工业数据通信与控制网络(带书签)
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工业数据通信与控制网络 1
封面 1
封底 2
内容提要 4
出版说明 5
前言 7
目录 8
第1章 绪论 20
1.1 工业数据通信与控制网络概述 20
1.1.1 控制网络与现场总线 20
1.1.2 工业数据通信 21
1.1.3 早期的总线技术 22
1.2 网络集成式控制系统 25
1.2.1 控制系统的新型结构 25
1.2.2 网络集成式控制系统的特点 26
1.2.3 控制系统对网络的要求 28
1.3 控制网络在企业网络系统中的地位与作用 28
1.3.1 企业网络系统的层次结构 28
1.3.2 控制网络的地位与作用 29
1.3.3 控制网络与上层网络的连接方式 30
1.4 控制网络的发展与标准化 32
第2章 数据通信基础 34
2.1 工业数据通信系统的基本组成 34
2.1.1 数据通信系统是硬软件的结合体 34
2.1.2 广义通信系统模型 34
2.1.3 发送与接收设备 35
2.1.4 传输介质 35
2.1.5 通信软件 36
2.2 通信系统的性能指标 37
2.2.1 有效性指标 37
2.2.2 可靠性指标 38
2.2.3 通信信道的频率特性 39
2.2.4 介质带宽 39
2.2.5 信道容量 40
2.2.6 信噪比对信道容量的影响 40
2.3 数据编码 41
2.3.1 数字编码波形 42
2.3.2 模拟数据编码 45
2.4 数据传输方式 46
2.4.1 串行传输和并行传输 46
2.4.2 同步传输与异步传输 47
2.4.3 位同步、字符同步与帧同步 48
目录目录2.5 通信线路的工作方式 49
2.5.1 单工通信 49
2.5.2 半双工通信 49
2.5.3 全双工通信 49
2.6 信号的传输模式 50
2.6.1 基带传输 50
2.6.2 载波传输 50
2.6.3 宽带传输 50
2.6.4 异步转移模式ATM 50
2.7 差错控制 51
2.7.1 差错的检测方法 51
2.7.2 差错的纠正方法 52
2.7.3 CRC检错码的工作原理 52
2.7.4 自动重发 54
第3章 控制网络基础 56
3.1 计算机网络 56
3.2 控制网络 57
3.2.1 控制网络的节点 57
3.2.2 控制网络的任务与工作环境 58
3.2.3 控制网络的实时性要求 58
3.3 网络拓扑 59
3.3.1 环形拓扑 60
3.3.2 星形拓扑 60
3.3.3 总线拓扑 61
3.3.4 树形拓扑 61
3.4 网络的传输介质 62
3.4.1 双绞线 62
3.4.2 同轴电缆 62
3.4.3 光缆 63
3.4.4 无线通信 65
3.5 网络传输介质的访问控制方式 65
3.5.1 载波监听多路访问/冲突检测 66
3.5.2 介质访问控制的令牌方式 67
3.5.3 时分复用 70
3.6 网络互联 70
3.6.1 网络互联的基本概念 70
3.6.2 网络互联规范 71
3.6.3 网络互联与操作系统 71
3.6.4 控制网络互联 72
3.7 网络互联的通信参考模型 72
3.7.1 开放系统的互联参考模型 72
3.7.2 OSI参考模型的功能划分 73
3.7.3 几种典型控制网络的通信模型 74
3.8 网络互联设备 76
3.8.1 中继器 76
3.8.2 网桥 77
3.8.3 路由器 79
3.8.4 网关 80
第4章 通用串行端口的数据通信 82
4.1 串行通信 82
4.1.1 串行通信帧的起始、停止位 82
4.1.2 连接握手 83
4.1.3 确认 83
4.1.4 中断 84
4.1.5 轮询 84
4.1.6 差错检验 84
4.2 EIA?232?D的接口标准 86
4.2.1 接口的机械特性 86
4.2.2 接口的电气特性 86
4.2.3 接口的功能特性 87
4.2.4 EIA?232?D的规程特性 87
4.2.5 DB?9连接器 89
4.2.6 EIA?232?D端口的直接连接 89
4.3 EIA?
4.3.1 EIA?485的技术参数 90
4.3.2 EIA?485的内部电路 91
4.4 EIA?485的端口连接 92
4.4.1 EIA?485的半双工连接 92
4.4.2 EIA?485的全双工连接 94
4.4.3 EIA?232到EIA?485端口的转换 94
4.5 EIA?485的网络连接 95
4.5.1 网络的机械电气接口 95
4.5.2 网络拓扑 96
4.5.3 添加地线 96
4.5.4 电气隔离 96
4.5.5 屏蔽与接地 98
4.6485 网络的主从式通信管理 98
4.6.1 主从协议 98
4.6.2 通用串行协议 99
4.6.3 Modbus与Modbus Plus 100
第5章 CAN通信技术与汽车内部网络 103
