工業(yè)控制網絡技術

目　　錄
第1章　 緒論 1
1.1　 工業(yè)控制網絡技術的研究意義 1
1.2　 工業(yè)控制網絡 2
1.2.1　 工業(yè)控制網絡概述 2
1.2.2　 現場總線 2
1.2.3　 工業(yè)以太網 3
1.2.4　 工業(yè)無線網絡 3
1.3　 網絡控制系統(tǒng) 4
1.3.1　 網絡控制系統(tǒng)的發(fā)展 4
1.3.2　 網絡控制系統(tǒng)的優(yōu)點 5
1.4　 控制網絡與信息網絡的關系 6
1.4.1　 控制網絡與信息網絡的區(qū)別 6
1.4.2　 控制網絡與信息網絡的集成 6
1.5　 工業(yè)控制網絡的發(fā)展 8
1.5.1　 工業(yè)控制網絡的發(fā)展歷程 8
1.5.2　 工業(yè)控制網絡標準化 9
1.5.3　 工業(yè)控制網絡的應用 11
1.5.4　 工業(yè)控制網絡的發(fā)展趨勢 12
第2章　 PROFIBUS 14
2.1　 概述 14
2.2　 PROFIBUS 的模型結構 15
2.2.1　 PROFIBUS-FMS 16
2.2.2　 PROFIBUS-DP 16
2.2.3　 PROFIBUS-PA 16
2.3　 PROFIBUS 的通信協議 16
2.3.1　 物理層 16
2.3.2　 現場總線數據鏈路層 21
2.3.3　 應用層 24
2.3.4　 PROFIBUS 行規(guī) 25
2.4　 PROFIBUS 的實現 26
2.4.1　 DP 從站單片的實現 27
2.4.2　 智能化FMS 和DP從站的實現 28
2.4.3　 復雜的FMS 和DP主站的實現 28
2.4.4　 PA 現場設備的實現 28
2.5　 從站通信控制器SPC3 28
2.5.1　 ASIC 介紹 28
2.5.2　 SPC3 功能簡介 29
2.5.3　 引腳介紹 30
2.5.4　 存儲器分配及參數 31
2.5.5　 ASIC 接口 35
2.5.6　 PROFIBUS-DP 接口 42
2.5.7　 通用處理器總線接口 43
2.5.8　 UART 45
2.5.9　 PROFIBUS 接口電路 45
2.6　 主站通信控制器ASPC2 與網絡接口卡 46
2.6.1　 ASPC2 介紹 46
2.6.2　 CP5611 網絡接口卡 48
2.6.3　 CP5613 網絡接口卡 49
2.6.4　 CP5511/5512 網絡接口卡 49
2.7　 PROFIBUS-DP 開發(fā)包4 50
2.7.1　 開發(fā)包4 的組成 50
2.7.2　 硬件安裝 53
2.7.3　 軟件使用 53
2.8　 PROFIBUS-DP 從站的開發(fā) 55
2.8.1　 硬件設計 55
2.8.2　 軟件設計 55
2.9　 PROFIBUS 控制系統(tǒng)的集成 56
2.9.1　 PROFIBUS 控制系統(tǒng)的構成 56
2.9.2　 PROFIBUS 控制系統(tǒng)的配置 57
2.9.3　 PROFIBUS 系統(tǒng)配置中的設備選型 58
2.10　 PROFINET 65
2.11　 實例：PROFIBUS 在煤礦粉塵監(jiān)控系統(tǒng)中的應用 67
2.11.1　 系統(tǒng)的構成及功能 67
2.11.2　 通信 69
2.11.3　 系統(tǒng)軟件設計 70
第3章　 Modbus 71
3.1　 概述 71
3.2　 串行鏈路上的Modbus 協議 72
3.2.1　 物理層 72
3.2.2　 Modbus 數據鏈路層 77
3.2.3　 Modbus 功能碼 79
3.2.4　 S7-200 的Modbus通信設置 88
3.3　 TCP/IP 上的Modbus 協議 93
3.3.1　 Modbus TCP/IP 協議上層結構 94
3.3.2　 TCP/IP 棧 95
3.3.3　 TCP 管理 98
3.3.4　 通信應用層 101
3.4　 實例：基于Modbus 協議工控節(jié)點的設計 108
