电气信息工程丛书 现场总线及其应用技术 第二版 作者：李正军，李潇然编著出版时间：2017内容简介 本书从科研、教学和工程实际应用出发，理论联系实际，全面系统地介绍了现场总线技术、工业以太网及其应用系统设计，力求所讲内容具有较强的可移植性、先进性、系统性、应用性、资料开放性，起到举一反三的作用。全书共分11章，主要内容包括：现场总线概论、网络与通信基础、串行通信与Modbus-RTU通信协议、CAN现场总线与CANopen、LonWorks智能控制网络、PROFIBUS现场总线、基金会现场总线FF、CC-Link与WorldFIP现场总线、DeviceNet现场总线、工业以太网、基于现场总线与工业以太网的新型DCS的设计。全书内容丰富，体系先进，结构合理，理论与实践相结合，尤其注重工程应用技术。本书是在作者教学与科研实践经验的基础上，结合二十年现场总线技术的发展编写而成的，书中详细地介绍了作者在现场总线与工业以太网应用领域的新科研成果，给出了大量的应用设计实例。本书可作为高等院校各类自动化、电子与电气工程、计算机应用、信息工程、自动检测等专业的本科教材，同时可以作为相关专业的研究生教材，也适用于从事现场总线与工业以太网控制系统设计的工程技术人员参考。目录目录第2版前言第1版前言第1章现场总线与工业以太网概述11现场总线的现状与发展111现场总线的产生112现场总线的本质113现场总线的特点和优点114现场总线标准的制定115现场总线的现状116现场总线网络的实现117现场总线技术的发展趋势12工业以太网的产生与发展121以太网引入工业控制领域的技术优势122工业以太网与实时以太网123IEC 61784-2标准124工业以太网技术的发展现状125工业以太网技术的发展趋势与前景13企业网络信息集成系统131企业网络信息集成系统的层次结构132现场总线的作用133现场总线与上层网络的互联134现场总线网络集成应考虑的因素14现场总线设备141现场总线设备的分类与特点142现场总线差压变送器143现场总线温度变送器144现场总线阀门定位器145现场总线电动执行器146现场总线-气压转换器147电流-现场总线转换器148现场总线-电流转换器149现场总线接口类设备1410现场总线仪表圆卡15现场总线简介151基金会现场总线（FF）152CAN153DeviceNet154LonWorks155PROFIBUS156HART157INTERBUS158CC-Link159ControlNet1510WorldFIP1511P-Net1512SwiftNet1513AS-i1514RS-48516工业以太网简介161工业以太网的主要标准162IDA163Ethernet/IP164EtherCAT165Ethernet Powerlink166PROFINET167HSE168EPA习题第2章网络与通信基础21数据通信基础211基本概念212通信系统的组成213数据编码214通信系统的性能指标215信号的传输模式216局域网及其拓扑结构217网络传输介质218介质访问控制方式219CRC校验22现场控制网络221现场控制网络的节点222现场控制网络的任务223现场控制网络的实时性23网络硬件231网络传输技术232局域网233城域网234广域网235无线网236互联网24网络互联241基本概念242网络互联规范243网络互联操作系统244现场控制网络互联25网络互联设备251中继器252网桥253网关254路由器26通信参考模型261OSI参考模型262TCP/IP参考模型263OSI参考模型和TCP/IP参考模型的比较264现场总线的通信模型27netX网络控制器271netX系列网络控制器272netX系列网络控制器的软件结构273netX可用的协议堆栈274基于netX网络控制器的产品分类275开发工具和测试板276设计服务277价格模式28ARM处理器281ARM处理器概述282ARM体系架构的版本283ARM处理器的分类29网络操作系统与工控组态软件291Windows操作系统292Netware293Windows CE294VxWorks295μC/OS-II296Linux297工控组态软件210OPC技术2101OPC技术概述2102OPC关键技术2103OPC