工业数据通信与控制网络

第1章 绪论

1. 1 工业数据通信与控制网络概述

1. 1. 1 控制网络与现场总线

1. 1. 2 工业数据通信

1. 1. 3 早期的总线技术

1. 2 网络集成式控制系统

1. 2. 1 控制系统的新型结构

1. 2. 2 网络集成式控制系统的特点

1. 2. 3 控制系统对网络的要求

1. 3 控制网络在企业网络系统中的地位与作用

1. 3. 1 企业网络系统的层次结构

1. 3. 2 控制网络的地位与作用

1. 3. 3 控制网络与上层网络的连接方式

1. 4 控制网络的发展与标准化

第2章 数据通信基础

2. 1 3 工业数据通信系统的基本组成

2. 1. 1 数据通信系统是硬软件的结合体

2. 1. 2 广义通信系统模型

2. 1. 3 发送与接收设备

2. 1. 4 传输介质

2. 1. 5 通信软件

2. 2 通信系统的性能指标

2. 2. 1 有效性指标

2. 2. 2 可靠性指标

2. 2. 3 通信信道的频率特性

2. 2. 4 介质带宽

2. 2. 5 信道容量

2. 2. 6 信噪比对信道容量的影响

2. 3 数据编码

2. 3. 1 数字编码波形

2. 3. 2 模拟数据编码

2. 4 数据传输方式

2. 4. 1 串行传输和并行传输

2. 4. 2 同步传输与异步传输

2. 4. 3 位同步. 字符同步与帧同步

2. 5 通信线路的工作方式

2. 5. 1 单工通信

2. 5. 2 半双工通信

2. 5. 3 全双工通信

2. 6 信号的传输模式

2. 6. 1 基带传输

2. 6. 2 载波传输

2. 6. 3 宽带传输

2. 6. 4 异步转移模式ATM

2. 7 差错控制

2. 7. 1 差错的检测方法

2. 7. 2 差错的纠正方法

2. 7. 3 CRC检错码的工作原理

2. 7. 4 自动重发

第3章 控制网络基础

3. 1 计算机网络

3. 2 控制网络

3. 2. 1 控制网络的节点

3. 2. 2 控制网络的任务与工作环境

3. 2. 3 控制网络的实时性要求

3. 3 网络拓扑

3. 3. 1 环形拓扑

3. 3. 2 星形拓扑

3. 3. 3 总线拓扑

3. 3. 4 树形拓扑

3. 4 网络的传输介质

3. 4. 1 双绞线

3. 4. 2 同轴电缆

3. 4. 3 光缆

3. 4. 4 无线通信

3. 5 网络传输介质的访问控制方式

3. 5. 1 载波监听多路访问／冲突检测

3. 5. 2 介质访问控制的令牌方式

3. 5. 3 时分复用

3. 6 网络互联

3. 6. 1 网络互联的基本概念

3. 6. 2 网络互联规范

3. 6. 3 网络互联与操作系统

3. 6. 4 控制网络互联

3. 7 网络互联的通信参考模型

3. 7. 1 开放系统的互联参考模型

3. 7. 2 OSI参考模型的功能划分

3. 7. 3 几种典型控制网络的通信模型

3. 8 网络互联设备

3. 8. 1 中继器

3. 8. 2 网桥

3. 8. 3 路由器

3. 8. 4 网关

第4章 通用串行端口的数据通信

4. 1 串行通信

4. 1. 1 串行通信帧的起始. 停止位

4. 1. 2 连接握手

4. 1. 3 确认

4. 1. 4 中断

4. 1. 5 轮询

4. 1. 6 差错检验

4. 2 EIA-232-D的接口标准

4. 2. 1 接口的机械特性

4. 2. 2 接口的电气特性

4. 2. 3 接口的功能特性

4. 2. 4 EIA-232-D的规程特性

4. 2. 5 DB-9连接器

4. 2. 6 EIA-232-D端口的直接连接

4. 3 EIA-485

4. 3. 1 EIA-485的技术参数

4. 3. 2 EIA-485的内部电路

4. 4 EIA-485的端口连接

4. 4. 1 EIA-485的半双工连接

4. 4. 2 EIA-485的全双工连接,

4. 4. 3 EIA-232到EIA-485端口的转换

4. 5 EIA-485的网络连接

4. 5. 1 网络的机械电气接口

4. 5. 2 网络拓扑

4. 5. 3 添加地线

4. 5. 4 电气隔离

4. 5. 5 屏蔽与接地

4. 6 485网络的主从式通信管理

4. 6. 1 主从协议

4. 6. 2 通用串行协议

4. 6. 3 Modbus与Modbus Plus

第5章 CAN通信技术与汽车内部网络

5. 1 CAN与汽车网络简介

5. 2 CAN通信技术

5. 2. 1 CAN的通信参考模型

5. 2. 2 CAN的报文传送与帧结构

5. 2. 3 错误类型和界定

5. 2. 4 位定时与同步

5. 2. 5 CAN总线介质装置

5. 3 CAN通信控制器

5. 3. 1 CAN通信控制器82C200

5. 3. 2 SJA1000CAN通信控制器