3.4.1　 控制節(jié)點硬件設計 108
3.4.2　 控制節(jié)點軟件設計 112
第4章　 CAN 115
4.1　 概述 115
4.2　 CAN 通信協議 116
4.2.1　 CAN 的通信參考模型 116
4.2.2　 位定時與同步 116
4.2.3　 CAN 總線的位值與通信距離 118
4.2.4　 媒體訪問控制 118
4.2.5　 報文傳輸 119
4.2.6　 錯誤類型和錯誤界定 123
4.3　 CAN 通信控制器 125
4.3.1　 SJA1000 通信控制器 125
4.3.2　 TN82527 CAN 通信控制器 143
4.3.3　 內嵌CAN 控制器的P8xC591 146
4.4　 CAN 總線收發(fā)器與I/O 器件 152
4.4.1　 CAN 總線收發(fā)器82C250 152
4.4.2　 CAN 總線收發(fā)器TJA1050 154
4.4.3　 CAN 總線I/O 器件82C150 165
4.5　 總線長度及節(jié)點數的確定 166
4.6　 CAN 控制器與8051 系列單片機的接口技術 168
4.6.1　 CAN 總線智能節(jié)點的設計 168
4.6.2　 CAN 中繼器的設計 175
4.6.3　 CAN 總線與RS-485 總線轉換網橋的設計 181
4.7　 CAN 總線通信適配器的設計 185
4.7.1　 CAN 總線通信適配器的硬件結構 185
4.7.2　 CAN 總線通信適配器的工作原理 185
4.8　 實例： CAN 控制網絡在煤礦瓦斯報警系統(tǒng)中的應用 186
4.8.1　 系統(tǒng)硬件設計 186
4.8.2　 系統(tǒng)軟件設計 187
第5章　 DeviceNet 189
5.1　 概述 189
5.2　 DeviceNet 通信模型 190
5.2.1　 物理層 190
5.2.2　 數據鏈路層 193
5.2.3　 應用層 194
5.3　 DeviceNet 的連接及報文協議 194
5.3.1　 CAN 標識符 195
5.3.2　 DeviceNet 傳輸報文 196
5.3.3　 DeviceNet 連接的建立 197
5.4　 DeviceNet 對象模型 205
5.5　 設備描述與 EDS 文件 207
5.6　 一致性測試 207
5.7　 DeviceNet 設備 208
5.7.1　 DNET 掃描模塊 208
5.7.2　 DeviceNet 遠程I/O適配模塊 209
5.7.3　 DeviceNet 通信轉換模塊 210
5.7.4　 DeviceNetBuilder 軟件 211
5.8　 實例：DeviceNet 網絡設計 212
第6章　 工業(yè)以太網及其他控制網絡 216
6.1　 工業(yè)以太網 216
6.1.1　 概述 216
6.1.2　 工業(yè)以太網的優(yōu)點 217
6.1.3　 工業(yè)以太網的通信模型 217
6.2　 Ethernet/IP 218
6.2.1　 Ethernet/IP 模型 218
6.2.2　 Ethernet/IP 的通信機制 219
6.2.3　 Ethernet/IP 網絡的優(yōu)勢 220
6.3　 EtherCAT 220
6.3.1　 EtherCAT 總線特性 220
6.3.2　 EtherCAT 系統(tǒng)的工作原理 221
6.3.3　 EtherCAT 的優(yōu)勢 222
6.4　 EPA 222
6.4.1　 概述 222
6.4.2　 EPA 網絡體系結構 223
6.4.3　 EPA 的工作原理 224
6.4.4　 EPA 的技術特點 226
6.5　 WLAN 227
6.5.1　 概述 227
6.5.2　 WLAN 協議模型（協議簇） 227
6.5.3　 WLAN 的工作原理和網絡結構 228
6.6　 WAPI 229
6.6.1　 概述 229
6.6.2　 WAPI 的工作原理 230
6.6.3　 WAPI 技術的應用 231
6.7　 控制網絡的比較與選擇 231
參考文獻 233