目錄

第1章現(xiàn)場總線技術概述

1.1現(xiàn)場總線簡介

1.1.1什么是現(xiàn)場總線

1.1.2基于現(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

1.1.3現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡與網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)

1.1.4現(xiàn)場總線系統(tǒng)適應了綜合自動化的發(fā)展需要

1.1.5早期的現(xiàn)場總線

1.2現(xiàn)場總線系統(tǒng)的特點

1.2.1現(xiàn)場總線系統(tǒng)的結構特點

1.2.2現(xiàn)場總線系統(tǒng)的技術特點

1.2.3現(xiàn)場總線系統(tǒng)的優(yōu)勢與劣勢

1.3以現(xiàn)場總線為基礎的企業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)

1.3.1企業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)的基本組成

1.3.2現(xiàn)場總線系統(tǒng)在企業(yè)網(wǎng)絡中的地位與作用

1.3.3現(xiàn)場總線系統(tǒng)與上層網(wǎng)絡的連接

1.4現(xiàn)場總線技術的標準化

第2章數(shù)據(jù)通信基礎

2.1基本術語

2.1.1總線

2.1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

2.1.3數(shù)據(jù)通信的發(fā)送與接收設備

2.1.4傳輸介質

2.1.5通信軟件

2.2通信系統(tǒng)的性能指標

2.2.1有效性指標

2.2.2可靠性指標

2.2.3通信信道的頻率特性

2.2.4信號帶寬與介質帶寬

2.2.5信噪比對信道容量的影響

2.3數(shù)據(jù)編碼

2.3.1數(shù)據(jù)編碼波形

2.3.2模擬數(shù)據(jù)編碼

2.4數(shù)據(jù)傳輸方式

2.4.1串行傳輸和并行傳輸

2.4.2同步傳輸與異步傳輸

2.4.3位同步、字符同步與幀同步

2.5通信線路的工作方式

2.5.1單工通信

2.5.2半雙工通信

2.5.3全雙工通信

2.6信號的傳輸模式

2.6.1基帶傳輸

2.6.2載波傳輸

2.6.3寬帶傳輸

2.7傳輸差錯及其檢測

2.7.1傳輸差錯的類型

2.7.2傳輸差錯的檢測

2.7.3循環(huán)冗余校驗的工作原理

2.8傳輸差錯的校正

2.8.1自動重傳

2.8.2前向差錯糾正

2.8.3海明碼的編碼

2.8.4海明碼的錯誤檢測與糾正

2.8.5多比特錯誤的糾正

第3章控制網(wǎng)絡基礎

3.1控制網(wǎng)絡與計算機網(wǎng)絡

3.2控制網(wǎng)絡的特點

3.2.1控制網(wǎng)絡的節(jié)點

3.2.2控制網(wǎng)絡的任務與工作環(huán)境

3.2.3控制網(wǎng)絡的實時性要求

3.3網(wǎng)絡拓撲

3.3.1環(huán)形拓撲

3.3.2星形拓撲

3.3.3總線拓撲

3.3.4樹形拓撲

3.4網(wǎng)絡的傳輸介質

3.4.1雙絞線

3.4.2同軸電纜

3.4.3光纜

3.4.4無線傳輸

3.5網(wǎng)絡傳輸介質的訪問控制方式

3.5.1載波監(jiān)聽多路訪問／沖突檢測

3.5.2令牌

3.5.3時分復用

3.6網(wǎng)絡互連

3.6.1網(wǎng)絡互連的基本概念

3.6.2網(wǎng)絡互連規(guī)范

3.7網(wǎng)絡互連的通信參考模型

3.7.1開放系統(tǒng)互連參考模型

3.7.2OSI參考模型的功能劃分

3.7.3幾種典型控制網(wǎng)絡的通信模型

3.8網(wǎng)絡互連設備

3.8.1中繼器

3.8.2網(wǎng)橋

3.8.3路由器

3.8.4網(wǎng)關

第4章CAN 總線與基于CAN的控制網(wǎng)絡

4.1CAN通信技術簡介

4.1.1CAN通信的特點

4.1.2CAN的通信參考模型

4.1.3CAN信號的位電平

4.1.4CAN總線與節(jié)點的電氣連接

4.1.5CAN節(jié)點的電氣參數(shù)