5.1 CAN与汽车网络简介 103
5.2 CAN通信技术 105
5.2.1 CAN的通信参考模型 105
5.2.2 CAN的报文传送与帧结构 106
5.2.3 错误类型和界定 113
5.2.4 位定时与同步 114
5.2.5 CAN总线介质装置 116
5.3 CAN通信控制器 120
5.3.1 CAN通信控制器82C
5.3.2 SJA1000CAN通信控制器 132
5.3.3 Intel 82527CAN通信控制器 136
5.3.4 带有CAN通信控制器的CPU 138
5.4 CAN总线收发器与I/O器件 142
5.4.1 CAN总线收发器82C
5.4.2 CAN总线I/O器件82C
5.5 SAE J1939汽车内部网络 146
5.5.1 汽车内部网络 146
5.5.2 SAE J1939规范 146
5.5.3 J1939的物理连接与网络拓扑 148
5.5.4 J1939报文帧的格式与定义 148
5.5.5 ECU的设计说明 151
5.5.6 多网段车辆网络与网络管理 154
第6章 FF通信技术与控制网络 156
6.1 FF的技术特色 156
6.1.1 FF的主要技术 156
6.1.2 通信系统的主要组成部分及其相互关系 159
6.1.3 协议数据的构成与层次 161
6.1.4 FF网络通信中的虚拟通信关系 161
6.2 物理层及控制网络的物理连接 164
6.2.1 物理层的功能 164
6.2.2 物理层的结构 165
6.2.3 传输介质 165
6.2.4 FF的物理信号波形 166
6.2.5 基金会现场总线的信号编码 166
6.2.6 H1网段的拓扑结构 168
6.3 FF的链路活动调度 169
6.3.1 链路活动调度器LAS及其功能 169
6.3.2 通信设备类型 170
6.3.3 数据链路协议数据单元DLPDU 171
6.3.4 链路活动调度器的工作过程 173
6.3.5 数据传输的连接方式 174
6.3.6 链路时间 175
6.4 总线访问子层的功能与服务 176
6.4.1 FF通信关系中的端点角色 176
6.4.2 通信传输路径与触发策略 178
6.4.3 通信关系的建立方式 179
6.4.4 端点的综合特性 180
6.4.5 总线访问子层的服务及其参数 181
6.4.6 总线访问子层的协议数据单元 183
6.5 现场总线报文规范子层 184
6.5.1 对象字典 185
6.5.2 虚拟现场设备 187
6.5.3 联络关系管理 189
6.5.4 变量访问对象及其服务 189
6.5.5 事件服务 190
6.5.6 “域”的上载或下载服务 191
6.5.7 程序调用服务 191
6.5.8 FMS协议数据单元及其编码 192
6.6 网络管理 194
6.6.1 网络管理者与网络管理代理 194
6.6.2 网络管理代理虚拟现场设备 196
6.6.3 NMA对象与相应的对象服务 196
6.6.4 通信实体 199
6.7 系统管理 200
6.7.1 系统管理概述 200
6.7.2 系统管理的作用 203
6.7.3 系统管理信息库SMIB及其访问 204
6.7.4 SMK状态 205
6.7.5 系统管理服务和作用过程 206
6.7.6 地址与地址分配 210
6.8 功能块应用进程 212
6.8.1 功能块的内部结构与功能块连接 212
6.8.2 功能块应用进程中的用户应用块 215
６.8 ３块参数 216
６.8.4 功能块服务 221
６.8.6 功能块的应用进程 223
６.8 ５功能块的对象字典 222
6.9 设备描述与设备描述语言 224
6.9.1 设备描述 224
6.9.2 设备描述的参数分层 225
6.9.3 设备描述语言 226
6.9.4 设备描述DD的开发 227
6.9.5 CFF文件 229
6.10 FF通信控制器与网卡 230
6.10.1 FF通信控制器的功能 230
6.10.2 基金会现场总线通信控制器芯片 232
6.10.3 基于FB3050通信控制器的网卡设计 248
6.11 FF的网络布线与安装 252
6.11.1 H1网段的构成 252
6.11.2 总线供电与网络配置 254
6.11.3 网络的连接长度 256
6.11.4 网络的接地、屏蔽与极性 258
6.11.5 H1网络的常见故障及检测工具 259
6.12 FF应用系统 261
6.12.1 FF应用系统的设计 261
6.12.2 FF应用系统的组态 262
6.12.3 FF应用系统的投运 264
6.12.4 H1与其他异构网段的集成应用 265
第7章 PROFIBUS 267
7.1 概述 267
7.1.1 PROFIBUS基本特性 268
7.1.2 PROFIBUS?DP 273
7.1.3 PROFIBUS?PA 281
7.1.4 PROFIBUS?FMS 284
