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目录1

出版说明1

前言1

第1章　现场总线概述1

1.1　现场总线的现状与发展1

1.1.1　现场总线的产生1

1.1.2　现场总线的本质2

1.1.3　现场总线的特点和优点3

1.1.4　现场总线标准的制定5

1.1.5　现场总线的现状7

1.1.6　现场总线网络的实现8

1.1.7　现场总线技术的发展趋势10

1.2　企业网络信息集成系统10

1.2.1　企业网络信息集成系统的层次结构10

1.2.2　现场总线的作用13

1.2.3　现场总线与上层网络的互联14

1.2.4　现场总线网络集成应考虑的因素15

1.3.2　CAN16

1.3.1　基金会现场总线（FF）16

1.3　现场总线简介16

1.3.3　DeviceNet17

1.3.4　LonWorks18

1.3.5　PROFIBUS19

1.3.6　HART20

1.3.7　INTERBUS21

1.3.8　CC-Link22

1.3.9　ControlNet27

1.3.10　WorldFIP29

1.3.13　AS-i30

1.3.11　P-Net30

1.3.12　SwiftNet30

1.3.14　RS-48531

第2章　数据通信基础与网络互联32

2.1　数据通信基础32

2.1.1　基本概念32

2.1.2　通信系统的组成34

2.1.3　数据编码35

2.1.4　通信系统的性能指标37

2.1.5　信号的传输模式41

2.1.6　局域网及其拓扑结构42

2.1.7　网络传输介质43

2.1.8　介质访问控制方式45

2.1.9　CRC校验47

2.2　现场控制网络48

2.2.1　现场控制网络的节点48

2.2.2　现场控制网络的任务49

2.3 网络硬件50

2.3.1　网络传输技术50

2.2.3　现场控制网络的实时性50

2.3.2　局域网51

2.3.3　城域网52

2.3.4　广域网53

2.3.5　无线网53

2.3.6 联网53

2.4　网络互联53

2.4.1　基本概念53

2.4.2　网络互联规范54

2.4.3　网络互联和操作系统54

2.5.1　中继器55

2.4.4　现场控制网络互联55

2.5　网络互联设备55

2.5.2　网桥56

2.5.3　路由器57

2.5.4　网关57

2.6　通信参考模型58

2.6.1　OSI参考模型58

2.6.2　TCP/IP参考模型62

2.6.3　OSI参考模型和TCP/IP参考模型的比较64

2.6.4　现场总线的通信模型65

第3章 串行通信接口技术67

3.1 串行通信基础67

3.1.1　串行异步通信数据格式67

3.1.2　连接握手68

3.1.3　确认68

3.1.4 中断68

3.1.5　轮询69

3.1.6　差错检验69

3.2.1　RS-232C端子70

3.2　RS-232C串行通信接口70

3.2.2　通信接口的连接71

3.2.3　RS-232C电平转换器72

3.3　RS-485串行通信接口72

3.3.1　RS-485接口标准72

3.3.2　RS-485收发器73

3.3.3　应用电路74

3.3.4　RS-485网络互联74

3.4.1　概述76

3.4　Modbus通信协议76

3.4.2　两种传输方式78

3.4.3　Modbus消息帧79

3.4.4　错误检测方法82

3.4.5　Modbus的编程方法86

第4章　CAN88

4.1 CAN的技术规范88

4.1.1　CAN的基本概念89

4.1.2　CAN的分层结构91

4.1.3　报文传送和帧结构92

4.1.4　错误类型和界定96

4.1.5　位定时与同步的基本概念98

4.1.6　CAN总线的位数值表示与通信距离100

4.2　CAN通信控制器SJA1000101

4.2.1　内部结构101

4.2.2　引脚介绍103

4.2.3　应用说明104

4.2.4　BasicCAN功能说明105

4.2.5　PeliCAN功能说明114

4.2.6　BasicCAN和PeliCAN的公用寄存器134

4.3 CAN BUS器件138

4.3.1　简介138

4.3.2　CAN总线驱动器139

4.3.3　TN82527 CAN通信控制器146

4.3.4　内嵌CAN控制器的P8xC591150

4.4　CAN应用节点设计157

4.4.1　硬件电路设计157

4.4.2　程序设计158

4.5.1　SCADA系统结构169

4.5 基于PCI总线的CAN智能网络通信适配器的设计169