4.2CAN報文幀的類型與結構

4.2.1CAN報文幀的類型

4.2.2數(shù)據(jù)幀

4.2.3遠程幀

4.2.4出錯幀

4.2.5超載幀

4.2.6幀間空間

4.3CAN通信中的幾個問題

4.3.1發(fā)送器與接收器

4.3.2錯誤類型與出錯界定

4.3.3位定時與同步

4.4CAN通信控制器

4.4.1CAN通信控制器82C200

4.4.2SJA1000CAN通信控制器

4.4.3Intel 82527 CAN通信控制器

4.4.4帶有CAN通信控制器的CPU

4.5CAN應用節(jié)點的相關器件

4.5.1CAN總線收發(fā)器82C250

4.5.2CAN總線I/O器件82C150

4.6基于CAN通信的時間觸發(fā)協(xié)議

4.6.1時間觸發(fā)與通信確定性

4.6.2TTCAN

4.6.3FTTCAN

4.6.4TTP/C

4.6.5ByteFlight

4.6.6FlexRay

4.6.7幾種時間觸發(fā)協(xié)議的性能比較

4.7CAN的下層網(wǎng)段——LIN

4.7.1LIN的主要技術特點

4.7.2LIN的通信任務與報文幀類型

4.7.3LIN的報文通信

4.7.4LIN的應用

4.8基于CAN的汽車控制網(wǎng)絡——SAE J1939

4.8.1SAE J1939規(guī)范

4.8.2SAE J1939的物理連接與網(wǎng)絡拓撲

4.8.3SAE J1939報文幀的格式與定義

4.8.4ECU的設計說明

4.8.5SAE J1939的多網(wǎng)段與網(wǎng)絡管理

4.9汽車電子網(wǎng)絡的體系結構

4.9.1網(wǎng)絡化是汽車電子系統(tǒng)發(fā)展的趨勢

4.9.2汽車電子網(wǎng)絡的分類

4.9.3汽車電子混合網(wǎng)絡

第5章基金會現(xiàn)場總線FF

5.1FF的主要技術特點

5.1.1FF是一項完整的控制網(wǎng)絡技術

5.1.2通信系統(tǒng)的主要組成部分及其相互關系

5.1.3H1協(xié)議數(shù)據(jù)的構成與層次

5.1.4FF通信中的虛擬通信關系

5.2H1網(wǎng)段的物理連接

5.2.1H1的物理信號波形

5.2.2H1的信號編碼

5.2.3H1網(wǎng)段的傳輸介質與拓撲結構

5.3H1網(wǎng)段的鏈路活動調度

5.3.1鏈路活動調度器LAS 及其功能

5.3.2通信設備類型

5.3.3鏈路活動調度器的工作過程

5.3.4鏈路時間

5.4H1網(wǎng)段的網(wǎng)絡管理

5.4.1網(wǎng)絡管理者與網(wǎng)絡管理代理

5.4.2網(wǎng)絡管理代理的虛擬現(xiàn)場設備

5.4.3通信實體

5.5H1網(wǎng)段的系統(tǒng)管理

5.5.1系統(tǒng)管理概述

5.5.2系統(tǒng)管理的作用

5.5.3系統(tǒng)管理信息庫SMIB及其訪問

5.5.4SMK狀態(tài)

5.5.5系統(tǒng)管理服務和作用過程

5.5.6地址與地址分配

5.6FF的功能塊

5.6.1功能塊的內部結構與功能塊連接

5.6.2功能塊中的用戶應用塊

5.6.3功能塊的塊參數(shù)

5.6.4功能塊服務

5.6.5功能塊對象字典

5.6.6功能塊應用

5.7設備描述與設備描述語言

5.7.1設備描述

5.7.2設備描述的參數(shù)分層

5.7.3設備描述語言

5.7.4DD的開發(fā)

5.7.5CFF文件

5.8FF通信控制器與網(wǎng)卡

5.8.1FF的通信控制器FB3050

5.8.2基于FB3050的網(wǎng)卡設計

5.9H1的網(wǎng)段配置

5.9.1H1網(wǎng)段的構成

5.9.2網(wǎng)段長度

5.9.3H1網(wǎng)段的接地、屏蔽與極性

第6章PROFIBUS

6.1PROFIBUS概述

6.1.1PROFIBUS簡介

6.1.2PROFIBUS的組成

6.1.3PROFIBUS的通信參考模型

6.1.4PROFIBUS的主站與從站

6.1.5PROFIBUS總線訪問控制的特點

6.2PROFIBUS的通信協(xié)議

6.2.1PROFIBUS的物理層及其網(wǎng)絡連接

6.2.2PROFIBUS的數(shù)據(jù)鏈路層

6.2.3PROFIBUS的MAC協(xié)議

6.3PROFIBUSDP

6.3.1PROFIBUSDP V0

6.3.2PROFIBUSDP的GSD文件

6.3.3PROFIBUSDP V1

6.3.4PROFIBUSDP V2

6.4PROFIBUS站點的開發(fā)與實現(xiàn)

