电气信息工程丛书 现场总线及其应用技术 第二版

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） 
152CAN 
153DeviceNet 
154LonWorks 
155PROFIBUS 
156HART 
157INTERBUS 
158CC-Link 
159ControlNet 
1510WorldFIP 
1511P-Net 
1512SwiftNet 
1513AS-i 
1514RS-485 
16工业以太网简介 
161工业以太网的主要标准 
162IDA 
163Ethernet/IP 
164EtherCAT 
165Ethernet Powerlink 
166PROFINET 
167HSE 
168EPA 
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 
292Netware 
293Windows CE 
294VxWorks 
295μC/OS-II 
296Linux 
297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 
CANopen 
41CAN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SJA1000 
421SJA1000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 
MCP2515 
431MCP2515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CY7C09449PV 
464CAN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 
410CANopen 
4101CANopen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TMPN3150B1AF 
523网络通信端口 
524收发器 
53神经元芯片应用I/O 
531I/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-DP 
672PROFIBUS-PA 
673PROFIBUS-FMS 
68从站通信控制器SPC3 
681ASICs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 
688UART 
689PROFIBUS 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4 
6101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FF 
71基金会现场总线FF 
711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AI 
742模拟输出功能块AO 
743开关量输入功能块DI 
744开关量输出功能块DO 
745PID控制算法功能块PID 
75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 
101EtherCAT 
1011EtherCAT 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 Powerlink 
1031POWERLINK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 
104EPA 
1041EPA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