网络化控制系统

第1章 绪论1.1现场总线技术简介1.1.1现场总线技术与现场总线系统1.1.2现场总线数据通信系统1.1.3现场总线控制网络1.1.4现场总线网络化控制系统1.1.5全分布式控制系统1.1.6现场总线系统在企业网络中的地位与作用1.2相关名词术语1.2.1总线与总线操作1.2.2通信设备1.2.3报文与协议1.2.4通信术语1.3现场总线的技术发展1.3.1早期的现场总线技术1.3.2现场总线技术的标准化1.3.3现场总线系统的特点1.3.4现场总线网络与上层网络的连接练习题

第2章 串行通信与串行通信接口2.1通信编码2.1.1数字编码与编码波形2.1.2曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码2.1.3模拟数据编码2.2串行通信中的几个环节2.2.1数据的串行化与串行传输2.2.2单字节数据的报文帧2.2.3通信连接与确认2.2.4串行通信的中断请求与处理2.2.5轮询2.2.6出错处理2.3串行通信接口2.3.1EIA2322.3.2EIA4852.3.3通用串行总线USB2.3.4IEEE 13942.4通信传输的差错检测2.4.1传输差错的类型2.4.2差错检测2.4.3循环冗余校验的原理与实现2.5传输差错的校正2.5.1纠错2.5.2自动重传2.5.3前向差错纠正2.5.4海明码的编码2.5.5海明码的错误检测与纠正2.5.6多比特错误的纠正练习题网络化控制系统——现场总线技术（第2版）

第3章 控制网络与网络互连3.1控制网络3.1.1现场总线控制网络与计算机网络3.1.2现场总线控制网络的节点3.1.3现场总线控制网络的任务与工作环境3.1.4现场总线控制网络的实时性要求3.2网络互连3.2.1网络互连的通信参考模型3.2.2通信参考模型的分层功能3.2.3现场总线对OSI通信参考模型的简化3.2.4几种现场总线网络的通信参考模型3.2.5网络互连设备3.3网络传输介质的种类3.3.1双绞线3.3.2屏蔽电缆3.3.3同轴电缆3.3.4光缆3.3.5无线传输3.4网络传输介质的性能3.4.1传输介质的频率特性3.4.2介质带宽3.4.3信噪比对信道容量的影响3.4.4导线传输介质的性能参数3.5网络拓扑3.5.1环形拓扑3.5.2星形拓扑3.5.3总线拓扑3.5.4树形拓扑3.6网络传输介质的访问控制3.6.1主从通信3.6.2载波监听多路访问／冲突检测3.6.3载波监听多路访问／逐位仲裁3.6.4令牌3.6.5时分复用3.6.6几种访问控制方式的综合3.7网络操作系统3.7.1局域网操作系统3.7.2Netware与NetBEUI3.7.3Windows操作系统系列3.7.4UNIX3.7.5Linux3.7.6嵌入式操作系统练习题

第4章 基金会现场总线FF4.1H1的通信参考模型与数据编码4.1.1H1的通信参考模型4.1.2H1报文帧的结构4.1.3H1报文帧中的数据编码4.1.4H1的通信信号4.2H1的通信调度4.2.1现场设备的类型4.2.2链路活动调度器LAS4.2.3通信调度的工作过程4.2.4总线上的时间4.2.5通信控制器4.3网络与系统管理4.3.1网络管理4.3.2设备标识与工作状态4.3.3系统管理的功能与服务4.3.4系统管理信息库SMIB4.4功能块4.4.1功能块的内部结构与功能块连接4.4.2功能块中的用户应用块4.4.3功能块的块参数4.4.4功能块应用4.5FF的应用系统4.5.1H1网段的基本组成4.5.2H1网段的传输介质4.5.3H1网段的拓扑结构4.5.4网段的连线长度4.5.5H1网段的接地与屏蔽4.5.6应用系统的设计与运行练习题

第5章 工业以太网5.1工业以太网简介5.1.1工业以太网与以太网5.1.2以太网的工业级产品5.1.3以太网通信的非确定性问题5.1.4工业以太网应用层的控制功能5.1.5以太网的嵌入式控制节点5.2以太网的物理连接与数据封装5.2.1以太网的物理连接5.2.2以太网的帧格式5.2.3以太网的数据封装5.3TCPIP协议组5.3.1TCPIP协议组的构成5.3.2IP协议5.3.3用户数据报协议5.3.4传输控制协议TCP5.4实时以太网5.4.1实时以太网及其通信参考模型5.4.2实时以太网的介质访问控制5.4.3IEEE 1588精确时间同步协议5.5PROFINET5.5.1PROFINET的网络连接5.5.2IO设备模型及其数据交换5.5.3组件模型及其数据交换5.5.4PROFINET通信的实时性5.5.5PROFINET与其他现场总线系统的集成5.5.6PROFINET的IP地址管理与数据集成5.6高速以太网HSE5.6.1HSE的系统结构5.6.2HSE与现场设备间的通信5.6.3HSE的柔性功能块5.6.4HSE的链接设备练习题