6.4.1PROFIBUS的站點實現(xiàn)

6.4.2PROFIBUS的從站實現(xiàn)方案

6.4.3PROFIBUS的主站實現(xiàn)方案

6.4.4PROFIBUS系統(tǒng)的初始化過程

6.4.5PROFIBUS系統(tǒng)實現(xiàn)中的常見錯誤

6.4.6PROFIBUS的網(wǎng)絡監(jiān)聽器

6.5PROFIBUSPA

6.5.1PROFIBUSPA的基本特點

6.5.2PROFIBUS的DP/PA連接接口

6.5.3PROFIBUSPA總線的安裝

第7章工業(yè)以太網(wǎng)

7.1工業(yè)以太網(wǎng)簡介

7.1.1工業(yè)以太網(wǎng)與以太網(wǎng)

7.1.2工業(yè)以太網(wǎng)的特色技術

7.1.3通信非確定性的緩解措施

7.2以太網(wǎng)的物理連接與幀結構

7.2.1以太網(wǎng)的物理連接

7.2.2以太網(wǎng)的幀結構

7.2.3以太網(wǎng)的通信幀結構與工業(yè)數(shù)據(jù)封裝

7.3TCP/IP協(xié)議組

7.3.1TCP/IP協(xié)議組的構成

7.3.2IP協(xié)議

7.3.3用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議

7.3.4傳輸控制協(xié)議TCP

7.3.5簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議SNMP

7.4實時以太網(wǎng)

7.4.1幾種實時以太網(wǎng)的通信參考模型

7.4.2實時以太網(wǎng)的媒體訪問控制

7.4.3IEEE 1588精確時間同步協(xié)議

7.5PROFINET

7.5.1PROFINET的網(wǎng)絡連接

7.5.2IO設備模型及其數(shù)據(jù)交換

7.5.3組件模型及其數(shù)據(jù)交換

7.5.4PROFINET通信的實時性

7.5.5PROFINET與其他現(xiàn)場總線系統(tǒng)的集成

7.5.6PROFINET的IP地址管理與數(shù)據(jù)集成

7.6EtherNet/IP

7.6.1EtherNet/IP的通信參考模型

7.6.2CIP的對象與標識

7.6.3EtherNet/IP的報文種類

7.6.4EtherNet/IP的技術特點

7.7高速以太網(wǎng)HSE

7.7.1HSE的系統(tǒng)結構

7.7.2HSE與現(xiàn)場設備間的通信

7.7.3HSE的柔性功能塊

7.7.4HSE的鏈接設備

7.8嵌入式以太網(wǎng)節(jié)點與基于Web的遠程監(jiān)控

7.8.1嵌入式以太網(wǎng)節(jié)點

7.8.2基于Web技術的遠程監(jiān)控

第8章LonWorks 控制網(wǎng)絡

8.1LonWorks 技術概述及應用系統(tǒng)結構

8.1.1LonWorks控制網(wǎng)絡的基本組成

8.1.2LonWorks節(jié)點

8.1.3路由器

8.1.4LonWorks Internet連接設備

8.1.5網(wǎng)絡管理

8.1.6LonWorks技術的性能特點

8.2LonWorks網(wǎng)絡中分散式通信控制處理器——神經(jīng)元芯片

8.2.1處理單元

8.2.2存儲器

8.2.3輸入輸出

8.2.4通信端口

8.2.5時鐘系統(tǒng)