5. 3. 3 Intel 82527CAN通信控制器

5. 3. 4 带有CAN通信控制器的CPU

5. 4 CAN总线收发器与I／O器件

5. 4. 1 CAN总线收发器82C250

5. 4. 2 CAN总线I／O器件82C150

5. 5 SAE J1939汽车内部网络

5. 5. 1 汽车内部网络

5. 5. 2 SAE J1939规范

5. 5. 3 J1939的物理连接与网络拓扑

5. 5. 4 J1939报文帧的格式与定义

5. 5. 5 ECU的设计说明

5. 5. 6 多网段车辆网络与网络管理

第6章 FF通信技术与控制网络

6. 1 FF的技术特色

6. 1. 1 FF的主要技术

6. 1. 2 通信系统的主要组成部分及其相互关系

6. 1. 3 协议数据的构成与层次

6. 1. 4 FF网络通信中的虚拟通信关系

6. 2 物理层及控制网络的物理连接

6. 2. 1 物理层的功能

6. 2. 2 物理层的结构

6. 2. 3 传输介质

6. 2. 4 FF的物理信号波形

6. 2. 5 基金会现场总线的信号编码

6. 2. 6 H1网段的拓扑结构

6. 3 FF的链路活动调度

6. 3. 1 链路活动调度器LAS及其功能

6. 3. 2 通信设备类型

6. 3. 3 数据链路协议数据单元DLPDU

6. 3. 4 链路活动调度器的工作过程

6. 3. 5 数据传输的连接方式

6. 3. 6 链路时间

6. 4 总线访问子层的功能与服务

6. 4. 1 FF通信关系中的端点角色

6. 4. 2 通信传输路径与触发策略

6. 4. 3 通信关系的建立方式

6. 4. 4 端点的综合特性

6. 4. 5 总线访问子层的服务及其参数

6. 4. 6 总线访问子层的协议数据单元

6. 5 现场总线报文规范子层

6. 5. 1 对象字典

6. 5. 2 虚拟现场设备

6. 5. 3 联络关系管理

6. 5. 4 变量访问对象及其服务

6. 5. 5 事件服务

6. 5. 6 "域"的上载或下载服务

6. 5. 7 程序调用服务

6. 5. 8 FMS协议数据单元及其编码

6. 6 网络管理

6. 6. 1 网络管理者与网络管理代理

6. 6. 2 网络管理代理虚拟现场设备

6. 6. 3 NMA对象与相应的对象服务

6. 6. 4 通信实体

6. 7 系统管理

6. 7. 1 系统管理概述

6. 7. 2 系统管理的作用

6. 7. 3 系统管理信息库SMIB及其访问

6. 7. 4 SMK状态

6. 7. 5 系统管理服务和作用过程

6. 7. 6 地址与地址分配

6. 8 功能块应用进程

6. 8. 1 功能块的内部结构与功能块连接

6. 8. 2 功能块应用进程中的用户应用块

6. 8. 3 块参数

6. 8. 4 功能块服务

6. 8. 5 功能块的对象字典

6. 8. 6 功能块的应用进程

6. 9 设备描述与设备描述语言

6. 9. 1 设备描述

6. 9. 2 设备描述的参数分层

6. 9. 3 设备描述语言

6. 9. 4 设备描述DD的开发

6. 9. 5 CFF文件

6. 10 FF通信控制器与网卡

6. 10. 1 FF通信控制器的功能

6. 10. 2 基金会现场总线通信控制器芯片

6. 10. 3 基于FB3050通信控制器的网卡设计

6. 11 FF的网络布线与安装

6. 11. 1 H1网段的构成

6. 11. 2 总线供电与网络配置

6. 11. 3 网络的连接长度

6. 11. 4 网络的接地. 屏蔽与极性

6. 11. 5 H1网络的常见故障及检测工具

6. 12 FF应用系统,

6. 12. 1 FF应用系统的设计

6. 12. 2 FF应用系统的组态

6. 12. 3 FF应用系统的投运

6. 12. 4 H1与其他异构网段的集成应用

第7章 PROFIBUS

7. 1 概述

7. 1. 1 PROFIBUS基本特性

7. 1. 2 PROFIBUS-DP

7. 1. 3 PROFIBUS-PA

7. 1. 4 PROFIBUS-FMS

7. 2 PROFIBUS通信协议

7. 2. 1 PROFIBUS与ISO／OSI参考模型

7, 2. 2 PROFIBUS设备配置

7. 2. 3 面向连接的数据交换顺序图

7. 3 PROFIBUS的实现

7. 3. 1 DP从站单片的实现

7. 3. 2 智能化FMS和DP从站的实现

7. 3. 3 复杂的FMS和DP主站的实现

7. 3. 4 PA现场设备的实现

7. 4 PROFIBUS控制器ASPC2

7. 4. 1 概述

7. 4. 2 功能概要

7. 4. 3 引脚描述

7. 4. 4 ASIC接口

7. 4. 5 处理器接口

7. 4. 6 串行总线接口

7. 4. 7 封装(P-MQFP100)

