电气自动化新技术丛书序言

第5届电气自动化新技术丛书编辑委员会的话

第2版前言

第1版前言

第1章 绪论

 1.1 现场总线的概念

1.1.1 现场总线是低带宽的计算机局域网

1.1.2 现场总线是一种数字通信协议

1.1.3 现场总线是开放式、数字化、多点通信的底层控制网络

 1.2 现场总线的产生及发展

1.2.1 现场总线的产生

1.2.2 几种流行的现场总线

1.2.3 现场总线的国际标准

1.2.4 现场总线的发展趋势

 1.3 现场总线的特点

 1.4 工业控制网络体系

 1.5 本书的基本结构

 参考文献

第2章 网络基础知识

 2.1 网络与数据通信技术基础

2.1.1 数据通信系统的性能指标

2.1.2 数据通信的理论基础

2.1.3 数据编码

2.1.4 数据传输方式

2.1.5 数据传输介质

2.1.6 局域网拓扑结构

2.1.7 媒体访问控制技术

2.1.8 数据交换技术

2.1.9 差错控制技术

2.1.10 网络互连设备

 2.2 ISO/OSI参考模型

2.2.1 物理层

2.2.2 数据链路层

2.2.3 网络层

2.2.4 传输层

2.2.5 会话层

2.2.6 表示层

2.2.7 应用层

 2.3 小结

 参考文献

第3章 几种流行的现场总线

 3.1 基金会现场总线

3.1.1 基金会现场总线概述

3.1.2 基金会现场总线通信系统的构成

3.1.3 基金会现场总线网络拓扑结构

3.1.4 基金会现场总线通信模型

3.1.5 基金会现场总线的功能块

3.1.6 FB3050基金会现场总线通信控制器

3.1.7 基金会现场总线的组态

3.1.8 一致性与互操作性测试

3.1.9 基金会现场总线的应用设计与实例

 3.2 Profibus现场总线

3.2.1 Profibus现场总线概述

3.2.2 Profibus协议结构和通信模型

3.2.3 Profibus主要特性

3.2.4 Profibus-DP

3.2.5 Profibus-FMS

3.2.6 Profibus-PA

3.2.7 Profibus协议ASIC芯片

3.2.8 Profibus-DP从站通信接口的开发

3.2.9 Profibus在电厂输煤控制系统中的应用

 3.3 LonWorks

3.3.1 LonWorks技术概述

3.3.2 LonWorks通信模型

3.3.3 LonTalk协议

3.3.4 LON总线通信控制器及其接口——Neuron芯片

3.3.5 NeuronC

3.3.6 LNS和网络管理

3.3.7 LON总线的组网

3.3.8 LonWorks的应用

 3.4 CAN总线

3.4.1 CAN总线概述

3.4.2 CAN通信协议

3.4.3 CAN器件介绍

3.4.4 CAN总线应用

 3.5 小结

 参考文献

第4章 通用工业协议(CIP)

 4.1 CIP网络概述

 4.2 CIP的特点

4.2.1 报文

4.2.2 面向连接

4.2.3 生产者/消费者模型

4.2.4 通信模式

4.2.5 I/O数据触发方式

 4.3 CIP

4.3.1 对象有关的基本概念

4.3.2 CIP对象模型

4.3.3 类库

 4.4 CIP设备描述

 4.5 CIP设备开发

 4.6 CIP网络组网

4.6.1 网络规划和网络安装

4.6.2 设备配置

 4.7 CIP网络应用

 4.8 小结

 参考文献

第5章 DeviceNet

 5.1 DeviceNet概述

 5.2 DeviceNet的网络模型

 5.3 DeviceNet的物理层和传输介质

5.3.1 媒体访问单元

5.3.2 传输介质

5.3.3 物理层信号

 5.4 DeviceNet的数据链路层

5.4.1 MAC帧

5.4.2 总线仲裁机制

5.4.3 错误诊断和故障界定机制

 5.5　DeviceNet的应用层

5.5.1　DeviceNet的连接和报文组

5.5.2　DeviceNet的报文

5.5.3　UCMM服务

5.5.4　DeviceNet的I/O数据触发方式

5.5.5　DeviceNet对象模型

5.5.6　DeviceNet设备描述

5.5.7　DeviceNet预定义主/从连接

 5.6　DevieeNet组网

5.6.1　组态配置所需软硬件

5.6.2　DeviceNet网络配置

 5.7　DeviceNet应用实例

 5.8　小结

 参考文献

第6章 DeviceNet的节点开发

 6.1　DeviceNet节点开发的途径和步骤

 6.2　DeviceNet的硬件设计

6.2.1　硬件的基本构成

6.2.2　硬件的特征

6.2.3　设计硬件时需注意的问题

 6.3　软件的设计和实现

6.3.1　需要支持的连接和报文

6.3.2　设备对象模型

6.3.3　对象类的设计和实现

6.3.4　主程序设计

 6.4　设备描述的规划

 6.5　设备配置和电子数据文档(EDS)

