 49
2.2.2 数据链路层 50
2.2.3 网络层 53
2.2.4 传输层 55
2.2.5 会话层 57
2.2.6 表示层 57
2.2.7 应用层 59
2.3 小结 60
参考文献 60
3.1 基金会现场总线(FF) 62
3.1.1 基金会现场总线概述 62
第3章 几种流行的现场总线 62
3.1.2 基金会现场总线通信系统的构成 67
3.1.3 基金会现场总线网络拓扑结构 71
3.1.4 基金会现场总线通信模型 74
3.1.5 基金会现场总线的功能块 88
3.1.6 FB3050基金会现场总线通信控制器 95
3.1.7 基金会现场总线的组态 98
3.1.8 一致性与互操作性测试 99
3.2 Profibus现场总线 102
3.2.1 Profibus现场总线概述 102
3.2.2 Profibus协议结构和通信模型 103
3.2.3 Profibus主要特性 106
3.2.4 Profibus-DP 108
3.2.5 Profibus-FMS 111
3.2.6 Profibus-PA 112
3.2.7 Profibus协议ASIC芯片 114
3.2.8 Profibus-DP从站通信接口的开发 121
3.3 LonWorks 138
3.3.1 LonWorks技术概述 138
3.3.2 LonWorks通信模型 141
3.3.3 LonTalk协议 146
3.3.4 LON总线通信控制器及其接口——Neuron芯片 154
3.3.5 Neuron C 157
3.3.6 LNS和网络管理 160
3.3.7 LON总线的组网 162
3.3.8 LonWorks现场总线技术在铁路列车通信网络中的应用 165
3.4.1 CAN总线概述 171
3.4 CAN总线 171
3.4.2 CAN通信协议 174
3.4.3 CAN器件介绍 185
3.4.4 CAN总线应用 201
3.5 小结 206
参考文献 207
第4章 控制及信息协议(CIP) 209
4.1 CIP网络概况 209
4.2 CIP的特点 214
4.2.1 报文 214
4.2.2 面向连接 215
4.2.3 生产者/消费者模型 217
4.2.5 I/O数据触发方式 219
4.2.4 通信模式 219
4.3.1 对象有关的基本概念 221
4.3 CIP 221
4.3.2 CIP对象模型 222
4.3.3 类库 226
4.4 CIP设备描述 231
4.5 CIP设备开发 235
4.6 CIP网络组网 237
4.6.1 网络规划和网络安装 237
4.6.2 设备配置 239
4.7 小结 240
参考文献 241
5.1 DeviceNet概述 242
第5章 DeviceNet 242
5.2 DeviceNet的网络模型 246
5.3 DeviceNet的物理层和传输介质 248
5.3.1 媒体访问单元 249
5.3.2 传输介质 254
5.3.3 物理层信号 258
5.4 DeviceNet的数据链路层 259
5.4.1 MAC帧 259
5.4.2 总线仲裁机制 262
5.4.3 错误诊断和故障界定机制 263
5.5 DeviceNet的应用层 265
5.5.1 DeviceNet的连接和报文组 266
5.5.2 DeviceNet的报文 272
5.5.3 UCMM服务 276
5.5.4 DeviceNet的I/O数据触发方式 276
5.5.5 DeviceNet对象模型 279
5.5.6 DeviceNet设备描述 280
5.5.7 DeviceNet预定义主/从连接 288
5.6 DeviceNet组网 291
5.6.1 组态配置所需软硬件 291
5.6.2 网络配置 292
5.7 DeviceNet应用实例 302
5.8 小结 307
参考文献 307
6.1 DeviceNet节点开发的途径和步骤 308
第6章 DeviceNet的节点开发 308
6.2 DeviceNet的硬件设计 315
6.2.1 硬件的基本构成 315
6.2.2 硬件的特征 320
6.2.3 设计硬件时需注意的问题 320
6.3 软件的设计和实现 321
6.3.1 需要支持的连接和报文 322
6.3.2 设备对象模型 328
6.3.3 对象类的设计和实现 329
6.3.4 主程序设计 347
6.4 设备描述的规划 352
6.5 设备配置和电子数据文档(EDS) 353
6.5.1 设备配置概述 354
6.5.2 EDS概述 356
6.5.3 EDS文件的编写 360
6.6 一致性实验测试 367
6.7 DeviceNet节点开发实例 371
6.8 小结 378
参考文献 379
第7章 ControlNet 380
7.1 ControlNet概况 380
7.2 ControlNet物理层 385
7.2.1 三个子层 385
7.2.2 同轴电缆 386
7.2.3 光纤 388
7.2.4 屏蔽双绞线 390
7.2.5 中继器 391
7.3 ControlNet数据链路层 392
7.3.1 MAC协议原理 392
7.3.2 MAC帧 396
7.3.3 内部结构 397
7.3.4 外部接口 398
7.4 ControlNet应用层 399
7.5 ControlNet设备开发 399
7.5.1 需求分析 400
7.5.2 硬件和软件的开发 401
7.5.3 EDS文件编写 402
7.6 ControlNet组网 402
7.6.1 网络规划和网络安装 402
7.6.2 设备配置和网络配置 404
7.7 ControlNet应用实例 405
7.8 小结 407
参考文献 408
第8章 工业以太网和EtherNet/IP 409
8.1 以太网及TCP/IP 409
8.1.1 以太网概况 409
8.1.2 以太网的物理层 411
8.1.3 以太网的数据链路层 416
8.1.4 TCP/IP概况 418
8.1.5 TCP/IP网络层 419
8.1.6 TCP/IP传输层 423
8.1.7 TCP/IP应用层 424
8.2 工业以太网 425
8.3 EtherNet/IP 429
8.3.1 EtherNet/IP概况 429
8.3.2 EtherNet/IP网络模型 430
8.3.3 CIP的封装 432
8.3.4 EtherNet/IP底层 436
8.4 EtherNet/IP设备开发 437
8.4.1 需求分析 438
8.4.2 硬件开发 439
8.4.3 软件开发 441
8.5 EtherNet/IP组网 442
8.5.1 系统规划 442
8.5.2 网络规划与网络安装 443
8.5.3 设备配置 445
8.6 EtherNet/IP应用实例 446
8.7 小结 447
参考文献 447
第9章 现场总线控制系统的集成技术 450
9.1 系统集成的含义 450
9.2 现场总线控制系统集成框架 453
9.3 现场总线控制系统集成方法 457
9.3.1 FCS和DCS的集成方法 457
9.3.2 FCS和网络的集成方法 461
9.4 现场总线控制系统集成的原则 463
9.5 现场总线控制系统集成时应注意的问题 464
9.6 现场总线的选型 467
9.7.1 工业企业网的基本概念和特性 471
9.7 工业企业网 471
9.7.2 工业企业网的发展历程 472
9.7.3 控制网络与信息网络的互连 473
9.7.4 工业企业网的体系结构 475
9.7.5 工业企业网的一般实现结构 478
9.7.6 以现场总线与Intranet为基础的工业企业网结构 480
9.8 现场总线控制系统集成实例 486
9.8.1 FCS和网络集成技术在我国钢铁工业中的应用 486
9.8.2 DCS和FCS集成技术在自来水厂中的应用 493
9.9 小结 497
参考文献 498
缩略语 499