7. 4. 8 举例

7. 4. 9 PROFIBUS接口

7. 5 PROFINet

第8章 LonWorks控制网络

8. 1 LonWorks技术概述及应用系统结构

8. 1. 1 LonWorks控制网络的基本组成

8. 1. 2 LonWorks节点

8. 1. 3 路由器

8. 1. 4 LonWorks internet连接设备

8. 1. 5 网络管理

8. 1. 6 LonWorks技术的性能特点

8. 2 LonWorks网络中分散式通信控制处理器--神经元芯片

8. 2. 1 处理单元

8. 2. 2 存储器

8. 2. 3 输入输出

8. 2. 4 通信端口

8. 2. 5 时钟系统

8. 2. 6 睡眠-唤醒机制

8. 2. 7 Service Pin

8. 2. 8 Watchdog定时器

8. 3 通信

8. 3. 1 双绞线收发器

8. 3. 2 电力线收发器

8. 3. 3 其他类型介质

8. 3. 4 路由器

8. 4 LonWorks通信协议--LonTalk

8. 4. 1 LonTalk协议概述

8. 4. 2 LonTalk协议的物理层通信协议

8. 4. 3 LonTalk协议的网络地址结构及. 对大网络的支持

8. 4. 4 LonTalk MAC子层

8. 4. 5 LonTalk协议的链路层

8. 4. 6 LonTalk协议的网络层

8. 4. 7 LonTalk协议的传输层和会话层

8. 4. 8 LonTalk协议的表示层和应用层

8. 4. 9 LonTalk协议的网络管理和网络诊断

8. 4. 10 LonTalk协议的报文服务

8. 4. 11 LonTalk网络认证

8. 5 面向对象的编程语言--Neuron C

8. 5. 1 定时器

8. 5. 2 网络变量

8. 5. 3 显式报文

8. 5. 4 调度程序

8. 5. 5 附加功能

8. 6 LonWorks的互操作性

8. 6. 1 LonMark协会

8. 6. 2 收发器和物理信道准则

8. 6. 3 应用程序准则

8. 7 LonWorks节点开发工具

8. 7. 1 LonBuilder多节点开发工具

8. 7. 2 NodeBuilder节点开发工具

8. 8 LNS网络操作系统

8. 8. 1 概述

8. 8. 2 LNS网络工具

8. 9 应用系统

8. 9. 1 LonWorks技术在楼宇自动化抄表系统中的应用

8. 9. 2 LonWorks技术在炼油厂原油罐区监控系统中的应用

8. 9. 3 LonWorks在某铝电解厂槽控机中的应用

第9章 工业以太网

9. 1 工业以太网简介

9. 1. 1 工业以太网与以太网

9. 1. 2 工业以太网解决非确定性问题的措施

9. 1. 3 以太网的通信帧结构与数据封装

9. 2 以太网的物理层与MAC子层

9. 2. 1 IEEE802. 3与以太网

9. 2. 2 以太网物理层

9. 2. 3 以太网和IEEE802的帧格式

9. 3 TCP／IP协议组

9. 3. 1 TCP／IP协议组的构成

9. 3. 2 IP协议

9. 3. 3 用户数据报协议

9. 3. 4 传输控制协议TCP

9. 3. 5 简单网络管理协议SNMP

9. 4 EtherNet／IP

9. 4. 1 EtherNet／IP的通信参考模型

9. 4. 2 CIP的对象与标识

9. 4. 3 EtherNet／IP的报文种类

9. 4. 4 EtherNet／IP的技术特点

9. 5 高速以太网HSE

9. 5. 1 HSE的系统结构