DA规范2104工业控制领域中的OPC应用实例211Web技术2111Web技术概述2112Web服务端技术2113Web客户端技术2114SCADA系统中的Web应用方案设计习题第3章串行通信与Modbus-RTU通信协议31串行通信基础311串行异步通信数据格式312连接握手313确认314中断315轮询316差错检验32RS-232C串行通信接口321RS-232C端子322通信接口的连接323RS-232C电平转换器33RS-485串行通信接口331RS-485接口标准332RS-485收发器333应用电路334RS-485网络互联34USB接口341USB接口的定义342USB接口的特点343USB接口的应用35Modbus通信协议351Modbus通信协议概述352两种传输方式353Modbus消息帧354错误检测方法355Modbus的编程方法36PMM2000电力网络仪表及其应用361PMM2000电力网络仪表概述362PMM2000电力网络仪表Modbus-RTU通信协议363PMM2000电力网络仪表在数字化变电站中的应用习题第4章CAN现场总线与CANopen41CAN的技术规范411CAN的基本概念412CAN的分层结构413报文传送和帧结构414错误类型和界定415位定时与同步的基本概念416CAN总线的位数值表示与通信距离42CAN通信控制器SJA1000421SJA1000内部结构422SJA1000引脚介绍423SJA1000应用说明424BasicCAN功能说明425PeliCAN功能说明426BasicCAN和PeliCAN的公用寄存器43带SPI接口的CAN通信控制器MCP2515431MCP2515概述432MCP2515的功能44CAN 总线收发器441CAN总线收发器概述442PCA82C250/251CAN总线收发器443TJA1050 CAN总线收发器444TJA1051 CAN总线收发器445NCV7356 CAN总线单线收发器446AMIS-30660 CAN总线收发器447AMIS-30663 CAN总线收发器448AMIS-42700 双高速CAN总线收发器45CAN总线应用节点设计451硬件电路设计452程序设计46基于PCI总线的CAN智能网络通信适配器的设计461SCADA系统结构462PCI总线概述463PCI控制器CY7C09449PV464CAN智能网络通信适配器的设计47CAN智能节点的设计471CAN智能测控节点的一般结构472FBCAN-8DI八路数字量输入智能节点的设计48CAN通信转换器的设计481CAN通信转换器概述482CAN通信转换器微控制器主电路的设计483CAN通信转换器UART驱动电路的设计484CAN通信转换器CAN总线隔离驱动电路的设计485CAN通信转换器USB接口电路的设计49CAN总线在汽车电子系统中的应用491应用概述492汽车CAN总线设计方案410CANopen4101CANopen通信和设备模型4102CANopen物理层4103CANopen应用层4104CANopen设备子协议4105CANopen设备与网络习题第5章LonWorks智能控制网络51LonWorks智能控制网络概述52神经元芯片521神经元芯片概述522神经元芯片TMPN3150B1AF523网络通信端口524收发器53神经元芯片应用I/O531I/O时序532直接I/O对象533串行I/O对象534定时器/计数器I/O对象54LonWorks智能控制网络的组成541LonWorks智能控制网络结构542LonWorks的技术支持55LonTalk通信协议与LonMark对象551LonTalk协议介绍552LonTalk提供的服务553介质访问控制和MAC层协议554LonTalk协议的链路层及网络层555LonTalk高层协议556LonMark对象56Neuron C——面向对象的编程语言561Neuron C概述562Neuron C编程563网络变量564显式报文57LonWorks开发工具571LonBuilder开发工具572NodeBuilder节点开发工具573第三代LNS网络工具574iLON