4.5.2　PCI总线概述171

4.5.3　PCI控制器CY7C09449PV174

4.5.4　CAN智能网络通信适配器的设计178

4.6　CAN智能节点的设计192

4.6.1　CAN智能测控节点的一般结构192

4.6.2　FBCAN-8DI八路数字量输入智能节点的设计192

第5章　LonWorks智能控制网络205

5.1　概述205

5.2.1　神经元芯片概述206

5.2　神经元芯片（Neuron Chip）206

5.2.2　神经元芯片TMPN3150B1AF208

5.2.3　网络通信端口215

5.2.4　收发器217

5.3　神经元芯片应用I/O224

5.3.1　I/O时序226

5.3.2　直接I/O对象226

5.3.3　串行I/O对象229

5.3.4　定时器／计数器I/O对象230

5.4.1 LonWorks智能控制网络结构231

5.4　LonWorks智能控制网络的组成231

5.4.2　LonWorks的技术支持234

5.5 LonTalk通信协议与LonMark对象235

5.5.1　LonTalk协议介绍235

5.5.2　LonTalk提供的服务237

5.5.3　介质访问控制和MAC层协议241

5.5.4　LonTalk协议的链路层及网络层243

5.5.5　LonTalk高层协议244

5.5.6　LonMark对象245

5.6.1　Neuron C概述247

5.6　Neuron C-面向对象的编程语言247

5.6.2　Neuron C编程255

5.6.3　网络变量264

5.6.4　显式报文267

5.7　LonWorks开发工具273

5.7.1　LonBuilder开发工具273

5.7.2　NodeBuilder节点开发工具276

5.7.3　第三代LNS网络工具277

5.7.4　i.LON LonWorks互联网连接设备277

5.8　基于控制模块的LonWorks应用节点开发278

5.8.2　基于控制模块的节点开发实例279

5.8.1　控制模块279

5.9 基于PCI总线的LON网络智能适配器285

5.9.1　系统功能286

5.9.2　总体设计286

5.9.3　CPLD译码290

5.10　Host-Base结构节点的设计290

5.10.1　Host-Base结构节点的硬件设计291

5.10.2　Host-Base结构节点的软件设计293

5.11.1　技术特点294

5.11 FBLon-4MV毫伏信号及热电偶测量智能节点的设计294

5.11.2　硬件组成295

5.11.3　测量原理296

5.11.4　测量程序设计297

5.11.5　通信程序设计298

第6章　PROFIBUS现场总线301

6.1　PROFIBUS概述301

6.2 PROFIBUS的协议结构302

6.2.3　PROFIBUS-PA303

6.2.1　PROFIBUS-DP303

6.2.2　PROFIBUS-FMS303

6.3 PROFIBUS的通信模型304

6.3.1　物理层304

6.3.2　现场总线数据链路层307

6.3.3　应用层308

6.4 PROFIBUS-DP的总线设备类型和数据通信310

6.4.1　概述310

6.4.2　DP设备类型310

6.4.3　DP设备之间的数据通信312

6.4.4　PROFIBUS-DP循环315

6.4.5　采用交叉通信的数据交换316

6.4.6　设备数据库文件（GSD）317

6.5　PROFIBUS传输技术317

6.5.1　DP/FMS的RS-485传输技术和安装要点317

6.5.2　PA的IEC1158-2传输技术和安装要点318

6.5.3　光纤传输技术320

6.6　PROFIBUS总线存取协议320

6.6.1 PROFIBUS-DP321

6.6.2　PROFIBUS-PA323

6.6.3　PROFIBUS-FMS325

6.7　从站通信控制器SPC3326

6.7.1　ASICs介绍326

6.7.2　功能简介327

6.7.3　引脚介绍327

6.7.4　存储器分配329

6.7.5　ASIC接口333

6.7.6　PROFIBUS-DP接口339

6.7.7　通用处理器总线接口340

6.7.8　UART341

6.7.9　PROFIBUS接口341

6.8　主站通信控制器ASPC2与网络接口卡342

6.8.1　ASPC2介绍342

6.8.2　CP5611网络接口卡344

6.8.3　CP5613网络接口卡345

6.8.4　CP5511/5512网络接口卡345

6.9　PROFIBUS-DP开发包4345

