网络控制技术

前言

第1章绪论

1．1工业控制网络的特点

1．1．1工业控制网络与信息网络的区别

1．1．2工业控制网络的技术特征

1．2网络控制技术的发展历程

1．3传统控制网络现场总线的发展

1．3．1现场总线的定义

1．3．2现场总线技术的发展历程

1．3．3现场总线技术的发展趋势

1．4现代控制网络工业以太网的发展

1．4．1工业以太网标准化进程

1．4．2EPA的国际标准化进程

1．4．3工业以太网正在成为工业控制网络的主流技术

1．4．4以太网用于工业控制需要解决的问题

1．4．5以太网用于工业控制的技术问题正在逐渐解决

第2章网络通信基础

2．1网络通信的基本概念及通信模型

2．1．1网络通信的基本概念

2．1．2一网络通信的基本模型

2．2通信传输介质

2．2．1双绞线

2．2．2同轴电缆

2．2．3光缆

2．3数据编码技术

2．3．1模拟信号调制

2．3．2数字数据的数字信号编码

2．3．3模拟数据的数字信号编码

2．4数据的传输模式

2．4．1基带传输

2．4．2频带传输

2．5数据的通信方式

2．5．1并行通信和串行通信

2．5．2异步传输和同步传输

2．5．3单工、半双工和全双工通信

2．6网络控制系统的拓扑结构

2．7通信信道访问控制方式

2．7．1载波监听多路访问／冲突检测

2．7．2令牌访问控制方式

2．8差错控制技术

2．8．1循环冗余编码

2．8．2海明码

2．9RS-232和RS-485串口通信技术

2．9．1RS-232接口标准

2．9．2RS-485接口标准

2．10开放系统的OSI参考模型

2．10．1OSI参考模型层次结构

2．10．2OsI参考模型中的基本概念

第3章FF现场总线技术

3．1概述

3．1．1FF现场总线的主要技术

3．1．2FF通信模型

3．1．3虚拟通信关系

3．2FF现场总线物理层

3．2．1物理层结构

3．2．2FF现场总线的物理信号编码

3．3数据链路层

3．3．1数据链路层功能和服务

3．3．2FF现场总线的链路活动调度

3．3．3DL地址空间与地址编码

3．3．4数据链路层缓冲区和队列及其管理

3．3．5数据链路层服务质量

3．3．6数据链路层内部参数

3．3．7数据链路协议数据单元

3．3．8面向连接服务

3．3．9FF无连接模式服务

3．3．10数据链路层调度

3．4FF现场总线访问子层

3．4．1FF应用关系中的端点角色

3．4．2FAS使用的DLL服务

3．4．3FAS模型

3．4．4总线访问子层的服务及其参数

3．5总线报文规范子层

3．5．1虚拟现场设备

3．5．2对象字典

3．5．3对象字典结构

3．5．4变量访问对象

3．5．5域对象及其上载和下载

3．5．6程序调用对象

3．5．7上下文管理

3．5．8FMSPDU

3．6网络管理

3．6．1FF现场总线网络管理结构

3．6．2网络管理代理虚拟现场设备

3．6．3网络管理代理对象

3．6．4DL管理对象

3．6．5DL管理链路调度列表

3．6．6标准通信关系

3．7系统管理

3．7．1系统管理概述

3．7．2系统管理功能

3．7．3地址分配

3．7．4系统管理信息库及其访问

3．8功能块应用进程

3．8．1功能块应用进程对象

3．8．2块模型

3．8．3块对象

3．8．4参数对象

3．8．5功能块对象

3．8．6功能块服务

3．8．7功能块控制回路

3．9FF现场总线系统

3．9．1FF现场总线系统的结构

3．9．2FF现场总线系统的设计

第4章PRlOFIBUS现场总线

4．1概述

4．1．1物理层

4．1．2数据链路层

4．1．3应用层

4．1．4用户层

4．2物理层

4．2．1传输介质

4．2．2总线连接器

4．2．3物理层的服务

4．3数据链路层

4．3．1总线存取技术

4．3．2数据链路服务

4．3．3现场总线管理层

4．3．4数据链路层的帧编码

4．4应用层

4．4．1概述

4．4．2通信关系

4．4．3现场总线报文规范通信对象

4．4．4现场总线报文规范服务

4．4．5低层接口

4．4．6FMA7

4．5DP规范

4．5．1DP通信模型

4．5．2DP站类型

4．5．3DP通信关系