8.2.6睡眠喚醒機制

8.2.7Service Pin

8.2.8Watchdog定時器

8.3通信

8.3.1雙絞線收發(fā)器

8.3.2電力線收發(fā)器

8.3.3其他類型介質

8.3.4路由器

8.4LonWorks通信協(xié)議——LonTalk

8.4.1LonTalk協(xié)議概述

8.4.2LonTalk的物理層通信協(xié)議

8.4.3LonTalk協(xié)議的網(wǎng)絡地址結構及對大網(wǎng)絡的支持

8.4.4LonTalk MAC 子層

8.4.5LonTalk協(xié)議的鏈路層

8.4.6LonTalk協(xié)議的網(wǎng)絡層

8.4.7LonTalk協(xié)議的傳輸層和會話層

8.4.8LonTalk協(xié)議的表示層和應用層

8.4.9LonTalk協(xié)議的網(wǎng)絡管理和網(wǎng)絡診斷

8.4.10LonTalk協(xié)議的報文服務

8.4.11LonTalk網(wǎng)絡認證

8.5面向對象的編程語言——Neuron C

8.5.1定時器

8.5.2網(wǎng)絡變量

8.5.3顯式報文

8.5.4調度程序

8.5.5附加功能

8.6LonWorks的互操作性

8.6.1LonMark協(xié)會

8.6.2收發(fā)器和物理信道準則

8.6.3應用程序準則

8.7LonWorks節(jié)點開發(fā)工具

8.7.1LonBuilder多節(jié)點開發(fā)工具

8.7.2NodeBuilder 節(jié)點開發(fā)工具

8.8LNS網(wǎng)絡操作系統(tǒng)

8.8.1概述

8.8.2LNS網(wǎng)絡工具

8.9應用系統(tǒng)

8.9.1LonWorks技術在樓宇自動化抄表系統(tǒng)中的應用

8.9.2LonWorks技術在煉油廠原油罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

8.9.3LonWorks在某鋁電解廠槽控機中的應用

第9章幾種控制網(wǎng)絡的特色技術

9.1ControlNet

9.1.1并行時間域多路存取

9.1.2ControlNet的幀結構

9.1.3通信調度的時間分片方法

9.1.4ControlNet的虛擬令牌

9.1.5ControlNet的顯性報文與隱性報文

9.2WorldFIP

9.2.1WorldFIP技術簡介

9.2.2WorldFIP通信

9.2.3WorldFIP的通信控制器

9.2.4新一代FIP

9.3Interbus的通信特色

9.3.1Interbus簡介

9.3.2識別周期與數(shù)據(jù)傳輸周期

9.3.3Interbus的數(shù)據(jù)環(huán)單總幀協(xié)議

9.3.4Interbus的總線適配控制板

9.4ASI控制網(wǎng)絡

9.4.1ASI的網(wǎng)絡構成

9.4.2ＡＳＩ的主從通信

9.4.3ASI的報文格式

9.4.4主節(jié)點的通信功能

9.4.5從節(jié)點的通信接口

9.5DeviceNet

9.5.1DeviceNet技術簡介

9.5.2DeviceNet的通信參考模型

9.5.3DeviceNet的物理層和物理媒體

9.5.4DeviceNet的對象模型

9.5.5DeviceNet的連接與連接標識

9.5.6DeviceNet的通信方式

9.5.7DeviceNet的設備描述

9.6幾種總線技術簡介

9.6.1SwiftNet

9.6.2HART

9.6.3智能分布式系統(tǒng)SDS

9.6.4Seriplex與 CEBUS

9.6.5光總線

第10章短程無線數(shù)據(jù)通信

10.1無線數(shù)據(jù)通信的標準及其相關技術

10.1.1關于短程無線數(shù)據(jù)通信

10.1.2無線通信的一組術語

10.1.3無線局域網(wǎng)標準

10.2藍牙無線微微網(wǎng)

10.2.1藍牙技術簡介

10.2.2藍牙微微網(wǎng)與主從設備

10.2.3藍牙協(xié)議和應用行規(guī)

10.2.4藍牙設備的通信連接

10.2.5藍牙設備的狀態(tài)與狀態(tài)轉移

10.2.6藍牙的安全管理

10.2.7藍牙基帶控制器芯片MT1020A

10.2.8藍牙應用系統(tǒng)

10.3ZigBee低速短程網(wǎng)

10.3.1ZigBee的技術特點

10.3.2ZigBee的通信參考模型

10.3.3ZigBee的設備類型

10.3.4ZigBee的網(wǎng)絡拓撲

10.3.5ZigBee的設備地址、尋址與路由

10.3.6ZigBee的節(jié)能與安全

10.3.7ZigBee通信節(jié)點芯片CC2430

10.3.8ZigBee的應用系統(tǒng)

結束語控制網(wǎng)絡技術的比較與選擇

主要參考文獻