第6章 PROFIBUS6.1PROFIBUS概述6.1.1PROFIBUS的三个子集6.1.2PROFIBUSDP的相关版本与行规6.1.3PROFIBUS的通信参考模型6.1.4PROFIBUS的主站与从站6.1.5PROFIBUS总线访问控制的特点6.2PROFIBUS的通信协议6.2.1PROFIBUS的物理层及其网络连接6.2.2PROFIBUS的数据链路层协议6.2.3PROFIBUS的令牌环6.3PROFIBUSDP6.3.1PROFIBUSDPV06.3.2PROFIBUSDP的GSD文件6.3.3PROFIBUSDPV16.3.4PROFIBUSDPV2介绍6.4PROFIBUS站点的开发与实现6.4.1PROFIBUS的站点实现6.4.2从站的实现方案6.4.3主站的实现方案6.4.4PROFIBUS的网络监听器6.5PROFIBUSPA6.5.1PROFIBUSPA的基本特点6.5.2DPPA的连接练习题

第7章 LonWorks总线7.1LonWorks总线的技术概述7.1.1LonWorks总线的技术组成7.1.2LonWorks节点7.1.3路由器(router)7.1.4LonWorks的Internet连接设备7.1.5网络管理7.1.6通信端口7.2LonTalk通信协议7.2.1LonTalk协议概述7.2.2LonTalk的物理层7.2.3LonTalk的地址命名7.2.4LonTalk的数据链层7.2.5LonTalk协议的网络层7.2.6LonTalk协议的传输层和会话层7.2.7LonTalk协议的表示层和应用层7.2.8LonTalk协议的网络管理和网络诊断7.2.9LonTalk协议的报文服务7.3收发器与路由器7.3.1双绞线收发器7.3.2电力线收发器7.3.3其他类型介质7.3.4路由器7.4LonMark对象与网络变量7.4.1LonMark对象和功能模式7.4.2配置属性7.4.3网络变量7.4.4LonMark程序ID7.5LonWorks节点开发工具7.5.1LonBuilder多节点开发工具7.5.2NodeBuilder节点开发工具7.6LNS网络操作系统与网络工具7.6.1网络操作系统LNS7.6.2LNS网络工具练习题

第8章 几种现场总线技术简介8.1Modbus8.1.1Modbus通信参考模型8.1.2串行链路的主从通信8.1.3站点状态与时序8.1.4RTU传输模式8.1.5ASCII串行传输模式8.1.6Modbus TCPIP应用数据单元8.1.7Modbus通信网络的体系结构8.2CAN总线8.2.1CAN总线的特点8.2.2CAN的通信参考模型8.2.3CAN总线报文帧的类型与结构8.2.4CAN的通信控制器与相关芯片8.3DeviceNet8.3.1DeviceNet技术简介8.3.2DeviceNet的物理层和物理媒体8.3.3DeviceNet的对象模型8.3.4DeviceNet的连接与连接标识8.3.5DeviceNet的通信方式8.3.6DeviceNet的设备描述8.4无线短程低速数据通信技术ZigBee8.4.1ZigBee的技术特点8.4.2ZigBee的通信参考模型8.4.3ZigBee的设备类型8.4.4ZigBee的网络拓扑结构8.4.5ZigBee的设备地址、寻址与路由8.4.6ZigBee的应用系统8.5现场总线的选择练习题主要参考文献

现场总线技术是近年来测量控制领域十分活跃的一项新技术。本书从介绍与现场总线技术相关的基本术语、基础知识开始，较为详细地阐述了基金会现场总线FF、PROFIBUS、工业以太网、LonWorks现场总线技术的概貌，并简要讨论了Modbus、CAN、DeviceNet以及ZigBee无线短程数据通信技术。全书围绕解决现场总线控制网络在开放性、实时性、互操作性、环境适应性等方面面临的问题，讨论多种现场总线在通信参考模型、介质访问控制方式等方面的特点，以及构成现场总线节点与控制网络的应用技术。本书是全国工程硕士研究生的核心教材，也适合大专院校自动化、仪表专业的师生作为教学参考，还可作为现场总线系统设计、产品开发与应用系统技术人员的培训教材。