LonWorks互联网连接设备58基于控制模块的LonWorks应用节点开发581控制模块582基于控制模块的节点开发实例59基于PCI总线的LON网络智能适配器591系统功能592总体设计593CPLD译码510Host-Base结构节点的设计5101Host-Base结构节点的硬件设计5102Host-Base结构节点的软件设计习题第6章PROFIBUS现场总线61PROFIBUS概述62PROFIBUS的协议结构621PROFIBUS-DP的协议结构622PROFIBUS-FMS的协议结构623PROFIBUS-PA的协议结构63PROFIBUS-DP现场总线系统631PROFIBUS-DP的三个版本632PROFIBUS-DP系统组成和总线访问控制633PROFIBUS-DP系统工作过程64PROFIBUS-DP的通信模型641PROFIBUS-DP的物理层642PROFIBUS-DP的数据链路层（FDL）643PROFIBUS-DP的用户层644PROFIBUS-DP用户接口65PROFIBUS-DP的总线设备类型和数据通信651PROFIBUS-DP总线设备与数据通信概述652DP设备类型653DP设备之间的数据通信654PROFIBUS-DP循环655采用交叉通信的数据交换656设备数据库文件（GSD）66PROFIBUS传输技术661DP/FMS的RS-485传输技术和安装要点662PA的IEC1158-2传输技术和安装要点663光纤传输技术67PROFIBUS总线存取协议671PROFIBUS-DP672PROFIBUS-PA673PROFIBUS-FMS68从站通信控制器SPC3681ASICs介绍682功能简介683引脚说明684存储器分配685ASIC 接口686PROFIBUS-DP接口687通用处理器总线接口688UART689PROFIBUS 接口69主站通信控制器ASPC2与网络接口卡691ASPC2介绍692CP5611网络接口卡693CP5613网络接口卡694CP5511/5512网络接口卡610PROFIBUS-DP开发包46101开发包4（PACKAGE 4）的组成6102硬件安装6103软件使用611PROFIBUS-DP从站的开发6111硬件电路6112软件开发612PROFIBUS-DP从站智能节点的设计6121PROFIBUS-DP从站智能测控节点的一般结构6122FBPRO-8DO八路数字量输出智能节点的设计6123FBPRO-8DO从站的GSD文件6124PROFIBUS-DP上位机通信程序设计6125PROFIBUS-DP从站的测试过程613PROFInet技术6131PROFInet部件模型6132PROFInet运行期6133PROFInet的网络结构6134PROFInet与OPC的数据交换614PROFIBUS控制系统的集成技术6141PROFIBUS控制系统的构成6142PROFIBUS控制系统的配置6143PROFIBUS系统配置中的设备选型615基于嵌入式通信模块COM-C的PROFIBUS-DP主站系统设计6151PROFIBUS-DP主站系统设计方案 6152基于嵌入式通信模块COM-C的DP主站硬件设计 6153基于嵌入式通信模块COM-C的DP主站软件设计 6154PROFIBUS-DP主站模块在新型DCS系统中的应用 习题第7章基金会现场总线FF71基金会现场总线FF711基金会现场总线FF的主要技术712通信系统的组成及其相互关系713基金会现场总线的通信模型714物理层715数据链路层716现场总线访问子层717现场总线报文规范层718网络管理719系统管理7110FF通信控制器72FF功能块参数721功能块及参数概述722控制变量的计算723块模式参数724量程标定参数725错误状态和警报73FF的功能块库731转换块和资源块732功能块74FF的典型功能块741模拟输入功能块AI742模拟输出功能块AO743开关量输入功能块DI744开关量输出功能块DO745PID控制算法功能块PID75功能块在串级控制设计中的应用751炉温控制系统752串级控制功能块连接753功能块参数设置习题第8章CC-Link与WorldFIP现场总线81CC-Link现场总线811CC-Link结构及系统配置812CC-Link通信规范813CC-Link通信协议814CC-Link产品的开发82WorldFIP现场总线821WorldFIP现场总线概述822WorldFIP现场总线技术的体系结构823WorldFIP现场总线技术的硬件体系824WorldFIP现场总线技术的软件体系825WorldFIP现场总线技术开发工具习题第9章DeviceNet现场总线91DeviceNet概述911DeviceNet的特性912对象模型913DeviceNet网络及对象模型92DeviceNet连接921DeviceNet关于CAN标识符的使用922建立连接93DeviceNet报文协议931显式报文932输入输出报文933分段/重组934重复MAC ID检测协议935设备监测脉冲报文及设备关闭报文94DeviceNet通信对象分类95网络访问状态机制951网络访问事件矩阵952重复MAC