6.5.1　设备配置概述

6.5.2　EDS概述

 　6.5.3　EDS文件的编写

 6.6　一致性实验测试

 6.7　DeviceNet节点开发实例

 6.8　小结

 参考文献

第7章 ControlNet

 7.1　ControlNet概述

 7.2　ControlNet物理层

7.2.1　三个子层

7.2.2　同轴电缆

7.2.3　光纤

7.2.4　屏蔽双绞线

7.2.5　中继器

 7.3　ControlNet数据链路层

7.3.1　MAC协议原理

7.3.2　MAC帧

7.3.3　内部结构

7.3.4　外部接口

 7.4　ControlNet应用层

 7.5　ControlNet设备开发

7.5.1　需求分析

7.5.2　硬件和软件的开发

 　7.5.3　EDS文件编写

 7.6　ControlNet组网

7.6.1　网络规划和网络安装

7.6.2　设备配置和网络配置

 7.7　ControlNet/立用实例

 7.8　小结

 参考文献

第8章 工业以太网和EtJlerNet/IP

 8.1　以太网及TCP/IP

8.1.1　以太网概况

8.1.2　以太网的物理层

8.1.3　以太网的数据链路层

8.1.4　TCP/IP概况

8.1.5　TCP/IP网络层

8.1.6　TCP/IP传输层

8.1.7　TCP/IP应用层

 8.2　工业以太网

 8.3　基金会现场总线高速以太网(HSE)

8.3.1　HSE概述

8.3.2　HSE系统架构和通信协议

8.3.3　HSE功能特色

8.3.4　HSE的组态

8.3.5　HSE的应用

 8.4　Profinet

8.4.1　Profinet概述

8.4.2　Profinet功能特点

8.4.3　Profinet通信

8.4.4　Profinet应用实例

 8.5　EtherNet/IP

8.5.1　EtherNet/IP概述

8.5.2　EtherNet/IP网络模型

8.5.3　CIP的封装

8.5.4　EtherNet/IP底层

8.5.5　EtherNet/IP设备开发

8.5.6　EtherNet/IP组网

8.5.7　EtherNet/IP应用实例

 8.6　小结

 参考文献

第9章 现场总线控制系统的集成技术

 9.1　系统集成的含义

 9.2　现场总线控制系统集成框架

 9.3　现场总线控制系统集成方法

9.3.1　FCS和DCS的集成方法

9.3.2　FCS和网络的集成方法

 9.4　现场总线控制系统集成的原则

 9.5　现场总线控制系统集成时应注意的问题

 9.6　现场总线的选型

 9.7　工业企业网

9.7.1　工业企业网的基本概念和特性

9.7.2　工业企业网的发展历程

9.7.3　控制网络与信息网络的互连

9.7.4　工业企业网的体系结构

9.7.5　工业企业网的一般实现结构

9.7.6　以现场总线与：Intranet为基础的工业企业网结构

 9.8　现场总线控制系统集成实例

9.8.1　FCS和网络集成技术在我国钢铁工业中的应用

9.8.2　DCS和FCS集成技术在自来水厂中的应用

9.8.3　基金会现场总线在石油和化工行业中的应用

9.8.4　西门子全集成自动化(TIA)技术在化纤长丝原液生产中的应用

 9.9　小结

 参考文献

缩略语

现场总线是目前在自动化领域应用非常广泛的一种网络技术，具有开放性、分散性、现场环境高度适应性等优点。本书意在阐明现场总线的基本原理、遵循的规范和协议以及应用设计，内容覆盖了FF、Profibus、LonWorks、CAN、DeviceNet、ControlNet等现场总线。本书重点突出了De-viceNet的节点开发和应用，强调了现场总线在系统集成时应遵循的原则和方法。

这次修订的主要内容是大量增加了各种现场总线应用案例的介绍，并且用较大篇幅阐述了目前市场上有较大影响力的三种工业以太网：HSE、Profinet和EtherNet/IP所涉及的技术。另外，对现场总线的最新发展情况做了必要的补充和修改，也对DeviceNet的组网和配置内容做了较多的补充和修订。

本书可供从事现场总线和工业以太网开发、设计和系统集成的工程技术人员使用，也可作为大中专院校自动化、电气工程、测量仪表等专业师生的教学参考书。

《现场总线技术及其应用》第2版仍按第1版编排方式共设9章，但篇幅较第1版略有增加。第1章主要对现场总线的概念、特点和发展现状进行了概述，特别补充了现场总线国际标准修订的最新动向和工业以太网发展情况的内容。第2章增加了介绍数据通信系统性能指标的内容。第3章对基金会现场总线、Profibus和LonWorks分别补充了大量应用设计实例，期望对广大工程人员起到借鉴和指导的作用。第4章对CIP网络增加了工业设计实例。第5章对DeviceNet的组网和配置内容做了较多的补充和修改。第6章系统地介绍了DeviceNet的节点开发，是本书的特色，改动不大。第8章增加了较大篇幅对工业以太网进行全面阐述，补充了关于HSE、Profinet技术和应用的内容。第9章现场总线控制系统的集成，则针对不同行业选择有代表性的工业应用给出了现场总线控制系统的设计实例。