4．5．4DP设备通信过程

4．5．5DP报文循环机制

4．5．6DP功能服务

4．5．7DP协议数据报文编码

4．6PA行规

4．6．1PA设备模型

4．6．2PA块模型

4．6．3PA映像

4．6．4PA设备管理技术

第5章CAN总线技术

5．1CAN总线的发展概况

5．2CAN总线的技术特点

5．3CAN总线的通信模型

5．4CAN非破坏性位仲裁机制

5．5CAN帧结构

5．5．1数据帧

5．5．2远程帧

5．5．3差错帧

5．5．4超载帧

5．5．5帧间空间

5．6CAN的错误处理机制

5．6．1错误检测类型

5．6．2错误处理

5．7CAN的位定时和同步

5．7．1位定时

5．7．2同步

5．8SJAl000CAN独立通信控制器

5．8．1SJA1000系统结构

5．8．2SJA1000地址分配

5．8．3寄存器功能和缓冲器工作原理

5．9CAN节点设计

第6章工业以太网

6．1工业以太网与实时以太网

6．2IEC617862标准

6．2．1IEC617862标准体系

6．2．2IEC617862中主要标准简介

6．3IEC617861／2与IEC61158

6．4EPA技术简介

6．4．1EPA网络拓扑结构

6．4．2EPA通信协议

6．4．3EPA应用层通信协议栈的设计与实现

6．4．4EPA时间同步技术

6．4．5EPA确定性调度技术

6．4．6面向工业以太网的总线供电技术

6．5PROFINET技术简介

6．5．1PROFINET系统结构

6．5．2PROFINET实时通信

6．5．3PROFINET10

6．5．4PROFINET系统集成

6．6HSE技术简介

6．6．1HSE的体系结构

6．6．2HSE网络拓扑结构

6．6．3FDA

6．6．4SNTP

第7章工业网络系统集成

7．1系统集成结构

7．2系统集成要点分析

7．3网络互连设备

7．4OPC技术

7．4．1COM

7．4．2OPC对象

7．4．30PC接口

参考文献

　　《网络控制技术》介绍了工业控制网络的特点、发展历程、，技术现状和发展趋势，网络通信的基本概念、网络控制系统的拓扑结构和差错控制技术，重点介绍了FF现场总线的协议模型、报文规范、功能块应用进程和总线系统结构，PROFIBUS现场总线的协议模型、通信报文、DP规范和PA行规，CAN总线的通信模型、仲裁机制以及节点设计。在概述IEC61786-2标准体系的基础上，重点介绍了EPA工业以太网技术，概述PROFINET和HSE工业以太网技术，最后对工业网络系统集成进行了描述。　　本书有机地融人了作者多年参加国家863项目的科研成果和参加国际标准(IEC标准)制定的技术资料，注重系统性、实用性，强调网络控制技术的实际运用，着重对学生实际动手能力、独立思考能力、创新思维能力和综合运用能力的培养和训练。　　本书可作为普通高等院校电子信息类、电气工程类、机械电子类、仪器仪表类及相关专业的教材。　　本书以计算机控制系统的网络化、开放化、智能化和集成化发展趋势为主线索，结合最新颁布的现场总线国际标准IEC61158（第4版）、工业以太网标准IEc617862和网络控制系统的典型应用，系统地介绍了网络控制系统的原理与设计方法。　　本书介绍了工业控制网络的特点、发展历程、，技术现状和发展趋势，网络通信的基本概念、网络控制系统的拓扑结构和差错控制技术，重点介绍了FF现场总线的协议模型、报文规范、功能块应用进程和总线系统结构，PROFIBUS现场总线的协议模型、通信报文、DP规范和PA行规，CAN总线的通信模型、仲裁机制以及节点设计。在概述IEC61786-2标准体系的基础上，重点介绍了EPA工业以太网技术，概述PROFINET和HSE工业以太网技术，最后对工业网络系统集成进行了描述。　　本书有机地融人了作者多年参加国家863项目的科研成果和参加国际标准(IEC标准)制定的技术资料，注重系统性、实用性，强调网络控制技术的实际运用，着重对学生实际动手能力、独立思考能力、创新思维能力和综合运用能力的培养和训练。　　本书配有免费电子课件，欢迎选用本书作教材的老师登录WWW．cmpedu．eom注册下载或发邮件到wbj@cmpbook．tom索取。本书可作为普通高等院校电子信息类、电气工程类、机械电子类、仪器仪表类及相关专业的教材，也可作为相关技术人员的参考书。