7.2 PROFIBUS通信协议 287
7.2.1 PROFIBUS与ISO/OSI参考模型 287
7.2.2 PROFIBUS设备配置 289
7.2.3 面向连接的数据交换顺序图 310
7.3 PROFIBUS的实现 314
7.3.1 DP从站单片的实现 315
7.3.2 智能化FMS和DP从站的实现 315
7.3.3 复杂的FMS和DP主站的实现 316
7.3.4 PA现场设备的实现 316
7.4 PROFIBUS控制器ASPC
7.4.1 概述 317
7.4.2 功能概要 318
7.4.3 引脚描述 322
7.4.4 ASIC接口 325
7.4.5 处理器接口 330
7.4.6 串行总线接口 334
7.4.7 封装（P?MQFP100） 336
7.4.8 举例 336
7.4.9 PROFIBUS接口 338
7.5 PROFINet 341
第8章 LonWorks控制网络 344
8.1 LonWorks技术概述及应用系统结构 344
8.1.1 LonWorks控制网络的基本组成 345
8.1.2 LonWorks节点 346
8.1.3 路由器 347
8.1.4 LonWorks internet连接设备 348
8.1.5 网络管理 348
8.1.6 LonWorks技术的性能特点 350
8.2 LonWorks网络中分散式通信控制处理器——神经元芯片 351
8.2.1 处理单元 351
8.2.2 存储器 353
8.2.3 输入输出 353
8.2.4 通信端口 356
8.2.5 时钟系统 358
8.2.6 睡眠?唤醒机制 358
8.2.7 Service Pin 359
8.2.8 Watchdog定时器 359
8.3 通信 359
8.3.1 双绞线收发器 359
8.3.2 电力线收发器 364
8.3.3 其他类型介质 367
8.3.4 路由器 367
8.4 LonWorks通信协议——LonTalk 373
8.4.1 LonTalk协议概述 373
8.4.2 LonTalk协议的物理层通信协议 376
8.4.3 LonTalk协议的网络地址结构及对大网络的支持 376
8.4.4 LonTalk MAC子层 378
8.4.5 LonTalk协议的链路层 380
8.4.6 LonTalk协议的网络层 380
8.4.7 LonTalk协议的传输层和会话层 380
8.4.8 LonTalk协议的表示层和应用层 381
8.4.9 LonTalk协议的网络管理和网络诊断 381
8.4.10 LonTalk协议的报文服务 381
8.4.11 LonTalk网络认证 382
8.5 面向对象的编程语言——Neuron C 382
8.5.1 定时器 383
8.5.2 网络变量 383
8.5.3 显式报文 385
8.5.4 调度程序 387
8.5.5 附加功能 387
8.6 LonWorks的互操作性 388
8.6.1 LonMark协会 388
8.6.2 收发器和物理信道准则 389
8.6.3 应用程序准则 389
8.7 LonWorks节点开发工具 394
8.7.1 LonBuilder多节点开发工具 394
8.7.2 NodeBuilder节点开发工具 394
8.8 LNS网络操作系统 395
8.8.1 概述 395
8.8.2 LNS网络工具 397
8.9 应用系统 399
8.9.1 LonWorks技术在楼宇自动化抄表系统中的应用 399
8.9.2 LonWorks技术在炼油厂原油罐区监控系统中的应用 402
8.9.3 LonWorks在某铝电解厂槽控机中的应用 404
第9章 工业以太网 409
9.1 工业以太网简介 409
9.1.1 工业以太网与以太网 409
9.1.2 工业以太网解决非确定性问题的措施 411
9.1.3 以太网的通信帧结构与数据封装 412
9.2 以太网的物理层与MAC子层 414
9.2.1 IEEE802.3与以太网 414
9.2.2 以太网物理层 414
9.2.3 以太网和IEEE802的帧格式 415
9.3 TCP/IP协议组 417
9.3.1 TCP/IP协议组的构成 417
9.3.2 IP协议 418
9.3.3 用户数据报协议 422
9.3.4 传输控制协议TCP 423
9.3.5 简单网络管理协议SNMP 425
9.4 EtherNet/IP 427
9.4.1 EtherNet/IP的通信参考模型 427
9.4.2 CIP的对象与标识 428
9.4.3 EtherNet/IP的报文种类 430
9.4.4 EtherNet/IP的技术特点 430
9.5 高速以太网HSE 431
9.5.1 HSE的系统结构 431
9.5.2 HSE与现场设备间的通信 431
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