9. 5. 2 HSE与现场设备间的通信

9. 5. 3 HSE的柔性功能块

9. 5. 4 HSE的链接设备

9. 6 基于Web技术的远程监控

9. 6. 1 Web技术简介

9. 6. 2 基于Web的远程监控系统

9. 6. 3 Web嵌入式工控节点及其远程监控

9. 6. 4 Web服务器独立式远程监控系统

第10章 几种控制网络的特色技术

10. 1 ControlNet

10. 1. 1 并行时间域多路存取

10. 1. 2 ControlNet的MAC帧结构

10. 1. 3 通信调度的时间分片方法

10. 1. 4 ControlNet的虚拟令牌

10. 1. 5 ControlNet的显性报文与隐性报文

10. 2 WorldFIP

10. 2. 1 WorldFIP技术简介

10. 2. 2 WorldFIP通信

10. 2. 3 WorldFIP的通信控制器

10. 2. 4 新一代FIP

10. 3 Interbus的通信特色

10. 3. 1 Interbus简介

10. 3. 2 识别周期与数据传输工作周期

10. 3. 3 Interbus的数据环单总帧协议

10. 3. 4 Interbus的总线适配控制板

10. 4 ASI控制网络

10. 4. 1 ASI的网络构成

10. 4. 2 ASI的主从通信

10. 4. 3 ASI的报文格式

10. 4. 4 主节点的通信功能

10. 4. 5 从节点的通信接口

10. 5 DeviceNet

10. 5. 1 DeviceNet技术简介

10. 5. 2 DeviceNet的通信参考模型

10. 5. 3 DeviceNet的物理层和物理媒体

10. 5. 4 DeviceNet的对象模型

10. 5. 5 DeviceNet的连接与连接标识

10. 5. 6 DeviceNet的通信方式

10. 5. 7 DeviceNet的设备描述

10. 6 几种总线技术简介

10. 6. 1 SwiftNet

10. 6. 2 HART

10. 6. 3 智能分布式系统SDS

10. 6. 4 Seriplex

10. 6. 5 消费电子总线CEBus与X-10

10. 6. 6 光总线

10. 7 蓝牙无线微微网

10. 7. 1 蓝牙技术简介

10. 7. 2 蓝牙微微网与主从设备

10. 7. 3 蓝牙协议和应用行规

10. 7. 4 蓝牙设备的通信连接

10. 7. 5 蓝牙设备的状态与状态转移

10. 7. 6 蓝牙的安全管理

10. 7. 7 蓝牙基带控制器芯片MT1020A

10. 7. 8 蓝牙应用系统

10. 8 控制网络的比较与选择

第11章 工业数据通信中的OPC技术

11. 1 OPC技术简介

11. 2 COM／DCOM

11. 3 OPC服务器的对象与接口

11. 3. 1 OPC服务器对象

11. 3. 2 OPC接口

11. 4 OPC服务器的类型

11. 4. 1 OPC数据访问服务器

11. 4. 2 OPC报警和事件服务器

11. 4. 3 OPC历史数据访问服务器

11. 4. 4 OPC批量服务器

11. 5 OPC的软件主板功能

11. 6 OPC的应用示例

11. 6. 1 不同控制网段之间的数据交换

11. 6. 2 利用OPC连接FCS. DCS与PLC

11. 6. 3 利用OPC增强系统的可扩展性

11. 6. 4 利用OPC访问监控软件的专有数据库

11. 6. 5 OPC与仿真功能和控制软件的连接

11. 7 互联网上的OPC

11. 7. 1 OPC-DCOM方案

11. 7. 2 OPC-XML方案

参考文献