本书将以学生从事现场总线技术应用所需的专业知识和工程应用作为着眼点，在适度的基础知识与理论体系覆盖下，突出高职教学的实用性和工程性，掌握知识与培养能力并行，以适应相关专业(群)应用型和高技能型人才培养技术应用能力的需要。全书共分三大部分，包括：绪论与基础知识，FF现场总线应用技术，Profibus现场总线应用技术。

本书不拟对现场总线技术作一般泛泛的介绍，而是选取目前最具影响力的两种现场总线仪表技术：FF基金会现场总线技术及Profibus现场总线技术为代表，讲解现场总线技术的发展、基本概念、工作原理和应用技术，同时也对其他用于工业控制的典型现场总线，如CAN总线、Interbus总线、ControlNet总线、DeviceNet总线、LonWorks总线、WorldFIP总线及ASi总线进行了简单介绍。

本书从工程实用性出发，对现场总线仪表的硬件构成、工作原理、通信协议、功能模块、安装布线、系统设计、组态操作和工程应用进行介绍，力求浅显易懂，以符合高职学生的认知程度及高技能人才的培养模式。为方便高职院校和培训机构作为教材使用，全书各章都配有大量的习题和思考题，在重点章节中给出了多个具体的应用实例。适合作为高职院校自动化及仪表类、计算机控制专业的教学用书，亦可作为从事现场总线系统设计与应用开发的技术人员或相关科研人员的参考书或培训教材。

第1章 绪论 1

 1.1 工业自动化仪表及系统的发展历程 1

 1.2 现场总线简介 2

1.2.1 什么是现场总线 2

1.2.2 现场总线的起源 2

1.2.3 现场总线技术的发展历史 2

 1.3 现场总线的特点 3

 1.4 现场总线技术的标准化 5

 1.5 几种典型的现场总线技术 6

 习题 10

第2章 数据通信基础 11

 2.1 数据通信的基本概念 11

2.1.1 通信系统的构成 11

2.1.2 通信系统的性能指标 12

2.1.3 数据传输方式 14

2.1.4 通信线路的工作方式 16

2.1.5 信息编码与通信编码 17

2.1.6 差错控制技术 18

 2.2 通信网络的基本概念 20

2.2.1 拓扑结构 20

2.2.2 传输介质 22

2.2.3 网络控制方法 23

 2.3 网络互联模型 25

2.3.1 ISO/OSI标准模型 25

2.3.2 网络互联设备 27

 习题 29

第3章 基金会现场总线技术简介 30

 3.1 基金会现场总线通信模型 30

 3.2 H1网段的物理连接 32

3.2.1 H1网段的构成 32

3.2.2 H1的物理信号波形 33

3.2.3 H1的协议报文编码 33

3.2.4 H1网段的传输介质与拓扑结构 34

3.2.5 H1网段长度 35

3.2.6 H1网段的接地、屏蔽与极性 37

 3.3 H1网段的链路活动调度 37

3.3.1 通信设备类型 37

3.3.2 链路活动调度器LAS 38

3.3.3 链路活动调度器的工作过程 38

3.3.4 链路时间 39

 3.4 H1网段的网络管理与系统管理 39

3.4.1 网络管理 39

3.4.2 系统管理 40

 3.5 FF的功能块 41

3.5.1 功能块的内部结构与功能块连接 41

3.5.2 用户应用模块 43

 3.6 设备描述与设备描述语言 44

3.6.1 设备描述 44

3.6.2 设备描述的参数分层 44

3.6.3 设备描述语言及DD开发 45

3.6.4 CFF文件 45

 习题 46

第4章 FF现场总线功能块 47

 4.1 资源块，转换器块 47

 4.2 模拟输入块AI 50

 4.3 控制块PID 54

 4.4 模拟输出块AO 59

 4.5 其他功能块简介 61

 4.6 功能块应用实例 63

 习题 72

第5章 现场总线仪表 73

 5.1 现场总线压力变送器(LD302) 73

5.1.1 工作原理 73

5.1.2 电容式传感器 74

5.1.3 功能模块 75

5.1.4 控制策略与组态 76

5.1.5 显示器 77

5.1.6 校验 77

5.1.7 安装 79

 5.2 现场总线温度变送器(TT302) 80

5.2.1 电路 80

5.2.2 温度传感器 81

5.2.3 功能模块 81

5.2.4 校验 82

 5.3 电流-现场总线转换器(IF302) 83

 5.4 现场总线/电流转换器(FI302) 85

 5.5 现场总线/气压转换器(FP302) 86

5.5.1 气动部件 86

5.5.2 硬件电路 86

5.5.3 组态 87

  .6 现场总线阀门定位器(FY302) 88

5.6.1 输出组件 88

5.6.2 阀门定位器转换块 89

 5.7 现场总线其他设备 89

 习题 94

第6章 FF现场总线工程应用技术 96

 6.1 安装布线 96

6.1.1 总线网络建立 96

6.1.2 电缆 97

6.1.3 仪表供电电压计算 101

6.1.4 拓扑结构 101

6.1.5 本质安全 102

6.1.6 电源 103

6.1.7 极性 103

6.1.8 屏蔽和接地 103

6.1.9 布线 104

 6.2 系统设计 104

6.2.1 概述 104

6.2.2 P&ID图 104

6.2.3 组态图 108

6.2.4 网络图 111

6.2.5 网络接线图 115

 6.3 Smar302仪表的本机组态操作 117

 习题 121

第7章 Profibus现场总线标准 123

 7.1 Profibus现场总线概述 123

7.1.1 Profibus现场总线的发展历程及特点 123

7.1.2 Profibus的组成 123

7.1.3 Profibus的通信参考模型 126

7.1.4 Profibus的行规及GSD文件 129

 7.2 Profibus-DP 130

7.2.1 总线存取过程 132

7.2.2 DP主站和从站的工作过程 133

7.2.3 系统配置 133

7.2.4 设备地址 134

 7.3 Profibus-PA 135

7.3.1 Profibus的DP/PA连接接口 135

7.3.2 Profibus-PA总线的安装 136

7.3.3 本质安全概念 138

7.3.4 FDT/DTM技术 138

 7.4 工业以太网标准ProfiNet 139

7.4.1 ProfiNet的组成与特点 140

7.4.2 ProfiNet参考模型 140

7.4.3 ProfiNet的体系结构 141

7.4.4 Profibus与ProfiNet的集成 142

 习题 144

第8章 西门子PLC的Profibus总线通信 145

 8.1 西门子可编程控制器 145

8.1.1 西门子PLC产品简介 145

8.1.2 S7-300系列PLC 146

8.1.3 编程软件STEP 7 149

 8.2 S7系列结构化程序设计 150

8.2.1 用户程序中的块 150

8.2.2 组织块与事件处理 152

8.2.3 数据块与数据结构 155

 8.3 硬件组态与参数设置 158

8.3.1 项目的创建与项目的结构 158

8.3.2 硬件组态 159

 8.4 DP分布式现场总线系统及其编程 161

8.4.1 Profibus-DP分布式硬件设置 161

8.4.2 Profibus-DP相关的组织块 161

8.4.3 Profibus-DP的系统功能(SFC)调用简介 162

8.4.4 DP用户数据通信和过程中断功能 163

8.4.5 DP读、写数据记录参数 165

8.4.6 Profibus-DP式数据通信的典型应用 167

 8.5 PC机作Profibus-DP主站 179

8.5.1 CP5X11系列网卡与CP5412通信处理器简介 180

8.5.2 CP5611网络接口卡 180

 习题 186

参考文献 188