ID检测953预定义主/从连接组96指示器和配置开关961指示器962配置开关963指示器和配置开关的物理标准964DeviceNet连接器图标97DeviceNet的物理层和传输介质971DeviceNet物理层的结构972物理层973传输介质974网络电源配置98设备描述981对象模型982I/O数据格式983设备配置984扩展的设备描述985设备描述编码机制99DeviceNet节点的开发991DeviceNet节点的开发步骤992设备描述的规划993设备配置和电子数据文档（EDS）习题第10章工业以太网101EtherCAT1011EtherCAT 协议概述1012EtherCAT系统组成1013EtherCAT应用层协议1014EtherCAT从站控制芯片1015EtherCAT硬件设计1016EtherCAT伺服驱动器控制应用协议102SERCOS 1021SERCOS概述1022SERCOS协议1023SERCOSⅢ的接口实现1024SERCOS工业应用103Ethernet Powerlink1031POWERLINK的原理1032POWERLINK网络拓扑结构1033POWERLINK的实现方案1034POWERLINK的应用层1035POWERLINK在运动控制和过程控制的应用案例104EPA1041EPA概述1042EPA技术原理1043基于EPA的技术开发习题第11章基于现场总线与工业以太网的新型DCS的设计111新型DCS概述1111通信网络的要求1112控制功能的要求1113系统可靠性的要求1114其他方面的要求112现场控制站的组成11212个控制站的DCS结构1122DCS测控板卡的类型113新型DCS通信网络1131以太网实际连接网络1132双CAN网络114新型DCS控制卡的硬件设计1141控制卡的硬件组成1142W5100网络接口芯片1143双机冗余电路的设计1144存储器扩展电路的设计115新型DCS控制卡的软件设计1151控制卡软件的框架设计1152双机热备程序的设计1153CAN通信程序的设计1154以太网通信程序的设计116控制算法的设计1161控制算法的解析与运行1162控制算法的存储与恢复1178通道模拟量输入板卡（8AI）的设计11718通道模拟量输入板卡的功能概述11728通道模拟量输入板卡的硬件组成11738通道模拟量输入板卡微控制器主电路的设计11748通道模拟量输入板卡的测量与断线检测电路设计11758通道模拟量输入板卡信号调理与通道切换电路的设计11768通道模拟量输入板卡的程序设计1188通道热电偶输入板卡（8TC）的设计11818通道热电偶输入板卡的功能概述11828通道热电偶输入板卡的硬件组成11838通道热电偶输入板卡的测量与断线检测电路设计11848通道热电偶输入板卡的程序设计1198通道热电阻输入板卡（8RTD）的设计11918通道热电阻输入板卡的功能概述11928通道热电阻输入板卡的硬件组成11938通道热电阻输入板卡的测量与断线检测电路设计11948通道热电阻输入板卡的程序设计11104通道模拟量输出板卡（4AO）的设计111014通道模拟量输出板卡的功能概述111024通道模拟量输出板卡的硬件组成111034通道模拟量输出板卡的PWM输出与断线检测电路设计111044通道模拟量输出板卡自检电路设计111054通道模拟量板卡输出算法设计111064通道模拟量板卡的程序设计111116通道数字量输入板卡（16DI）的设计1111116通道数字量输入板卡的功能概述1111216通道数字量输入板卡的硬件组成1111316通道数字量输入板卡信号预处理电路的设计1111416通道数字量输入板卡信号检测电路的设计1111516通道数字量输入板卡的程序设计111216通道数字量输出板卡（16DO）的设计1112116通道数字量输出板卡的功能概述1112216通道数字量输出板卡的硬件组成1112316通道数字量输出板卡开漏极输出电路的设计1112416通道数字量输出板卡输出自检电路的设计1112516通道数字量输出板卡外配电压检测电路的设计1112616通道数字量输出板卡的程序设计11138通道脉冲量输入板卡（8PI）的设计111318通道脉冲量输入板卡的功能概述111328通道脉冲量输入板卡的硬件组成111338通道脉冲量输入板卡的程序设计习题参考文献 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