6.9.1　开发包4（PACKAGE 4）的组成346

6.9.3　软件使用349

6.9.2　硬件安装349

6.10 PROFIBUS-DP从站的开发351

6.10.1　硬件电路351

6.10.2　软件开发352

6.11 PROFIBUS-DP从站智能节点的设计352

6.11.1　PROFIBUS-DP从站智能测控节点的一般结构352

6.11.2　FBPRO-8DO 八路数字量输出智能节点的设计353

6.11.3　FBPRO-8DO从站的GSD文件370

6.11.4　PROFIBUS-DP上位机通信程序设计372

6.11.5　PROFIBUS-DP从站的测试过程377

6.12 PROFInet技术384

6.12.1　PROFInet部件模型384

6.12.2　PROFInet运行期386

6.12.3　PROFInet的网络结构387

6.12.4　PROFInet与OPC的数据交换388

6.13 PROFIBUS控制系统的集成技术389

6.13.1　PROFIBUS控制系统的构成389

6.13.2　PROFIBUS控制系统的配置389

6.13.3　PROFIBUS系统配置中的设备选型390

7.1.1　基金会现场总线FF的主要技术400

第7章　基金会现场总线FF400

7.1　基金会现场总线FF概述400

7.1.2　通信系统的组成及其相互关系402

7.1.3　基金会现场总线的通信模型404

7.1.4　物理层405

7.1.5　数据链路层409

7.1.6　现场总线访问子层410

7.1.7　现场总线报文规范层415

7.1.8　网络管理417

7.1.9　系统管理419

7.1.10　FF通信控制器421

7.2　FF功能块参数424

7.2.1　功能块及参数概述424

7.2.2　控制变量的计算426

7.2.3　块模式参数427

7.2.4　量程标定参数428

7.2.5　错误状态和警报429

7.3　FF的功能块库430

7.3.1　转换块和资源块430

7.3.2　功能块431

7.4 FF的典型功能块432

7.4.1　模拟输入功能块AI432

7.4.2　模拟输出功能块AO435

7.4.3　开关量输入功能块DI439

7.4.4　开关量输出功能块DO441

7.4.5　PID控制算法功能块PID442

7.5　功能块在串级控制设计中的应用448

7.5.1　炉温控制系统448

7.5.3　功能块参数设置449

7.5.2　串级控制功能块连接449

第8章 DeviceNet与工业以太网技术451

8.1　DeviceNet概述451

8.1.1　DeviceNet的特性452

8.1.2　对象模型452

8.1.3　DeviceNet网络及对象模型454

8.2　DeviceNet连接456

8.2.1　DeviceNet关于CAN标识符的使用456

8.2.2　建立连接456

8.3.1　显式报文458

8.3　DeviceNet报文协议458

8.3.2　输入输出报文459

8.3.3　分段／重组460

8.3.4　重复MAC ID检测协议460

8.3.5　设备监测脉冲报文及设备关闭报文462

8.4　DeviceNet通信对象分类462

8.5　网络访问状态机制464

8.5.1　网络访问事件矩阵464

8.5.2　重复MAC ID检测465

8.5.3　预定义主／从连接组466

8.6　指示器和配置开关468

8.6.1　指示器468

8.6.2　配置开关469

8.6.3　指示器和配置开关的物理标准469

8.6.4　DeviceNet连接器图标470

8.7 DeviceNet的物理层和传输介质470

8.7.1　DeviceNet物理层的结构470

8.7.2　物理层471

8.7.3　传输介质473

8.7.4　网络电源配置474

8.8　设备描述475

8.8.1　对象模型475

8.8.2　I/O数据格式476

8.8.3　设备配置476

8.8.4　扩展的设备描述477

8.8.5　设备描述编码机制477

8.9　DeviceNet节点的开发478

8.9.1　DeviceNet节点的开发步骤478

8.9.2　设备描述的规划482

8.9.3　设备配置和电子数据文档（EDS）483

8.10　工业以太网技术487

8.10.1　工业以太网概述487

8.10.2　工业以太网的技术优势488

8.10.3　工业以太网互连模型489

8.10.4　工业以太网技术应解决的问题490

8.10.5　工业以太网非确定性问题的解决措施491

8.10.6　工业以太网技术的发展趋势492

参考文献495